步進電機的選型方法

　　步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)是(shi)一(yi)種(zhong)能(neng)將(jiang)數(shu)字(zi)輸(shu)入(ru)脈(mai)衝(chong)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)旋(xuan)轉(zhuan)或(huo)直(zhi)線(xian)增(zeng)量(liang)運(yun)動(dong)的(de)電(dian)磁(ci)執(zhi)行(xing)元(yuan)件(jian)。每(mei)輸(shu)入(ru)一(yi)個(ge)脈(mai)衝(chong)電(dian)機(ji)轉(zhuan)軸(zhou)步(bu)進(jin)一(yi)個(ge)步(bu)距(ju)角(jiao)增(zeng)量(liang)。電(dian)機(ji)總(zong)的(de)回(hui)轉(zhuan)角(jiao)與(yu)輸(shu)入(ru)脈(mai)衝(chong)數(shu)成(cheng)正(zheng)比(bi)例(li)
，相(xiang)應(ying)的(de)轉(zhuan)速(su)取(qu)決(jue)於(yu)輸(shu)入(ru)脈(mai)衝(chong)頻(pin)率(lv)。 

　　步進電機是機電一體化產品中關鍵部件之一，通常被用作定位控製和定速控製。步進電機慣量低
、定位精度高、無累積誤差、控製簡單等特點。廣泛應用於機電一體化產品中，如：數控機床、包裝機械、計算機外圍設備、複印機、傳真機等。 

　　選xuan擇ze步bu進jin電dian機ji時shi，首shou先xian要yao保bao證zheng步bu進jin電dian機ji的de輸shu出chu功gong率lv大da於yu負fu載zai所suo需xu的de功gong率lv。而er在zai選xuan用yong功gong率lv步bu進jin電dian機ji時shi，首shou先xian要yao計ji算suan機ji械xie係xi統tong的de負fu載zai轉zhuan矩ju，電dian機ji的de矩ju頻pin特te性xing能neng滿man足zu機ji械xie負fu載zai並bing有you一yi定ding的de餘yu量liang保bao證zheng其qi運yun行xing可ke靠kao。在zai實shi際ji工gong作zuo過guo程cheng中zhong，各ge種zhong頻pin率lv下xia的de負fu載zai力li矩ju必bi須xu在zai矩ju頻pin特te性xing曲qu線xian的de範fan圍wei內nei。一yi般ban地di說shuo最zui大da靜jing力li矩juMjmax大的電機
，負載力矩大。 

　　xuanzebujindianjishi
，yingshibujujiaohejixiexitongpipei
，zheyangkeyidedaojichuangsuoxudemaichongdangliang。zaijixiechuandongguochengzhongweileshideyougengxiaodemaichongdangliang
，yishikeyigaibiansigandedaocheng，ershikeyitongguobujindianjidexifenqudonglaiwancheng。danxifenzhinenggaibianqifenbianlv，bugaibianqijingdu。jingdushiyoudianjideguyoutexingsuojueding。 

　　選xuan擇ze功gong率lv步bu進jin電dian機ji時shi，應ying當dang估gu算suan機ji械xie負fu載zai的de負fu載zai慣guan量liang和he機ji床chuang要yao求qiu的de啟qi動dong頻pin率lv

，使shi之zhi與yu步bu進jin電dian機ji的de慣guan性xing頻pin率lv特te性xing相xiang匹pi配pei還hai有you一yi定ding的de餘yu量liang
，使shi之zhi最zui高gao速su連lian續xu工gong作zuo頻pin率lv能neng滿man足zu機ji床chuang快kuai速su移yi動dong的de需xu要yao。 

　　選擇步進電機需要進行以下計算： 

　　（1）計算齒輪的減速比 

　　根據所要求脈衝當量，齒輪減速比i計算如下: 

　　i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 

　　式中φ ---步進電機的步距角（o/脈衝） 

　　S ---絲杆螺距（mm) 

　　Δ---(mm/脈衝） 

　　（2）計算工作台，絲杆以及齒輪折算至電機軸上的慣量Jt。 

　　Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2] （1-2） 

　　式中Jt ---折算至電機軸上的慣量(Kg.cm.s2) 

　　J1、J2 ---齒輪慣量(Kg.cm.s2) 

　　Js ----絲杆慣量(Kg.cm.s2) W---工作台重量（N） 

　　S ---絲杆螺距（cm） 

　　（3）計算電機輸出的總力矩M 

　　M=Ma+Mf+Mt （1-3） 

　　Ma=（Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 （1-4） 

　　式中Ma ---電機啟動加速力矩（N.m) 

　　Jm、Jt---電機自身慣量與負載慣量(Kg.cm.s2) 

　　n---電機所需達到的轉速（r/min） 

　　T---電機升速時間（s） 

　　Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-5） 

　　Mf---導軌摩擦折算至電機的轉矩（N.m) 

　　u---摩擦係數 

　　η---傳遞效率 

　　Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-6） 

　　Mt---切削力折算至電機力矩（N.m) 

　　Pt---最大切削力（N） 

　　（4）負載起動頻率估算。數控係統控製電機的啟動頻率與負載轉矩和慣量有很大關係
，其估算公式為 

　　fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml）÷(1+Jt/Jm)] 1/2 （1-7） 

　　式中fq---帶載起動頻率（Hz） 

　　fq0---空載起動頻率 

　　Ml---起動頻率下由矩頻特性決定的電機輸出力矩（N.m) 

　　若負載參數無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進行估算. 

　　（5）運行的最高頻率與升速時間的計算。由於電機的輸出力矩隨著頻率的升高而下降

，因此在最高頻率 時，由矩頻特性的輸出力矩應能驅動負載，並留有足夠的餘量。 

　　（6）負載力矩和最大靜力矩Mmax。負載力矩可按式（1-5）和式（1-6）計算
，電機在最大進給速度時
，由矩頻特性決定的電機輸出力矩要大於Mf與Mt之和
，並留有餘量。一般來說
，Mf與Mt之和應小於（0.2 ～0.4)Mmax.