如何选择合适的步进电机
如何选择合适的步进电机
2004年3月14日
1. 负载分类：
（1）Tf力矩负载：
Tf = G·r
G 重物重量 r 半径
（2）TJ惯性负载：
J = M（R12+R22）/ 32 （Kg·cm）
M：质量
R1：外径
R2：内径
TJ = J·dw/dt dw/dt 为角加速度
2.力矩曲线图的说明
力矩曲线图是步进电机输出特性的重要表现，以下是我们对其中关键词语的解释。
说明：
1. 工作频率点：表示步进电机在该点的转速值。单位：Hz
n=Θ*Hz / （360*D）
n 转/秒
Hz 该点的频率值
D 电路的细分值，
Θ步进电机的步距角
例：1.8步进电机，在1/2细分驱动的情况下（即每步0.9）500Hz 时，其速度是 1.25转/秒
2. 起动区域：步进电机可以直接起动或停止的区域。
3. 运行区域：在这个区域里，电机不能直接运行，必须先要在起动区域内起动，然后通过加速的方式，才能到达该工作区域内。同样，在该区域内，电机也不能直接制动，否则就会造成失步，必须通过减速的方式到起动区域内，在进行制动。
4. 最大起动频率点：步进电机在空载情况下，最大的直接起动速度点。
5. 最大运行频率点：步进电机在空载情况下，可以达到的最大的运行速度点。
6. 起动力矩：步进电机在特定的工作频率点下，直接起动可带动的最大力矩负载值。
7. 运行力矩：步进电机在特定的工作频率点下，运行中可带动的最大力矩负载值。由于运动惯性的原因，所以，运行力矩要比起动力矩大。
3 加速和减速运动的控制
当一个系统的工作频率点在力矩曲线图的运行区域内时，如何在最短的时间内加速，减速就成了关键。如下图示，步进电机的动态力矩特性一般在低速时为水平直线状，在高速时，由于电感的影响，很快下滑。
（1）直线加速运动
已知电机负载为TL，要从F0 在最短时间tr内加速到F1，求tr 和加速脉频率F（t）
A．确定TJ，一般TJ =70% Tm。
B．tr = 1.8*10-5*J*Θ*（F1-F0）/ （TJ-TL）
C.Ｆ（ｔ）＝（Ｆ１－Ｆ０）＊ｔ／ｔｒ＋Ｆ０， 0 < t < tr
（２）指数加速运动
已知电机负载为TL，要从F0 在最短时间tr内加速到F1，求tr 和加速脉频率F（t）
A.确定TJ０，ＴＪ１一般TJ０ =70% Tm０,TJ１ =70% Tm１,TL=60%Tm1
B．tr = F4*ln[(TJ0-TL)/(TJ1-TL)]
C.Ｆ（ｔ）＝F2*[1-e^(-t/F4)]＋Ｆ０， 0 < t < tr
其中，F2=(TL-TJ0)*(F1-F0)/(TJ1-TJ0)
F4=1.8*10-5*J*Θ*F2 /( TJ0-TL)
J 为电机转子和负载的转动惯量，Θ为每一步的度数，整步运行时为电机步距角。
至于减速的控制，只要将上诉的加速脉频率反过来进行即可。
4 振动和噪音
一般来说，步进电机在空载运行时，在200pps左右会有一个很严重的振动，甚至会产生失步的现象，
这是由于电机转子是一个有质量的物体，当电机运行的频率接近到转子的固有频率，振动就产生了，一般有几种解决的办法：
1. 避开振动区，使电机的工作频率不在这个范围内。
2. 采用细分的驱动方式，使原来1步完成的动作分几步完成，减少振动，一般半步运动时，电机的力矩比整步时少15%，采用正弦波电流控制时，力矩减小为30%。
步进电机选型指南
2004年3月15日
何为步进电机
步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。步进电机的最大特点是其“数字性”，对于微电脑发过来的每一个脉冲信号，步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度（简称一步），如下图所示。如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。同时您可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控制。由于步进电机工作原理易学易用，成本低（相对于伺服）、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用。
步进电机的种类和特点
步进电机在构造上有三种主要类型：反应式（Variable Reluctance，VR）、永磁式（Permanent Magnet,PM）和混合式(Hybrid Stepping,HS)。
?反应式：
定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。
?永磁式：
永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。
?混合式：
混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步矩角小，但结构复杂、成本相对较高。
按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占 97% 以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步矩角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步矩角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步矩角可细分达256倍（0.007°）。由于摩擦力和制造精度等原
因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。
雷赛精密电机厂引进美国技术生产的步进电机，
采用优质冷轧钢片和耐高温永磁体，具有温升低、可
靠性高等特点。由于其具有良好的内部阻尼特性，因
而运行平稳，无明显震荡区。
命名规则
上例表示机座号为57mm,两相混合式,步距角为1.8度,扭矩0.9Nm，设计序号01，单边出轴的电机。选型列表
? 小体积，高力矩，品种齐全 ? 可为批量用户定制非标电机 ? ISO9001：2000质量体系 ? 大量出口欧洲、美国等地
三相步进电机
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中，现在常用的步进电机有：反应式、永磁式、混合式和单相式步进电机等。市场上现阶段以两相、五相混合式步进电机获得较多的应用。
为了进一步改进步进系统的控制效果，雷赛公司推出了比两相和五相性能更加优越的三相混合式进电机和三相步进驱动器。由于三相步进系统采用正弦电流驱动工作方式，应用交流伺服原理控制，因此具有高转矩、低震动、发热小、可靠性高等优点。更好地解决了传统步进电机低速爬行、有共振区、噪音大、高速扭矩小、起动频率低和驱动器可靠性差等缺点，具有交流伺服电机的某些运行特性。雷赛公司三相步进系统产品地运行效果可与进口产品相媲美。
怎样选择步进电机和驱动器
?判断需多大力矩：
静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。负载大时，需采用大力矩电机。力矩指标大时，
电机外形也大。
?判断电机运转速度：
转速要求高时，应选相电流较大的电机，以增加功率输入。且在选择驱动器时采用较高供
电电压。
?选择电机的安装规格：
如57，86，110等，主要与力矩要求有关。
?确定定位精度和振动方面的要求情况：判断是否需细分，需多少细分。
?根据电机的电流、细分和供电电压选择驱动器。
步进驱动器选型指南
2004年3月15日
步进驱动器是步进系统中的核心组件之一。如下图所示，它按照控制器发来的脉冲/方向指令（弱电
信号）对电机线圈电流（强电）进行控制，从而控制电机转轴的位置和速度。雷赛驱动器全部采用先进的
双极恒流斩波方式对步进电机进行驱动。
步进驱动器工作模式
有三种基本的步进电机驱动模式：整步、半步、细分。其主要区别在于电机线圈电流的控制精度（即激磁方式）。
?整步驱动
在整步运行中，同一种步进电机既可配整/半步驱动器也可配细分驱动器，但运行效果不同。步进驱动器按脉冲/方向指令对两相步进电机的两个线圈循环激磁（即将线圈充电设定电流），这种驱动方式的每个脉冲将使电机移动一个基本步距角，即1.80度 (标准两相电机的一圈共有200个步距角)。
?半步驱动
在单相激磁时，电机转轴停至整步位置上，驱动器收到下一脉冲后，如给另一相激磁且保持原来相继处
在激磁状态，则电机转轴将移动半个步距角，停在相邻两个整步位置的中间。如此循环地对两相线圈进行单相然后双相激磁步进电机将以每个脉冲0.90度的半步方式转动。所有雷赛公司的整/半步驱动器都可以执行整步和半步驱动，由驱动器拨码开关的拨位进行选择。和整步方式相比，半步方式具有精度高一倍和低速运行时振动较小的优点，所以实际使用整/半步驱动器时一般选用半步模式。
细分驱动
细分驱动模式具有低速振动极小和定位精度高两大优点。对于有时需要低速运行（即电机转轴有时工作在60rpm以下）或定位精度要求小于0.90度的步进应用中，细分驱动器获得广泛应用。其基本原理是对电机的两个线圈分别按正弦和余弦形的台阶进行精密电流控制，从而使得一个步距角的距离分成若干个细分步完成。如上图所示。例如十六细分的驱动方式可使每圈200标准步的步进电机达到每圈
200*16=3200步的运行精度（即0.1125°）。雷赛公司可提供规格齐全、性能优越、品质可靠、价格优惠的十余款细分驱动器。
雷赛步进驱动技术
雷赛公司作为中国最主要的步进驱动器生产厂家之一，大批量生产高性价比两相步进驱动器，适配各种4，6，8 线国产和进口电机。其中部分型号采用美国专利技术，性能极其优越。另有数款由本公司自主开发且获中国专利的产品其性价比更富吸引力。
选型列表
命名规则
上例表示两相，新一代技术，50V电压，4.2A电流，设计版本为A，专用编号为10270的步进驱动器。选型原则
?驱动器的电流：
电流是判断驱动器能力的大小，是选择驱动器的重要指标之一，通常驱动器的最大电流要略大于电机标称电流，通常驱动器有2.0A、3.5A、6.0A、8.0A等规格。
?驱动器供电电压：
供电电压是判断驱动器升速能力的标志，常规电压供给有：24VDC、40VDC、80VDC、110VAC 等。
?驱动器的细分：
细分是控制精度的标志，通过增大细分能改善精度。细分能增加电机平稳性，通常步进电机都有低频振动的特点，通过加大细分可以改善，使电机运行非常平稳。
控制信号接口说明
?差分式接口：
多数雷赛驱动器采用差分式接口电路，内置高速光电耦合器，允许接收长线驱动器，集电极开路和PNP输出电路的信号，可适配各种控制器接口，包括西门子PLC。建议用长线驱动器（例如：AM26LS31）电路，抗干扰能力强。
?单/双脉冲模式：
多数雷赛驱动器可以接收两类脉冲信号：一种为脉冲+方向形式（单脉冲）；一种为正脉冲+反脉冲（双脉冲）形式。可通过驱动器内部的跳线器进行选择。
各种电机优缺点比较
各种电机优缺点比较： 驱动电机选择方案 要使电机可以调节平板获得想要的角度，电机必须要有很好的激动性能，不但能够有足够的响应速度，还能平稳地进行精密的定位。 直流电机 优点：采用PWM控制的直流电机，直流电机可以对电机的速度进行平滑的调节。直流电机调速性能好（调速性能是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无极调速，而且调速范围较宽） 起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，如大型可逆轧钢机，卷扬机，电力机车等，都用直流电动机拖动。 动态特性好 缺点：在电源上：需要交流电的整流或直流发电机供电。 步进电机 优点：用单片机控制的步进电机，由于控制信号是数字信号，不再需要数/模转换；步进电机采用脉冲驱动，转动的方向、速度都是可控的。便于根据测量的角度根据需要调节步进电机的转动。 步进电机的旋转角度正比于脉冲数，精度高且不累计误差，具有较好的位置精度和运动的重复性。另外步进电机的显著特点就是快速启停能力的转换精度高，正反转控制灵活。 步进电机不需要使用传感器就能精确定位 缺点：其驱动能力有限（不适合驱动小车）。 减速电机 优点：减速电机结构紧凑，体积小，承受过载能力强，且能耗低，性能优越，效率高，振动小。 缺点：由于机械效率影响，减速电机输出扭矩的增加和电机功率的增加不成正比，易出现死区现象，不利于控制。 显示系统方案 LED数码管显示器 优点：LED数码管电压低、寿命长、对外界环境要求低，易于维护，同时它是采用BCD编码显示数字，亮度高。 缺点：其功耗大，电路复杂，占用资源较多，显示信息量少，精度低。 LCD液晶显示器 优点：微功耗，显示信息量大、字迹清晰、美观、视觉舒适，使整个控制系统更加人性化。 小车循迹方案 红外探测法 用红外对管，利用不同颜色对红外线的吸收率不同的原理进行，配合比较电路就可实现。
步进电机选型方法
如何选择合适的步进电机 1. 负载分类： （1）Tf力矩负载： Tf = G·r G 重物重量 r 半径 （2）TJ惯性负载： J = M（R12+R22）/ 32 （Kg·cm） M：质量 R1：外径 R2：内径 TJ = J·dw/dt dw/dt 为角加速度 2.力矩曲线图的说明 力矩曲线图是步进电机输出特性的重要表现，以下是我们对其中关键词语的解释。
说明： 1. 工作频率点：表示步进电机在该点的转速值。单位：Hz n=Θ*Hz / （360*D） n 转/秒 Hz 该点的频率值 D 电路的细分值， Θ步进电机的步距角 例：1.8步进电机，在1/2细分驱动的情况下（即每步0.9）500Hz 时，其速度是 1.25转/秒 2. 起动区域：步进电机可以直接起动或停止的区域。 3. 运行区域：在这个区域里，电机不能直接运行，必须先要在起动区域内起动，然后通过加速的方式，才能到达该工作区域内。同样，在该区域内，电机也不能直接制动，否则就会造成失步，必须通过减速的方式到起动区域内，在进行制动。 4. 最大起动频率点：步进电机在空载情况下，最大的直接起动速度点。 5. 最大运行频率点：步进电机在空载情况下，可以达到的最大的运行速度点。 6. 起动力矩：步进电机在特定的工作频率点下，直接起动可带动的最大力矩负载值。 7. 运行力矩：步进电机在特定的工作频率点下，运行中可带动的最大力矩负载值。由于运动惯性的原因，所以，运行力矩要比起动力矩大。 3 加速和减速运动的控制 当一个系统的工作频率点在力矩曲线图的运行区域内时，如何在最短的时间内加速，减速就成了关键。如下图示，步进电机的动态力矩特性一般在低速时为水平直线状，在高速时，由于电感的影响，很快下滑。
步进电动机的工作原理与特点
步进电动机的工作原理及特点随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 1 步进电机概述 步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Steppingmotor、Pulse motor或Stepper servo，其应用发展已有约80年的历史。步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机，其位移速度与脉冲频率成正比，位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成，可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该矢量场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。因此，控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来一个脉冲电压，转子就旋转一个步距角，称为一步。根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕组的电流轮流切换，在供给连续脉冲时，就能一步一步地连续转动，从而使电机旋转。步进电机每转一周的步数相同，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差，精度高，步进电动机可以在宽广的频率围通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等，这是步进电动机最突出的优点[1]。 正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。 2国外的研究概况 步进电机是国外发明的。中国在文化大革命中已经生产和应用，例如、、、、都生产，而且都在各行业使用，驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当时是全分立元器件构成的逻辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环形分配器。国外在大功率的工业设备驱动上，目前基本不使用大扭矩步进电动机，因为从驱动电路的成本，效率，噪音，加速度，绝对速度，系统惯量与最大扭矩比来比较，比较不划算，还是用直流电动机，加电动机编码器整体技术和经济指标高。一些少数高级的应用，就用空心转杯电机，交流电机。国外在小功率的场合，还使用步进电机，例如一些工业器材，工业生产装备，打印机，复印件，速印机，银行自动柜员机。国外用许多现代的手段将步进电机排挤出驱动应用，除了前面提到的旋转编码器，打印机还使用光电编码带或感应编码带配合直流电动机，实现闭环直线位移控制。国过去是用大力矩步进电动机实现机床数控，有实力的公司现在也采用交流电动机驱动数控机床，在驱动设备的主要差距，是国外对交流电动机的控制理论与工程分析和应用能力强，先进的控制理论作为软件，写在控制器部。 总的来说，步进电机是一种简易的开环控制，对运用者的要求低，不适合在大功率的场合使用。 在卫星、雷达等应用场合，中国在文化大革命后期，就生产了力矩电机，就生产了环形
如何选择合适的步进电机
如何选择合适的步进电机 2004年3月14日 1. 负载分类： （1）Tf力矩负载： Tf = G·r G 重物重量 r 半径 （2）TJ惯性负载： J = M（R12+R22）/ 32 （Kg·c m） M：质量 R1：外径 R2：内径 TJ = J·dw/dt dw/dt 为角加速度 2.力矩曲线图的说明 力矩曲线图是步进电机输出特性的重要表现，以下是我们对其中关键词语的解释。
说明： 1. 工作频率点：表示步进电机在该点的转速值。单位：Hz n=Θ*Hz / （360*D） n 转/秒 Hz 该点的频率值 D 电路的细分值， Θ步进电机的步距角 例：1.8步进电机，在1/2细分驱动的情况下（即每步0.9）500Hz 时，其速度是 1.25转/秒 2. 起动区域：步进电机可以直接起动或停止的区域。 3. 运行区域：在这个区域里，电机不能直接运行，必须先要在起动区域内起动，然后通过加速的方式，才能到达该工作区域内。同样，在该区域内，电机也不能直接制动，否则就会造成失步，必须通过减速的方式到起动区域内，在进行制动。 4. 最大起动频率点：步进电机在空载情况下，最大的直接起动速度点。 5. 最大运行频率点：步进电机在空载情况下，可以达到的最大的运行速度点。 6. 起动力矩：步进电机在特定的工作频率点下，直接起动可带动的最大力矩负载值。 7. 运行力矩：步进电机在特定的工作频率点下，运行中可带动的最大力矩负载值。由于运动惯性的原因，所以，运行力矩要比起动力矩大。 3 加速和减速运动的控制 当一个系统的工作频率点在力矩曲线图的运行区域内时，如何在最短的时间内加速，减速就成了关键。如下图示，步进电机的动态力矩特性一般在低速时为水平直线状，在高速时，由于电感的影响，很快下滑。
步进电机的选用及电机型号参数尺寸标准
步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。 步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。 选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。论文天地欢迎您 选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。 选择步进电机需要进行以下计算： （1）计算齿轮的减速比 根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下: i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ---步进电机的步距角（o/脉冲）
S ---丝杆螺距（mm) Δ---(mm/脉冲） （2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。 Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2] （1-2） 式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2) J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2) Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s2) W---工作台重量（N） S ---丝杆螺距（cm） （3）计算电机输出的总力矩M M=Ma+Mf+Mt （1-3） Ma=（Jm+Jt).n/T× 1.02×10ˉ 2 （1-4） 式中Ma ---电机启动加速力矩（N.m) Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2) n---电机所需达到的转速（r/min） T---电机升速时间（s） Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ 2 （1-5） Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩（N.m) u---摩擦系数 η---传递效率 Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ 2 （1-6） Mt---切削力折算至电机力矩（N.m) Pt---最大切削力（N） （4）负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系，其估算公式为 fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml）÷(1+Jt/Jm)] 1/2 （1-7） 式中fq---带载起动频率（Hz）
步进电机驱动芯片选型指南
以下是中国步进电机网对步进电机驱动系统所做的较为完整的表述： 1、系统常识： 步进电机和步进电机驱动器构成步进电机驱动系统。步进电机驱动系统的性能，不但取决于步进电机自身的性能，也取决于步进电机驱动器的优劣。对步进电机驱动器的研究几乎是与步进电机的研究同步进行的。 2、系统概述： 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号（来自控制器），它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它 的旋转是以固定的角度一步一步运行的。 3、系统控制： 步进电机不能直接接到直流或交流电源上工作，必须使用专用的驱动电源（步进电机驱动器）。控制器（脉冲信号发生器）可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 4、用途： 步进电机是一种控制用的特种电机，作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，随着微电子和计算机技术的发展（步进电机驱动器性能提高），步进电机的需求量与日俱增。步进电机在运行中精度没有积累误差的特点，使其广泛应用于各种自动化控制系统，特别是开环控制系统。 5、步进电机按结构分类： 步进电机也叫脉冲电机，包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）等。 （1）反应式步进电机： 也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电机。其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出（消耗功率较大，电流最高可达20A，驱动电压较高）；步距角小（最小可做到六分之一度）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。 （2）永磁式步进电机： 通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。一般为两相或四相；输出转矩小（消耗功率较小，电流一般小于2A，驱动电压12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；断电时具有一定的保持转矩；启动和运行频率较低。 （3）混合式步进电机： 也叫永磁反应式、永磁感应式步进电机，混合了永磁式和反应式的优点。其定子和四相反应式步进电机没有区别（但同一相的两个磁极相对，且两个磁极上绕组产生的N、S极性必须相同），转子结构较为复杂（转子内部为圆柱形永磁铁，两端外套软磁材料，周边有小齿和槽）。一般为两相或四相；须供给正负脉冲信号；输出转矩较永磁式大（消耗功率相对较小）；步距角较永磁式小（一般为1.8度）；断电时无定位转矩；启动和运行频率较高；是目前发展较快的一种步进电机。 6、步进电机按工作方式分类：可分为功率式和伺服式两种。 （1）功率式：输出转矩较大，能直接带动较大负载（一般使用反应式、混合式步进电机）。（2）伺服式：输出转矩较小，只能带动较小负载（一般使用永磁式、混合式步进电机）。 7、步进电机的选择： （1）首先选择类型，其次是具体的品种与型号。
步进电机选择的详细计算过程总结
步进电机选择的详细计算过程 2011-07-25 00:13:59| 分类：默认分类|举报|字号订阅 1，如何正确选择伺服电机和步进电机？ 主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源，或电池供电，电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。 2，选择步进电机还是伺服电机系统？ 其实，选择什么样的电机应根据具体应用情况而定，各有其特点。请见下表，自然明白。
各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 6，使用电机时要注意的问题？ 上电运行前要作如下检查： 1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）； 2）控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞线）； 3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行良好后，再逐步连接。 4）一定要搞清楚接地方法，还是采用浮空不接。 5）开始运行的半小时内要密切观察电机的状态，如运动是否正常，声音和温升情况，发现问题立即停机调整。 7，步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？ 一般要考虑以下方面作检查： 1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大50%~100%的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复动。 2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要>10mA），以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是CMOS电路，则也要选用CMOS输入型的驱动器。 3）启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速过程，最好从电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定，甚至处于惰态。 4）电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。因为，实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。 5）对于5相电机来说，相位接错，电机也不能工作。 8，我想通过通讯方式直接控制伺服电机，可以吗？ 可以的，也比较方便，只是速度问题，用于对响应速度要求不太高的应用。如果要求快速的响应控制参数，最好用伺服运动控制卡，一般它上面有DSP和高速
三相步进电机产品手册
运动系统控制产品
使用手册
上海昀研自动化科技有限公司
二〇〇九年七月第三版
三相步进电机
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■ 42mmHB 系列三相步进电机
步 距 角(Step Angle) 步距精度(Step Accuracy) 温 升(Temperature Rise) 环境温度(Ambient Temperature Range) 绝缘等级(Insulation Class) 绝缘电阻(Insulation Resistance) 绝缘强度(Dielectric Strength) 径向跳动(radial runout) 轴向间隙(axial clearance) 1.2° ±5% 75℃ Max -20℃~+50℃ B 500VDC 100MΩ Min 500VAC 50Hz 1Ma Minute 0.02mmMax(450g 负载) 0.08mmMax(450g 负载)
技术参数(Specifications) 技术参数
型号 Model 步距角 机身长 额定电流 驱动器电源输入 保持转矩 Holding torque (N.m) 0.16 0.22 0.32 Step Angle Length Current Power Supply O () L(mm) (A/phase) (A) DC24V 1A DC24V 2A DC24V 1A 重量 转动惯量 适配驱动器 Rotor inertia Weight Matched driver 2 (g.cm ) (kg) 100 220 380 0.23 0.28 0.35 YK3605MA YK3605MA YK3605MA
423HB35-153 1.2 35 1.5 423HB40-153 1.2 40 1.5 423HB50-153 1.2 50 1.5 ▲以上仅为代表性产品,可按要求另行制作.
外形尺寸(Dimension) 外形尺寸(Dimension)
力矩测试数据(仅供参考) 力矩测试数据(仅供参考)
注意: ▲ 注意:
电机特性数据和技术数据都是在匹配我公司驱动器驱动的情况下测得,测试电压为 28VDC. 电机安装时务必用电机前端盖安装止口定位,并注意公差配合,严格保证电机轴与负载轴的同心度. 电机与驱动器连接时,请勿接错相.
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86系列步进电机的种类和特点
电机招聘专家何为步进电机 步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。步进电机的最大特点是其“数字性”，对于控制器发过来的每一个脉冲信号，步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度(简称一步)，如下图所示。如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。同时可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控制。由于步进电机工作原理易学易用，成本低(相对于伺服)、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用。 步进电机的种类和特点 步进电机在构造上有三种主要类型：反应式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。 反应式 定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。 永磁式 永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大(一般为7.5°或15°)。 混合式 混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。 按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍(0.007°/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。
雷赛步进电机选型参考
步进电机的种类和特点 步进电机在构造上有三种主要类型：反应式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。 * 反应式 定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。 * 永磁式 永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大(一般为7.5°或15°)。 * 混合式 混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。 按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍 (0.007°/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变 精度和效果。 雷赛步进电机系列 雷赛两相、三相混合式步进电机，采用优质冷轧钢片和耐高温永磁体制造，产品规格涵盖35-130范围。具有温升低、可靠性高的特点，由于其具有良好的内部阻尼特性，因而运行平稳，无明显震荡区。可满足不同行业、不同环境下的使用需求。 雷赛采用专利技术研发的三相步进电机驱动系统，更好地解决了传统步进电机低速爬行、有共振区、噪音大、高速扭矩小、起动频率低和驱动器可靠性差等缺点，具有交流伺服电机的某些运行特性，其运行效果可与进口产品相媲美。 两相步进电机命名规则 <> 上例表示机座号为57mm,两相混合式,步距角为1.8度,扭矩0.9Nm，设计序号01，单边出轴的电机。 三相步进电机命名规则 <> 上例表示机座号为57mm,三相混合式,步距角为1.8度,扭矩0.9Nm，设计序号01，单边出轴的电机。
步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机的优缺点
交流伺服电机 优点 ⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。 ⑵定子绕组散热比较方便。 ⑶惯量小，易于提高系统的快速性。 ⑷适应于高速大力矩工作状态。 直流伺服电机 直流伺服电机特指直流有刷伺服电机——电机成本高结构复杂，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），会产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。 直流伺服电机不包括直流无刷伺服电机——电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定，电机功率有局限做不大。容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。 用途： 1、各类数字控制系统中的执行机构驱动。 2、需要精确控制恒定转速或需要精确控制转速变化曲线的动力驱动。 按电机惯量大小可分为： 1、小惯量直流电机——印刷电路板的自动钻孔机 2、中惯量直流电机（宽调速直流电机）——数控机床的进给系统 3、大惯量直流电机——数控机床的主轴电机 4、特种形式的低惯量直流电机 步进电机 优点
1、电机旋转的角度正比于脉冲数； 2、电机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时）； 3、由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性； 4、优秀的起停和反转响应； 5、由于没有电刷，可靠性较高，因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命； 6、电机的响应仅由数字输入脉冲确定，因而可以采用开环控制，这使得电机的结构可以比较简单而且控制成本； 7、仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转； 8、由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围。 缺陷 1、如果控制不当容易产生共振； 2、难以运转到较高的转速； 3、难以获得较大的转矩； 4、在体积重量方面没有优势，能源利用率低； 5、超过负载时会破坏同步，高速工作时会发出振动和噪声。 综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。
步进电机选型
步进电机选型 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。 二、感应子式步进电机工作原理 （一）反应式步进电机原理 由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。 1、结构： 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1） 2、旋转： 如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A 偏移（て-1/3て）=2/3て。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3て变为1/12て，1/24て，这
步进电机的种类和特点
步进电机的种类和特点 什么是步进电机步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电 机。步进电机的最大特点是其数字性，对于控制器发过来的每一个脉冲信号， 步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度(简称一步)，如下图所示。如 接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。同时可通过控制脉冲频率， 直接对电机转速进行控制。由于步进电机工作原理易学易用，成本低(相对于伺服)、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在 各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用。 步进电机的种类和特点步进电机在构造上有三种主要类型：反应式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。反应式定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小， 可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。永磁式永 磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点 是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大(一般为7.5° 或15°)。混合式混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子 上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩 精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对 较高。按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两 相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分 驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后， 步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256 倍
步进电机闭环系统与开环系统的区别
现如今步进电机设备被广泛运用在生活的各个领域，对人们的生活带来了很多的便利。步进电机的主要优点之一是适于开环控制。 但是，步进电机的开环控制无法避免步进电机本身所固有的缺点，即共振、振荡、失步和难以实现高速。另一方面，开环控制的步进电机系统的精度要高于分级是很困难的，其定位精度相对较低。因此，在精度和稳定性要求比较高的系统中，就必须果用闭环控制系统。 步进电机的闭环控制是采用位置反馈和(或)速度反馈来确定与 转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电机的性能。 在闭环控制的步进电机系统中，或可在具有给定精度下跟踪和反馈时，扩大工作速度范围，或可在给定速度下提高跟踪和定位精度，或可得到极限速度指标和极限精度指标。步进电机的闭环控制性能与开环控制性能相比，具有如下优点： a.随着输出转矩的增加，二者的速度均以非线性形式下降，但是，闭环控制改善了矩频特性。
b.闭环控制下，输出功率/转矩曲线得以改善，原因是，闭环下，电机励磁转换是以转子位置信息为基础的，电流值决定于电机负载，因此，即使在低速度范围内，电流也能够充分转换成转矩。 c.闭环控制下，效率/转矩曲线得以改善。 d.采用闭环控制，可得到比开环控制更高的运行速度，更稳定、更光滑的转速。 e.利用闭环控制，步进电机可自动地、有效地被加速和减速。 f.闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价，可借助比较Ⅳ步内通过某个路径间隔的时间得出：n-步进电机转换拍数(N>n)。 g.应用闭环驱动，效率、功率和速度同时得到提高。 闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进 电机。步进电机闭环驱动具有步进电机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。因此，在可靠性要求很高的位置控制系统中，闭环控制的步进电机将获得广泛应用。
步进电机的选型及计算方法
步进电机选型的计算方法 步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。 一、驱动模式的选择 驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。 下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算 必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按下面公式计算： 必要脉冲数＝ 物体移动的距离 距离电机旋转一周移动的距离 × 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算 驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。 驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。 （1）自启动运行方式 自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。 自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。 自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下： 驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲] 定位时间[秒] （2）加/减速运行方式
加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。 加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下： 驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] 二、电机力矩的简单计算示例 必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（TL） 负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。 负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。 （1）滚轴丝杆驱动 ※负载力矩的计算公式： TL＝[ F·PB 2πη + μ0F0PB 2π ]× 1 i [kgf·cm] ※负载力矩的估算公式： TL＝m·PB 2πη × 1 i [kgf·cm] （水平方向） TL＝m·PB × 1 ×2 [kgf·cm] （垂直方向）
步进电机的选型原则
步进电机的选型原则 步进电机是一种作为控制用的特种电机，它的使用非常广泛，在工业控制中起着重要的作用。 步进电机的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的，其特点是没有积累误差(精度为百分之100)，所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动，这种装置就是步进电机驱动器，它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：控制系统每发一个脉冲信号，通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 为了让更多的用户了解步进电机及步进电机驱动器，选择到最适合自己使用要求的步进电机和步进电机驱动器，特将有关选型原则介绍如下：(仅供参考) 一、首先确定步进电机拖动负载所需要的扭矩。最简单的方法是在负载轴上加一杠杆，用弹簧秤拉动杠杆，拉力乘以力臂长度既是负载力矩。或者根据负载特性从理论上计算出来。由于步进电机是控制类电机，所以目前常用步进电机的最大力矩不超过 45Nm ，力矩越大，成本越高，如果您所选择的步进电机力矩较大或超过此范围，可以考虑加配减速装置。 二、确定步进电机的最高运行转速。转速指标在步进电机的选取时至关重要，步进电机的特性是随着电机转速的升高，扭矩下降，其下降的快慢和很多参数有关，如 : 驱动器的驱动电压、步进电机的相电流、步进电机的相电感、步进电机大小等等，一般的规律是：步进电机驱动电压越高，力矩下降越慢；步进电机的相电流越大，步进电机力矩下降越慢。在设计方案时，应使步进电机的转速控制在 1500 转 / 分或 1000 转 / 分，当然这样说很不规范，可以参考〈矩 - 频特性〉。 三、根据步进电机负载最大力矩和步进电机最高转速这两个重要指标，再参考〈矩 - 频特性〉，就可以选择出适合自己的步进电机。如果您认为自己选出的步进电机太大，可以考虑加配减速装置，这样可以节约成本，也可以使您的设计更灵活。要选择好合适的减速比，要综合考虑力矩和速度的关系，选择出最佳方案。 四、最后还要考虑留有一定的(如百分之30 )步进电机力矩余量和步进电机转速余量。 五、尽量选择混合式步进电机，它的性能高于反应式步进电机。 六、尽量选取细分步进电机驱动器，且使步进电机驱动器工作在细分状态。
步进电机的选型步骤
步进电机的计算与选型 对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤： 1) 根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J ; 2) 计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T ； 3) 取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大静转矩的依据； 4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进电动机进行校核。 1. 步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 的计算 加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 是进给伺服系统的主要参数之一，它对选择电动机具有重要意义。eq J 主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。 ml2/12 2. 步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T 的计算 步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。通常考虑两种情况：一种情况是快速空载起动（工作负载为0），另一种情况是承受最大工作负载。 （1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1T eq1amax f 0T =T +T +T (4-8) 式中 amax T ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位为N ·m ； f T ——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位N ·m ； 0T ——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，单位为N ·m 。 具体计算过程如下： 1）快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩： amax eq 2T =J =60eq m a J n t πε （4-9） 式中 eq J ——步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为2kg m ?； ε——电动机转轴的角加速度，单位为2/rad s ； m n ——电动机的转速，单位r/min ； a t ——电动机加速所用时间，单位为s ，一般在0.3~1s 之间选取。 2）移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩：
步进电动机的种类、区分与选择
步进电动机的种类： 通常按励磁方式分为三大类： （1）反应式（VR)： 转子为软磁材料，无绕组，定、转子开小齿、步距小。应用最广。 （2）永磁式（PM）： 转子为永磁材料，转子的极数＝每相定子极数，不开小齿，步距角较大，力矩较大。 （3）混合式（ＨB）： 转子为永磁式、两段，开小齿，混合反应式与永磁式优点：转矩大、动态性能好、步距角小。但结构复杂，成本较高。 常用的步进电机以混合式步进电机为主，下面介绍的选型以混合式步进电机来说明 图1图2图3图4 图1是两相四线引出，两个绕组单独引出线；图2是两相六线引出，每个绕组多了一个中心抽头引出；图3是两相五相引出，其中两个绕的抽头连接在一起引了；图4是四相八线引出，四个绕组单独引出线。（注意：这里的相和三相交流电中的“相”的概念不同。步进机通的是直流电脉冲，这主要是指线路的联接和绕组数的区别） 其中以两相四线、两相五线、两相六线的最为常见。它们的区别在于选择驱动方式：两相四线的步进电机需要选择双极性驱动。 两相五线的步进电机需要选择单极性驱动。
两相六线的步进电机可以选择双极性驱动或者单极性驱动。 （按照电流流过绕组的方向是单向还是双向来区分驱动是单极性还是双极性） 由此可以看出，以两相六线的步进电机应用最为灵活，既可以选择是单极性驱动，又可以选择双极性驱动。 由于单极性驱动方式电源利用率不大，现在应用中主要以双极性驱动方式为主，其中以恒流斩波方式的驱动最为广泛。由于恒流斩波方式的驱动器是控制电机的相电流，所以选择步进电机时考虑好电机的工作速度和对应的力矩，然后根据步进电机的额定电流来选择驱动器。电机标称的绕组电压与电机的驱动电压没有直接关系。驱动电压的高低与电机工作速度、输出力矩有关系。像信浓的步进电机，42、57（42、57指的步进电机外径，单位毫米）系列测试电机转速与力矩关系基本都是用24 VDC的驱动电压，实际应用中可以用5Ｖ～36Ｖ，甚至更高的驱动电压。提高驱动电压，可以相应提高电机高速时的输出力矩，反之亦然。 下图是电机转矩与速度对应的曲线图 PULL IN TORQUE指牵入转矩 PULL OUT TORQUE 指输出转矩 HOLDING TORQUE 指保持转矩（额定电流锁相时的力矩）也是电机标称的力矩。
为什么步进电机会丢步
常有人用步进电机走不准----失步。 就我用步进电机这么多年的经验来说，步进电机并没有想象的这么差，除非驱动器开发者真的是水平不行了。 因为步进电机用得好了，所以伺服电机反到我不怎么用得顺手，步进电机有优势在于，编程简单，接线少，故障也少，扭力大，现在的步进电机最高能达到60000脉冲数，这个精度够可以了。转速也有的能达到3000转的，一般都能达到600转。 步进电机一般说是能达到600转，其实是达不到这个转速的，厂家说是600转，在使用过程中达到500转就不错了。一般情况下，机器能转到500转，其实也是很快的了。再快了可能就会堵转，电机就象卡死了一样的响，这就是速度过高，电机转不过来。发生这种现象，解决的办法是：1、降低最高运行频率；2、调高加减速时间；3、降低启动频率；4、把细分数调高一个档位。 步进电机的转速和扭力成反比，转速越快，扭力越小。当然这在选型的时候很重要，不在小马拉大车。选型大一点没关系，小了或者刚好就真是不行，失步多为电机小了，机械过重，造成小马拉大车的现象。 一般情况下，驱动信号脉冲多为24V串2K电阻。一般厂家都推荐电阻为1.8K～2K。其实啊，我通过测量，2K电阻的时候，脉冲电压只有2.2V。后来我都选用1.5K电阻。这个问题是我通过实践得来的，也是有一台电机走不顺，查了很多地方都没有找到原因，后来换了一个电阻就好了。一般情况下，光耦可以承受24V的，特别是没有电阻的时候，直接接上去也能用。当然了，装一个电阻更好。 很多人都说步进电机失步，其实机械原因也有很多，丝杆轴承没有装好，丝杆磨损，导轨磨损都能让机械走不准，还有原点开关的好坏，直接影响精度。 我自己遇到过自己写的程序出现争位现象，也许是技术问题吧，就是加工完成后，程序有时还能运行加工程序来回原位，回原点程序没有接通。这样直接造成累计误差，后来通过长时间的监控才发现这个问题。这种情况多发生在圴布分度的机器里面。看到论坛里面好多讲累计误差的，我想很多情况就是遇上我遇上的事情了。 步进电机如果因为负载过大，而产生惯性，这样的情况多是走过头了。 点动指令是走不准的，特别是用点动回原点，那是大错特错。点动的开停是一个完全的90度直角，启停相当于急刹车，想想也是停不住的了。所以回原点一定还是要用回原点指令。 电机电流不要调到额定电流，一般小一个档位，额定6A的，调整到5.5A就可以了。这个时候的扭力也够，温度也不会很高。步进电机虽说可以达到80度，但温度太高了，还是影响磁场的。