常见步进电机的特点及选型方法

1、什么是步进电机?

步进电机是将电脉冲信号，转变为角位移或线位移的开环控制电机，又称为脉冲电机。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。

当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”。

步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率，来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装。自动化设备上也常用步进电机。

2、步进电机的特点

步进电机工作时的位置和速度信号不反馈给控制系统，如果电机工作时的位置和速度信号反馈给控制系统，那么它就属于伺服电机。

相对于伺服电机，步进电机的控制相对简单，但不适用于精度要求较高的场合。步进电机低速状态下具有良好的扭矩特性

步进电机的优点和缺点都非常的突出，优点集中于控制简单、精度高，缺点是噪声、震动和效率，它没有累积误差，结构简单，使用维修方便，制造成本低。

步进电机带动负载惯量的能力大，适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方，缺点是效率较低、发热大，有时会“失步”。优缺点如下所示。

优点

1. 电机操作易于通过脉冲信号输入到电机进行控制;

2. 不需要反馈电路以返回旋转轴的位置和速度信息(开环控制);

3. 由于没有接触电刷而实现了更大的可靠性。

缺点

1. 需要脉冲信号输出电路;

2. 当控制不适当的时候，可能会出现同步丢失;

3. 由于在旋转轴停止后仍然存在电流而产生热量。

4.低速容易有电流磁致噪声

针对步进电机的一些缺点，德国Trinamic电机驱动芯片专门对此作出优化，拥有StealthChop低速超静音、SpreadCycle高速抑制共振的专利技术。

可以使步进电机更静音、更平稳地运行。

3、步进电机的特点

在选择步进电机时可以按以下步骤进行选择，这样可以避免选型不当带来的麻烦。具体如下，仅供参考。

1) 步进电机转矩的选择

步进电机的保持转矩，近似于传统电机所称的“功率”。当然，有着本质的区别。

步进电动机的物理结构，完全不同于交流、直流电机，电机的输出功率是可变的。通常根据需要的转矩大小(即所要带动物体的扭力大小)，来选择哪种型号的电机。

大致说来，扭力在0.8N.m以下，选择20、28、35、39、42(电机的机身直径或方度，单位：mm);扭力在1N.m左右的，选择57电机较为合适。

扭力在几个N.m或更大的情况下，就要选择86、110、130等规格的步进电机。

2) 步过电机转速的选择

对于电机的转速也要特别考虑。因为，电机的输出转矩，与转速成反比。

就是说，步进电机在低速(每分钟几百转或更低转速，其输出转矩较大)，在高速旋转状态的转矩(1000转/分--9000转)就很小了。

当然，有些工况环境需要高速电机，就要对步进电动机的线圈电阻、电感等指标进行衡量。

选择电感稍小一些的电机，作为高速电机，能够获得较大输出转矩。反之，要求低速大力矩的情况下，就要选择电感在十几或几十mH,电阻也要大一些为好。

3)步进电机空载起动频率的选择

步进电机空载起动频率，通常称为“空起频率”。这是选购电机比较重要的一项指标。

如果要求在瞬间频繁启动、停止，并且，转速在1000转/分钟左右(或更高)，通常需要“加速启动”。

如果需要直接启动达到高速运转，最好选择反应式或永磁电机。这些电机的“空起频率”都比较高。

4)步进电机的相数选择

步进电机的相数选择，这项内容，很多客户几乎没有什么重视，大多是随便购买。其实，不同相数的电机，工作效果是不同的。

相数越多，步距角就能够做的比较小，工作时的振动就相对小一些。

大多数场合，使用两相电机比较多。在高速大力矩的工作环境，选择三相步进电机是比较实用的。

5)针对步进电机使用环境来选择

特种步进电机能够防水、防油，用于某些特殊场合。例如水下机器人，就需要放水电机。对于特种用途的电机，就要针对性选择了。

6) 根据您的实际情况可否需要特殊规格

特殊规格的步进电机，在技术允许的范围内，加工订货。例如，出轴的直径、长短、伸出方向等。

7)如有必要最好与厂家的技术工程师进一步沟通与确认型号

如有必要最好与技术工程师进一步沟通，以便于确认你要选择的步进机电能否满足你所要求各方面的指标。

欢迎大家一起沟通交流。

审核编辑：汤梓红