步进电机在自动化设备中的选型

2022-05-24

选型要点

工业应用中所用步进电机速度高达600~1500rpm,更高转速,可考虑闭环步进电机驱动,或是选用伺服驱动方案较合适步进电机选型步骤

(1)步距角的选择

按照电机相数不同,有三种步距角:1.8°(两相)、1.2°(三相)、0.72°(五相)。当然五相的步距角精度最高但其电机及驱动器价格较昂贵,所以国内极少采用。再加上现在的主流步进驱动器都采用了细分驱动技术,在4细分以下,细分步距角精度还是可以保证的,所以如果单独从步距角精度的指标考虑,五相步进电机可以由两相或三相步进电机取代。例如,在某种导程为5mm的丝杆负载应用中,如果采用两相步进电机,驱动器设置在4细分,则电机每转的脉冲数为200×4=800个,脉冲当量为5÷800=0.00625mm=6.25μm,此精度可以满足大部分应用要求。(2)静转矩(保持转矩)选择

常用负载传动机构有同步带、丝杆、齿轮齿条等,客户首先计算其机器负载(主要是加速转矩加上摩擦转矩)折算到电机轴上所需负载转矩。然后按照电杋所需最高运行速度,分以下两种不同使用情况选用合适保持转矩的步进电机①对所需电机速度为300pm以下的应用:如机器负载折算到电机轴上所需负载转矩为T1,则此负载转矩再乘以一个安全系数SF(一般取1.5-2.0),即得到所需步进电机的保持转矩Tn②2对所需电机速度为300pm以上的应用:设最高转速Nmax,如机器负载折算到电机轴上所需负载转矩为T1,则此负载转矩再乘以安全系数SF(一般取2.5~3.5),即得到保持转矩Tn。初选一种合适型号。然后再利用矩频曲线进行查验对比:在矩频曲线上,用户所需的最高转速Nmax,对应此最高速度的最大失步转矩为T2,则此最大失步转矩T2需比T1大20%以上。否则,需重新选定保持转矩大一个规格的电机,按照新选电机的矩频曲线重新查验对比。

(3)电机机座号选择电机机座越大,其保持转矩越大。

(4)按照额定电流来选定配套步进驱动器。

例如,某电机57CM23的额定电流为5A,则你选配的驱动器的允许最大电流需5A以上(请注意是有效值而不是峰值),否则你如果选了一款最大电流仅3A的驱动器,则电机的最大输出转矩仅能60%左右!5、应用经验

(1)步进电机的低频共振问题

细分步进驱动器是降低步进电机低频共振的有效方法。在150rpm以下,细分驱动对降低电机振动效果是很明显的。理论上,分越大,对降低步进电机振动效果越好,但实际情况是,细分增大到8或16以后,对降低步进电机振动的改善效果就已经达极致了近几年国内外已有抗低频共振的步进驱动器上市,星火STD. 递归DGD 系列产品,釆用了抗低频共振技术。该系列驱动器利用谐波补偿,通过幅值、相位的匹配补偿,可以极大程度的降低步进电杋低频振动,实现电机低振动低噪声运行。

(2)步进电机细分对定位精度的影响

步进电机细分驱动电路不但可以提高裝备运动的平稳性,而且可以有效地提高装备的定位精度。试验表明:在同步带传动的运动平台上,步进电机4细分时,电机每步都可以准确定位。

深圳星火自动化科技有限公司,总部位于高新产业云集的深圳市宝安区,在北京设有分公司和生产基地,在无锡、青岛、汕头、浏阳等地设有办事处或分支机构。星火自动化定位于运动控制类产品的研发、生产与销售,主要产品为“STD系列”的数字式步进电机驱动器、伺服电机驱动器、步进电机、专用数控系统等,产品广泛应用于数控机床、医疗设备、纺织印刷、雕刻机、激光打标机、激光内雕机、电子设备、剥线机、包装机械、广告设备、贴标机、恒速应用、机器人等多个行业。

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