PM型步进马达的基本构造

一．步进马达的概论

1.步进马达名称的由来---步进马达在英文有多种表达方式，（Stepping motor,Step motor,Stepper motor,Pulse motor),但不管用什么样的方式表示，对中文而言，就是一步一步阶段性的动，也就是输入一个脉波，马达就会有一定的回转角度，所以在中文就称呼为步进马达。

2.步进马达的历史背景---1830年代文献上就有步进马达的记载，但它的性能非常的简单，考虑的只是单纯的动作而已，一直到1930年被应用在船舰遥控技术上，1960年代开始进入工作机械作定位用，更进一步1980年代生产量到3000万台，其中有80%使用在OA有关的产业上，1990年代随信息产业的快速发展，步进马达的使用量也跟着快速成长。

3.步进马达的特征及用途---步进马达具体有下列的特征，所以可以广泛的应用在OA产品上。

3.1 可以作间隙性驱动、正转、逆转、变速以及微型驱动。

3.2 总回转角度与输入脉波的总数成正比，回转速度也与输入频率成正比。

3.3 因为与频率成正比例关系，所以可以利用数字信号来控制定位。

3.4 角度的误差小，而且不会积累误差。

3.5 在低速时具有高转矩的特性。

目前步进马达在各方面应用上主要针对它特征加以活用,以其间隙性动作为纸张传送,以及位置定位最多。

4.步进马达的定位

步进马达因具有优异的控制特性,而且可以达到数百瓦的输出功率,所以作为控制的动力源,具有非常高的价值.在马达的分类上步进马达是属于较特殊的马达,因为它同时输入两种信号,一是DC电源,另一方面输入数字AC信号,但马达一般是依照电源来区分。

AC马达:

感应式马达

同步马达

交直流两用马达

DC马达:

有刷马达

无刷马达

步进马达

二．PM型步进马达的基本构造

1.马达的零件组件

步进马达的零件组件大体上是有转子组,定子组与其它配件所组成

2.转子组(ROTOR)

轴,磁铁保持器,磁铁这三种零件组合

2.1轴心

步进马达属于无刷马达的一种,在可靠性上除了轴心与轴承相互磨损外,无其它因素存在,所以轴心材质及精度必须慎重的选择与控制,才能到高可靠的要求.

2.2磁铁保持器

针对马达惯性量的考虑,目前使用的材质有主要的三种,一为铝合金,二为铜制品,三为塑料制品.铝合金制造上有使用CNC车削,或者压铸成型后CNC车削,车削在大量生产时品质和生产量比塑料制品不容易控制,而且为了将低转子惯性量,大部分会将内部掏空降低重量。

2.3磁铁

钕帖硼(NdFeB)

３．定子组（ＳＴＡＴＯＲ）

ＰＭ型步进马达定子，一般是使用板金折曲成为多爪机型，由于是使用板金结构，所以无法获得较高的磁场，但构造及加工简单，是属于较简单的机型。定子的齿形精度直接影响马达的步进角误差，所以在加工技术和品质检验，必须要非常注意。

４．完成

马达完成后，对马达基本特性的检验非常重要，一般检查标准是以马达规格承认书为依据，我们公司在生产时是采用２次１００％，全数检查，以确保马达品质。

三．步进马达的基本理论

１．动作原理

步进马达的基本理论，与其它种类马达比较之下，并没有比较困难的地方，唯一最大的不同点，是它必须伴随驱动回路才能运转。

２．基本回路

步进马达如刚才所说的，它不像一般的ＤＣ马达一样，只要通上电源就可以使马达运转，它必须要有驱动回路来辅助。一般步进马达的驱动方式有单极性（ＵＮＩＰＯＬＡＲ）和双极性（ＢＩＰＯＬＡＲ）两种其中ＵＮＩＰＯＬＡＲ最普遍。

四．步进马达的基本特性

１．静特性

１－１角度变位与马达转矩特性

步进马达有一个非常重要的特性，它就是角度变位与马达转矩特性的相关曲线．马达在输入１相激磁状态，此时马达并没有回转，如果在马达出力轴施加一负载转矩，转矩使马达产生角度的变位，而马达本身会产生一力矩来平衡，当负载转矩增加时，变位角度就会增大，而马达所产生的力矩也相对的增大，在此比例增加的范围内，一般称呼为安定区域。可是当负载转矩持续增加到超过马达上午保持转矩值（ＨＯＬＤＩＮＧＴＯＲＱＵＥ）时，马达此时会产生相反方向转矩，从安定领域转移到不安定点。使用步进马达大部分在安定领域范围内运作，也就是说负载转矩不可以超过马达的保持转矩，此时步进角度误差不受外部因素影响。

１－２马达在无激磁时的保持器的保持转矩（ＤＥＴＥＮＴＴＯＲＱＵＥ）

ＰＭ型步进马达转子是使用永久磁铁，在无激磁情况下，由于磁铁和齿形板之间相互引力作用，所以存在的保持转矩（ＤＥＴＥＮＴＴＯＲＱＵＥ）ＤＥＴＥＮＴＴＯＲＱＵＥ值会影响马达阻尼特性及加减功能，所以对于此值的管制非常的重要，而管理重点主要在于磁铁充磁后ＴＯＬＥＲＡＮＣＥ的管制。

２．动态性

马达在正常运转下会出现动态特性，而一般使用者会依照此特性，而一般使用者会依照此特性选择适当的马达。

２－１静特性最大保持转矩（ＨＯＬＤＩＮＧＴＯＲＱＵＥ）

马达在受激磁而不回转状态下，经常加负载转矩使马达所能输出的最大转矩．一般负载转矩都会设计在小于保持转矩下，避免造成马达在静止动作时产生反方向运转，造成角度误差。

２－２最大启动转矩（ＭＡＸＩＭＵＮＳＴＡＲＴＩＮＧＴＯＲＱＵＥ）

可以使马达运转时最大转矩，此时马达使用频率设定在１０ＰＰＳ，一般在实际使用步进马达时，很少使用这么低的频率，大部分会高出１０ＰＰＳ，所以在选择马达最低频率转矩时，会依照客户实际使用频率作为基准。

２－３最大自起动频率（ＭＡＸＩＭＵＮＳＴＡＲＴＩＮＧＰＵＬＳＥＲＡＴＥ）

当马达输入一般频率时，而且频率刚好是马达无法回转的最大频率值。一般实际使用，由于负载本身具有负载转矩，所以使用的起动频率会低于此频率，所以客户应尽可能提供使用的最大自起动给百特尔电子，以便依此频率定马达转矩规格。

２－４最大连续响应频率（ＭＡＸＩＭＵＮＳＬＥＷＩＮＧＰＬＳＥＲＡＴＥ）

当马达在正常运转的状态下，将输入频率增加到马达无法正常运转或者停止运转时的最大频率．当马达用在加减速时，此频率就非常重要，一般使用ＰＵＬＬＯＵＴＴＯＲＱＵＥ时，负载本身转矩有很大关系，所以客户应与百特尔公司的Ｒ＆Ｄ作实物上的协商，较能适当的配合。

２－５引入转矩（ＰＵＬＬＩＮ）

马达在输入一频率后，此时马达会输出一最大转矩，如此依照输入频率由小到最大自起动频率为止，所绘制的频率和转矩相关曲线称为ＰＵＬＬＩＮＴＯＲＱＵＥ曲线．步进马达的特性，ＰＵＬＬＩＮＴＯＲＱＵＥ会随着频率增加而减少。而马达由禁止状态起动，马达转矩必须克服静磨檫力和阻尼，所以选择马达转矩必须要考虑机构本身及马达制造上ＴＯＲＱＵＥ，使用马达转矩最好要比实际使用转矩的平均值高出３０％较为安全。

２－６脱出转矩（ＰＵＬＬＯＵＴＴＯＲＱＵＥ）

马达在输入一频率后，而且马达在正常运转状态下，此时马达会输入一最大转矩，如此依照输入频率由小到大连续响应频率为止，所绘制的最大频率和转矩相关曲线称为ＰＵＬＬＯＵＴＴＯＲＱＵＥ曲线．客户如果使用到ＰＵＬＬＯＵＴＴＯＲＱＵＥ时，必须在回路上作加减动作，一般加减速所使用的频率切换速度比较快，如此可能造成马达失步现象。

五.步进马达的激磁方式与特征

步进马达依照线圈方式,可分为1相,2相,3相,4相,5相等机种,但是步进马达使用的驱动回路的激磁方式,又可以产生1相,1-2相,2相,3-4相,4相,4-5相多种分类。一般PM型步进马达大部分是2相马达,而其激磁方式以2相及1-2相较多。

A.2相马达的1相激磁方式

马达输入脉波每次只流过1个线圈,所以马达输入的转矩较小,但是由于流过电流小,所以温升效应较佳,而且步进马达角度误差也较好。一般除了不要求转矩以外,很少使用。

B. 2相马达的2相激磁方式

马达输入脉波每次流过2个线圈,所以马达可以获得的输出转矩较大,约为2相激磁的1.4倍,但是由于每次流过电流较大,所以必须考虑温升效应,而且2相会有误差存在,所以步进角度误差比1相激磁差,但是马达整体效应好,所以被普遍使用。

C.2相马达的1-2相激磁方式

马达输入脉波每次流过1相再2相线圈的相互交叉方式,可以说是介于1相激磁和2相激磁之间,它最大的特征是,马达的步进角是2相激磁的一半,也就是半步驱动,可以改善马达的振动问题.相同的步进角度使用1-2相激磁时,必须输入两倍的脉波,才能达到2相激磁相同的步进角.因为它可以获得较好的振动效果,所以大部分使用此激磁方式是为了克服振动问题,但由于1-2相相互激磁,相对于马达的步进角度误差,比1相和2相激磁差,此点要注意。

六.步进马达的驱动方式

步进马达的驱动方式有两种

1.单极性驱动方式(UNIPOLAR)

单极性驱动方式,大部分是使用在有中间接头的线圈,因为脉波电流方向为一定的驱动方式,所以整体效率很差,只有1/2而已,对马达输出转矩差,但由于驱动回路简单,所以使用率很高。

2.双极性驱动(BIPOLAR)

双极性驱动方式是在马达单卷上,附上流过双向脉波电流方式,所以可以用2个线圈构成2相马达.因为在1个线圈流过双向的电流,所以在回路上比较简单,一般是使用电源桥方式比较多,此方式和其它驱动回路比较之下,驱动线圈流过双向电流,所以发热现象比较严重,一般都会使用限

流回路,避免温度过高,造成马达转矩下将或者损坏,它的输入转矩流过电流而言,是UNIPOLAR方式,但是由于温升问题所以BIPOLAR大部分是使用定电流方式控制。

七.如何和马达制造厂R＆D部门互动

步进马达在此之前都是日商供应，由于语言和其它的因素使用者对于马达上应用知识无法直接从马达的设计人员获得，最多只能从书本上求援，这是一件非常遗憾的事情，身为技术者最重要的，除了对于产品的专业熟悉以外，相关性的零组件的专业应用也是非常的重要，尤其马达是工业产品的动脉心脏，更加不可忽视。

Ａ．客户必须先知道负载本身的转矩和产量时ＴＯＬＥＲＡＮＣＥ，使用最高频率（ＰＵＬＬＩＮＡＮＤＰＵＬＬＯＵＴ）和使用驱动回路２－２相或者１－２相，使用温度的要求再与马达厂Ｒ＆Ｄ人员进行沟通选择适当的步进马达。

Ｂ．在选定马达后必须要考虑马达共振频率的问题．此资料可以请马达在提高样品时一起提供使用者参考。

Ｃ．马达在实际装入机构后，往往会和理论值有差异，此时最好的方法是双方就机构和马达实质作搭配检讨，在进行此阶段时为求最佳效果的方式是客户Ｒ＆Ｄ人员可以带机构到马达厂双方进行检讨，因为马达厂可以快速的提供配合样品和测试相关ＤＡＴＡ，百特尔电子在这方面的配合，已经获得很高的评价和效果，这是一般无法提供的技术服务。

步进电机选型方法

如何选择合适的步进电机 1. 负载分类：（1）Tf力矩负载： Tf = G·r G 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：Hz n=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。

步进电机的计算与选型---实用计算

步进电机的计算与选型对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤： 1) 根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J ; 2) 计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T ； 3) 取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大静转矩的依据； 4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进电动机进行校核。 1. 步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 的计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 是进给伺服系统的主要参数之一，它对选择电动机具有重要意义。eq J 主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。 2. 步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T 的计算步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。通常考虑两种情况：一种情况是快速空载起动（工作负载为0），另一种情况是承受最大工作负载。（1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1T eq1amax f 0T =T +T +T (4-8) 式中 amax T ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位为N ·m ； f T ——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位N ·m ； 0T ——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，单位为N ·m 。具体计算过程如下： 1）快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩： amax eq 2T =J =60eq m a J n t πε （4-9）式中 eq J ——步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为2kg m ?； ε——电动机转轴的角加速度，单位为2/rad s ； m n ——电动机的转速，单位r/min ； a t ——电动机加速所用时间，单位为s ，一般在0.3~1s 之间选取。 2）移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩： f T =2F i πη摩h P （4-10）

步进电机基本原理

步进电机基本原理电机将电能转换成机械能，步进电机将电脉冲转换成特定的旋转运动。每个脉冲所产生的运动是精确的，并可重复，这就是步进电机为什么在定位应用中如此有效的原因。永磁步进电机包括一个永磁转子、线圈绕组和导磁定子。激励一个线圈绕组将产生一个电磁场，分为北极和南极，见图1所示。定子产生的磁场使转子转动到与定子磁场对直通过改变定子线圈的通电顺序可使电机转子产生连续的旋转运动。图2显示了一个两相电机的典型的步进顺序。在第1步中，两相定子的A相通电，因异性相吸，其磁场将转子固定在图示位開！対 $绸I第服励『0 产唯业餓场

置。当A 相关闭、B 相通电时，转子顺时针旋转 90°。在第3步中，B 相关闭、A 相通电，但极性与第1步相反，这促使转子再次旋转90°。在第4步中，A 相关闭、B 相通电，极性与第2步相反。重复该顺序促使转子按 90°的步距角顺时针旋转。 32樹柏血机的单榊通岖歩进时图2中显示的步进顺序称为“单相激励”步进。更常用的步进方法是“双相激励”，其中电机的两相一直通电。但是，一次只能转换一相的极性，见图 3所示。两相步进时，转子与定子两相之间的轴线处对直。由于两相一直通电，本方法比“单相通电” Ph ase B zop^l rNIa ￡ Phase A Step 3 Pha** 耳心w 町卩冃匾丽 Jf PhawB P 0 I 『sJZ 五朗 Fha?e B Ph 』理A PtMAC A P1is*f￥ B

步进多提供了41.1%的力矩，但输入功率却为 2 倍图3附J电机的毗柑通葩儿进繼庁半步步进电机也可在转换相位之间插入一个关闭状态而走“半步”。这将步进电机的整个步距角一分为二。例如，一个90°的步进电机将每半步移动45°，见图4。但是，与“两相通电”相比，半步进通常导致15%- 30%勺力矩损失（取决于步进速率）。在每交换半步的过程中，由于其中一个绕组没有通电，所以作用在 a Step 2 Ph阴申A Pkas? A

如何选择合适的步进电机

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·r G 重物重量 r 半径（2）TJ惯性负载： J = M（R12+R22）/ 32 （Kg·c m） 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。

步进电机选型的计算方法[1]

步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。 ◎驱动模式的选择驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按下面公式计算：必要脉冲数＝物体移动的距离距离电机旋转一周移动的距离× 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。（1）自启动运行方式自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下：驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲] 定位时间[秒]

（2）加/减速运行方式加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下：必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 驱动脉冲速度[Hz]= 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] ◎电机力矩的简单计算示例必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（T L）负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。（1）滚轴丝杆驱动

步进电机工作原理及功能运用

步进电机工作原理及功能运用双击自动滚屏发布者：admin 发布时间：2012-02-18 03:06:33 阅读：495次【字体：大中小】步进电机的概术：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制组件，是目前行业设备的主要配件，如剥线机设备就需要用到此步进电机。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。单相步进电机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电机有多相方波脉冲驱动，用途很广。使用多相步进电机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电机各项绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器，电机各相的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度（称为步距角）。正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转

过一个步距角。步进电机按旋转结构分两大类：1是圆型旋转电机如下图A 2直线型电机，结构就象一个圆型旋转电机被展开一样，如下图B 步进电机的别称步进电机(stepping motor),步进电机(step motor)，或者是脉冲电机(pulse motor)，其它的如(stepper motor)等……有着各式各样的称呼方式，这些用日本话来表示的时候，就成为阶动电动机，还有，阶动就是一步一步阶段动作的意思，这各用另外一种语言来表示时，就是成为步进驱动的意思，总之，就是输入一个脉冲就会有一定的转角，分配转轴变位的电动机。一、步进电机的特点

步进电机——步进电机选型的计算方法

步进电机——步进电机选型的计算方法步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。 ◎驱动模式的选择驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按下面公式计算：必要脉冲数＝物体移动的距离距离电机旋转一周移动的距离× 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。（1）自启动运行方式自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下：驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲]

定位时间[秒] （2）加/减速运行方式加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下：必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 驱动脉冲速度[Hz]= 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] ◎电机力矩的简单计算示例必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（TL）负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。（1）滚轴丝杆驱动

步进电机选择的详细计算过程上课讲义

步进电机选择的详细计算过程

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。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 6，使用电机时要注意的问题？

步进电机选型

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。由此可以确定机械手选取步进电机为两相混合式步进电机。日本信浓二相混合式步进电机:58D混合式步进电机 59D混合式步进电机

56C混合式系列 45D系列 42D系列

39D系列日本安川： 42HD系列马达：https://www.360docs.net/doc/ea11918787.html,/products/st/list/?series_code=HM00&type=标准型 CMK系列是2相步进电动机和DC24V输入微步驱动器的组合产品。有助于装置的小型化、低振动化。

步进电机选择的详细计算过程总结

步进电机选择的详细计算过程 2011-07-25 00:13:59| 分类：默认分类|举报|字号订阅 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。

各种环境。交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 6，使用电机时要注意的问题？上电运行前要作如下检查： 1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）； 2）控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞线）； 3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行良好后，再逐步连接。 4）一定要搞清楚接地方法，还是采用浮空不接。 5）开始运行的半小时内要密切观察电机的状态，如运动是否正常，声音和温升情况，发现问题立即停机调整。 7，步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？一般要考虑以下方面作检查： 1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大50%~100%的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复动。 2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要>10mA），以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是CMOS电路，则也要选用CMOS输入型的驱动器。 3）启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速过程，最好从电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定，甚至处于惰态。 4）电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。因为，实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。 5）对于5相电机来说，相位接错，电机也不能工作。 8，我想通过通讯方式直接控制伺服电机，可以吗？可以的，也比较方便，只是速度问题，用于对响应速度要求不太高的应用。如果要求快速的响应控制参数，最好用伺服运动控制卡，一般它上面有DSP和高速

步进电机基本原理-第一节

步进电机的基本原理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。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(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛，也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。步进电机的一些基本参数：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。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。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

步进电机的工作原理图解

1. 步进电机的工作原理该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。图1 四相步进电机步进示意图开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D 当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c 所示： a. 单四拍 b. 双四拍 c八拍

51单片机驱动步进电机的方法。驱动电压12V，步进角为7.5度. 一圈360 度, 需要48 个脉冲完成!!! 该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。采用51驱动ULN2003的方法进行驱动。 ULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压，可能力矩不是很大，大家可自行加大驱动电压到12V。

1.步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。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。目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。二、感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。 1、结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图： 2、旋转：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3て改变为 1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3て变为1/12て，1/24て，这就是电机细分驱动的基本理论依据。不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。

步进电机选型的步骤及如何选择步进电机.docx

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);扭力在左右的，选择57 电机较为合适。扭力在几个或更大的情况下，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

步进电机的工作原理及其原理图

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一、前言步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。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。目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。二、感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。 1、结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图： 2、旋转：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C 偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C 对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。如A相通电，B，C相不通

雷赛步进电机选型参考

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。具有温升低、可靠性高的特点，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。可满足不同行业、不同环境下的使用需求。雷赛采用专利技术研发的三相步进电机驱动系统，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，其运行效果可与进口产品相媲美。两相步进电机命名规则 <> 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。三相步进电机命名规则 <> 上例表示机座号为57mm,三相混合式,步距角为1.8度,扭矩0.9Nm，设计序号01，单边出轴的电机。

步进电机的选型及计算方法

步进电机选型的计算方法步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。一、驱动模式的选择驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按下面公式计算：必要脉冲数＝物体移动的距离距离电机旋转一周移动的距离 × 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。（1）自启动运行方式自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下：驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲] 定位时间[秒] （2）加/减速运行方式

加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下：驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] 二、电机力矩的简单计算示例必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（TL）负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。（1）滚轴丝杆驱动 ※负载力矩的计算公式： TL＝[ F·PB 2πη + μ0F0PB 2π ]× 1 i [kgf·cm] ※负载力矩的估算公式： TL＝m·PB 2πη × 1 i [kgf·cm] （水平方向） TL＝m·PB × 1 ×2 [kgf·cm] （垂直方向）

步进电机的工作原理及其原理图

步进电机的选型原则

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，它的使用非常广泛，在工业控制中起着重要的作用。步进电机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。为了让更多的用户了解步进电机及步进电机驱动器，选择到最适合自己使用要求的步进电机和步进电机驱动器，特将有关选型原则介绍如下：(仅供参考) 一、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，如果您所选择的步进电机力矩较大或超过此范围，可以考虑加配减速装置。二、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、步进电机的相电流、步进电机的相电感、步进电机大小等等，一般的规律是：步进电机驱动电压越高，力矩下降越慢；步进电机的相电流越大，步进电机力矩下降越慢。在设计方案时，应使步进电机的转速控制在 1500 转 / 分或 1000 转 / 分，当然这样说很不规范，可以参考〈矩 - 频特性〉。三、根据步进电机负载最大力矩和步进电机最高转速这两个重要指标，再参考〈矩 - 频特性〉，就可以选择出适合自己的步进电机。如果您认为自己选出的步进电机太大，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。四、最后还要考虑留有一定的(如百分之30 )步进电机力矩余量和步进电机转速余量。五、尽量选择混合式步进电机，它的性能高于反应式步进电机。六、尽量选取细分步进电机驱动器，且使步进电机驱动器工作在细分状态。