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如何选择合适的步进电机和步进电机驱动器

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如何选择合适的步进电机和步进电机驱动器

发布日期:2019-07-05 作者:admin 点击:

1、先选择步进电机规格

选择步进电机规格的基础是判断速度和力矩。选择步进电机的通常是机械设计工程师,虽然机械设计可以根据电机的速度和力矩来调整类似螺距、轮径这些参数,但是毕竟机械上是有一些条件限制的,比如安装空间,比如根据负载的大小有一个合适的齿轮直径范围,丝杠直径和螺距范围,我们可以在选型的过程中进一步调整,互相配合,但是至少要有个参考基础。然后根据速度和力矩去步进电机局频特性图对照。运控已经在网站中列出了大部分步进电机的局频特性图,具有真实的参考价值的。

2、根据特点选择步进电机种类和参数

我们按输出力矩力矩1.2N来举例:

如果设计需要最高300转/分钟,那么可以选择57HB76-304的步进电机,和YK2405MA的驱动器,采用24V驱动。

而要达到600转/分钟,同样的安装尺寸,我们可以选择57HB76-404,和YK2M608驱动器,36V驱动。

如果速度只要20转/分钟,那么选择就具有多样性了。最低成本方案定制57HB76-104电机,配YK2M203驱动器,定制低电流是为了降低低速抖动;最简便方案是使用三相步进电机573HB76-583,配驱动器YK3605SA,低速性能好,成本较低,现货;最小体积方案是28步进电机配减速机28HK速比20的减速机。

三相步进电机

3、步进电机参数的选择

从上面的例子可以看见57HB76的电机用到1A、3 A、4A三种电流,因为步进电机的电流的大小影响着步进电机的高速性能、低速平稳性。

还有两相三相步进电机的选择,通常110以上步进电机都用可以220V驱动的三相混合式步进电机,而86以下的高速场合都用两相步进电机,低速场合三相步进电机性能更佳。

高速低速是指主要工作区间,分界线常常以250转/分钟区分。

4、电机厂家的选择

小编在某论坛帮别人选型,经常出现力矩不够的情况,原因不是选型失败,而是用户轻信不实参数,比如我推荐了86的6N步进电机,常规的做法是48V以上5A,而一些狡猾的厂商把电机做成3A的,驱动器24V3A,这样获得了极大的价格优势,但是无法达到设计要求的。还有很多时候是用户自己计算好速度和力矩,却忽略了步进电机的矩频特性。

同样规格的步进电机,因为原材料的差异和生产工艺的差异(比如电流、线径、绕线排列、定转子气隙)矩频特性是有很大差别的。以现在的技术86步进电机不能输出12N的,别再相信用了什么工艺或者多加了多少片磁钢的谎言了,磁路设计是一门很严谨的学问。

简单的说,尽量选择数据比较常规的厂家,用常规的参数的电机。

步进电机驱动器

5、步进驱动器的选择

通常选好了步进电机,厂家会给用户推荐好驱动器的。值得注意的是同一台步进电机,不同的驱动器会走出不同的效果,不同的驱动电压会获得不同的矩频特性,选型时最好咨询厂家。

简单的说:驱动电压越高,步进电机的高速性能越好,但是发热也会增加。

尺寸越大的电机其线圈面积越大,线圈的匝数也越多,这样其电感也就越大。当电机转动时,因为转子是永磁材料,其交替的N和S级一次反复通过电机的转子线圈。这样交变的磁场就会产生电场。电机转速越高,其磁场变化越快,这样产生的电场就越高。这个电场的产生除了和转速有关外,还和的电机的电感成正比,所以越大尺寸的电机其电感越大,这样高速运转时产生的这个电场也就越大。而这个电场的方向恰恰和驱动器的驱动电场相反。这就是问什么大尺寸的步进电机需要驱动器高驱动电压的原因,就是为了等效掉电机高速运转时产生的这部分感应电压。这就是步进电机高速扭矩下降的原因之一。

6、步进电机驱动器电流的选择

驱动器的额定电流是需要和步进电机匹配的,越大的电流表示步进电机的高速性能越有意,同样的一款驱动器,大电流的电机其高速表现越好。其实大电流的电机其电感相对也比较小,这就和上面解释的一致了。还有就是当驱动器电流大于电机电流时,其并不能增加电机的扭矩,反而会引起电机有多大的电流声,还有就是产生额外的热量。当驱动器电流小于电机的电流时,电机的性能就不能完全发挥出来,其扭矩会降低。

两相步进电机

7、步进电机配件的选择

一些严谨的场合,需要精确位置反馈的时候,可以选择闭环步进电机,闭环步进电机不仅可以得到准确的位置,还因为采用了伺服驱动的原理,可以获得更好的高速性能。但是也如上面提到的驱动参数和电机参数有一定的匹配性,目前通用的只有57和86的闭环步进电机,如果所选的规格没有闭环步进电机,就用步进电机带编码器,编码器的信号由上位机来处理。

在升降运动的控制中常常需要解决断电保护的问题,Z轴可能在断电时跌落,损坏设备甚至发生人身安全事故。我们可以给步进电机带刹车。

有的场合温度高,那么可以跟厂家订制高低温步进电机。有的场合会结露,或者露天工作会溅水,那么需要订制防水步进电机。有的用户还需要防爆步进电机,我们还没有很好的解决方案,主要是用户需求量少,而获得证书的成本比较高。


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关键词:两相步进电机,三相步进电机,步进电机驱动器

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