步進(jìn)電機(jī)選型誤區(qū)盤點(diǎn)

步進(jìn)電機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為“步距角”)一步一步運(yùn)行的，其特點(diǎn)是沒有積累誤差(精度為百分之100)，所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)脈沖信號，通過驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。

本文主要介紹步進(jìn)電機(jī)選型原則及選型的誤區(qū)盤點(diǎn)，首先介紹的是選型的原則，其次介紹了步進(jìn)電機(jī)選擇的要素及選型步驟，最后闡述了步進(jìn)電機(jī)選型誤區(qū)，具體的跟隨小編來詳細(xì)的了解一下。

步進(jìn)電機(jī)選型原則

1、首先確定步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載所需要的扭矩。最簡單的方法是在負(fù)載軸上加一杠桿，用彈簧秤拉動(dòng)杠桿，拉力乘以力臂長度既是負(fù)載力矩?；蛘吒鶕?jù)負(fù)載特性從理論上計(jì)算出來。由于步進(jìn)電機(jī)是控制類電機(jī)，所以目前常用步進(jìn)電機(jī)的最大力矩不超過 45Nm ，力矩越大，成本越高，如果您所選擇的電機(jī)力矩較大或超過此范圍，可以考慮加配減速裝置。

2、確定步進(jìn)電機(jī)的最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速指標(biāo)在步進(jìn)電機(jī)的選取時(shí)至關(guān)重要，步進(jìn)電機(jī)的特性是隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，扭矩下降，其下降的快慢和很多參數(shù)有關(guān)，如 ： 驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電壓、電機(jī)的相電流、電機(jī)的相電感、電機(jī)大小等等，一般的規(guī)律是：驅(qū)動(dòng)電壓越高，力矩下降越慢;電機(jī)的相電流越大，力矩下降越慢。在設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)使電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在 1500 轉(zhuǎn) / 分或 1000 轉(zhuǎn) / 分，當(dāng)然這樣說很不規(guī)范，可以參考〈矩 - 頻特性〉。

3、根據(jù)負(fù)載最大力矩和最高轉(zhuǎn)速這兩個(gè)重要指標(biāo)，再參考〈矩 - 頻特性〉，就可以選擇出適合自己的步進(jìn)電機(jī)。如果您認(rèn)為自己選出的電機(jī)太大，可以考慮加配減速裝置，這樣可以節(jié)約成本，也可以使您的設(shè)計(jì)更靈活。要選擇好合適的減速比，要綜合考慮力矩和速度的關(guān)系，選擇出最佳方案。

4、最后還要考慮留有一定的(如百分之30 )力矩余量和轉(zhuǎn)速余量。

5、盡量選擇混合式步進(jìn)電機(jī)，它的性能高于反映式步進(jìn)電機(jī)。

6、盡量選取細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，且使驅(qū)動(dòng)器工作在細(xì)分狀態(tài)。

7、選取時(shí)且勿走入只看電機(jī)力矩這一個(gè)指標(biāo)的誤區(qū)，也就是說并非電機(jī)的扭矩越大越好，要和速度指標(biāo)一起考慮。

8、在轉(zhuǎn)速要求較高的情況下可以選擇驅(qū)動(dòng)電壓高一點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)器。

9、在選購時(shí)是采用兩相的還是三相的，這并沒有什么具體的要求，只要步距角能滿足使用要求就行。

步進(jìn)電機(jī)的選擇要素

1、步距角的選擇

電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率(當(dāng)量)換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度(包括減速)。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度(五相電機(jī))、0.9度/1.8度(二、四相電機(jī))、1.5度/3度(三相電機(jī))等。

2、靜力矩的選擇

步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)(一般由低速)時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來(幾何尺寸)

3、電流的選擇

靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流(參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓)。

綜上所述選擇電機(jī)一般應(yīng)遵循以下步驟：

4、力矩與功率換算

進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下：

其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓·米 P=2πfM/400(半步工作) 其中f為每秒脈沖數(shù)(簡稱PPS)

步進(jìn)電機(jī)的選型步驟詳解

1、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的選擇

步進(jìn)電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩，近似于傳統(tǒng)電機(jī)所稱的“功率”。當(dāng)然，有著本質(zhì)的區(qū)別。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的物理結(jié)構(gòu)，完全不同于交流、直流電機(jī)，電機(jī)的輸出功率是可變的。通常根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩大小(即所要帶動(dòng)物體的扭力大小)，來選擇哪種型號的電機(jī)。大致說來，扭力在0.8N.m以下，選擇20、28、35、39、42(電機(jī)的機(jī)身直徑或方度，單位：mm);扭力在1N.m左右的，選擇57電機(jī)較為合適。扭力在幾個(gè)N.m或更大的情況下，就要選擇86、110、130等規(guī)格的步進(jìn)電機(jī)。

2、步過電機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇

對于電機(jī)的轉(zhuǎn)速也要特別考慮。因?yàn)?，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)速成反比。就是說，步進(jìn)電機(jī)在低速(每分鐘幾百轉(zhuǎn)或更低轉(zhuǎn)速，其輸出轉(zhuǎn)矩較大)，在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩(1000轉(zhuǎn)/分--9000轉(zhuǎn))就很小了。當(dāng)然，有些工況環(huán)境需要高速電機(jī)，就要對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻、電感等指標(biāo)進(jìn)行衡量。選擇電感稍小一些的電機(jī)，作為高速電機(jī)，能夠獲得較大輸出轉(zhuǎn)矩。反之，要求低速大力矩的情況下，就要選擇電感在十幾或幾十mH，電阻也要大一些為好。

3、步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率的選擇

步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率，通常稱為“空起頻率”。這是選購電機(jī)比較重要的一項(xiàng)指標(biāo)。如果要求在瞬間頻繁啟動(dòng)、停止，并且，轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)/分鐘左右(或更高)，通常需要“加速啟動(dòng)”。如果需要直接啟動(dòng)達(dá)到高速運(yùn)轉(zhuǎn)，最好選擇反應(yīng)式或永磁電機(jī)。這些電機(jī)的“空起頻率”都比較高。

4、步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)選擇

步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)選擇，這項(xiàng)內(nèi)容，很多客戶幾乎沒有什么重視，大多是隨便購買。其實(shí)，不同相數(shù)的電機(jī)，工作效果是不同的。相數(shù)越多，步距角就能夠做的比較小，工作時(shí)的振動(dòng)就相對小一些。大多數(shù)場合，使用兩相電機(jī)比較多。在高速大力矩的工作環(huán)境，選擇三相步進(jìn)電機(jī)是比較實(shí)用的。

5、針對步進(jìn)電機(jī)使用環(huán)境來選擇

特種步進(jìn)電機(jī)能夠防水、防油，用于某些特殊場合。例如水下機(jī)器人，就需要放水電機(jī)。對于特種用途的電機(jī)，就要針對性選擇了。

6、根據(jù)您的實(shí)際情況可否需要特殊規(guī)格

特殊規(guī)格的步進(jìn)電機(jī)，請和我們溝通，在技術(shù)允許的范圍內(nèi)，加工訂貨。例如，出軸的直徑、長短、伸出方向等。

7、如有必要最好與廠家的技術(shù)工程師進(jìn)一步溝通與確認(rèn)型號

如有必要最好與廠家的技術(shù)工程師進(jìn)一步溝通，以便于確認(rèn)你要選擇的步進(jìn)機(jī)電能否滿足你所要求各方面的指標(biāo)。

步進(jìn)電機(jī)選型幾大誤區(qū)盤點(diǎn)

1、兩相步進(jìn)電機(jī)、三相步進(jìn)電機(jī)與兩相電220伏、三相電380伏之間的誤區(qū)

步進(jìn)電機(jī)按照內(nèi)部構(gòu)造不同，可以分為兩相步進(jìn)電機(jī)、三相步進(jìn)電機(jī)、五相步進(jìn)電機(jī)，由于五相步進(jìn)電機(jī)成本高，市場上很少出現(xiàn)，所以常用的就是兩相步進(jìn)電機(jī)和三相步進(jìn)電機(jī)。很多客戶剛接觸步進(jìn)，經(jīng)常會誤認(rèn)為兩相步進(jìn)電機(jī)就是220伏供電，三相步進(jìn)電機(jī)就是380伏供電，其實(shí)是錯(cuò)誤的。我們說的兩相三相步進(jìn)電機(jī)是根據(jù)步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部構(gòu)造極對數(shù)來命名區(qū)分的，與220伏380伏供電沒有任何關(guān)系。

2、步進(jìn)電機(jī)功率與扭矩之間的誤區(qū)

步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用，通常只用力矩來衡量，而且速度越快力矩就會越小，其功率是變化的，所以步進(jìn)電機(jī)沒有功率這一說法，只說保持轉(zhuǎn)矩，有些客戶為了取代以往的普通的電機(jī)，想選個(gè)和以前大約差不多的功率的電機(jī)，這里有這樣一個(gè)大約的公式。

力矩與功率換算如下：

∵P=Ω.M

Ω=2П.n/60

∴P=2П.n.M/60，≈n.M/10 功率≈轉(zhuǎn)速*轉(zhuǎn)矩/10

其中P為功率，單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩，單位為N.m。

3、步進(jìn)電機(jī)供電的誤區(qū)

步進(jìn)電機(jī)如果正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和發(fā)脈沖的控制器同時(shí)使用，而步進(jìn)電機(jī)是不需要直接接電源的，步進(jìn)電機(jī)的出線直接和驅(qū)動(dòng)器連接，我們通常所說的供電電壓是指給驅(qū)動(dòng)器的供電電壓，有很多客戶希望直接用220V的電壓來供電，方便快捷，但是不是所有步進(jìn)電機(jī)都能實(shí)現(xiàn)，一般三相大功率的110步進(jìn)電機(jī)所配驅(qū)動(dòng)器MA-3208是可以直接220V供電的，其余的小功率的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都是要配一個(gè)開關(guān)電源或者變壓器的。

4、步進(jìn)電機(jī)命名的誤區(qū)

目前國內(nèi)步進(jìn)電機(jī)的命名方式可謂多種多樣，沒有一個(gè)統(tǒng)一的國標(biāo)，各個(gè)廠家都以自己的方式命名，有很多客戶直接會問有沒有什么什么型號的步進(jìn)電機(jī)，如果想找到一模一樣命名方式的電機(jī)替代，只有找原廠家。其實(shí)各個(gè)廠家步進(jìn)電機(jī)都是一樣的，只是名字不同，我們只要抓住關(guān)鍵參數(shù)，法蘭邊長，保持轉(zhuǎn)矩，電機(jī)機(jī)身長度，步距角就可以確定可以替代的電機(jī)了。

5、步進(jìn)電機(jī)基本步距角與細(xì)分之間的誤區(qū)

步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)，其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng)，提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個(gè)附帶功能。細(xì)分后電機(jī)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際步距角是基本步距角的幾分之一。(兩相步進(jìn)電機(jī)的基本步距角是1.8°，即一個(gè)脈沖走1.8°，如果沒有細(xì)分，則是200個(gè)脈沖走一圈360°，細(xì)分是通過驅(qū)動(dòng)器靠精確控制電機(jī)的相電流所產(chǎn)生的，與電機(jī)無關(guān)，如果是10細(xì)分，則發(fā)一個(gè)脈沖電機(jī)走0.18°，即2000個(gè)脈沖走一圈360°，電機(jī)的精度能否達(dá)到或接近0.18°，還取決于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差別很大;細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。以次類推。三相步進(jìn)電機(jī)的基本步距角是1.2°，即一個(gè)脈沖走1.2°，如果沒有細(xì)分，則是300個(gè)脈沖走一圈360°，如果是10細(xì)分，則發(fā)一個(gè)脈沖，電機(jī)走0.12°，即3000個(gè)脈沖走一圈360°，以次類推。