步进电机的计算与选型

对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤：

1) 根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J ;

2) 计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T ；

3) 取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大静转矩的依据；

4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进电动机进行校核。

1. 步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 的计算

加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 是进给伺服系统的主要参数之一，它对选择电动机具有重要意义。eq J 主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。

2. 步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T 的计算

步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。通常考虑两种情况：一种情况是快速空载起动（工作负载为0），另一种情况是承受最大工作负载。

（1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1T

eq1amax f 0T =T +T +T (4-8)

式中 amax T ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位为N ·m ；

f T ——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位N ·m ；

0T ——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，单位为N ·m 。 具体计算过程如下：

1）快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：

amax eq 2T =J =60eq m

a J n t πε （4-9）

式中 eq J ——步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为2kg m ⋅；

ε——电动机转轴的角加速度，单位为2/rad s ；

m n ——电动机的转速，单位r/min ；

a t ——电动机加速所用时间，单位为s ，一般在0.3~1s 之间选取。

2）移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩：

f T =2F i πη摩h

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