步进电机选型
步进电机的选型与计算
步进电机的选型与计算步进电机是一种常见的电机类型，拥有精度高、可控性强、反应灵敏等优点，广泛应用于各种精密控制系统中。
在选择和计算步进电机时需要考虑以下几个方面。
一、步进电机的类型首先需要了解有哪些类型的步进电机。
目前市面上常见的步进电机有单相/两相/三相/五相等不同类型，不同的类型适用于不同的应用场景。
对于低速高力的应用场合，单相步进电机的效果较佳；需要高精度的位置控制时，可以选择三/五相步进电机。
在选择实际使用的步进电机时，最好能够根据实际需求进行精细化选择。
二、步进电机驱动器的选择选择步进电机驱动器时，需要根据步进电机的类型、电源电压和工作电流等参数进行选择。
一般来说，驱动器的峰值输出电流应大于步进电机的额定电流，以确保电机正常运行。
同时，还需要考虑驱动器的微步数，微步数越高，驱动器的精度控制就越好。
但是，高微步数对马达的耗电量会增加，如果长时间负载运行可能会导致驱动电机的温度升高，从而造成高温失控现象，因此在实际应用过程中需要注意平衡微步数和耗电量的关系。
三、步进电机的计算1. 计算步进电机的步数：计算步进电机的步数主要涉及到推导出步进电机的角度转换公式，与电机的角度转换速率有关。
步数越多，角度转换越精细，步数与转速的关系，可以用以下公式计算：n=Δθ/α，其中n为步数，Δθ为转角（是原始角度），α为每步转角。
2. 计算步进电机的速度：步进电机的速度计算与电机驱动器细分数、定位精度有关，主要通过计算每步角度转移量再计算出转速。
电机驱动器分辨率越高则每步角度转移量越小，转速就越慢，反之亦然。
计算步进电机的速度时，可以使用以下公式：v=r*n*f/60，其中v为速度，r为驱动器细分数的比率，n为步数，f为电机的转速。
总之，在进行步进电机的选型与计算时，需要根据实际应用需求选择合适的电机类型与驱动器，并结合实际情况合理计算步进电机的步数和速度。
这样才能确保电机在实际应用场景中能够正常运转，保证控制系统的精度和可靠性。
步进电机选型计算公式
步进电机选型计算公式
步进电机选型计算公式主要包括以下三个方面：
1. 计算步进电机的理论步数。
步进电机的理论步数是由电机的步距角以及驱动方式（单相、双相、四相等）决定的。
计算公式为：
理论步数= 360°/步距角×驱动方式
其中，步距角是指电机每一步转动的角度。
2. 计算步进电机的负载转矩。
负载转矩是指在实际工作过程中，电机需要承受的负载力矩。
该值会影响到电机的运行状态和驱动能力。
计算公式为：
负载转矩= 负载力×距离臂长
其中，负载力是指电机需要承受的负载力，距离臂长是指负载力所作用的杠杆臂长度。
3. 计算驱动电流大小。
驱动电流是指通过步进电机的电流大小，直接影响到步进电机的稳定工作和驱动效率。
计算公式为：
驱动电流= 负载转矩÷转矩系数
其中，转矩系数是一个常量，代表驱动电流和电机扭矩之间的关系。
这个值可以根据不同型号的驱动器进行调整。
步进电机型号参数选择
步进电机型号参数选择步进电机是一种能将数字脉冲信号转换为角位移或直线位移的电机。
它通过控制电流的连续变化实现位置控制，具有精度高、稳定性好、启停速度快等优点。
步进电机在许多领域中广泛应用，包括机械、电子设备、医疗器械等。
本文将介绍几种常见的步进电机型号、参数和选择方法。
一、步进电机型号1.42型步进电机42型步进电机是一种直径为42mm的经典步进电机。
它由两相或四相线圈组成，每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
42型步进电机具有结构简单、驱动电流小、噪音低等特点，广泛应用于一些小型机械设备中。
2.57型步进电机57型步进电机是一种直径为57mm的步进电机。
它由四相线圈组成，每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
57型步进电机具有结构稳定、扭矩输出大、运行平稳等特点，广泛应用于一些需要较大扭矩输出的场合。
3.86型步进电机86型步进电机是一种直径为86mm的大功率步进电机。
它由四相线圈组成，每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
86型步进电机具有功率大、运行平稳等特点，广泛应用于一些需要大功率输出的机械设备。
二、步进电机参数1.步距角：步进电机通常以步距角来描述，它表示每次接收一个脉冲信号时电机转动的角度。
常见的步距角有1.8度型和0.9度型。
1.8度型步进电机每个步距可以转动1.8度，0.9度型步进电机则可以转动0.9度。
2.额定电流：步进电机的额定电流是指电机在正常工作时所需的电流大小。
一般来说，额定电流越大，电机的输出扭矩就越大，但也会产生更多的热量。
3.驱动电压：步进电机的驱动电压是指电机在正常工作时所需的电压大小。
一般来说，驱动电压越高，电机的运行速度就越快，但也会增加驱动电路的复杂度。
4.静态扭矩：步进电机的静态扭矩是指在停止时所能提供的最大转矩。
它通常与步进电机的物理结构和线圈参数有关。
5.转动惯量：步进电机的转动惯量是指电机转动一定角度所需的转动力矩大小。
它通常与电机的转子质量和转子结构有关。
步进电机的选型及计算方法
步进电机的选型及计算方法步进电机是一种将电脑指令转化为机械运动的电机，广泛应用于打印机、绘图仪、数控机床、自动化设备等领域。
步进电机的选型和计算方法是确保电机能够满足使用要求的重要环节。
本文将介绍步进电机的选型和计算方法，以帮助读者了解如何正确选择步进电机。
**一、步进电机的选型**选型是步进电机设计的第一步，主要考虑以下几个因素：1.**载荷特性**：首先需要知道电机所需驱动的载荷特性，包括重量、转动惯量等。
根据载荷特性，选取适当的电机功率和扭矩。
2.**运动要求**：了解运动要求，包括速度、加速度、定位精度等。
根据运动要求，选取适当的步进角和步数。
3.**工作环境**：考虑工作环境的温度、湿度、粉尘、振动等因素，选取能够适应工作环境的电机。
4.**可靠性要求**：根据应用的可靠性要求，选取有良好可靠性的步进电机。
5.**成本**：考虑成本因素，选取能够满足需求且价格合理的电机。
选型过程中，通常需要参考制造商提供的电机规格书和技术手册，以获取详细的电机参数信息。
**二、步进电机的计算方法**1.**功率计算**：选择适当的功率可确保步进电机能够正常工作。
功率计算公式如下：功率（W）=扭矩（N·m）×转速（RPM）/9.54882.**扭矩计算**：根据应用的载荷特性计算步进电机所需的最大扭矩。
扭矩计算公式如下：扭矩（N·m）=载荷转动惯量（kg·m²）×角加速度（rad/s²）其中，角加速度可根据速度和加速度计算得到：角加速度（rad/s²）=加速度（rad/s²）/ 微步数（步）3.**速度计算**：根据应用的速度要求，计算步进电机的理论最大速度和可用的速度范围。
理论最大速度可按照电机额定的最大转速计算。
通常步进电机的最大转速范围在100-5000RPM之间。
可用速度范围受到供电电压、电机驱动方式、驱动电流等因素的影响。
步进电机选型的三种方法
电机选型—丝杆步进电机选型、电机插件使用方法目的：熟悉丝杆电机使用模型，掌握3种计算方式，并对其中原理进行分析，掌握电机基本参数和公式并且利用电机选型软件验证课程内容：已知:总负载m=20kg，速度V=0.1m/s，1610导程P=10mm，导轨摩擦系数为μ=0.11、扭矩匹配的三种方法方法一：J（惯量）=M（P/2π）^2=20kg*0.00000254=0.0000507kgm^2=0.507丝杆惯量J=1/8MD²=0.256总惯量=旋转惯量+直动惯量=0.507+0.256=0.8加速时间0.2sω=2πN/60=6.28*600/60=62.8rad/s角加速度β=ω/t=62.8rad/s/0.2s=314rad/s^2T加速=j*β=0.00008kgm^2*314rad/s^2=0.025NMf=μmg=0.1*20kg*10N/kg=20NT（匀速）=F*Pb/2π=20N*0.01M/2/3.14=0.032NMT（总）=T（匀速）+T（加速）=0.032NM+0.025NM=0.06NM 方法二：方法三：f=μmg=0.1*20kg*10N/kg=20NT（匀速）=F*Pb/2π=20N*0.01M/2/3.14=0.032NM T加速=5*T=0.16NM2、转速匹配转速N=V*60*1000/Pb=0.1m/s*60*1000/10mm=600r/min200-600rpm3、电机惯量匹配电机惯量J=0.00008kgm^2/20=0.000004kgm^2=0.04*10^-4课后作业：已知:总负载m=100kg，速度V=0.2m/s，导程Pb=？，计算所需步进电机参数。
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。
ml2/122. 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eq1Teq1amax 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 ma 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：f T =2i πη （4-10）式中 F 摩——导轨的摩擦力，单位为N ；h P ——滚珠丝杠导程，单位为m ；η——传动链总效率，一般取0.70.85η=；i ——总的传动比，/s m i n n =，其中m n 为电动机转速，s n 为丝杠的转速。
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。
步进电机常识与选型计算
步进电机常识与选型计算一、什么是步进电机1.步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构.通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角).您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您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2.步进电机分哪几种步进电机分三种:永磁式(PM) ,反应式(VR)和混合式(HB)永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大.在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点.它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8 度而五相步进角一般为0.72度.这种步进电机的应用最为广泛.3.什么是保持转矩(HOLDING TORQUE)保持转矩(HOLDING TORQUE)是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩. 它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩.由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一.比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机.4.什么是DETENT TORQUEDETENT TORQUE 是指步进电机没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩.DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式,容易使大家产生误解;由于反应式步进电机的转子不是永磁材料,所以它没有DETENT TORQUE.5.步进电机精度为多少是否累积一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积.6.步进电机的外表温度允许达到多少步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90 度完全正常.7.为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大.在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降.8.为什么步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转.在有负载的情况下, 启动频率应更低.如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低, 然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速).9.如何克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点,一般可采用以下方案来克服:A.如步进电机正好工作在共振区,可通过改变减速比等机械传动避开共振区;B.采用带有细分功能的驱动器,这是最常用的,最简便的方法;C.换成步距角更小的步进电机,如三相或五相步进电机;D.换成交流伺服电机,几乎可以完全克服震动和噪声,但成本较高;E.在电机轴上加磁性阻尼器,市场上已有这种产品,但机械结构改变较大.10.细分驱动器的细分数是否能代表精度步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术(请参考有关文献),其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动,提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能.比如对于步进角为1.8°的两相混合式步进电机,如果细分驱动器的细分数设置为4,那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°,电机的精度能否达到或接近0.45°,还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素.不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制.11.四相混合式步进电机与驱动器的串联接法和并联接法有什么区别四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动,因此,连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用.串联接法一般在电机转速较的场合使用,此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的0.7倍,因而电机发热小;并联接法一般在电机转速较高的场合使用(又称高速接法),所需要的驱动器输出电流为电机相电流的1.4倍,因而电机发热较大.12.如何步进电机驱动器的直流供电电源A.电压的确定混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围(比如IM483的供电电压为12～48VDC),电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择.如果电机工作转速较高或响应要求较快,那么电压取值也高,但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压,否则可能损坏驱动器.B.电流的确定供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定.如果采用线性电源,电源电流一般可取I的1.1～1.3倍;如果采用开关电源,电源电流一般可取I 的1.5～2.0倍.13.混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE一般在什么情况下使用当脱机信号FREE为低电平时,驱动器输出到电机的电流被切断,电机转子处于自由状态(脱机状态).在有些自动化设备中,如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴(手动方式),就可以将FREE信号置低,使电机脱机,进行手动操作或调节.手动完成后,再将FREE信号置高,以继续自动控制.14.如果用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向只需将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可.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。
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2.力矩与功率的换算
P
=
T
贩n
60
2pr
P为功率，单位为w；n为转速，单位r/min，T为力矩，N.m
（一）步进电机选择实例
经济型数控车床的纵向（z 轴） 进给系统，通常是采用步进电机驱 动滚珠丝杠、带动装有刀架的拖板 作直线往复运动，其工作原理与图 相似，其中工作台即拖板。
假设:拖板重量W＝2000N ，拖板导轨之间的摩擦系数μ＝0.06 ,车 削时最大切削负载＝2150N , y 向切削分力Fy＝2Fz ＝4300N （垂 直于导轨），要求刀具切削时的进给速度v1＝10 ~500mm /min，快 速行程速度＝3000mm/min ，滚珠丝杠名义直径d0＝32mm ， 导程 tsp＝6mm ，丝杠总长l = 1400mm ，拖板最大行程为1150mm ，定 位精度士0 .0lmm ，试选择合适的步进电机。
500 mm / min
综上所述，可选该型号的步进电机。
实用公式：转速(r/s）=脉冲频率 /（电机每转整步数*细分数）
n(r / s) =
P qe 360 ´ m
n：电机转速（R/S）；P：脉冲频率（Hz）；θe：电机固有步距角；
= t/360 i
J g2
d 2 4b2
32
54 1.0 7.85 10 3 32
0.482 N cm
( 4）小齿轮的转动惯量 Jg1
J g1
d1 4 b1
32
44
1.2 7.85 10 3 32
0.2N cm
JL
J g1 J W
J g2 J sp i2
0.2 0.012 0.482 11.31 7.76 1.52 2
N cm s2
中 b1 = 10mm ，为小齿轮的宽度。
5。速度验算
( l )快进速度的验算 快速进给时，电机空载运行，查步进电机 110BF003 的运行矩频特性曲线得。
fmax 6000 Hz
电机转矩
Tm 90N cm Tf 11.46N cm
故可按此频率计算最大的 ds
=
6 0.01´ 480 =
1.25
2。等效负载转矩的计算 (l)空载时的等效摩擦转矩Tf
Tf =
mNtsp
2phsi
=
0.06 创2000 2p 创0.8
6 ? 10- 2 1.25
=
11.46
N.cm
(2)车削加工时的等效摩擦转矩TL
TL =
( ) 轾 犏 臌Fz + m W + Fy tsp
1。脉冲当量的选择 初选三相步进电机的步距角为0.75 º /1.5 º, 当三相六拍运
行时，步距角θ = 0.75 º ，其每转脉冲数S=480。初选脉冲当量 δ =0.01mm(0.05~0.01mm)，根据脉冲当量的定义，可得中间齿轮
传动比i为1.25,选小齿轮齿数z1=20 ,z2 =25，模数m = 2mm。
2phsi
=
臌 轾2150 + 0.06(2000 + 4300) 创6 2p 创8 1.25
10- 1 = 241.4N.cm
式中ηs= 0 . 8 ，为丝杠预紧时的传动效率。 3。等效转动惯量
(l）滚珠丝杠的转动惯量Jsp
Jsp =
pl02lr 32
p 创3.22
140创7.85 32
10- 3 = 11.31(N鬃cm s2 )
v2
6
f
m
ax
tsp l
1 0.75 6000 6
6 1.25
3600 mm / min
3000 mm / min
( 2 )工进速度的验算 Tl 241.4N cm 时，对应的频率f1=2000Hz
v1
6
f1
tsp l
1 0.75 2000 6
6 1.25
1200 mm / min
步进电机的选型计算
1.步进电机的选型参数
a.步距角 b.静转矩 c.电流 1.1步距角
电机的步距角取决于负载精度的要求。将负载的最小分辨 率（当量）换算到电机轴上，每个电机轴应走多少角度（包括减 速）。电机的步距角应等于或小于此角度。
1.2静力矩 静力矩为摩擦力矩的2~3倍。
1.3电流的选择 依据矩频特性选择。
式中钢的密度 7.85 10 3 kg / cm2
3。等效转动惯量
（2）拖板运动惯量换算到电机轴上的转动惯量JW
JW
W g
t sp
2
2
1 i2
2000 980
0.6
2
2
1 1.252
1.2 102
N cm s2
(3）大齿轮的转动惯量 Jg2,式中 b2 = 10mm ，为大齿轮的宽度