步进电机选型的计算

一、必要脉冲数和驱动脉冲数速度计算的示例

下面给出的是一个3相步进电机必要脉冲数和驱动脉冲速度的计算示例。这是一个实际应用例子，可以更好的理解电机选型的计算方法。 1.1 驱动滚轴丝杆

如下图，3相步进电机（1.2°/步）驱动物体运动1秒钟，则必要脉冲数和驱动脉冲速度的计算方法如下：

360° 100 必要脉冲数＝ × ＝3000[脉冲]

1.2° 10

如果采用自启动方式驱动1秒钟，则驱动脉冲速度应该这样计算：

3000[Pulse]/1[sec]=3[kHz]

但是，自启动速度不可能是5kHz，应该采用加/减速运行方式来驱动。如果加/减速时间设置为定位时间的25%，启动脉冲速度为500[Hz]，则计算方法如下：

3000[脉冲]－500[Hz]×0.25[秒] 驱动脉冲速度[Hz]＝ ＝3.8 [kHz]

1[秒]－0.25[秒] 如图所示：

1.2驱动传动带

如下图，3相步进电机（1.2°/步）驱动物体运动1秒钟。驱动轮的周长即旋转一圈移动的距离大约为50[mm]。 因此，所需要的必要脉冲数为：

360° 1100 必要脉冲数＝ × ＝6600 [脉冲]

1.2° 50

所需参数同上例驱动滚轴丝杆，采用加/减速运行模式，则驱动脉冲速度为：

6600[脉冲]－500[Hz]×0.25[秒] 驱动脉冲速度[Hz]＝ ＝8.7 [kHz]

1[秒]－0.25[秒] 如图所示：

二、负载力矩的计算示例（TL）

下面给出的是一个3相步进电机负载力矩的计算示例。这是一个实际应用例子，其中的数字公式有助于更好的理解电机选型的应用。 2.1 滚轴丝杆驱动水平负载

如下图，滚轴丝杆驱动水平负载，效率为90%，负载重量为40千克，则负载力矩的计算方法如下：

m·PB 1 TL＝ × [kgf·cm]

2πη i

40[kg]×1[cm] 1 TL＝ × ＝7.07 [kgf·cm]

2π×0.9 1

2.2 传送带驱动水平负载

传送带驱动水平负载，效率为90%，驱动轮直径16毫米，负载重量是9千克，则负载力矩的计算方法如下：

TL＝

1.6 [cm] 1 1 × 9 [kg] × × ＝8 [kgf·cm] 2 0.9 1

2.3滚轴丝杆和减速器驱动水平负载

如下图，滚轴丝杆螺距为5毫米，效率为90%，负载重量为250千克，则负载力矩的计算方法如下：

TL＝

D 1 1 × m × × [kgf·cm]

η 2 i

TL＝

250[kg]×0.5[cm] 1 × ＝2.21 [kgf·cm]

2π×0.9 10

这是水平方向负载的计算结果，如果是垂直方向的负载，则力矩应该是此结果的2倍，而且此结果仅包括负载力矩，电机的总负载还应该包括加/减速力矩，但是，计算中很难得到准确的负载惯性惯量，因此，为了解决这个问题，在实际计算负载力矩的时候，特别是自启动或需要迅速加/减速的情况，我们应该在此基础上再乘以一个安全系数。

TL＝ m·PB 1 × [kgf·cm]

2πη i