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漢德保步進電機選型的指導

文章出處：漢德保(HDB MOTOR)電機人氣：5410發(fā)表時間：2018-10-31

在設計一個新的設備時，如何選擇合適的步進電機呢？基本思路如下：

1、確定機械傳動結構

比如直接連接、絲桿傳動、皮帶傳動等等。這時要考慮到一些對電機機械上的要求，比如大概可接受尺寸、安裝要求、電機徑向、軸向受力及竄動要求等等。

2、確定需要的分辨率

根據(jù)選定的機械結構和整機要求，確定電機的分辨率，即步距角，例如要選用0.9°或是1.8°的電機。

3、根據(jù)機械傳動要求，確定運轉(zhuǎn)模式

也即根據(jù)機械移動，定位和時間要求來確定步進電機運轉(zhuǎn)的速度，角度和加減速曲線。

3.1 計算運轉(zhuǎn)脈沖數(shù)

脈沖數(shù)=（要求的位移量360°/電機轉(zhuǎn)一圈的位移量步距角）×（360°/步距角）

3.2 確定運行曲線和計算脈沖頻率

一般來說運行曲線使用矩形和梯形兩種。

☆矩形曲線

電機直接以運行頻率啟動，運轉(zhuǎn)到位后直接停止。這種運轉(zhuǎn)方式需要非常大的加速扭矩。

脈沖頻率=運轉(zhuǎn)脈沖數(shù)/定位時間

☆梯形曲線

電機由較低的頻率啟動，加速到要求速度，運行一定時間后要求再減速然后停止。這樣速度變化較為緩慢，對加速扭矩要求可適當降低。通常加減速度時間設定為定位時間的25% 左右。根據(jù)實際情況確定啟動頻率，啟動時間（也可以考慮在多少個脈沖數(shù)后加速到運行頻率）

4、計算需要的轉(zhuǎn)矩

4.1 計算負載轉(zhuǎn)矩

這是在機械結構正常運行時電機需要提供的克服各部分摩擦阻力的轉(zhuǎn)矩。負載轉(zhuǎn)矩根據(jù)不同的機械結構和負載種類而異，可以進行理論計算和實際測量。

4.2 計算加速度轉(zhuǎn)矩

這是把負載從靜止加速到運行速度和把運行負載所停下來需要的轉(zhuǎn)矩。

矩形驅(qū)動時加速轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)矩計算

梯形驅(qū)動時加速轉(zhuǎn)矩

加速轉(zhuǎn)矩計算方法

JO= 轉(zhuǎn)子慣量[kg.m2]

JL= 全負載慣量[kg.m2]

θs= 馬達步距角[° /STEP]

f2= 運轉(zhuǎn)脈沖速度[Hz]

f1= 啟動脈沖速度[Hz]

f= 矩形驅(qū)動時的運轉(zhuǎn)脈沖速度[Hz]

t1= 加（減）速時間[S]

4.3 計算需要轉(zhuǎn)矩

需要轉(zhuǎn)矩=（負載轉(zhuǎn)矩+ 加速轉(zhuǎn)矩）× 安全系數(shù)

安全系數(shù)通常設置為1.5-2.0 倍。

5、查看電機矩頻曲線，確定電機造型

根據(jù)上面計算好的電機運行頻率和需要力矩確定工作點，查看相關電機的矩步曲線，選擇運行力矩（又稱牽引力矩）曲線在工作點之上相的相對應的電機。再查看該電機的啟動力矩（又稱牽入力矩）曲線，確定在啟動頻率點上電機可以提供足夠的轉(zhuǎn)矩。

6、選定型號后，需再確認一下慣量比

慣量比=機械結構的全慣量/電機轉(zhuǎn)子的慣量

如果慣量比過大，則啟動停止時的過沖和回沖會變大，從而影響啟動和整定的時間，也可能出現(xiàn)無法啟動的現(xiàn)象。慣量比超出以下參考值時，建議選用大一號的電機或者另加齒輪減速箱。慣量比參考值：20、28、35 電機建議5 以下：42、57、86、110 電機建議10 以下。

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