如何选择合适的步进电机
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如何选择合适的步进电机1. 负载分类:(1)Tf力矩负载:Tf = G·rG 重物重量r 半径(2)TJ惯性负载:J = M(R12+R22)/ 32 (Kg·cm)M:质量R1:外径R2:内径TJ = J·dw/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:Hzn=Θ*Hz / (360*D)n 转/秒Hz 该点的频率值D 电路的细分值,Θ步进电机的步距角例:1.8步进电机,在1/2细分驱动的情况下(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。
B.tr = 1.8*10-5*J*Θ*(F1-F0)/ (TJ-TL)C.F(t)=(F1-F0)*t/tr+F0,0 < t < tr(2)指数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TJ0,TJ1一般TJ0=70% Tm0,TJ1=70% Tm1,TL=60%Tm1B.tr = F4*ln[(TJ0-TL)/(TJ1-TL)]C.F(t)=F2*[1-e^(-t/F4)]+F0,0 < t < tr其中,F2=(TL-TJ0)*(F1-F0)/(TJ1-TJ0)F4=1.8*10-5*J*Θ*F2 /( TJ0-TL)J 为电机转子和负载的转动惯量,Θ为每一步的度数,整步运行时为电机步距角。
步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。
每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。
电机总的回转角与输入脉冲数成正比例,相应的转速取决于输入脉冲频率。
步进电机是机电一体化产品中关键部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。
步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。
广泛应用于机电一体化产品中,如:数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。
选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。
而在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。
在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。
一般地说最大静力矩Mjmax大的电机,负载力矩大。
选择步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样可以得到机床所需的脉冲当量。
在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量,一是可以改变丝杆的导程,二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。
但细分只能改变其分辨率,不改变其精度。
精度是由电机的固有特性所决定。
论文天地欢迎您选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。
选择步进电机需要进行以下计算:(1)计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1)式中φ---步进电机的步距角(o/脉冲)S ---丝杆螺距(mm)Δ---(mm/脉冲)(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。
Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2] (1-2)式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2)Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s2) W---工作台重量(N)S ---丝杆螺距(cm)(3)计算电机输出的总力矩MM=Ma+Mf+Mt (1-3)Ma=(Jm+Jt).n/T× 1.02×10ˉ 2 (1-4)式中Ma ---电机启动加速力矩(N.m)Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)n---电机所需达到的转速(r/min)T---电机升速时间(s)Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ 2 (1-5)Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)u---摩擦系数η---传递效率Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ 2 (1-6)Mt---切削力折算至电机力矩(N.m)Pt---最大切削力(N)(4)负载起动频率估算。
步进电机的选型原则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。
选择步进电机应遵循先选电机后选步进电机驱动器原则,先明确负载特性,再通过比较不同型号步进电机的静力矩和矩频曲线,找到与负载特性最匹配的步进电机。
1、首先确定步进电机拖动负载所需要的扭矩最简单的方法是在负载轴上加一杠杆,用弹簧秤拉动杠杆,拉力乘以力臂长度既是负载力矩。
或者根据负载特性从理论上计算出来。
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。
3. 根据负载最大力矩和最高转速两个重要指标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,选择出最正确方案。
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。
7. 选取时且勿走入只看电机力矩这一个指标的误区,也就是说并非电机的扭矩越大越好,要和速度指标一起考虑。
8.在转速要求较高的情况下可以选择驱动电压高一点的驱动器。
9.在选购时是采用两相的还是三相的,这并没有什么具体的要求,只要步距角能满足使用要求就行。
步进电机选型自动计算步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械转动的电机,广泛应用于各种自动化设备中。
选用适合的步进电机对于设备的正常运行至关重要,因此在进行步进电机选型时需要考虑多个因素,并进行自动计算以达到最佳的选择。
在选型过程中,需要考虑以下几个主要因素:1.动态特性:步进电机的动态特性决定了其响应速度和精度。
通过计算步进电机的转速、加速度和定位精度等参数来确定其动态特性。
2.负载特性:需要了解所需驱动的负载特性,如负载惯性、负载转矩等,以确定选择的步进电机是否能够满足负载的要求。
3.环境条件:步进电机的工作环境条件对其选择也有一定影响,例如工作温度、湿度、防护等级等。
需要根据实际环境条件选择合适的步进电机。
4.驱动方式:根据实际应用需求选择恰当的驱动方式,常见的驱动方式有全步进和半步进。
全步进具有更高的转矩,但定位精度相对较低;半步进转矩较小,但定位精度较高。
需要根据实际需求选择合适的驱动方式。
5.参数计算:可以通过计算一些关键参数来确定步进电机的规格,例如转速、转矩、加速度等。
根据具体的使用要求可以选择合适的步进电机。
在进行步进电机选型的计算过程中,可以通过以下步骤进行:第一步:确定负载要求根据实际应用需求确定负载的转矩和速度要求,并结合机械结构计算负载惯性。
第二步:计算转矩根据负载转矩和传动系数,计算步进电机所需输出转矩。
同时考虑保险系数,以确保步进电机真正能够满足负载要求。
第三步:计算加速度根据实际应用的速度要求和负载惯性,计算步进电机所需的加速度。
第四步:选择驱动方式和分辨率根据步进电机的使用要求和自动化系统的需求,选择合适的驱动方式和分辨率。
第五步:选择步进电机规格根据以上计算结果,选择合适的步进电机规格,包括步距角、减速比、电流等。
第六步:验证选型结果通过仿真或实际测试验证选型结果的合理性。
如果需要,可以进行多次迭代,调整参数和选型结果,直到满足要求。
总结起来,步进电机选型的自动计算过程可以分为负载要求确定、转矩和加速度计算、驱动方式和分辨率选择、步进电机规格选择以及选型结果验证等步骤。
步进电机型号参数选择步进电机是一种能将数字脉冲信号转换为角位移或直线位移的电机。
它通过控制电流的连续变化实现位置控制,具有精度高、稳定性好、启停速度快等优点。
步进电机在许多领域中广泛应用,包括机械、电子设备、医疗器械等。
本文将介绍几种常见的步进电机型号、参数和选择方法。
一、步进电机型号1.42型步进电机42型步进电机是一种直径为42mm的经典步进电机。
它由两相或四相线圈组成,每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
42型步进电机具有结构简单、驱动电流小、噪音低等特点,广泛应用于一些小型机械设备中。
2.57型步进电机57型步进电机是一种直径为57mm的步进电机。
它由四相线圈组成,每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
57型步进电机具有结构稳定、扭矩输出大、运行平稳等特点,广泛应用于一些需要较大扭矩输出的场合。
3.86型步进电机86型步进电机是一种直径为86mm的大功率步进电机。
它由四相线圈组成,每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
86型步进电机具有功率大、运行平稳等特点,广泛应用于一些需要大功率输出的机械设备。
二、步进电机参数1.步距角:步进电机通常以步距角来描述,它表示每次接收一个脉冲信号时电机转动的角度。
常见的步距角有1.8度型和0.9度型。
1.8度型步进电机每个步距可以转动1.8度,0.9度型步进电机则可以转动0.9度。
2.额定电流:步进电机的额定电流是指电机在正常工作时所需的电流大小。
一般来说,额定电流越大,电机的输出扭矩就越大,但也会产生更多的热量。
3.驱动电压:步进电机的驱动电压是指电机在正常工作时所需的电压大小。
一般来说,驱动电压越高,电机的运行速度就越快,但也会增加驱动电路的复杂度。
4.静态扭矩:步进电机的静态扭矩是指在停止时所能提供的最大转矩。
它通常与步进电机的物理结构和线圈参数有关。
5.转动惯量:步进电机的转动惯量是指电机转动一定角度所需的转动力矩大小。
它通常与电机的转子质量和转子结构有关。
如何正确选择伺服电机和步进电机1,如何正确选择伺服电机和步进电机?主要视具体应用情况而定,简单地说要确定:负载的性质(如水平还是垂直负载等),转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求,上位控制要求(如对端口界面和通讯方面的要求),主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。
供电电源是直流还是交流电源,或电池供电,电压范围。
据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。
2,选择步进电机还是伺服电机系统?其实,选择什么样的电机应根据具体应用情况而定,各有其特点。
请见下表,自然明白。
步进电机系统伺服电机系统力矩范围中小力矩(一般在20Nm以下)小中大,全范围速度范围低(一般在2000RPM以下,大力矩电机小于1000RPM)高(可达5000RPM),直流伺服电机更可达1~2万转/分控制方式主要是位置控制多样化智能化的控制方式,位置/转速/转矩方式平滑性低速时有振动(但用细分型驱动器则可明显改善)好,运行平滑精度一般较低,细分型驱动时较高高(具体要看反馈装置的分辨率)矩频特性高速时,力矩下降快力矩特性好,特性较硬过载特性过载时会失步可3~10倍过载(短时)反馈方式大多数为开环控制,也可接编码器,防止失步闭环方式,编码器反馈编码器类型 - 光电型旋转编码器(增量型/绝对值型),旋转变压器型响应速度一般快耐振动好一般(旋转变压器型可耐振动)温升运行温度高一般维护性基本可以免维护较好价格低高3,如何配用步进电机驱动器?根据电机的电流,配用大于或等于此电流的驱动器。
如果需要低振动或高精度时,可配用细分型驱动器。
对于大转矩电机,尽可能用高电压型驱动器,以获得良好的高速性能。
4,2相和5相步进电机有何区别,如何选择?2相电机成本低,但在低速时的震动较大,高速时的力矩下降快。
5相电机则振动较小,高速性能好,比2相电机的速度高30~50%,可在部分场合取代伺服电机。
5,何时选用直流伺服系统,它和交流伺服有何区别?直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
步进电机的选型及计算方法步进电机是一种将电脑指令转化为机械运动的电机,广泛应用于打印机、绘图仪、数控机床、自动化设备等领域。
步进电机的选型和计算方法是确保电机能够满足使用要求的重要环节。
本文将介绍步进电机的选型和计算方法,以帮助读者了解如何正确选择步进电机。
**一、步进电机的选型**选型是步进电机设计的第一步,主要考虑以下几个因素:1.**载荷特性**:首先需要知道电机所需驱动的载荷特性,包括重量、转动惯量等。
根据载荷特性,选取适当的电机功率和扭矩。
2.**运动要求**:了解运动要求,包括速度、加速度、定位精度等。
根据运动要求,选取适当的步进角和步数。
3.**工作环境**:考虑工作环境的温度、湿度、粉尘、振动等因素,选取能够适应工作环境的电机。
4.**可靠性要求**:根据应用的可靠性要求,选取有良好可靠性的步进电机。
5.**成本**:考虑成本因素,选取能够满足需求且价格合理的电机。
选型过程中,通常需要参考制造商提供的电机规格书和技术手册,以获取详细的电机参数信息。
**二、步进电机的计算方法**1.**功率计算**:选择适当的功率可确保步进电机能够正常工作。
功率计算公式如下:功率(W)=扭矩(N·m)×转速(RPM)/9.54882.**扭矩计算**:根据应用的载荷特性计算步进电机所需的最大扭矩。
扭矩计算公式如下:扭矩(N·m)=载荷转动惯量(kg·m²)×角加速度(rad/s²)其中,角加速度可根据速度和加速度计算得到:角加速度(rad/s²)=加速度(rad/s²)/ 微步数(步)3.**速度计算**:根据应用的速度要求,计算步进电机的理论最大速度和可用的速度范围。
理论最大速度可按照电机额定的最大转速计算。
通常步进电机的最大转速范围在100-5000RPM之间。
可用速度范围受到供电电压、电机驱动方式、驱动电流等因素的影响。
步进电机型号及参数1. 引言步进电机是一种常见的电机类型,常用于需要精确运动控制的设备中,如3D打印机、CNC机床等。
本文将介绍步进电机的常见型号及其参数。
了解步进电机的型号和参数对于选择合适的电机非常重要。
2. 型号分类步进电机有多种不同的型号,按照外形、尺寸和电气特性等方面可以进行分类。
常见的步进电机型号包括以下几种:2.1 2相步进电机2相步进电机是最常见的步进电机类型之一。
它包括4个线圈,每个线圈可以由驱动器单独控制,可以实现更精确的旋转控制。
2相步进电机的精度和控制性很高,但相对较贵。
2.2 5相步进电机5相步进电机是一种特殊的步进电机,它包括5个线圈。
相比于2相步进电机,5相步进电机具有更高的分辨率和更平滑的运动。
由于多个线圈的控制,5相步进电机通常可以更准确地定位。
2.3 3D打印机专用步进电机3D打印机专用步进电机一般是为了满足3D打印机高速、高精度的运动要求而设计的。
这些电机通常具有较低的噪音和振动。
常见的型号包括NEMA 17和NEMA 23等。
3. 参数介绍无论是哪种型号的步进电机,都具有一些常见的参数,下面将介绍一些常见的步进电机参数:3.1 步角步角是步进电机旋转一步所需的角度。
通常,步进电机的步角为1.8度,也有一些特殊的步进电机具有0.9度的步角。
步角越小,电机的分辨率越高。
3.2 额定电压和电流额定电压和电流是步进电机正常工作时的电压和电流。
选择适当的额定电压和电流可以保证步进电机的正常运行和寿命。
3.3 扭矩扭矩是步进电机输出的力矩大小。
通常,步进电机的扭矩与电流成正比,但也受到一些其他因素的影响,如电机的设计和进一步细分等。
3.4 驱动方式步进电机的驱动方式包括全步进驱动和细分驱动。
全步进驱动是最常见的驱动方式,它将电流以全功率施加到单个线圈上,能够提供最大的扭矩。
细分驱动将输入电流细分为更小的步进,能够提供更平滑、精确的运动。
4. 总结本文介绍了步进电机的常见型号及其参数。
步进电机选型的步骤及如何选择步进电机步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机,广泛应用于自动化设备、工业控制、数控机床、机器人等领域。
在选择步进电机时,需要经过以下几个步骤:1.确定应用需求:首先需要明确步进电机的使用环境和应用需求,包括所需的转矩、转速、精度、运动模式(单步运动、连续运动)等。
2.计算负载特性:根据应用需求,计算出步进电机所需的负载特性,包括转矩、惯性、负载惯性比等。
这些参数将决定所选步进电机的能力是否足够满足应用需求。
3.选择电机类型:根据应用要求和负载特性,选择合适的步进电机类型。
常见的步进电机类型包括永磁步进电机、混合式步进电机和开环步进电机等。
4.计算步进电机参数:根据应用需求和负载特性,计算出所选步进电机的一些重要参数,包括步距角、步进角精度、电感、电阻、静态转矩、最大转速等。
5.进行性能匹配:根据计算得到的参数,与实际的步进电机参数进行比较,进行性能匹配。
确保所选步进电机的性能能够满足应用需求,如转矩能力是否足够、转速是否达到要求、步进角精度能否满足应用要求等。
6.考虑成本和可靠性:根据所选步进电机的性能和价格,进行成本和可靠性的评估。
确定所选步进电机的成本是否符合预算,以及其可靠性是否能够满足应用需求。
7.选择品牌和供应商:根据步进电机的技术特性和价格,选择合适的品牌和供应商进行购买。
选择有良好信誉和服务的供应商,确保步进电机的质量和售后服务。
在选择步进电机时,还需要考虑一些其他因素,如工作环境(温度、湿度等)、安装尺寸、工作噪音、功率和电源要求等。
通过综合考虑这些因素,选择合适的步进电机,才能确保其能够满足应用需求并具有较好的性能和可靠性。
步进电机的计算与选型
步进电机的计算和选型主要涉及以下几个方面:
1. 负载转矩计算:首先需要计算所需驱动的负载转矩。
根据应用需求和机械系统的要求,确定所需的最大持续转矩和加速度转矩。
2. 步进角度:步进电机的旋转角度由步进角决定,常见的步进角有1.8°和0.9°。
选择合适的步进角取决于应用的精度要求和控制系统的分辨率。
3. 步进电机类型:根据具体应用需求,选择合适的步进电机类型,如单向旋转、双向旋转、混合磁体等。
4. 推动方式:根据控制系统的要求和应用场景,选择合适的推动方式,如全步进模式(Full-Step)、半步进模式(Half-Step)或微步进模式(Microstep)等。
5. 驱动器选择:根据步进电机的额定电流、驱动电压和控制方式选择合适的驱动器。
驱动器应具备适当的功率、保护功能和接口兼容性。
6. 总负载惯量计算:考虑到驱动系统的动态响应和稳定性,需要计算总负载的惯性矩,确定所需的步进电机的惯性矩和加速度能力。
7. 工作环境:根据具体工作环境的要求,考虑步进电机的外形尺寸、防护等级、工作温度范围等因素。
8. 可靠性和寿命:了解步进电机的可靠性指标和寿命预期,以确保合适的使用寿命和可靠性。
在进行步进电机的选型时,需要结合上述因素进行综合考虑,并根据实际需求和应用环境选择合适的步进电机。
此外,还应注意与步进电机相关的控制系统、反馈系统和机械传动系统的匹配性,以实现良好的性能和稳定运行。
最好咨询专业的电机供应商或工程师以获取更准确的建议和选择。
如何选择合适的步进电机来满足特定需求在各种自动化设备和控制系统中,步进电机因其精确的位置控制和相对简单的驱动方式而得到广泛应用。
然而,要选择一款合适的步进电机来满足特定的需求并非易事,需要综合考虑多个因素。
首先,我们需要明确设备或系统对步进电机的性能要求。
这包括精度、速度、扭矩和负载特性等方面。
精度是指电机能够准确到达的位置,对于一些高精度的应用,如数控机床、3D 打印等,就需要选择具有高精度的步进电机。
速度则决定了电机能够多快地完成动作,例如在快速传送带上,就需要高速的步进电机。
扭矩是电机能够输出的力量,对于需要克服较大负载的情况,如起重设备,就必须确保电机具备足够的扭矩。
负载特性也是一个重要的考虑因素。
负载是恒定的还是变化的?是惯性负载还是摩擦力负载?不同的负载类型对电机的性能要求也不同。
如果是惯性负载较大的情况,例如旋转的飞轮,就需要电机具有较好的加速性能;而对于摩擦力负载较大的情况,如直线导轨上的滑动负载,就需要电机在低速时能提供足够的扭矩。
电机的步距角也是选择时需要关注的参数。
步距角越小,电机的分辨率越高,能够实现更精细的位置控制。
常见的步距角有 18 度和 09度等。
如果对位置精度要求极高,还可以选择更小步距角的电机或者通过细分驱动器来提高分辨率。
接下来要考虑的是电机的尺寸和安装方式。
电机的尺寸需要与设备的空间相匹配,过大的电机可能无法安装,而过小的电机可能无法满足性能要求。
安装方式也有多种,如法兰安装、轴安装等,需要根据实际的安装条件来选择。
电机的驱动方式也会影响其性能和使用效果。
常见的驱动方式有恒压驱动和恒流驱动。
恒流驱动能够提供更稳定的电流,从而使电机的运行更加平稳,特别是在高速和高负载情况下表现更为出色。
电源电压也是选择电机时不能忽视的因素。
不同的电机有不同的额定电压范围,需要根据实际能够提供的电源电压来选择合适的电机。
同时,还要考虑电源的稳定性和功率是否能够满足电机的需求。
步进电机的选型与计算步进电机是一种常见的电动机类型,广泛应用于各种自动控制系统中。
步进电机以其结构简单、运动精确和控制方便的特点,被广泛应用于打印机、数控机床、机器人等领域。
在选择步进电机和进行计算时,需要考虑以下几个方面:步进角度、扭矩、电流、电压、转速和加速度。
本文将对步进电机的选型和计算进行详细介绍。
1.步进角度选择步进电机通常有两种步进角度可选:1.8度和0.9度。
其中1.8度步进角度的电机更为常见,但如果需要更高的运动精度,可以选择0.9度步进角度的电机。
步进角度越小,电机一圈的步数越多,运动精度也就越高。
2.扭矩选择扭矩是步进电机的输出能力,通常由电机的尺寸和电流决定。
选择合适的扭矩需要考虑应用场景下的负载情况。
如果负载较大或需要较大的运动力矩,需要选择具有较大扭矩的电机。
3.电流选择4.电压选择选择步进电机的电压需要考虑到驱动器的额定电压。
步进电机的电压应该与驱动器能够提供的电压匹配,以确保电机正常工作。
通常,选择合适的电压可以提高电机的响应速度和运动精度。
5.转速和加速度选择在进行步进电机的计算时,可以根据具体的参数和公式进行计算。
以下是步进电机常用的几个计算公式:1.步进电机的转速计算公式:转速 = 频率× 步进角度× 60(单位:rpm)2.步进电机的转矩计算公式:转矩=功率/转速(单位:Nm)3.步进电机的加速度计算公式:加速度 = (最终速度 - 初始速度)/ 时间(单位:rad/s²)这些公式可以根据具体的参数进行灵活计算,以满足不同应用场景的需求。
总结起来,步进电机的选型和计算需要考虑步进角度、扭矩、电流、电压、转速和加速度等因素。
根据具体的应用场景需求,选择合适的步进电机,并进行相关参数的计算,以满足项目的设计要求。
步进电机选择的详细计算过程步进电机是一种简单易用的电机,广泛应用于各种自动化设备中,如打印机、数控机床等。
在选择步进电机时,需要考虑到一系列参数和计算过程,下面详细介绍步进电机的选择计算过程。
一、确定所需的步进电机参数:1. 负载参数:确定需要驱动的负载的最大转矩(T_load_max)和转动惯量(J_load);2.运动参数:确定需要的转速(N)和加速度(α);3. 系统参数:确定驱动系统的滞后比(Kd)和系统的惯量(J_sys)。
二、计算步进电机的额定参数:1. 额定转矩(T_rated):根据负载的最大转矩(T_load_max)和滞后比(Kd),计算得到额定转矩:T_rated = T_load_max / Kd2. 额定电流(I_rated):根据额定转矩(T_rated)和驱动系统的惯性(J_sys),计算得到额定电流:I_rated = (T_rated * α) / (J_sys * N)3. 电枢电阻(R_phase):根据额定电流(I_rated)和驱动电压(V_drive),计算得到电枢电阻:R_phase = V_drive / I_rated4. 惯性比(K_sys):根据转动惯量(J_load)和驱动系统的惯性(J_sys),计算得到惯性比:K_sys = J_load / J_sys5. 山形系数(K_dimp):根据滞后比(Kd)和惯性比(K_sys),计算得到山形系数:K_dimp = sqrt(1 + K_sys * Kd) / sqrt((K_sys^2 + 1) * (Kd^2 + 1))6. 开环支持的最大转速(N_max_open):根据驱动电压(V_drive)、电枢电阻(R_phase)和步进电机的电感(L_phase),计算得到开环支持的最大转速:N_max_open = V_drive / (2π * R_phase * L_phase)三、选择适合的步进电机:1. 步进角(θ_step):根据所需的转速(N)和步进电机的步进角(θ_step),选择合适的步进电机型号。
如何正确选型步进电机
如何正确选型步进电机是一门技术,当然熟悉这门技术的人应该是比较清楚的,信轴机电工程师建议这主要涉及到的是三个要素,步距角、静转距以及电流这三大方面,一般来说只要这个三个要素确定下来之后,那么型号大致就可以确定下来了。
首先第一个方面是步距角的选择方面,步距角主要是取决于负载的精度要求,那么将这个负载的当量换到电机轴上,那么每个当量电机应该走多少角度,步距角的角度应该是等于或者是小于这个角度。
第二个方面是电流的选择,电流参数不同,所得到的运行性能是很大不同的。
第三个方面就是静转距的选择,静转距一般应该是摩擦负载的2-3倍内是较好的,这个静转距一旦选定,电机的机座和长度就可以确定下来了。
整个这三方面确定之后,大概的电机选择也就可以确定下来了。
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。
判断电机运转速度:转速要求高时,应选相电流较大、电感较小的电机,以增加功率输入。
且在选择步进电机驱动
器时采用较高供电电压。
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: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。
信轴步进电机输出力矩高、响应频率高、运行噪音低、动态特性好、惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。
广泛应用于机电一体化产品中,如:激光行业、数控机床、包装机械、医疗、复印机、传真机、3D打印机等。
如何选择合适的步进电机来满足特定应用需求在众多的电机类型中,步进电机以其独特的工作原理和性能特点,在各种自动化控制和精密定位的应用场景中发挥着重要作用。
然而,要为特定的应用选择一款合适的步进电机并非易事,需要综合考虑多个因素。
首先,我们需要明确应用的具体需求。
这包括但不限于负载的类型和大小、运动的速度和精度要求、工作环境的条件等。
例如,如果是用于驱动一个轻负载且对速度要求不高,但对定位精度有严格要求的设备,如 3D 打印机的喷头移动机构,那么就需要选择步距角较小、分辨率较高的步进电机。
而对于负载较大、速度要求较高的应用,如一些工业输送设备,可能需要具有较大扭矩和较高转速的步进电机。
负载特性是选择步进电机时至关重要的因素之一。
我们需要了解负载的惯性、摩擦力以及工作时的动态变化情况。
如果负载惯性较大,那么在启动和停止时就需要更大的扭矩来克服惯性的影响,否则可能会导致电机失步或者无法正常启动。
同时,摩擦力的大小也会影响电机的运行效率和扭矩输出。
通过准确计算负载的扭矩需求,可以为选择合适的步进电机提供重要的依据。
运动速度和精度是另外两个关键的考量因素。
不同的应用对运动速度和精度的要求差异很大。
对于需要高速运动的应用,如自动化生产线中的物料搬运,需要选择具有较高转速和响应速度的步进电机。
而对于像数控机床这样对精度要求极高的应用,则需要选择步距角小、细分驱动能力强的步进电机,以实现精确的位置控制。
工作环境条件也不能忽视。
例如,如果应用场景处于高温、潮湿、多尘或者具有腐蚀性气体的环境中,那么就需要选择具有相应防护等级和特殊材质的步进电机,以确保电机能够长期稳定运行。
另外,电源电压的稳定性和供应能力也会影响电机的选择。
如果电源电压波动较大,可能需要选择具有更宽电压适应范围的电机或者增加稳压设备。
在确定了应用需求后,接下来需要关注步进电机的一些技术参数。
电机的步距角决定了其最小的运动增量,步距角越小,电机的分辨率越高,能够实现的定位精度也就越高。
如何选择步进电机?步进电机选型的7个步骤,必不可少!在选择步进电机时可以按以下步骤进⾏选择,这样可以避免选型不当带来的⿇烦。
具体如下,仅供参考。
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、步进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。
步进电机选型的计算示例步进电机是一种将电脉冲转化为机械角度的装置,广泛应用于工业自动化领域。
选型步进电机时,需要考虑以下几个方面的因素:1.载荷特性:首先需要确定所需驱动的载荷特性,包括转动惯量、负载扭矩和转速等。
这些参数会决定步进电机的尺寸大小、型号和驱动电流等。
2.加速度和减速度:根据需要的加速度和减速度来选择步进电机。
通常情况下,较大的转动惯量需要更大的电机和更高的驱动电流,以实现较快的加速和减速。
3.驱动方式:根据具体应用的要求来选择驱动方式,主要有全步进驱动和微步进驱动两种。
全步进驱动具有较大的转动角度,而微步进驱动可以实现更精细的位置调整。
4.电磁噪声:步进电机在工作时会产生电磁噪声,需要考虑噪声水平是否符合所需应用的要求。
下面以一个实际应用的计算示例来说明步进电机的选型过程。
假设需要选型的应用为驱动一个转动惯量为0.5 kg·m²的载荷,要求达到最大转速为300 RPM,加速度为5000 RPM/s,减速度为8000RPM/s。
根据这些参数,我们可以按照以下步骤进行步进电机的选型计算:1. 确定负载扭矩:载荷的转动惯量可以根据实际情况或者相关设计手册得到。
假设转动惯量为0.5 kg·m²,可根据公式T=Jα 计算所需的平均扭矩。
其中,T为负载扭矩,J为转动惯量,α为加速度。
根据给定的加速度为5000 RPM/s,可得到平均扭矩T=Jα=0.5kg·m²×5000RPM/s=2500 N·m。
2.确定最大扭矩:最大扭矩一般是平均扭矩的2-3倍,以确保电机在加速和减速时能够提供足够的动力。
假设最大扭矩为平均扭矩的2倍,即最大扭矩为5000N·m。
3.确定转速范围:根据要求的最大转速为300RPM,可以根据实际情况选择合适的步进电机型号。
一般来说,步进电机的最大转速会在数据手册中给出。
4.确定驱动电流:驱动电流的大小与所需的扭矩和转速有关。
选择同步带步进电机的型号时,一般需要考虑以下几个因素:
1. 负载要求:首先确定需要驱动的负载特性,包括负载的惯性、转动惯量、所需的扭矩和速度等。
这些参数将会影响到选择电机的型号和尺寸。
2. 步距角:步进电机的步距角是一个重要的参数,通常是1.8°或0.9°。
较小的步距角可以提供更精细的位置控制,但通常会降低最大转速和扭矩。
3. 驱动方式:确定使用同步带传动的方式,以便根据负载和速度要求来选择合适的同步带规格。
4. 环境条件:考虑电机所处的工作环境条件,如温度、湿度和其他环境因素,以便选择符合要求的防护等级。
5. 动力电源:确定可用的电源类型和电压范围,以便选择合适的电机型号和驱动器。
6. 可靠性要求:根据应用的要求,选择具有足够可靠性和寿命的电机产品。
在选择同步带步进电机时,还需要结合具体的应用场景和性能要求进行综合考虑,通常可以借助厂商提供的选型软件或者咨询相关的电机专业人士来进行详细的计算和选型。
如何选择合适的步进电机2004年3月14日1. 负载分类:(1)Tf力矩负载:Tf = G·rG 重物重量 r 半径(2)TJ惯性负载:J = M(R12+R22)/ 32 (Kg·cm)M:质量R1:外径R2:内径TJ = J·dw/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:Hzn=Θ*Hz / (360*D)n 转/秒Hz 该点的频率值D 电路的细分值,Θ步进电机的步距角例:1.8步进电机,在1/2细分驱动的情况下(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。
B.tr = 1.8*10-5*J*Θ*(F1-F0)/ (TJ-TL)C.F(t)=(F1-F0)*t/tr+F0, 0 < t < tr(2)指数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TJ0,TJ1一般TJ0 =70% Tm0,TJ1 =70% Tm1,TL=60%Tm1B.tr = F4*ln[(TJ0-TL)/(TJ1-TL)]C.F(t)=F2*[1-e^(-t/F4)]+F0, 0 < t < tr其中,F2=(TL-TJ0)*(F1-F0)/(TJ1-TJ0)F4=1.8*10-5*J*Θ*F2 /( TJ0-TL)J 为电机转子和负载的转动惯量,Θ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%。
步进电机选型指南2004年3月15日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:定子上有绕组、转子由软磁材料组成。
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,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,单边出轴的电机。
选型列表∙ 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。
怎样选择步进电机和驱动器∙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: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: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。
步进驱动器选型指南2004年3月15日步进驱动器是步进系统中的核心组件之一。
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角,停在相邻两个整步位置的中间。
如此循环地对两相线圈进行单相然后双相激磁步进电机将以每个脉冲0.90度的半步方式转动。
所有雷赛公司的整/半步驱动器都可以执行整步和半步驱动,由驱动器拨码开关的拨位进行选择。
和整步方式相比,半步方式具有精度高一倍和低速运行时振动较小的优点,所以实际使用整/半步驱动器时一般选用半步模式。
细分驱动细分驱动模式具有低速振动极小和定位精度高两大优点。
对于有时需要低速运行(即电机转轴有时工作在60rpm以下)或定位精度要求小于0.90度的步进应用中,细分驱动器获得广泛应用。
其基本原理是对电机的两个线圈分别按正弦和余弦形的台阶进行精密电流控制,从而使得一个步距角的距离分成若干个细分步完成。
如上图所示。
例如十六细分的驱动方式可使每圈200标准步的步进电机达到每圈200*16=3200步的运行精度(即0.1125°)。
雷赛公司可提供规格齐全、性能优越、品质可靠、价格优惠的十余款细分驱动器。
雷赛步进驱动技术雷赛公司作为中国最主要的步进驱动器生产厂家之一,大批量生产高性价比两相步进驱动器,适配各种4,6,8 线国产和进口电机。
其中部分型号采用美国专利技术,性能极其优越。
另有数款由本公司自主开发且获中国专利的产品其性价比更富吸引力。
选型列表命名规则上例表示两相,新一代技术,50V电压,4.2A电流,设计版本为A,专用编号为10270的步进驱动器。
选型原则∙驱动器的电流:电流是判断驱动器能力的大小,是选择驱动器的重要指标之一,通常驱动器的最大电流要略大于电机标称电流,通常驱动器有2.0A、3.5A、6.0A、8.0A等规格。
∙驱动器供电电压:供电电压是判断驱动器升速能力的标志,常规电压供给有:24VDC、40VDC、80VDC、110VAC 等。
∙驱动器的细分:细分是控制精度的标志,通过增大细分能改善精度。
细分能增加电机平稳性,通常步进电机都有低频振动的特点,通过加大细分可以改善,使电机运行非常平稳。
控制信号接口说明∙差分式接口:多数雷赛驱动器采用差分式接口电路,内置高速光电耦合器,允许接收长线驱动器,集电极开路和PNP输出电路的信号,可适配各种控制器接口,包括西门子PLC。
建议用长线驱动器(例如:AM26LS31)电路,抗干扰能力强。
∙单/双脉冲模式:多数雷赛驱动器可以接收两类脉冲信号:一种为脉冲+方向形式(单脉冲);一种为正脉冲+反脉冲(双脉冲)形式。
可通过驱动器内部的跳线器进行选择。