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步进电机该如何选型

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作者:JZ Editor来源:JZ Robot网址:http://pay-attention-secrets.com/

678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版引言:工业社会中,步进电机因其具有无刷结构,可靠性高、响应快、不受特定环境影响和保持转矩等特点被广泛应用。与此同时,随着国民经济的推动,工业自动化水平日益提高,因此对步进电机的需求也逐年攀升。那么在购机之前,应该如何选型呢?那就往下看吧!


  什么是步进电机?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电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。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,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,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。


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  同时,步进电机有步距角(涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。步进电机一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  1、步进电机步距角的选择


  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,每个当量电机应走多少角度(包括减速)。电机的步距角应等于或小于此角度。市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、四相电机)、1.5度/3度(三相电机)等。


  2、步进电机静力矩的选择


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  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,而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时(一般由低速)时二种负载均要考虑,加速起动时主要考虑惯性负载,恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下,静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好,静力矩一旦选定,电机的机座及长度便能确定下来(几何尺寸)。


  3、步进电机电流的选择


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  静力矩一样的电机,由于电流参数不同,其运行特性差别很大,可依据矩频特性曲线图,判断电机的电流。


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  步进电机选型计算方法:


  一)电机**速度选择:


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  步进电机**速度范围为600-1000rpm。机械传动系统要根据此参数进行设计。


  二)电机步距角选择:


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  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的定位精度的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。


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  三)电机力矩选择:


  转动惯量计算


  在旋转运动中,物体的转动惯量J对应于直线运动中的物体质量。要计算系统在加速过程中的动态载荷,就必须计算物体的转动惯量J和角加速度w,然后得出惯性力矩T=J*w。


  物体的转动惯量为:J=∫r²pdV,式中dV为体积元,p为物体密度,r为体积元与转轴的距离。单位:Kgm²。以圆柱体为例:


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  J=W/8(D/10³)²=πp/32(L/10³)(D/10³)^4式中:L(长度/mm)D(直径/mm)


  将负载质量换算成电机输出轴上的转动惯量,常见传动机构与公式如下:


  1)滚珠丝杠


  J=W(1/2π*BP/10³)²*GL²


  W:可动部分总质量(Kg)


  BP:丝杠螺距(mm)


  GL:减速比


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  2)齿条和小齿轮、传送带、链条传动


  J=W(1/2*D/10³)²*GL²


  W:可动部分总质量(Kg)


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  D:小齿轮直径(mm)


  链轮直径(mm)


  GL:减速比


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  3)旋转体、转盘驱动


  J=(J1+W(L/10³)²)*GL²


  J1:转盘的惯性矩


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  W:转盘上物体的质量(Kg)


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  L:物体与旋转轴的距离(mm)


  GL:减速比


  加速度计算


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  控制系统要定位准确,物体运动必须有加减速过程,如下图所示。


  已知加速度时间△t、**速度Vmax,很容易算出电机的角加速度:w=Vmax/△t(rad/s²)


  电机力矩计算


  T=(J*w+TL)/n其中:TL为系统外力折算到电机上的力矩;n为传动系统的效率。


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  根据计算出的力矩T再加上一定的安全系数,即可选出电机的型号。


678333金牛网论坛-金牛网155755-42923acom金牛版  以上数据仅供参考,请根据自己的实际情况进行选购,亦可咨询我们为您提供购买方案。步进电机如今不断渗透进新兴经济领域之中,新的市场需求也随之生成,其性能将会不断改进创新下去。


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