怎样选择合适的步进电机

电机" target="_blank">步进电机的保持转矩类似于传统电机的“功率”。当然，也有本质区别。步进电机的物理结构与交直流电机完全不同，电机的输出功率是可变的。通常，根据需要的扭矩(即被驱动物体的扭矩)来选择哪种类型的电机。例如扭矩为0.6NM以下，选择28、35、42(电机的本体直径或方形度，单位：mm;如果扭矩大于0.6nm，选择57电机比较合适。如果扭矩为几牛米以上，选用86、110等规格的步进电机。

很多客户很少注意步进电机相数的选择，大多是随便买的。事实上，不同相数的电机工作效果是不同的。相数越多(常用的有二相、三相和五相)，步距角可以越小，运行时的振动也比较小。在大多数情况下，经常使用两相电机。在高速大扭矩的工作环境中，选择三相步进电机。

还应特别考虑电机的速度。因为电机的输出扭矩与转速成反比。也就是说，在低速时(每分钟几百转以下，它的输出扭矩很大)，而在高速时(1000转--9000转)，扭矩很小。当然，有些工况需要高速电机，所以需要测量步进电机的线圈电阻、电感等指标。选择电感较小的电机作为高速电机可以获得较大的输出转矩。反之，当要求低速大扭矩时，最好选择十几或几十MH的电感，大一点的电阻。

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。如何正确选择步进电机，需要考虑到转矩、负载、电流、惯量、转速、精度等因素，明确步进电机的这些要素，才能选对适合应用的步进电机。

1. 按照转子结构选择步进电机种类

步进电机按转子的构造大体分为：

由钣金爪极与圆筒线圈组成的定子和永磁铁氧体组成的PM型;

转子不使用永久磁铁的VR型;

转子由两个磁极中间加一个磁铁组成的HS型三种类型。

在选择步进电机时可以按以下步骤进行选择，这样可以避免选型不当带来的麻烦。具体如下，仅供参考。

1、步进电机转矩的选择

步进电机的保持转矩，近似于传统电机所称的“功率”。当然，有着本质的区别。步进电动机的物理结构，完全不同于交流、直流电机，电机的输出功率是可变的。

通常根据需要的转矩大小(即所要带动物体的扭力大小)，来选择哪种型号的电机。

大致说来，扭力在0.8N.m以下，选择20、28、35、39、42(电机的机身直径或方度，单位：mm);扭力在1N.m左右的，选择57电机较为合适。扭力在几个N.m或更大的情况下，就要选择86、110、130等规格的步进电机。

2、步进电机转速的选择

对于电机的转速也要特别考虑。因为，电机的输出转矩，与转速成反比。就是说，步进电机在低速(每分钟几百转或更低转速，其输出转矩较大)，在高速旋转状态的转矩(1000转/分--9000转)就很小了。当然，有些工况环境需要高速电机，就要对步进电动机的线圈电阻、电感等指标

进行衡量。选择电感稍小一些的电机，作为高速电机，能够获得较大输出转矩。反之，要求低速大力矩的情况下，就要选择电感在十几或几十mH,电阻也要大一些为好。

3、步进电机空载起动频率的选择

步进电机空载起动频率，通常称为“空起频率”。这是选购电机比较重要的一项指标。如果要求在瞬间频繁启动、停止，并且，转速在1000转/分钟左右(或更高)，通常需要“加速启动”。

如果需要直接启动达到高速运转，最好选择反应式或永磁电机。这些电机的“空起频率”都比较高。

4、步进电机的相数选择

步进电机的相数选择，这项内容，很多客户几乎没有什么重视，大多是随便购买。其实，不同相数的电机，工作效果是不同的。相数越多，步距角就能够做的比较小，工作时的振动就相对小一些。公众号@机械知网，分享知识，传播价值。大多数场合，使用两相电机比较多。在高速大力矩的工作环境，选择三相步进电机是比较实用的。

步进电机有步距角(涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。

1、步距角的选择

电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率(当量)换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度(包括减速)。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、四相电机)、1.5度/3度(三相电机)等。

2、静力矩(保持转矩)的选择

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。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。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)

3、电流的选择

静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流(参考驱动电源、及驱动电压)

4、力矩与功率换算

步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下：

P=2πnM/60

P= Ω·M

Ω=2π·n/60

其P为功率单位为瓦，Ω为每秒角速度，单位为弧度，n为每分钟转速，M为力矩单位为牛顿·米

P=2πfM/400 (半步工作)

其中f为每秒脉冲数(简称PPS)

(二)、应用中的注意点

1、步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转，(0.9度时6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度)间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。

2、步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。

3、由于历史原因，只有标称为12V电压的电机使用12V外，其他电机的电压值不是驱动电压伏值，可根据驱动器选择驱动电压(建议：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V)，当然12伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源，不过要考虑温升。

4、转动惯量大的负载应选择大机座号电机。

5、电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。

6、高精度时，应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数的驱动器来解决，也可以采用5相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少，其被淘汰的说法是外行话。

7、电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决。

8、电机在600PPS(0.9度)以下工作，应采用小电流、大电感、低电压来驱动。

9、应遵循先选电机后选驱动的原则。

五、其他说明

有关低频振动、升降速、机械共振、工作往复运动的误差、平面圆弧X、Y插补误差以及其他问题。具体解决办法恕不便在此叙述，我厂用户可来电咨询，可根据具体情况解决。

不同厂家的电机在设计、使用材料及加工工艺方面差别很大，选用步进电机应注重可靠性而轻性能、重品质而轻价格。