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步进电机选型的九大原则
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摘要：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，本文介绍了步进电机选型的九大原则。可供参考。
&& &步进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。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，特将有关步进电机选型原则介绍如下：(仅供参考)& 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，当然这样说很不规范，可以参考〈矩 - 频特性〉。& 3. 根据负载最大力矩和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。& 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。
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选购步进电机需要注意什么
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目前，选购步进电机需要注意什么在当代的应用可谓是越来越广泛，选购步进电机需要注意什么是值得我们好好学习的，现在我们就深入了解选购步进电机需要注意什么
1、一般应选用力矩
比实际需要大百分之五十到百分之百的步进电机&因为步进电机不能过负载运行&即便是瞬间过载都可能造成失步、停转或不规则原地来回作动。
2、上位控制器
输入的脉冲电流必须够大（一般要&10mA）&以确保光电耦合器稳定导通&否则会导致步进电机失步；如果输入脉冲频率过高&会因个别脉冲接收不到&导致步进电机失步。
3、启动频率不应太高
&应在启动程序中设置加速过程&即从规定的启动频率开始&加速到设定频率&否则就可能不稳定&甚至处于惰态。
4、电机如果未固定好
&造成强烈共振&也会导致步进电机失步。
5、应了解步进电机的固有弱点
：输入脉冲频率过高&易导致丢步；输入脉冲频率过低&易出现共振；转速偏高时扭矩降低明显。
6、应了解最新型步进电机的性能
&必要时选用采用了最新控制技术的高级步进电机系统&高级系统既可以使步进电机在高速状态下减少共振&还能运用减少步进电机反电动势的技术&增加电机在高速状态下的扭矩。
综上所述，本文已为讲解选购步进电机需要注意什么，相信大家对选购步进电机需要注意什么的认识越来越深入，希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。
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步进电机　　步进电动机的机座号主要有35、39、42、57、86、110等。　　步进电动机构造：由转子(转子铁芯、永磁体、转轴、滚珠轴承)，定子(绕组、定子铁芯)，前后端盖等组成。最典型两相混合式步进电机的定子有8个大齿，40个小齿，转子有50个小齿;三相电机的定子有9个大齿，45个小齿，转子有50个小齿。　　步进电动机主要参数：　　相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有两相、三相、五相步进电机。　　拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，用m表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数。　　保持转矩：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。　　步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。　　定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩。　　失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。　　失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。　　运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线 。步进电机的特点一般步进电机的精度为步距角的3-5%，且不累积;步进电机外表允许的最高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点;步进电机的力矩会随转速的升高而下降(U=E+L(di/dt)+I*R)　　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。　　步进电机的起步速度一般在10~100RPM，伺服电机的起步速度一般在100~300RPM。根据电机大小和负载情况而定，大电机一般对应较低的起步速度。　　低频振动特性：步进电动机以连续的步距状态边移动边重复运转。其步距状态的移动会产生1 步距响应。　　中高频稳定性：电机的固有频率估算值公式：　　式中：Zr为转子齿数;Tk为电机负载转矩；J为转子转动贯量。　　电压和电流与转速、转矩的关系&　　步进电机一定时，供给驱动器的电压值对电机性能影响大，电压越高，步进电机能产生的力矩越大，越有利于需要高速应用的场合，但电机的发热随着电压、电流的增加而加大，所以要注意电机的温度不能超过最大限值。　　电机选型计算方法　　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。　　伺服电机编码器的分辨率选择：分辨率要比定位精度高一个数量级。　　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)　　转动惯量计算：物体的转动惯量公式，　　式中：dV为体积元，为物体密度，r为体积元与转轴的距离。单位：kgm2　　将负载质量换算到电机输出轴上转动惯量，常见传动机构与公式如下：好文欣赏&—&End&—
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选择步进电机的时候注意点应该有哪些
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相数多，电机的噪音和震动就好点，功率之类的，还有额定电压，电流例如影响精度的是步进电机步距角，就是每一步转过的角度，如果你是高精度场合用的，越小精度越高，还有相制，就影响电机的力矩啊，建议配一个伺服器，如果是精度要求不高，用单片机直接控制就可以了
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步进电机的选择必须注意四个问题
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步进电机选型中必须注意的问题1、选择保持转矩（holding torque）保持转矩也叫静力矩，是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。由于步进电机低速运转时的力矩接近保持转矩，而步进电机的力矩随着速度的增大而快速衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以说保持转矩是衡量步进电机负载能力最重要的参数之一。比如，一般不加说明地讲到1n.m的步进电机，可以理解为保持转矩是1n.m。2、选择相数两相步进电机成本低，步距角最少1.8 度，低速时的震动较大，高速时力矩下降快，适用于高速且对精度和平稳性要求不高的场合；三相步进电机步距角最少1.5度，振动比两相步进电机小，低速性能好于两相步进电机，最高速度比两相步进电机高百分之30至50，适用于高速且对精度和平稳性要求较高的场合；5相步进电机步距角更小，低速性能好于3相步进电机，但成本偏高，适用于中低速段且对精度和平稳性要求较高的场合。3、选择步进电机应遵循先选电机后选驱动器原则，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；精度要求高时，应采用机械减速装置，以使电机工作在效率最高、噪音最低的状态；避免使电机工作在振动区，如若必须则通过改变电压、电流或增加阻尼的方法解决；电源电压方面，建议57电机采用直流24v-36v、86电机采用直流46v、110电机采用高于直流80v；大转动惯量负载应选择机座号较大的电机；大惯量负载、工作转速较高时，电机而应采用逐渐升频提速，以防止电机失步、减少噪音、提高停转时的定位精度；鉴于步进电机力矩一般在40nm以下，超出此力矩范围，且运转速度大于1000rpm时，即应考虑选择伺服电机，一般交流伺服电机可正常运转于3000rpm，直流伺服电机可可正常运转于10000rpm。4、选择驱动器和细分数最好不选择整步状态，因为整步状态时振动较大；尽量选择小电流、大电感、低电压的驱动器；配用大于工作电流的驱动器、在需要低振动或高精度时配用细分型驱动器、对于大转矩电机配用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能；在电机实际使用转速通常较高且对精度和平稳性要求不高的场合，不必选择高细分数驱动器，以便节约成本；在电机实际使用转速通常很低的条件下，应选用较大细分数，以确保运转平滑，减少振动和噪音；总之，在选择细分数时，应综合考虑电机的实际运转速度、负载力矩范围、减速器设置情况、精度要求、振动和噪音要求等。
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