插件机步进电机选型

插件机步进电机选型

步进电机在插件机中负责机构运动,运动量的大小,速度快慢,运动精度都由插件机步进电机决定,下面我们来讲插件机步进电机选型过程。

步进电机
步进电机

步进电机是将脉冲信号转化为角位移或线位移的电机,步进电机在一个脉冲作用下,转过一个相应的步距角。只要控制一定的脉冲数,即可精确控制步进电机的转过相应角度,步进电机原理如下图所示。

步进电机工作原理
步进电机工作原理

步进电机按工作原理主要有磁电式、反应式和混合式三种。

按定子上绕组来分,共有二相、三相和五相等系列。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。使用细分驱动器,则相数将变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细分数,就能改变步距角。

步进电机启动力矩

根据能量守恒原理可知,电机做的功与载荷力做的功相等。设步进电机的等效负载力矩为T,载荷为P:

  • Tϕη=Ps (4-7)

式中ϕ为电机转角,η为机械传动的效率,S为载荷移动位移。若取电机转角ϕ =θb,则S=δp ,且 P=Ps+μ(G+Pz )。所以:

  • T =36δp [Ps+μ(G+Pz ) ] / 2π η θb (4-8)

式中:Ps 为载荷负载(N),G 为载荷质量(N),Pz 为与重力方向一致的作用在载荷上的负载力(N),μ为导轨摩擦系数,θb为步距角(rad),T 为电机轴负载力矩(N.cm)。

取μ=0.03(淬火钢滚珠导轨的摩擦系数),η=0.8,Ps =1300N。考虑到重力影响,Y向电机负载较大,因此G=1800N,所以有:

  • T=36×0.02[1300+0.03(2000+1800)] /2×3.14×0.8×1.5 ≈135N.cm

考虑到启动时运动部件惯性的影响,则启动转矩:

  • Tq= T /0.3~0.5

取系数为 0.3,则:

  • Tq = 135/0.4 =337.5n.cm

步进电机的最高工作频率:

  • ƒmax = v max / 60δp = 1000/60×0.01 =1667

为使电机不产生失步空载启动频率要大于最高运行频率ƒmax,同时电机最
大静转矩要足够大,查(微特电机应用手册)选择两个 90BF001 型三相反应式步进
电机。电机有关参数如下:

型号相数拍数步距角(º )保持转矩/N*M空载启动频率/S空载运行频率/S总长/mm外径/mm轴径/mm
90BF001三相六拍1.53.92000800145909
90BF001 型步进电机参数

步进电机可由细分驱动器对步距角进行细分,提高其分辨率,实现微量进给和迅速移动的协调。

以上内容是插件机步进电机选型设计过程及思路,下一节我们来谈工作台步进电机的选择。

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