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如何選擇合適的步進電機和步進電機驅動器

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如何選擇合適的步進電機和步進電機驅動器

發布日期:2019-07-05 作者:admin 點擊:

1、先選擇步進電機規格

選擇步進電機規格的基礎是判斷速度和力矩。選擇步進電機的通常是機械設計工程師,雖然機械設計可以根據電機的速度和力矩來調整類似螺距、輪徑這些參數,但是畢竟機械上是有一些條件限制的,比如安裝空間,比如根據負載的大小有一個合適的齒輪直徑范圍,絲杠直徑和螺距范圍,我們可以在選型的過程中進一步調整,互相配合,但是至少要有個參考基礎。然后根據速度和力矩去步進電機局頻特性圖對照。運控已經在網站中列出了大部分步進電機的局頻特性圖,具有真實的參考價值的。

2、根據特點選擇步進電機種類和參數

我們按輸出力矩力矩1.2N來舉例:

如果設計需要Z高300轉/分鐘,那么可以選擇57HB76-304的步進電機,和YK2405MA的驅動器,采用24V驅動。

而要達到600轉/分鐘,同樣的安裝尺寸,我們可以選擇57HB76-404,和YK2M608驅動器,36V驅動。

如果速度只要20轉/分鐘,那么選擇就具有多樣性了。Z低成本方案定制57HB76-104電機,配YK2M203驅動器,定制低電流是為了降低低速抖動;Z簡便方案是使用三相步進電機573HB76-583,配驅動器YK3605SA,低速性能好,成本較低,現貨;Z小體積方案是28步進電機配減速機28HK速比20的減速機。

三相步進電機

3、步進電機參數的選擇

從上面的例子可以看見57HB76的電機用到1A、3 A、4A三種電流,因為步進電機的電流的大小影響著步進電機的高速性能、低速平穩性。

還有兩相三相步進電機的選擇,通常110以上步進電機都用可以220V驅動的三相混合式步進電機,而86以下的高速場合都用兩相步進電機,低速場合三相步進電機性能更佳。

高速低速是指主要工作區間,分界線常常以250轉/分鐘區分。

4、電機廠家的選擇

小編在某論壇幫別人選型,經常出現力矩不夠的情況,原因不是選型失敗,而是用戶輕信不實參數,比如我推薦了86的6N步進電機,常規的做法是48V以上5A,而一些狡猾的廠商把電機做成3A的,驅動器24V3A,這樣獲得了極大的價格優勢,但是無法達到設計要求的。還有很多時候是用戶自己計算好速度和力矩,卻忽略了步進電機的矩頻特性。

同樣規格的步進電機,因為原材料的差異和生產工藝的差異(比如電流、線徑、繞線排列、定轉子氣隙)矩頻特性是有很大差別的。以現在的技術86步進電機不能輸出12N的,別再相信用了什么工藝或者多加了多少片磁鋼的謊言了,磁路設計是一門很嚴謹的學問。

簡單的說,盡量選擇數據比較常規的廠家,用常規的參數的電機。

步進電機驅動器

5、步進驅動器的選擇

通常選好了步進電機,廠家會給用戶推薦好驅動器的。值得注意的是同一臺步進電機,不同的驅動器會走出不同的效果,不同的驅動電壓會獲得不同的矩頻特性,選型時Z好咨詢廠家。

簡單的說:驅動電壓越高,步進電機的高速性能越好,但是發熱也會增加。

尺寸越大的電機其線圈面積越大,線圈的匝數也越多,這樣其電感也就越大。當電機轉動時,因為轉子是永磁材料,其交替的N和S級一次反復通過電機的轉子線圈。這樣交變的磁場就會產生電場。電機轉速越高,其磁場變化越快,這樣產生的電場就越高。這個電場的產生除了和轉速有關外,還和的電機的電感成正比,所以越大尺寸的電機其電感越大,這樣高速運轉時產生的這個電場也就越大。而這個電場的方向恰恰和驅動器的驅動電場相反。這就是問什么大尺寸的步進電機需要驅動器高驅動電壓的原因,就是為了等效掉電機高速運轉時產生的這部分感應電壓。這就是步進電機高速扭矩下降的原因之一。

6、步進電機驅動器電流的選擇

驅動器的額定電流是需要和步進電機匹配的,越大的電流表示步進電機的高速性能越有意,同樣的一款驅動器,大電流的電機其高速表現越好。其實大電流的電機其電感相對也比較小,這就和上面解釋的一致了。還有就是當驅動器電流大于電機電流時,其并不能增加電機的扭矩,反而會引起電機有多大的電流聲,還有就是產生額外的熱量。當驅動器電流小于電機的電流時,電機的性能就不能完全發揮出來,其扭矩會降低。

兩相步進電機

7、步進電機配件的選擇

一些嚴謹的場合,需要精確位置反饋的時候,可以選擇閉環步進電機,閉環步進電機不僅可以得到準確的位置,還因為采用了伺服驅動的原理,可以獲得更好的高速性能。但是也如上面提到的驅動參數和電機參數有一定的匹配性,目前通用的只有57和86的閉環步進電機,如果所選的規格沒有閉環步進電機,就用步進電機帶編碼器,編碼器的信號由上位機來處理。

在升降運動的控制中常常需要解決斷電保護的問題,Z軸可能在斷電時跌落,損壞設備甚至發生人身安全事故。我們可以給步進電機帶剎車。

有的場合溫度高,那么可以跟廠家訂制高低溫步進電機。有的場合會結露,或者露天工作會濺水,那么需要訂制防水步進電機。有的用戶還需要防爆步進電機,我們還沒有很好的解決方案,主要是用戶需求量少,而獲得證書的成本比較高。


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關鍵詞:兩相步進電機,三相步進電機,步進電機驅動器

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