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发表于 2013-11-14 22:04:49
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步进电机及驱动器选型须知
1、选择保持转矩（HOLDING TORQUE）
保持转矩也叫静力矩，是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。由于步进电机低速运转时的力矩接近保持转矩，而步进电机的力矩随着速度的增大而快速衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以说保持转矩是衡量步进电机负载能力最重要的参数之一。比如，一般不加说明地讲到1N.m的步进电机，可以理解为保持转矩是1N.m。
2、选择相数
两相步进电机成本低，步距角最少1.8 度，低速时的震动较大，高速时力矩下降快，适用于高速且对精度和平稳性要求不高的场合；三相步进电机步距角最少1.5度，振动比两相步进电机小，低速性能好于两相步进电机，最高速度比两相步进电机高百分之30至50，适用于高速且对精度和平稳性要求较高的场合；5相步进电机步距角更小，低速性能好于3相步进电机，但成本偏高，适用于中低速段且对精度和平稳性要求较高的场合。
3、选择步进电机
应遵循先选电机后选驱动器原则，先明确负载特性，再通过比较不同型号步进电机的静力矩和矩频曲线，找到与负载特性最匹配的步进电机；精度要求高时，应采用机械减速装置，以使电机工作在效率最高、噪音最低的状态；避免使电机工作在振动区，如若必须则通过改变电压、电流或增加阻尼的方法解决；电源电压方面，建议57电机采用直流24V-36V、86电机采用直流46V、110电机采用高于直流80V；大转动惯量负载应选择机座号较大的电机；大惯量负载、工作转速较高时，电机而应采用逐渐升频提速，以防止电机失步、减少噪音、提高停转时的定位精度；鉴于步进电机力矩一般在40Nm以下，超出此力矩范围，且运转速度大于1000RPM时，即应考虑选择伺服电机，一般交流伺服电机可正常运转于3000RPM，直流伺服电机可可正常运转于10000RPM。
4、选择驱动器和细分数
最好不选择整步状态，因为整步状态时振动较大；尽量选择小电流、大电感、低电压的驱动器；配用大于工作电流的驱动器、在需要低振动或高精度时配用细分型驱动器、对于大转矩电机配用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能；在电机实际使用转速通常较高且对精度和平稳性要求不高的场合，不必选择高细分数驱动器，以便节约成本；在电机实际使用转速通常很低的条件下，应选用较大细分数，以确保运转平滑，减少振动和噪音；总之，在选择细分数时，应综合考虑电机的实际运转速度、负载力矩范围、减速器设置情况、精度要求、振动和噪音要求等。
步进电机是一种作为控制用的特种电机，它的旋转是以固定的角度（称为“步距角”）一步一步运行的，其特点是没有积累误差（精度为 100% ），所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动，这种装置就是步进电机驱动器，它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：控制系统每发一个脉冲信号，通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
为了让更多的用户了解步进电机及步进电机驱动器，选择到最适合自己使用要求的步进电机和步进电机驱动器，特将有关选型原则介绍如下：（仅供参考）
1. 首先确定步进电机拖动负载所需要的扭矩。最简单的方法是在负载轴上加一杠杆，用弹簧秤拉动杠杆，拉力乘以力臂长度既是负载力矩。或者根据负载特性从理论上计算出来。由于步进电机是控制类电机，所以目前常用步进电机的最大力矩不超过 45Nm ，力矩越大，成本越高，如果您所选择的电机力矩较大或超过此范围，可以考虑加配减速装置。
2. 确定步进电机的最高运行转速。转速指标在步进电机的选取时至关重要，步进电机的特性是随着电机转速的升高，扭矩下降，其下降的快慢和很多参数有关，如 : 驱动器的驱动电压、电机的相电流、电机的相电感、电机大小等等，一般的规律是：驱动电压越高，力矩下降越慢；电机的相电流越大，力矩下降越慢。在设计方案时，应使电机的转速控制在 1500 转 / 分或 1000 转 / 分，当然这样说很不规范，可以参考〈矩 - 频特性〉。
3. 根据负载最大力矩和最高转速这两个重要指标，再参考〈矩 - 频特性〉，就可以选择出适合自己的步进电机。如果您认为自己选出的电机太大，可以考虑加配减速装置，这样可以节约成本，也可以使您的设计更灵活。要选择好合适的减速比，要综合考虑力矩和速度的关系，选择出最佳方案。
4. 最后还要考虑留有一定的（如 30% ）力矩余量和转速余量。
5. 尽量选择混合式步进电机，它的性能高于反映式步进电机。
6. 尽量选取细分驱动器，且使驱动器工作在细分状态。
7. 选取时且勿走入只看电机力矩这一个指标的误区，也就是说并非电机的扭矩越大越好，要和速度指标一起考虑。
8 ． 在转速要求较高的情况下可以选择驱动电压高一点的驱动器。
9 ． 在选购时是采用两相的还是三相的，这并没有什么具体的要求，只要步距角能满足使用要求就行。
四相步进电机接线.
首先说一下要用到的东西：被测的步进电机、万用表、已经连接到电脑的步进电机驱动板、已经安装正常的mach3
1、先用万用表分别测出相通的四组线，这就是四个组绕了，
2、把电机任意一组的两根线接在驱动板上其中一轴的out1+和out1-上，另外任意一组接在out2+和out2-上，其余四根线空置，利用mach3驱动电机，如果电机正常旋转，那么在测的这两个组绕一定是相邻的两个组绕，如果电机抖动，不转，那这两个组绕就是对面的两个组绕。（这一步就可以测出那两个组绕是对面的，那两个是相邻的）
3、还是把电机的任意一组的两根线接在驱动板上其中一轴的out1+和out1-上（这一组绕对面的组绕空置），然后把这个组绕相邻的那两个组绕的任意一端串联，另外两根接在驱动板的out2+和out2-上，再驱动电机，如果正常旋转，那么恭喜你，串联的两头是对的（也就是说你串联的这个两根线是一个组绕的头和另一个组绕的尾），如果电机光抖动不转，那就换一头串联，
4、再用同样的方法找出另两个相对的组绕的头和尾，就大功告成了
提醒大家，四相步进串联使用是把对面的两个组绕首尾相连（也就是图中的白接棕，黄接红，这样就只有绿兰，黑桔四根线了），如果是并联使用，那就是把对面的两个组绕的首首和尾尾都相连，（就是绿接红、黄接兰、白接黑、桔接棕，也接成四根线了）
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