步进电机选型方法

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1、 如何选择合适的步进电机如何选择合适的步进电机 1. 负载分类： （1）Tf 力矩负载： Tf = Gr G 重物重量 r 半径 （2）TJ 惯性负载： J = M（R12+R22）/ 32 （Kgcm） M：质量 R1：外径 R2：内径 TJ = Jdw/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= *Hz / （360*D） n 转/秒 Hz 该点的频率值 D 电路的细分值， 步进电机的步距角 例：1.8 步进电机，在 1/2 细分驱动的

2、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

3、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。 Btr = 1.8*10-5*J* *（F1-F0）/ （TJ-TL） C.（）（） ， 0 t tr （）指数加

4、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,TJ =70% Tm,TL=60%Tm1 Btr = F4*ln(TJ0-TL)/(TJ1-TL) C.（）F2*1-e(-t/F4) ， 0 t tr 其中，F2=(TL-TJ0)*(F1-F0)/(TJ1-TJ0) F4=1.8*10-5*J* *F2 /( TJ0-TL) J 为电机转子和负载的转动惯量， 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

5、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%。 步进电步进电机选型指南机选型指南 何为步进电机何为步进电机 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

6、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：反应式： 定子上有绕组、转子由

7、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： 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： 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，

8、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。 雷赛步进电机雷赛步进电机 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

9、电机。 选型列表选型列表 外 型 型号 静扭矩 (Nm) 步距 角 () 引 数 相电流 (A) 电阻 ( ) 电感 (mH) 长度 L(mm) 转子惯量 (g.cm2) 重量 (Kg) 适配驱动器 串 联 并 联 35 35HS01 0.07 1.8 4 0.4 35 8.0 28 12 0.17 M415,M420 39 39HS02 0.065 1.8 4 0.6 15 16 34 20 0.18 M415,M420 42 42HS02 0.22 1.8 4 0.4 12.5 21 40 57 0.24 M415,M420 42HS03 0.34 1.8 8 0.7 1.4 4.6 4.

10、0 48 82 0.34 M415,M420 57 57HS06 0.6 1.8 8 1.4 2.8 1.35 1.8 55 145 0.6 M420,M535 57HS09 0.9 1.8 8 2.0 3.5 0.8 1.2 54 260 0.6 M535,M860 57HSM09 0.8 0.9 8 1.4 2.8 1.8 2.5 54 260 0.6 M535,M860 57HS13 1.3 1.8 8 2.0 3.5 1.0 2.1 76 460 1.0 M535,M860 57HS22 2.2 1.8 8 2.0 4.0 0.67 1.8 76 480 1.1 M535,M860 8

11、6 86HS35 3 1.8 8 2.0 3.5 1.4 3.9 65 800 2.0 M535,M860 86HS45 4.5 1.8 8 3.0 5.9 0.8 3.5 79.5 1400 2.3 M535,M860 86HS85 8.5 1.8 8 3.5 7.0 0.95 5.2 118 2800 3.8 M860,MA1080 110 110HS12 12 1.8 4 5.0 0.95 15 99 5500 5.0 M860,MA1080 110HS20 20 1.8 4 6.5 1.15 18.9 150 11000 8.4 M860,MA1080 130 130HS27 27 1

12、.8 4 6.0 0.65 13.8 227 35000 13 M860,MA1080 130HS45 45 1.8 4 7.0 0.9 9.5 283 48400 19 M860,MA1080 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

13、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。 外 型 型号 静扭矩 (Nm) 步距角 () 引 线 相电 流(A) 电阻 ( ) 电感 (mH) 长度 L(mm) 转子惯量 (g.cm2) 重量 (Kg) 适配驱动 器 57 573S05 0.6 1.2 6 3.5 1.3 1.

14、7 50 110 0.6 3MD560 573S09 0.9 1.2 6 5.6 0.7 1.7 56 300 1.0 3MD560 573S15 1.5 1.2 6 5.8 0.7 1.35 76 480 1.0 3MD560 86 863S22 2.26 1.2 6 5.0 0.96 2.4 71 1100 1.7 3MD2280 863S42 4.26 1.2 6 5.0 1.2 4.2 103 2320 2.85 3MD2280 863S68H 6.78 1.2 6 2.3 7.6 33 135 3300 4.0 3MD2280 怎样选择步进电机和驱动器怎样选择步进电机和驱动器 判断需

15、多大力矩：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。 判断电机运转速判断电机运转速度：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：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：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。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步进驱动器选型指南 步进驱动器是步进系统中的核心组件之

16、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