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步进电机选型
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用于各种自动化控制系统。要正确选择步进电机，需要考虑转矩、负载、电流、惯量、转速、精度等因素，只有明确这些要素，才能选择出适合特定应用场景的步进电机。 1、选择步进电机的种类（PM型、VR型、HB型） 步进电机按转子的构造大体可分为以下三种类型：一是由钣金爪极与圆筒线圈组成的定子和永磁铁氧体组成的PM型；二是转子不使用永久磁铁的VR型；三是转子由两个磁极中间加一个磁铁组成的HB型。三种类型步进电机各自的特点如下表：
如上述表格所示，需要考虑转矩、步距角、时间常数以及价格这四点，依据这些来判断哪种步进电机是合适的。 例如，PM 型电机的轴承不像 HB 型电机使用滚柱轴承，而是采用金属滑动轴承。当施加弹性负载时，如果采用皮带传递负载或者利用滚珠丝杠进行转矩传动，金属滑动轴承的径向载荷或止推载荷的允许值容易出现故障，并且在使用 PM 型电机时需要注意其温度范围。VR 型步进电机在作为伺服电机使用时需要进行闭环控制，所以这种应用场景很少。这是因为 VR 型步进电机价格接近 HB 型步进电机，但其分辨率只有 HB 型的 ½，而且效率不如永磁电机高，暂态特性也较差。HB 型步进电机转矩大、分辨率高，多用于位置定位或低速运行的情况，不过它容易产生振动和噪声问题。 2、判断需要多大的力矩，静力矩是选择步进电机的主要参数之一 在判断需要多大的静力矩时，要确保步进电机的输出转矩大于负载所需的转矩，以此保障整个系统正常运转。负载可分为惯性负载和摩擦负载两种，在实际情况中，单一的惯性负载或单一的摩擦负载是不存在的。直接启动时，惯性负载和摩擦负载都要考虑：加速启动时主要考虑惯性负载、恒速运行时则主要考虑摩擦负载。在计算整个机械系统的负载转矩时，电机的矩频特性要能满足机械负载的需求，并且要有一定余量以保证可靠运行（步进电机的安全系数一般选择 1.3 - 2）。在实际工作过程中，各种频率下的负载转矩必须处于矩频特性曲线范围内。一般而言，静力矩越大的电机，其输出转矩越大，承受负载的能力也就越强。 3、如何判断电机的运转速度？ 选用市面上出售的产品时，依据使用速度让步进电机工作在良好状态是非常重要的。在选型过程中，要尽量避免出现电机功率不足（即所谓 “小马拉大车”）和性能过剩的情况。那么，如何从转速角度选择合适的步进电机呢？这需要分清步进电机工作的三种速度状态：①仅在低速状态下使用；②在2000rpm以上的高速工况下使用；③从低速到高速的宽范围使用这三种速度状态。 在低速运行时，步进电机容易产生振动和共振。为了避免或减小这种情况，应选择步距角小的电机，而且两相电机在这方面不如三相电机。当步进电机高速运行时，由于线圈电感的影响，会对线圈电流的流入形成限制。因此，要选择相电流较大、电感较小的电机，这样可以增加输入功率。并且在选择驱动器时，应采用高供电电压。 4、选择电机的安装规格 目前，市面上使用较多的步进电机安装规格有 20*20mm（NEMA8）、28*28mm（NEMA11）、35*35mm（NEMA14）、39*39mm（NEMA16）、42*42mm（NEMA17）、57*57mm（NEMA23）、86*86mm（NEMA34）、110*110mm（NEMA42）这几种。一般来说，步进电机的机座尺寸越大，其输出力矩也就越大。如果电机安装空间有限且存在输出力矩不足的情况，可以考虑鸣志力矩增强型步进电机。这种电机的力矩增强技术能够使电机在全速度段内的输出力矩提升 25% - 40%。该技术是通过优化磁路设计来提高输出力矩的，无需提高输入电压或输入电流。 5、确定步进电机的定位精度 高定位精度步进电机具备高分辨率、齿槽转矩小、动态转矩大、暂态特性良好等特性。一般而言，步进电机的相数越多，其位置定位精度越高；步距角越小，位置定位精度也越高。不过，因为电机是多相构造，所以加工制造的复杂程度会相应增加。目前，市场上大多采用两相 1.8° 和 0.9°、三相 1.2°、五相 0.72° 和 0.36° 等方案。若对振动和噪音方面有要求，还可以采用微步细分的方式。 6、根据电机的电流、细分和供电电压选择合适的驱动器。 另外，您还可以使用鸣志的智能选型软件 SEARCH ROBOT 来帮助自己快速选型。该软件不仅支持传统选型方式，还增加了不同工作频率下力矩和温升的选型功能，从而解决了客户的选型难题。
| PM型 | HB型 | VR型 | |
| 步距角 | 7.5°∼15°较多 | 1.8°较多 | 1.8°∼15° |
| 转矩 | 小 | 大 | 中∼大 |
| 时间常数 | 小∼中 | 小 | 大 |
| 价格 | 便宜 | 高价 | 高价 |