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步进电机计算与选型.doc
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1、(完整word版)步进电机计算与选型第1章 步进电机计算与选型步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲: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(即步进角)。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。我司主要机械设计中运动部件的动力源主要是步进电机。因此着重介绍步进电机的计算与选型。1.
2、1 步进电机基本术语保持转矩()是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。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。保持转矩越大则电机带负载能力越强。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2N.m的步进电机。步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术(请参考有关文献),其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动,提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8度的两相混合式步进电机,如果
3、细分驱动器的细分数设置为,那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45度,电机的精度能否达到或接近0.45度,还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。运行矩频特性是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 。实用公式:转速(r/s)=脉冲频率 /(电机每转整步数*细分数) V:电机转速(R/S);P:脉冲频率(Hz);e:电机固有步距角;m:细分数(整步为1,半步为21.2 电机计算与选型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6001200 rpm。交流伺服电机额定速度一般在
4、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。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
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