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步进电机选型方法---普天精锐版权所有

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设备中。步进电机的主要依据电机速度、电机步距角、电机力矩三方面参数进行选型。

电机选型计算方法:

   一)电机最大速度选择:

     步进电机最大速度范围为600-1000rpm。机械传动系统要根据此参数进行设计。

   二)电机步距角选择:

     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的定位精度的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。

   三)电机力矩选择:

   转动惯量计算

     在旋转运动中,物体的转动惯量J对应于直线运动中的物体质量。要计算系统在加速过程中的动态载荷,就必须计算物体的转动惯量J和角加速度w,然后得出惯性力矩T=J*w。

     物体的转动惯量为:J=∫r²pdV,式中dV为体积元,p为物体密度,r为体积元与转轴的距离。单位:Kgm²。以圆柱体为例:

          J=W/8(D/10³)²=πp/32(L/10³)(D/10³)^4         式中:L(长度/mm)D(直径/mm)

          将负载质量换算成电机输出轴上的转动惯量,常见传动机构与公式如下:

          1)滚珠丝杠

      J=W(1/2π*BP/10³)²*GL²

      W:可动部分总质量(Kg)

      BP:丝杠螺距(mm)

      GL:减速比

      2)齿条和小齿轮、传送带、链条传动

      J=W(1/2*D/10³)²*GL²

      W:可动部分总质量(Kg)

      D:小齿轮直径(mm)

         链轮直径(mm)

      GL:减速比

      3)旋转体、转盘驱动

       J=(J1+W(L/10³)²)*GL²

       J1:转盘的惯性矩

       W:转盘上物体的质量(Kg)

       L:物体与旋转轴的距离(mm)

       GL:减速比

    加速度计算

       控制系统要定位准确,物体运动必须有加减速过程,如下图所示。

        已知加速度时间△t、最大速度Vmax,很容易算出电机的角加速度:w=Vmax/△t(rad/s²)

           电机力矩计算

                T=(J*w+TL)/n   其中:TL为系统外力折算到电机上的力矩;n为传动系统的效率。

                 根据计算出的力矩T再加上一定的安全系数,即可选出电机的型号。