Question

步进电机如何选型计算

方便的话给我下公式注明公式里的富豪都是什么量，我们已知负载为20KG

Answer 1

步进电机

是一种作为控制用的特种电机它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的其特点是没有积累误差(精度为百分之100)所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动这种装置就是步进电机驱动器它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移或者说控制系统每发一个脉冲信号通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。虽然步进电机已被广泛地应用但步进电机并不能象普通的直流电机交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

根据要求选型：

1、 步进电机转矩的选择 

步进电机的保持转矩，近似于传统电机所称的“功率”。当然有着本质的区别。步进电动机的物理结构，完全不同于交流、直流电机，电机的输出功率是可变的。通常根据需要的转矩大小(即所要带动物体的扭力大小)来选择哪种型号的电机。大致说来扭力在0.8N.m以下选择20、28、35、39、42(电机的机身直径或方度，单位mm);扭力在1N.m左右的，选择57电机较为合适。扭力在几个N.m或更大的情况下，就要选择86、110、130等规格的步进电机。

2、 步过电机转速的选择 

对于电机的转速也要特别考虑。因为电机的输出转矩与转速成反比。就是说步进电机在低速(每分钟几百转或更低转速，其输出转矩较大)，在高速旋转状态的转矩(1000转/分--9000转)就很小了。当然，有些工况环境需要高速电机，就要对步进电动机的线圈电阻、电感等指标进行衡量。选择电感稍小一些的电机作为高速电机，能够获得较大输出转矩。反之要求低速大力矩的情况下，就要选择电感在十几或几十mH,电阻也要大一些为好。 

3、 步进电机空载起动频率的选择 

步进电机空载起动频率通常称为“空起频率”。这是选购电机比较重要的一项指标。如果要求在瞬间频繁启动、停止并且转速在1000转/分钟左右(或更高)通常需要“加速启动”。如果需要直接启动达到高速运转最好选择反应式或永磁电机。这些电机的“空起频率”都比较高。 

4、 步进电机的相数选择 

步进电机的相数选择这项内容，很多客户几乎没有什么重视大多是随便购买。其实不同相数的电机工作效果是不同的。相数越多步距角就能够做的比较小工作时的振动就相对小一些。大多数场合使用两相电机比较多。在高速大力矩的工作环境，选择三相步进电机是比较实用的。 

5、 针对步进电机使用环境来选择 

特种步进电机能够防水、防油用于某些特殊场合。例如水下机器人就需要放水电机。对于特种用途的电机就要针对性选择了。 

6、 根据您的实际情况可否需要特殊规格定制 

特殊规格的步进电机，请和我们沟通在技术允许的范围内，加工订货。例如出轴的直径、长短、伸出方向等。 

7、 如有必要最好与厂家的技术工程师进一步沟通与确认型号 

如有必要最好与厂家的技术工程师进一步沟通，以便于确认你要选择的步进机电能否满足你所要求各方面的指标。

选型原则

1. 首先确定步进电机拖动负载所需要的扭矩。首先确定客户需要什么扭矩或者需要带动多大的负载。由于步进电机是控制类电机所以目前常用步进电机的最大力矩不超过 45Nm 力矩越大成本越高，如果您所选择的电机力矩较大或超过此范围可以考虑加配减速装置。

2. 确定步进电机的最高运行转速。转速指标在步进电机的选取时至关重要步进电机的特性是随着电机转速的升高扭矩下降其下降的快慢和很多参数有关如 : 驱动器的驱动电压、电机的相电流、电机的相电感、电机大小等等一般的规律是驱动电压越高力矩下降越慢电机的相电流越大力矩下降越慢。在设计方案时应使电机的转速控制在 1500 转 / 分或 1000 转 / 分当然这样说很不规范可以参考〈矩 - 频特性〉

3. 根据负载最大力矩和最高转速这两个重要指标再参考〈矩 - 频特性〉，给客户推荐合适的电机。如果您认为自己选出的电机太大可以考虑加配减速装置这样可以节约成本也可以使您的设计更灵活。要选择好合适的减速比要综合考虑力矩和速度的关系选择出最佳方案。

4. 最后还要考虑留有一定的(如百分之30 )力矩余量和转速余量。

5. 尽量选择混合式步进电机，它的性能高于反映式步进电机。

6. 尽量选取细分驱动器，且使驱动器工作在细分状态。

Answer 2

• 确定负载质量（M）：根据实际需求，确定负载质量M，单位为千克（kg）。

• 计算负载惯量（J）：负载惯量是负载质量的函数，需要根据负载的具体情况进行计算。通常，负载惯量可以通过实验或经验公式来估计。

• 确定工作转速（n）：根据实际需求，确定步进电机的工作转速n，单位为转/分钟（rpm）。

• 计算转矩（T）：步进电机的转矩是电机输出力矩与电机转速的乘积。根据负载惯量、工作转速和所需加速度，计算转矩T。

T = (J * Δω) / Δt
其中，

• T为转矩，单位为牛顿米（Nm）；

• J为负载惯量，单位为千克米平方（kgm²）；

• Δω为角加速度，单位为弧度秒平方（rad/s²）；

• Δt为时间，单位为秒（s）。

• 确定步进角度（θ）：根据实际需求和步进电机的相数、拍数等参数，确定步进角度θ。步进角度是步进电机每接收一个脉冲信号转动的角度。

• 计算脉冲当量（Pulse Count）：脉冲当量是步进电机接收一个脉冲信号时转动的角度或位移量。根据步进角度和所需精度要求，计算脉冲当量。

• 确定驱动方式：根据电机的相数和拍数选择合适的驱动方式，常用的驱动方式有单相驱动、双相驱动、半步驱动等。

• 确定电机尺寸和安装方式：根据实际需求和安装空间，选择适合的电机尺寸和安装方式。

• 考虑环境因素：根据实际工作环境，考虑温度、湿度、尘埃、振动等因素对步进电机性能的影响。

• 成本考虑：在满足性能和要求的前提下，选择适合的步进电机，以降低成本。不同品牌和类型的步进电机价格差异较大，合理选择能够降低整体成本。

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Answer 3

步进电机的选型计算是需要了解传动机构参数，运动状态，负载状况等才能计算与选型，很多人是靠经验选型，并没有严格计算。