步进电机选型的计算示例
最全的步进电机选型计算过程
最全的步进电机选型计算过程1.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，电机的选型基于此驱动模式图。
2.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：步距角移动的距离步进电机旋转一周物体物体移动的总距离必要脉冲数︒=360x3.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，同时由于在启动/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。
[][][]秒定位时间必要脉冲数驱动脉冲速度Hz Hz =（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。
[][][][][]秒减速时间加秒定位时间秒减速时间加起始脉冲速度必要脉冲数驱动脉冲速度/-/x -Hz Hz =4.一般步进电机力矩简单计算：电机力矩＝（摩擦负载力矩T L +启动时的惯性负载力矩T a ）×安全系数。
步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。
静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为启动时的惯性负载和恒速运行时的摩擦负载两种，自启动运行方式启动（一般指由低速启动）时的启动时的惯性负载力矩和恒速运行时的摩擦负载力矩均要考虑，加速起动时主要考虑启动时的惯性负载力矩，恒速运行进只要考虑摩擦负载力矩。
非标设备设计之步进电机选型计算
4. 步进电动机的机座号：主要有35、39、42、57、86、110等 5. 步进电动机构造：由转子（转子铁芯、永磁体、转轴、滚珠 轴承），定子（绕组、定子铁芯），前后端盖等组成。最典型两相 混合式步进电机的定子有8个大齿，40个小齿，转子有50个小齿； 三相电机的定子有9个大齿，45个小齿，转子有50个小齿。
2. 电机定位精度的选择
机械传动比确定后，可根据控制系统的定位精度选择步进电机 的步距角及驱动器的细分等级。一般选电机的一个步距角对应 于系统定位精度的1/2 或更小。 注意：当细分等级大于1/4后，步距角的精度不能保证。 伺服电机编码器的分辨率选择：分辨率要比定位精度高一个数量
级。
3. 电机力矩选择
电机控制原理图
1. 恒流驱动
恒流控制的基本思想是通过控制主 电路中MOSFET的导通时间，即调节 MOSFET触发信号的脉冲宽度，来达 到控制输出驱动电压进而控制电机 绕组电流的目的。
H桥恒频斩波恒相流驱动电路原理框图
电流PWM细分驱动电路示意图
2. 单极性驱动
单极性驱动原理图
3. 双极性驱动
双极性驱动原理图
的力矩。 ④ 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。 ⑤ 定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩。 ⑥ 失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。 ⑦ 失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在
失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。 ⑧ 运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与
步进电动机微步驱动电路基本结构框图
步距角：控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。
电机固有步距角 所用驱动器类型及工作状态
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。
电机选型惯量计算公式实例
电机选型惯量计算公式实例电机的选型是设计和使用电机系统中的一个重要环节，其中惯量的计算是选型过程中的关键步骤之一。
本文将以一个具体的电机选型案例为例，介绍电机惯量的计算公式和相关注意事项。
在进行电机选型时，首先需要确定所需的输出功率和转速范围。
然后，根据这些要求选择适当的电机类型，比如直流电机、交流电机或步进电机。
本文以直流电机为例，介绍电机惯量的计算方法。
电机的惯量是指电机对转动运动的惯性阻力，通常用转动惯量（J）表示，单位是kg·m²。
电机的惯量大小与电机的转子质量和转子的几何形状有关。
下面是计算直流电机惯量的公式：J = m * r²其中，J为惯量，m为转子质量，r为转子半径。
需要注意的是，这个公式只适用于转子为圆柱体的情况。
如果转子的几何形状不是圆柱体，那么需要根据具体情况进行修正。
在实际的电机选型中，有时会遇到需要估算电机惯量的情况。
例如，如果已知一个电机的转子质量和尺寸，但没有精确的惯量数值，那么可以通过估算来获取一个大致的惯量值。
下面是一个估算直流电机惯量的方法：1. 首先，测量转子的质量m和转子的半径r。
2. 根据转子的几何形状，选择适当的修正系数K。
3. 根据公式J = m * r² * K 计算惯量J的估算值。
需要注意的是，估算值仅供参考，可能与实际值存在一定的偏差。
如果需要更精确的惯量数值，建议通过实验或使用专业的测量设备进行测量。
在电机选型过程中，除了惯量的计算，还需要考虑其他因素，如最大扭矩、额定电流、效率等。
这些因素与电机的设计和使用要求有关，需要根据具体情况进行综合考虑。
电机惯量的计算是电机选型过程中的重要一环。
通过合理计算和估算电机的惯量，可以为电机系统的设计和使用提供重要参考。
在实际应用中，建议根据具体情况选择合适的计算方法，并结合其他因素进行综合考虑，以确保选型的准确性和可靠性。
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。
步进电机选型惯量计算公式
步进电机选型惯量计算公式步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械位移的电机，它的运动是通过控制电流的大小和方向来实现的。
在实际应用中，步进电机的选型是非常重要的，其中惯量是一个重要的参数。
本文将介绍步进电机选型中惯量的计算公式，帮助读者更好地理解步进电机的特性和选型方法。
步进电机的惯量计算公式如下：J = (Jm + Jl) (N^2)。
其中，J表示步进电机的总惯量，Jm表示电机自身的转动惯量，Jl表示负载的转动惯量，N表示减速比。
步进电机的惯量是指电机在转动过程中所具有的惯性，它的大小直接影响着电机的动态响应和控制精度。
在实际应用中，通常需要根据具体的负载情况和控制要求来选择合适的步进电机，而惯量就是一个重要的考虑因素。
首先，我们来看一下步进电机的转动惯量Jm。
步进电机的转动惯量是指电机自身在转动过程中所具有的惯性，它与电机的结构和材料有关。
通常情况下，可以通过电机的技术参数来获取Jm的数值。
在选型过程中，需要根据具体的应用要求来确定Jm的大小，以确保电机的动态响应和控制精度满足要求。
其次，我们来看一下负载的转动惯量Jl。
负载的转动惯量是指负载在转动过程中所具有的惯性，它与负载的结构和材料有关。
在实际应用中，通常需要通过实验或者仿真来获取Jl的数值。
在选型过程中，需要将负载的转动惯量考虑在内，以确保电机能够满足负载的要求。
最后，我们来看一下减速比N。
减速比是指电机输出轴的转速与驱动轴的转速之比，它与传动装置的结构和参数有关。
在实际应用中，通常需要根据负载的要求和控制精度来确定减速比的大小。
在选型过程中，需要将减速比考虑在内，以确保电机能够满足负载的要求。
综上所述，步进电机的惯量计算公式可以帮助我们更好地理解步进电机的特性和选型方法。
在实际应用中，需要根据具体的负载情况和控制要求来选择合适的步进电机，并将惯量考虑在内，以确保电机能够满足要求。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢！。
直线平台往复运动的步进电机选型
直线平台往复运动的步进电机选型已知：直线平台往复运动，最大行程450mm，同步带传动；往复运动周期为T=4s，重复定位误差≤0.05mm。
平台运动重量8.5KG，无外力。
1.运动学计算平均速度：V1=0.45/2=0.225m/s设加速度时间为0.2s；（步进电机一般取加速度时间为：0.1-1s；伺服电机一般取加速度时间为0.05-0.5s；加减速时间一般取相等）则加减速时间共为0.4s，且加减速过程的平均速度为最大速度的一半。
故有：L=0.4xV max/2+1.6xV max=0.45m得：V max=0.45/(0.4/2+1.6)=0.25m/s所以，加速度为：a=△V/△t=(0.25-0)/0.2=1.25m/s2加速度距离：S1= S0+ V1+at2/2=1.25x0.22/=0.025m匀速距离：S2= V max xt=0.25x1.6=0.4m减速距离和加速距离相同，S3= S1=0.025mS= S1+ S2+ S3=0.45m2.动力学计算同步带上需要拉力：F=Ma+f摩擦力：f=uMg设导轨摩擦系数：u=0.1则摩擦力：f=0.1x8.5x10=8.5N惯性力：F1= Ma=8.5x1.25=10.625N故同步带上要有拉力：F=Ma+f=8.5+10.625=19.125N3.选择步进电机细分数m同步轮周长为d=39.5*3.14=124.03mm核算定位精度：脉冲当量A=124.03/(200xm)<0.05m>d/(200x0.05)=12.403核算最大转速：n max= V max/d=0.25/(124.03/1000)=2.1r/s显然，细分数不合适太大，转速太低。
加减速机速比1:3m>d/(200x0.05/i)=12.403/3=4.14电机最大转速n max= 3xV max/d=3*0.25/(124.03/1000)=6.3r/s细分数选择6，转速合适。
旋转工作台步进电机选型算法流程
发布时间:2010年8月4日典型数据：第一组：转台最大转速nmax＝9转/秒转台半径R0＝100毫米转台质量Mass＝1公斤转台定位精度Error＝0.4度工件处半径R=90毫米工件个数n=2个工件质量M=0.1公斤转台外部阻力矩Tr=0.1牛顿米转速较高，不能采用减速器。
步进电机转速＝540 rpm电机力矩＝ 7.78 Nm雷赛步进电机型号：86HS85雷赛驱动器型号：M880,MD882,ME872雷赛电源型号：PS806第二组：转台最大转速nmax＝1转/秒转台半径R0＝200毫米转台质量Mass＝10公斤转台定位精度Error＝0.2度工件处半径R=180毫米工件个数n = 4个工件质量M = 0.5公斤转台外部阻力矩Tr = 10牛顿米采用1级同步带减速即可。
减速比 i = 8.3电机转速 = 500 rpm电机力矩＝ 7.62 Nm雷赛步进电机型号：86HS85雷赛驱动器型号：M880,MD882,ME872雷赛电源型号：PS806第三组：转台最大转速nmax＝0.1转/秒转台半径R0＝200毫米转台质量Mass＝10公斤转台定位精度Error＝0.2度工件处半径R=180毫米工件个数n = 4个工件质量M = 0.5公斤转台外部阻力矩Tr = 10牛顿米请采用2级同步带减速。
减速比 i = 83.3电机转速 = 500 rpm电机力矩＝ 0.4 Nm雷赛步进电机型号：57HS06雷赛驱动器型号：M535,MD556,ME432雷赛电源型号：PS405,SPS487第四组：转台最大转速nmax＝0.5转/秒转台半径R0＝500毫米转台质量Mass＝30公斤转台定位精度Error＝0.02度工件处半径R=480毫米工件个数n = 4个工件质量M = 3公斤转台外部阻力矩Tr = 20牛顿米计算结果：选用齿轮减速器，减速比 i ＝20电机转速 = 600 rpm电机力矩＝ 31.28 Nm雷赛步进电机型号：130HS45雷赛驱动器型号：MD2278雷赛电源型号：200V变压器第五组：转台最大转速nmax＝0.005转/秒转台半径R0＝500毫米转台质量Mass＝30公斤转台定位精度Error＝0.02度工件处半径R=480毫米工件个数n = 4个工件质量M = 3公斤转台外部阻力矩Tr = 20牛顿米计算结果：选用齿轮减速器，减速比 i ＝1000电机转速 = 300 rpm电机力矩＝ 0.09 Nm雷赛步进电机型号：42HS02雷赛驱动器型号：M415B,ME432雷赛电源型号：PS405,SPS407。
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于更好的理解电机选型的应用。
2.1 滚轴丝杆驱动水平负载
如下图，滚轴丝杆驱动水平负载，效率为 90%，负载重量为 40 千克，则负载力矩的计算方法如下：
m·PB
1
TL＝
×
[kgf·cm]
2πη
i
40[kg]×1[cm]
1
TL＝
×
＝7.07 [kgf·cm]
2π×0.9
1
2.2 传送带驱动水平负载 传送带驱动水平负载，效率为 90%，驱动轮直径 16 毫米，负载重量是 9 千克，则负载力矩的计算方法
如下：
D
1
1
TL＝
×m×
×
[kgf·cm]
2
η
i
1.6 [cm]
1
1
TL＝
× 9 [kg] ×
×
＝8 [kgf·cm]
2
0.9
1
2.3 滚轴丝杆和减速器驱动水平负载
如下图，滚轴丝杆螺距为 5 毫米，效率为 90%，负载重量为 250 千克，则负载力矩的计算方法如下：
m·PB
1
TL＝
×
[kgf·cm]
3000[脉冲]－500[Hz]×0.25[秒]
驱动脉冲速度[Hz]＝
＝3.8 [kHz]
1[秒]－0.25[秒]
如图所示：
1.2 驱动传动带
如下图，3 相步进电机（1.2°/步）驱动物体运动 1 秒钟。驱动轮的周长即旋转一圈移动的距离大约为
50[mm]。
因此，所需要的必要脉冲数为：
1100
360°
基础上再乘以一个安全系数。
下：
100
360°
必要脉冲数＝
×
＝3000[脉冲]
10
1.2°
如果采用自启动方式驱动 1 秒钟，则驱动脉冲速度应该这样计算：
3000[Pulse]/1[sec]=3[kHz]
但是，自启动速度不可能是 5kHz，应该采用加/减速运行方式来驱动。如果加/减速时间设置为定位时
间的 25%，启动脉冲速度为 500[Hz]，则计算方法如下：
2πη
i
250[kg]×0.5[cm]
1
TL＝
×
＝2.21 [kgf·cm]
2π×0.9
10
这是水平方向负载的计算结果，如果是垂直方向的负载，则力矩应该是此结果的 2 倍，而且此结果仅包
括负载力矩，电机的总负载还应该包括 Nhomakorabea/减速力矩，但是，计算中很难得到准确的负载惯性惯量，因此，
为了解决这个问题，在实际计算负载力矩的时候，特别是自启动或需要迅速加/减速的情况，我们应该在此
必要脉冲数＝
×
＝6600 [脉冲]
50
1.2°
所需参数同上例驱动滚轴丝杆，采用加/减速运行模式，则驱动脉冲速度为：
6600[脉冲]－500[Hz]×0.25[秒]
驱动脉冲速度[Hz]＝
＝8.7 [kHz]
1[秒]－0.25[秒]
如图所示：
二、负载力矩的计算示例（TL）
下面给出的是一个 3 相步进电机负载力矩的计算示例。这是一个实际应用例子，其中的数字公式有助
步进电机选型的计算示例
一、必要脉冲数和驱动脉冲数速度计算的示例
下面给出的是一个 3 相步进电机必要脉冲数和驱动脉冲速度的计算示例。这是一个实际应用例子，可
以更好的理解电机选型的计算方法。
1.1 驱动滚轴丝杆
如下图，3 相步进电机（1.2°/步）驱动物体运动 1 秒钟，则必要脉冲数和驱动脉冲速度的计算方法如