一、什么是步進電機

1. 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu).通俗一點講:當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(及步進角).您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達到準(zhǔn)確定位的目的;同時您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

2.步進電機分哪幾種 步進電機分三種:永磁式(PM) ,反應(yīng)式(VR)和混合式(HB)永磁式步進一般為兩相,轉(zhuǎn)矩和體積較小,步進角一般為7.5度 或15度;反應(yīng)式步進一般為三相,可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出,步進角一般為1.5度,但噪聲和振動都很大.在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰;混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點.它又分為兩相和五相:兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度.這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛.

3.什么是保持轉(zhuǎn)矩(HOLDING TORQUE) 保持轉(zhuǎn)矩(HOLDING TORQUE)是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩.它是步進電機最重要的參數(shù)之一,通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩.由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減,輸出功率也隨速度的增大而變化,所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一.比如,當(dāng)人們說2N.m的步進電機,在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進電機.

4.什么是DETENT TORQUE DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩. DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式,容易使大家產(chǎn)生誤解;由于反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料,所以它沒有DETENT TORQUE.

5.步進電機精度為多少 是否累積 一般步進電機的精度為步進角的3-5%,且不累積.

6.步進電機的外表溫度允許達到多少 步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁,從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步,因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點;一般來講,磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上,有的甚至高達攝氏200度以上,所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常.

7.為什么步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降 當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時,電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢;頻率越高,反向電動勢越大.在它的作用下,電機隨頻率(或速度)的增大而相電流減小,從而導(dǎo)致力矩下降.

8.為什么步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲 步進電機有一個技術(shù)參數(shù):空載啟動頻率,即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率,如果脈沖頻率高于該值,電機不能正常啟動,可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn).在有負(fù)載的情況下,啟動頻率應(yīng)更低.如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動,脈沖頻率應(yīng)該有加速過程,即啟動頻率較低,然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速).

9.如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲 步進電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點,一般可采用以下方案來克服: A.如步進電機正好工作在共振區(qū),可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū); B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器,這是最常用的,最簡便的方法;

C.換成步距角更小的步進電機,如三相或五相步進電機; D.換成交流伺服電機,幾乎可以完全克服震動和噪聲,但成本較高; E.在電機軸上加磁性阻尼器,市場上已有這種產(chǎn)品,但機械結(jié)構(gòu)改變較大.

10.細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度 步進電機的細(xì)分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)(請參考有關(guān)文獻),其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動,提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個附帶功能.比如對于步進角為1.8°的兩相混合式步進電機,如果細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4,那么電機的運轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45°,電機的精度能否達到或接近0.45°,還取決于細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分電流控制精度等其它因素.不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大;細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制.

11.四相混合式步進電機與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別 四相混合式步進電機一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動,因此,連接時可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用.串聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較的場合使用,此時需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的0.7倍,因而電機發(fā)熱小;并聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較高的場合使用(又稱高速接法),所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的1.4倍,因而電機發(fā)熱較大.

12.如何步進電機驅(qū)動器的直流供電電源 A.電壓的確定 混合式步進電機驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍(比如IM483的供電電壓為12～48VDC),電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇.如果電機工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快,那么電壓取值也高,但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓,否則可能損壞驅(qū)動器. B.電流的確定 供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定.如果采用線性電源,電源電流一般可取I的1.1～1.3倍;如果采用開關(guān)電源,電源電流一般可取I 的1.5～2.0倍.

13.混合式步進電機驅(qū)動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用 當(dāng)脫機信號FREE為低電平時,驅(qū)動器輸出到電機的電流被切斷,電機轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)(脫機狀態(tài)).在有些自動化設(shè)備中,如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機軸(手動方式),就可以將FREE信號置低,使電機脫機,進行手動操作或調(diào)節(jié).手動完成后,再將FREE信號置高,以繼續(xù)自動控制.

14.如果用簡單的方法調(diào)整兩相步進電機通電后的轉(zhuǎn)動方向 只需將電機與驅(qū)動器接線的A+和A-(或者B+和B-)對調(diào)即可.

選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機的矩頻特性能滿足機械負(fù)載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負(fù)載力矩大。

選擇步進電機時，應(yīng)使步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當(dāng)量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進電機的細(xì)分驅(qū)動來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。

選擇功率步進電機時，應(yīng)當(dāng)估算機械負(fù)載的負(fù)載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機床快速移動的需要。

二、怎樣選擇步進電機

決定驅(qū)動機構(gòu) ：首先決定驅(qū)動機構(gòu)。代表性的驅(qū)動機構(gòu)有簡單的旋轉(zhuǎn)體，以及滾珠螺桿、皮帶輪、齒條·齒輪等。因此， 這時必須預(yù)先決定搬運物的質(zhì)量、各部位的尺寸、滑動面的摩擦系數(shù)等。

確認(rèn)所要求的規(guī)格 (設(shè)備的規(guī)格): 若為移動速度及驅(qū)動時間、定位運行時，則必須確認(rèn)定位距離與定位時間等的驅(qū)動條件，并且要確認(rèn)停止 精度、分辨率、位置保持、使用電壓、使用環(huán)境等。

計算負(fù)載 ：計算電動機驅(qū)動軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩及負(fù)載慣性慣量,代表機構(gòu)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的。

選擇電動機機種 ：請依照需要的規(guī)格自AC小型標(biāo)準(zhǔn)電動機、無刷直流電動機、步進電動機中選擇最適合的機種。

選用計算 ：從機械強度、加速時間、加速轉(zhuǎn)矩等各方面再次確認(rèn)電動機/減速機的規(guī)格是否符合所有要求規(guī)格，然 后決定電動機。每一個電動機機種要確認(rèn)的項目都不一樣。

以上是我所查到的不錯的資料，看了以后基本了解，但是還存在一個很嚴(yán)重的問題，扭矩咋算??學(xué)霸就走開吧，大學(xué)物理知識忘了的留下。。。

首先扭矩的公式，扭矩：T(單位：N·m)，慣量：J(單位：Kg·m^2)，角加速度：W(單位：rad/s^2)。

T = J*W;

弧度無量綱，所以：Kg·m^2 / s^2 = kg·m /s^2 · m = N·m;

角加速度應(yīng)該不用說了，轉(zhuǎn)動慣量，不同形態(tài)的物體轉(zhuǎn)動慣量計算方法不同，以下鏈接參考：https://wenku.baidu.com/view/6b49766aaf45b307e8719769.html

知道了這個公式應(yīng)該就能粗略的計算出需要多大扭矩的電機了。