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漢德保步進(jìn)電機(jī)選型的指導(dǎo)

文章出處：漢德保(HDB MOTOR)電機(jī) 人氣：5162發(fā)表時(shí)間：2018-10-31

在設(shè)計(jì)一個(gè)新的設(shè)備時(shí)，如何選擇合適的步進(jìn)電機(jī)呢？基本思路如下：

1、確定機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

比如直接連接、絲桿傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)等等。這時(shí)要考慮到一些對(duì)電機(jī)機(jī)械上的要求，比如大概可接受尺寸、安裝要求、電機(jī)徑向、軸向受力及竄動(dòng)要求等等。

2、確定需要的分辨率

根據(jù)選定的機(jī)械結(jié)構(gòu)和整機(jī)要求，確定電機(jī)的分辨率，即步距角，例如要選用0.9°或是1.8°的電機(jī)。

3、根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)要求，確定運(yùn)轉(zhuǎn)模式

也即根據(jù)機(jī)械移動(dòng)，定位和時(shí)間要求來確定步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度，角度和加減速曲線。

3.1 計(jì)算運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖數(shù)

脈沖數(shù)=（要求的位移量360°/電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的位移量步距角）×（360°/步距角）

3.2 確定運(yùn)行曲線和計(jì)算脈沖頻率

一般來說運(yùn)行曲線使用矩形和梯形兩種。

☆矩形曲線

電機(jī)直接以運(yùn)行頻率啟動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)到位后直接停止。這種運(yùn)轉(zhuǎn)方式需要非常大的加速扭矩。

脈沖頻率=運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖數(shù)/定位時(shí)間

☆梯形曲線

電機(jī)由較低的頻率啟動(dòng)，加速到要求速度，運(yùn)行一定時(shí)間后要求再減速然后停止。這樣速度變化較為緩慢，對(duì)加速扭矩要求可適當(dāng)降低。通常加減速度時(shí)間設(shè)定為定位時(shí)間的25% 左右。根據(jù)實(shí)際情況確定啟動(dòng)頻率，啟動(dòng)時(shí)間（也可以考慮在多少個(gè)脈沖數(shù)后加速到運(yùn)行頻率）

4、計(jì)算需要的轉(zhuǎn)矩

4.1 計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩

這是在機(jī)械結(jié)構(gòu)正常運(yùn)行時(shí)電機(jī)需要提供的克服各部分摩擦阻力的轉(zhuǎn)矩。負(fù)載轉(zhuǎn)矩根據(jù)不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)和負(fù)載種類而異，可以進(jìn)行理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)量。

4.2 計(jì)算加速度轉(zhuǎn)矩

這是把負(fù)載從靜止加速到運(yùn)行速度和把運(yùn)行負(fù)載所停下來需要的轉(zhuǎn)矩。

矩形驅(qū)動(dòng)時(shí)加速轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)矩計(jì)算

梯形驅(qū)動(dòng)時(shí)加速轉(zhuǎn)矩

加速轉(zhuǎn)矩計(jì)算方法

JO= 轉(zhuǎn)子慣量[kg.m2]

JL= 全負(fù)載慣量[kg.m2]

θs= 馬達(dá)步距角[° /STEP]

f2= 運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖速度[Hz]

f1= 啟動(dòng)脈沖速度[Hz]

f= 矩形驅(qū)動(dòng)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖速度[Hz]

t1= 加（減）速時(shí)間[S]

4.3 計(jì)算需要轉(zhuǎn)矩

需要轉(zhuǎn)矩=（負(fù)載轉(zhuǎn)矩+ 加速轉(zhuǎn)矩）× 安全系數(shù)

安全系數(shù)通常設(shè)置為1.5-2.0 倍。

5、查看電機(jī)矩頻曲線，確定電機(jī)造型

根據(jù)上面計(jì)算好的電機(jī)運(yùn)行頻率和需要力矩確定工作點(diǎn)，查看相關(guān)電機(jī)的矩步曲線，選擇運(yùn)行力矩（又稱牽引力矩）曲線在工作點(diǎn)之上相的相對(duì)應(yīng)的電機(jī)。再查看該電機(jī)的啟動(dòng)力矩（又稱牽入力矩）曲線，確定在啟動(dòng)頻率點(diǎn)上電機(jī)可以提供足夠的轉(zhuǎn)矩。

6、選定型號(hào)后，需再確認(rèn)一下慣量比

慣量比=機(jī)械結(jié)構(gòu)的全慣量/電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣量

如果慣量比過大，則啟動(dòng)停止時(shí)的過沖和回沖會(huì)變大，從而影響啟動(dòng)和整定的時(shí)間，也可能出現(xiàn)無法啟動(dòng)的現(xiàn)象。慣量比超出以下參考值時(shí)，建議選用大一號(hào)的電機(jī)或者另加齒輪減速箱。慣量比參考值：20、28、35 電機(jī)建議5 以下：42、57、86、110 電機(jī)建議10 以下。

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