如何選擇合適的步進電機

1、 如何選擇合適的步進電機   2004年3月14日1. 負載分類：（1）Tf力矩負載：Tf = G·r G 重物重量 r 半徑 （2）TJ慣性負載：J = M（R12+R22）/ 32 （Kg·cm）M：質(zhì)量R1：外徑R2：內(nèi)徑TJ = J·dw/dt dw/dt 為角加速度 2.力矩曲線圖的說明力矩曲線圖是步進電機輸出特性的重要表現(xiàn)，以下是我們對其中關(guān)鍵詞語的解釋。說明：1. 工作頻率點： 表示步進電機在該點的轉(zhuǎn)速值。單位：Hzn=*Hz / （360*D）n 轉(zhuǎn)/秒Hz 該點的頻率值D 電路的細分值， 步進電機的步距角例

2、：1.8步進電機，在1/2細分驅(qū)動的情況下（即每步0.9）500Hz 時，其速度是 1.25轉(zhuǎn)/秒2. 起動區(qū)域： 步進電機可以直接起動或停止的區(qū)域。3. 運行區(qū)域： 在這個區(qū)域里，電機不能直接運行，必須先要在起動區(qū)域 內(nèi)起動，然后通過加速的方式，才能到達該工作區(qū)域內(nèi)。同樣，在該區(qū)域內(nèi)，電機也不能直接制動，否則就會造成失步，必須通過減速的方式到起動區(qū)域內(nèi)，在進行制動。4. 最大起動頻率點：步進電機在空載情況下，最大的直接起動速度點。5. 最大運行頻率點：步進電機在空載情況下，可以達到的最大的運行速度點。6. 起動力矩：步進電機在特定的工作頻率點下，直接起動可帶動的最大力矩負載值。7. 運行力矩

3、：步進電機在特定的工作頻率點下，運行中可帶動的最大力矩負載值。由于運動慣性的原因，所以，運行力矩要比起動力矩大。 3 加速和減速運動的控制當一個系統(tǒng)的工作頻率點在力矩曲線圖的運行區(qū)域內(nèi)時，如何在最短的時間內(nèi)加速，減速就成了關(guān)鍵。如下圖示，步進電機的動態(tài)力矩特性一般在低速時為水平直線狀，在高速時，由于電感的影響，很快下滑。（1）直線加速運動已知電機負載為TL，要從F0 在最短時間tr內(nèi)加速到F1，求tr 和 加速脈頻率F（t）A確定TJ，一般TJ =70% Tm。Btr = 1.8*10-5*J*（F1-F0）/ （TJ-TL）C.（）（） ， 0 < t < tr （）指

4、數(shù)加速運動已知電機負載為TL，要從F0 在最短時間tr內(nèi)加速到F1，求tr 和 加速脈頻率F（t）A.確定TJ，一般TJ =70% Tm,TJ =70% Tm,TL=60%Tm1Btr = F4*ln(TJ0-TL)/(TJ1-TL)C.（）F2*1-e(-t/F4) ， 0 < t < tr 其中，F(xiàn)2=(TL-TJ0)*(F1-F0)/(TJ1-TJ0)F4=1.8*10-5*J*F2 /( TJ0-TL)J 為電機轉(zhuǎn)子和負載的轉(zhuǎn)動慣量，為每一步的度數(shù)，整步運行時為電機步距角。至于減速的控制，只要將上訴的加速脈頻率反過來進行即可。  4 振動和噪音一般來說，步進電機在

5、空載運行時，在200pps左右會有一個很嚴重的振動，甚至會產(chǎn)生失步的現(xiàn)象，這是由于電機轉(zhuǎn)子是一個有質(zhì)量的物體，當電機運行的頻率接近到轉(zhuǎn)子的固有頻率，振動就產(chǎn)生了，一般有幾種解決的辦法：1. 避開振動區(qū)，使電機的工作頻率不在這個范圍內(nèi)。2. 采用細分的驅(qū)動方式，使原來1步完成的動作分幾步完成，減少振動，一般半步運動時，電機的力矩比整步時少15%，采用正弦波電流控制時，力矩減小為30%。 步進電機選型指南   2004年3月15日何為步進電機步進電機是一種專門用于位置和速度精確控制的特種電機。步進電機的最大特點是其“數(shù)字性”，對于微電腦發(fā)過來的每一個脈沖信號，步進電機

6、在其驅(qū)動器的推動下運轉(zhuǎn)一個固定角度（簡稱一步），如下圖所示。如接收到一串脈沖步進電機將連續(xù)運轉(zhuǎn)一段相應(yīng)距離。同時您可通過控制脈沖頻率，直接對電機轉(zhuǎn)速進行控制。由于步進電機工作原理易學易用，成本低（相對于伺服）、電機和驅(qū)動器不易損壞，非常適合于微電腦和單片機控制，因此近年來在各行各業(yè)的控制設(shè)備中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。步進電機的種類和特點步進電機在構(gòu)造上有三種主要類型：反應(yīng)式（Variable Reluctance，VR）、永磁式（Permanent Magnet,PM）和混合式(Hybrid Stepping,HS)。· 反應(yīng)式：定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡單、成本低、步

7、距角小，可達1.2°、但動態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。· 永磁式： 永磁式步進電機的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點是動態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機精度差，步矩角大（一般為7.5°或15°）。· 混合式： 混合式步進電機綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個小齒以提高步矩精度。其特點是輸出力矩大、動態(tài)性能好，步矩角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對較高。 按定子上繞組來分，共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進電機，約占 97% 以上的市場份額，其原因

8、是性價比高，配上細分驅(qū)動器后效果良好。該種電機的基本步矩角為1.8°/步，配上半步驅(qū)動器后，步矩角減少為0.9°，配上細分驅(qū)動器后其步矩角可細分達256倍（0.007°）。由于摩擦力和制造精度等原因，實際控制精度略低。同一步進電機可配不同細分的驅(qū)動器以改變精度和效果。雷賽步進電機雷賽精密電機廠引進美國技術(shù)生產(chǎn)的步進電機，采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼片和耐高溫永磁體，具有溫升低、可靠性高等特點。由于其具有良好的內(nèi)部阻尼特性，因而運行平穩(wěn)，無明顯震蕩區(qū)。命名規(guī)則上例表示機座號為57mm,兩相混合式,步距角為1.8度,扭矩0.9Nm，設(shè)計序號01，單邊出軸的電機。 選型列表外型型號靜

9、扭矩(Nm)步距角(°)引數(shù)相電流(A)電阻()電感(mH)長度L(mm)轉(zhuǎn)子慣量(g.cm2)重量(Kg)適配驅(qū)動器串聯(lián)并聯(lián)3535HS010.071.840.4358.028120.17M415,M4203939HS020.0651.840.6151634200.18M415,M4204242HS020.221.840.412.52140570.24M415,M42042HS030.341.880.71.44.64.048820.34M415,M4205757HS060.61.881.42.81.351.8551450.6M420,M53557HS090.91.882.03.50

10、.81.2542600.6M535,M86057HSM090.80.981.42.81.82.5542600.6M535,M86057HS131.31.882.03.51.02.1764601.0M535,M86057HS222.21.882.04.00.671.8764801.1M535,M8608686HS3531.882.03.51.43.9658002.0M535,M86086HS454.51.883.05.90.83.579.514002.3M535,M86086HS858.51.883.57.00.955.211828003.8M860,MA1080110110HS12121.84

11、5.00.95159955005.0M860,MA1080110HS20201.846.51.1518.9150110008.4M860,MA1080130130HS27271.846.00.6513.82273500013M860,MA1080130HS45451.847.00.99.52834840019M860,MA1080· 小體積，高力矩，品種齊全 · 可為批量用戶定制非標電機 · ISO9001：2000質(zhì)量體系 · 大量出口歐洲、美國等地 三相步進電機步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中，現(xiàn)在常用

12、的步進電機有：反應(yīng)式、永磁式、混合式和單相式步進電機等。市場上現(xiàn)階段以兩相、五相混合式步進電機獲得較多的應(yīng)用。為了進一步改進步進系統(tǒng)的控制效果，雷賽公司推出了比兩相和五相性能更加優(yōu)越的三相混合式進電機和三相步進驅(qū)動器。由于三相步進系統(tǒng)采用正弦電流驅(qū)動工作方式，應(yīng)用交流伺服原理控制，因此具有高轉(zhuǎn)矩、低震動、發(fā)熱小、可靠性高等優(yōu)點。更好地解決了傳統(tǒng)步進電機低速爬行、有共振區(qū)、噪音大、高速扭矩小、起動頻率低和驅(qū)動器可靠性差等缺點，具有交流伺服電機的某些運行特性。雷賽公司三相步進系統(tǒng)產(chǎn)品地運行效果可與進口產(chǎn)品相媲美。外型型號靜扭矩(Nm)步距角(°)引線 相電流(A)電阻()電感(mH)長度

13、L(mm)轉(zhuǎn)子慣量(g.cm2)重量(Kg)適配驅(qū)動器57573S050.61.263.51.31.7501100.63MD560573S090.91.265.60.71.7563001.03MD560573S151.51.265.80.71.35764801.03MD56086863S222.261.265.00.962.47111001.73MD2280863S424.261.265.01.24.210323202.853MD2280863S68H6.781.262.37.63313533004.03MD2280怎樣選擇步進電機和驅(qū)動器 · 判斷需多大力矩：靜扭矩是選擇步進電機的

14、主要參數(shù)之一。負載大時，需采用大力矩電機。力矩指標大時，電機外形也大。 · 判斷電機運轉(zhuǎn)速度：轉(zhuǎn)速要求高時，應(yīng)選相電流較大的電機，以增加功率輸入。且在選擇驅(qū)動器時采用較高供電電壓。 · 選擇電機的安裝規(guī)格：如57，86，110等，主要與力矩要求有關(guān)。 · 確定定位精度和振動方面的要求情況：判斷是否需細分，需多少細分。 · 根據(jù)電機的電流、細分和供電電壓選擇驅(qū)動器。  步進驅(qū)動器選型指南   2004年3月15日步進驅(qū)動器是步進系統(tǒng)中的核心組件之一。如下圖所示，它按照控制器發(fā)來的脈沖/方向指令（弱電信號）對電機線圈電流（強電）

15、進行控制，從而控制電機轉(zhuǎn)軸的位置和速度。雷賽驅(qū)動器全部采用先進的雙極恒流斬波方式對步進電機進行驅(qū)動。步進驅(qū)動器工作模式有三種基本的步進電機驅(qū)動模式：整步、半步、細分。其主要區(qū)別在于電機線圈電流的控制精度（即激磁方式）。· 整步驅(qū)動在整步運行中，同一種步進電機既可配整/半步驅(qū)動器也可配細分驅(qū)動器，但運行效果不同。步進驅(qū)動器按脈沖/方向指令對兩相步進電機的兩個線圈循環(huán)激磁（即將線圈充電設(shè)定電流），這種驅(qū)動方式的每個脈沖將使電機移動一個基本步距角，即1.80度 (標準兩相電機的一圈共有200個步距角)。· 半步驅(qū)動在單相激磁時，電機轉(zhuǎn)軸停至整步位置上，驅(qū)動器收到下一脈沖后，如給另

16、一相激磁且保持原來相繼處在激磁狀態(tài)，則電機轉(zhuǎn)軸將移動半個步距角，停在相鄰兩個整步位置的中間。如此循環(huán)地對兩相線圈進行單相然后雙相激磁步進電機將以每個脈沖0.90度的半步方式轉(zhuǎn)動。所有雷賽公司的整/半步驅(qū)動器都可以執(zhí)行整步和半步驅(qū)動，由驅(qū)動器撥碼開關(guān)的撥位進行選擇。和整步方式相比，半步方式具有精度高一倍和低速運行時振動較小的優(yōu)點，所以實際使用整/半步驅(qū)動器時一般選用半步模式。· 細分驅(qū)動細分驅(qū)動模式具有低速振動極小和定位精度高兩大優(yōu)點。對于有時需要低速運行（即電機轉(zhuǎn)軸有時工作在60rpm以下）或定位精度要求小于0.90度的步進應(yīng)用中，細分驅(qū)動器獲得廣泛應(yīng)用。其基本原理是對電機的兩個線圈

17、分別按正弦和余弦形的臺階進行精密電流控制，從而使得一個步距角的距離分成若干個細分步完成。如上圖所示。例如十六細分的驅(qū)動方式可使每圈200標準步的步進電機達到每圈200*16=3200步的運行精度（即0.1125°）。雷賽公司可提供規(guī)格齊全、性能優(yōu)越、品質(zhì)可靠、價格優(yōu)惠的十余款細分驅(qū)動器。 雷賽步進驅(qū)動技術(shù) 雷賽公司作為中國最主要的步進驅(qū)動器生產(chǎn)廠家之一，大批量生產(chǎn)高性價比兩相步進驅(qū)動器，適配各種4，6，8 線國產(chǎn)和進口電機。其中部分型號采用美國專利技術(shù)，性能極其優(yōu)越。另有數(shù)款由本公司自主開發(fā)且獲中國專利的產(chǎn)品其性價比更富吸引力。選型列表相數(shù) 型號電流電壓細分數(shù)適配電機重量外型尺寸(m

18、m)控制信號二相細分系列M415B0-1.5ADC(18-40V)1-6439,42115g86×55×20單端M3250-2.5ADC(12-32V)1-842,57115g86×55×20單端M4200-2.0ADC(18-40V)2-128,5-12542,57299g95×76×45單端M5420-4.2ADC(20-50V)2-128,5-12542,57,86260g118×75.5×33差分M535DC(24-46V)2-256,5-12557,86335g132×76×45差分M

19、D7560-5.6ADC(20-75V)2-128,5-12542,57260g 118×75.5×33 差分MD556DC(20-50V)M8600-6.0ADC(24-90V)1-857,86683g151×100×56差分M8800-7.8ADC(24-90V)2-256,5-12586,110440g119×97×48 差分M8400-4.0A342g119×97×31MA10800-8.0AAC(80-100V)2-12886,1301473g176×111×90差分MD22780-7.8AAC(80-220V)2-50110,1301050g212×158.7×13.5差分整半步系列H4200-2.0ADC(18-40V)1/242,57293g95×76×45差分HA3350-3.5ADC(18-40V)AC(16-29V) 1/257,86360g126×76×45差分H860B0-6.0ADC(24-80V)1/286,110542g151×100×56差分三相3MD5