高温步进电机详细选型资料

步进电机选型计算方法步进电机是一种能将输入脉冲信号转化为角位移的电机。

它具有结构简单、控制精度高、启动扭矩大等优点，广泛应用于机械系统中的定位控制、速度调节、角度控制等领域。

在选型过程中，需要考虑步进电机的型号、参数和性能等因素。

本文将介绍步进电机选型的计算方法。

步进电机的型号和参数步进电机通常由两个参数决定，即步距角和相数。

步距角指的是电机每接受一个脉冲信号所转动的角度。

常见的步距角有 1.8度（200步/转）和0.9度（400步/转）两种。

步距角越小，电机的定位精度越高。

相数指的是电机的相数，常见的有2相、4相、6相等。

相数越多，电机的转矩平稳性越好。

步进电机的性能步进电机的性能包括静态转矩、动态转矩、最大转速等指标。

静态转矩是指电机在静止状态下能够提供的最大转矩，动态转矩是指电机在运转过程中能够提供的最大转矩。

最大转速是指电机能够达到的最高转速。

选型时需根据具体的应用需求来确定这些指标。

步进电机的负载特性负载特性包括电机扭矩-速度曲线和转动惯量。

电机扭矩-速度曲线描述了电机在不同速度下的输出扭矩和输入电流的关系，可以用来评估电机的运行稳定性。

转动惯量描述了电机转动时的惯性大小，通常是根据系统的加速度和位置控制要求来确定的。

步进电机的选型计算方法主要包括定位精度、动态响应性能以及转矩要求三个方面。

1.定位精度计算步进电机的定位精度受到步距角、齿距、电机的误差等因素的影响。

根据具体的应用需求，可以采用以下公式来计算定位精度：定位精度=N*U/360其中，N为步数（一转的步数），U为脉冲数2.动态响应性能计算动态响应性能主要包括加速度曲线和最大速度两个方面。

加速度曲线是根据系统的加速度和行程要求来确定的。

最大速度则取决于电机的最大转速和负载特性。

3.转矩要求计算转矩要求主要是根据负载的特性来确定的。

计算转矩要求时需要考虑负载的惯性、摩擦力、载荷等因素。

综合考虑以上因素，可以选择合适的步进电机。

通常情况下，需要进行多个步进电机比较和试验，以找到最适合应用需求的电机。

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。

步进电机的一些基本参数：1、电机固有步距角：它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。

电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。

2、步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。

电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。

在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。

如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。

3、保持转矩（HOLDING TORQUE）：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。

它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。

由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。

比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。

1．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。

在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。

2．步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。

步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。

步进电机计算与选型第1章步进电机计算与选型步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

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。

随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

我司主要机械设计中运动部件的动力源主要是步进电机。

因此着重介绍步进电机的计算与选型。

1.1步进电机基本术语保持转矩（ＨＯＬＤＩＮＧＴＯＲＱＵＥ)是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。

它是步进电机最重要的参数之一，通常V：电机转速（R/S）；P：脉冲频率（Hz）；θ：e 电机固有步距角；m：细分数（整步为1，半步为21.2电机计算与选型方法选择电机一般应遵循以下步骤：1.电机最大速度选择步进电机最大速度一般在600～1200 rpm。

交流伺服电机额定速度一般在3000 rpm，最大转速为5000rpm。

机械传动系统要根据此参数设计。

2. 电机定位精度的选择机械传动比确定后，可根据控制系统的定位精度选择步进电机的步距角及驱动器的细分等级。

一般选电机的一个步距角对应于系统定位精度的1/2 或更小。

注意：当细分等级大于1/4后，步距角的精度不能保证。

3. 电机力矩选择步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。

静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。

直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。

一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）A.转动惯量计算物体的转动惯量为：⎰⋅Jρ2r=dV式中：dV为体积元，ρ为物体密度，r为体积元与转轴的距离。

步进电机选型指南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”，对于控制器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，步距角小，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。

该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍(0.007°/微步)。

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。

雷赛步进电机系列雷赛两相、三相混合式步进电机，采用优质冷轧钢片和耐高温永磁体制造，产品规格涵盖35-130范围。

步进电机驱动器选型需要注意的参数
本文提供了一个步进电机驱动器选型需要注意的参数，内容如下：
步进电机驱动器的电流
电流是判断步进电机驱动器能力的大小，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。

步进电机驱动器供电电压
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。

步进电机驱动器的细分
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
兴丰元步进电机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。

建议用长线驱动器电路，抗干扰能力强。

单/双脉冲模式
多数兴丰元步进电机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。

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。

电机的分类永磁式（PM ，Permanent Magnent ）：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，体积小。

一般为两相，步距角为7.5°或15°.反应式(VR ，Variable Relucance)：定子上有多相励磁绕组，转子由软磁材料制成，利用磁导的变化产生转矩。

特点是结构简单，成本低，一般为三相，步距角小，一般为1.5°。

但动态性能差，噪声和振动大，发热大，效率差，可靠性难保证，但输出转矩大。

混合式（HB ，HS ，Hybrid stepping ）：混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距精度。

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。

一般为两相和五相。

目前，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（固定）步距角为1.8°，配上半步驱动器后，步距角可达到0.9°。

配上细分驱动器后其步距角可细分达到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。

相数电机的相数是指电机内部的线圈组数。

产生不同对极N 、S 磁场的激磁线圈对数。

目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。

N 相步进电机有N 个绕组，这N 个绕组要均匀地镶嵌在定子上，因此定子的磁极数必定是相数N 的整数倍。

N一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°，三相的为0.75°/1.5°五相的为0.36°0.72°。

在没有细分驱动时，主要靠选择不同的相数的步进电机来满足自己步距角的要示。

如果使用细分驱动器，则相数变得没有意义，只要在驱动器上改变细分数，就可以改进步驱角。

步进电机的选型及故障处理一、步进电机概述步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，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。

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。

随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。

您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

1、步进电机的主要特点1．一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。

2．步进电机外表允许的最高温度。

步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。

在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。

4．步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。

步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。