常見步進電機的特點及選型方法

1、什么是步進電機?

步進電機是將電脈沖信號，轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機，又稱為脈沖電機。

在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響。

當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號時，它就可以驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”。

步進電機的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的，可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的，同時可以通過控制脈沖頻率，來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。

步進電機多用于數(shù)字式計算機的外部設備，以及打印機、繪圖機和磁盤等裝。自動化設備上也常用步進電機。

2、步進電機的特點

步進電機工作時的位置和速度信號不反饋給控制系統(tǒng)，如果電機工作時的位置和速度信號反饋給控制系統(tǒng)，那么它就屬于伺服電機。

相對于伺服電機，步進電機的控制相對簡單，但不適用于精度要求較高的場合。步進電機低速狀態(tài)下具有良好的扭矩特性

步進電機的優(yōu)點和缺點都非常的突出，優(yōu)點集中于控制簡單、精度高，缺點是噪聲、震動和效率，它沒有累積誤差，結構簡單，使用維修方便，制造成本低。

步進電機帶動負載慣量的能力大，適用于中小型機床和速度精度要求不高的地方，缺點是效率較低、發(fā)熱大，有時會“失步”。優(yōu)缺點如下所示。

優(yōu)點

1. 電機操作易于通過脈沖信號輸入到電機進行控制;

2. 不需要反饋電路以返回旋轉(zhuǎn)軸的位置和速度信息(開環(huán)控制);

3. 由于沒有接觸電刷而實現(xiàn)了更大的可靠性。

缺點

1. 需要脈沖信號輸出電路;

2. 當控制不適當?shù)臅r候，可能會出現(xiàn)同步丟失;

3. 由于在旋轉(zhuǎn)軸停止后仍然存在電流而產(chǎn)生熱量。

4.低速容易有電流磁致噪聲

針對步進電機的一些缺點，德國Trinamic電機驅(qū)動芯片專門對此作出優(yōu)化，擁有StealthChop低速超靜音、SpreadCycle高速抑制共振的專利技術。

可以使步進電機更靜音、更平穩(wěn)地運行。

3、步進電機的特點

在選擇步進電機時可以按以下步驟進行選擇，這樣可以避免選型不當帶來的麻煩。具體如下，僅供參考。

1) 步進電機轉(zhuǎn)矩的選擇

步進電機的保持轉(zhuǎn)矩，近似于傳統(tǒng)電機所稱的“功率”。當然，有著本質(zhì)的區(qū)別。

步進電動機的物理結構，完全不同于交流、直流電機，電機的輸出功率是可變的。通常根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩大小(即所要帶動物體的扭力大小)，來選擇哪種型號的電機。

大致說來，扭力在0.8N.m以下，選擇20、28、35、39、42(電機的機身直徑或方度，單位：mm);扭力在1N.m左右的，選擇57電機較為合適。

扭力在幾個N.m或更大的情況下，就要選擇86、110、130等規(guī)格的步進電機。

2) 步過電機轉(zhuǎn)速的選擇

對于電機的轉(zhuǎn)速也要特別考慮。因為，電機的輸出轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)速成反比。

就是說，步進電機在低速(每分鐘幾百轉(zhuǎn)或更低轉(zhuǎn)速，其輸出轉(zhuǎn)矩較大)，在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩(1000轉(zhuǎn)/分--9000轉(zhuǎn))就很小了。

當然，有些工況環(huán)境需要高速電機，就要對步進電動機的線圈電阻、電感等指標進行衡量。

選擇電感稍小一些的電機，作為高速電機，能夠獲得較大輸出轉(zhuǎn)矩。反之，要求低速大力矩的情況下，就要選擇電感在十幾或幾十mH,電阻也要大一些為好。

3)步進電機空載起動頻率的選擇

步進電機空載起動頻率，通常稱為“空起頻率”。這是選購電機比較重要的一項指標。

如果要求在瞬間頻繁啟動、停止，并且，轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)/分鐘左右(或更高)，通常需要“加速啟動”。

如果需要直接啟動達到高速運轉(zhuǎn)，最好選擇反應式或永磁電機。這些電機的“空起頻率”都比較高。

4)步進電機的相數(shù)選擇

步進電機的相數(shù)選擇，這項內(nèi)容，很多客戶幾乎沒有什么重視，大多是隨便購買。其實，不同相數(shù)的電機，工作效果是不同的。

相數(shù)越多，步距角就能夠做的比較小，工作時的振動就相對小一些。

大多數(shù)場合，使用兩相電機比較多。在高速大力矩的工作環(huán)境，選擇三相步進電機是比較實用的。

5)針對步進電機使用環(huán)境來選擇

特種步進電機能夠防水、防油，用于某些特殊場合。例如水下機器人，就需要放水電機。對于特種用途的電機，就要針對性選擇了。

6) 根據(jù)您的實際情況可否需要特殊規(guī)格

特殊規(guī)格的步進電機，在技術允許的范圍內(nèi)，加工訂貨。例如，出軸的直徑、長短、伸出方向等。

7)如有必要最好與廠家的技術工程師進一步溝通與確認型號

如有必要最好與技術工程師進一步溝通，以便于確認你要選擇的步進機電能否滿足你所要求各方面的指標。

歡迎大家一起溝通交流。

審核編輯：湯梓紅