參考：
步進電機選型
步進電機基本原理、分類、基本參數、應用場景

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步進電機作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，廣泛應用在各種自動化控制系統中。如何正確選擇步進電機，需要考慮到轉矩、負載、電流、慣量、轉速、精度等因素，明確步進電機的這些要素，才能選對適合應用的步進電機。

1. 按照轉子結構選擇步進電機種類

步進電機按轉子的構造大體分為：

• 由鈑金爪極與圓筒線圈組成的定子和永磁鐵氧體組成的PM型；
• 轉子不使用永久磁鐵的VR型；
• 轉子由兩個磁極中間加一個磁鐵組成的HS型三種類型。

其各自的特點如下表：

PM型VR型HS型

步距角	7.5°~15°較多	1.8°~15°	1.8°較多
轉矩	小	中~大	大
時間常數	小~中	大	小
價格	便宜	高價	高價

如上表所示，要考慮轉矩、步距角、時間常數及價格4點，以此判斷何種步進電機合適。

例如PM型軸承不像HS型使用滾柱軸承，而是用金屬滑動軸承，如施加彈性負載時，采用皮帶傳遞負載或利用滾珠絲杠進行轉矩傳動，金屬滑動軸承的徑向載荷或止推載荷的允許值出現故障的情況會很多，并且需要注意PM型的使用溫度范圍。VR型步進電機作伺服電機使用時要進行閉環控制，所以很少使用VR型步進電機。原因是其價格接近HS型步進電機，分辨率只有HS型的一半，并且不如永磁電機效率高，而且其暫態特性差。HS型轉矩大、分辨率高，多用于位置定位或低速運行，但易產生振動或噪聲問題。

一般來說，選擇混合型步進電機

2. 根據電機參數選定電機

首先，要特別關注電機的速度力矩曲線圖。

在步進電機選型時，主要通過速度力矩曲線圖進行選型。

接下來，給出一個大致的步進電機選型步驟作為參考。

2.1 確定步進電機的定位精度

高定位精度步進電機具有高分辨率、齒槽轉矩小、動態轉矩大，暫態特性良好等特性。步進電機的相數越多，位置定位精度越高，步距角越小，位置定位精度也越高。但是由于電機多相構造，加工制造的復雜程度也相應增加，目前市場上大多采用兩相1.8°和0.9°、三相1.2°、五相0.72°和0.36°等方案，如果對振動噪音方面有要求的話，還可以采用微步細分的方式。

如果需要特別高的分辨率(特別小的步距角)，可以考慮在步進電機輸出軸上加裝減速器。但是加裝減速器后需要注意，負載轉矩通過減速器傳遞到電機輸出軸后會發生變化。

2.2 判斷需要多大的力矩

靜力矩是選擇步進電機的主要參數之一，在判斷需要多大的靜力矩時要保證步進電機的輸出轉矩大于負載所需的轉矩，這樣才能保證整個系統的正常運轉，而負載可分為慣性負載和摩擦負載兩種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接啟動時兩種負載均要考慮，加速啟動時主要考慮慣性負載，恒速運行時只要考慮摩擦負載。在計算整個機械系統的負載轉矩時，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其可靠運行（步進電機的安全系數一般選擇1.3~2）。在實際工作過程中，各種頻率下的負載轉矩必須在矩頻特性曲線的范圍內，一般來說，靜力矩越大的電機，輸出轉矩也越大，承受負載能力越強。

計算負載轉矩時要注意，如果負載直接接在電機輸出軸上，負載轉矩不會變化；若負載通過減速器再接到電機輸出軸上，則需要用負載轉矩除以減速比才是最終傳遞到電機輸出軸上的轉矩。選型時，電機在額定轉速下的輸出轉矩大于電機輸出軸上的負載轉矩即可。

2.3 判斷電機的運轉速度

選用市面出售的產品，根據使用速度，使步進電機工作在最佳狀態很重要，在選型的過程中要盡量避免出現小馬拉大車和性能過剩的情況。那么怎樣才能從轉速的角度選擇合適的步進電機呢，這就要把步進電機的工作的三種速度狀態分清楚：（1）只在低速下使用；（2）在2000rpm以上的高速工況下使用；（3）由低速到高速寬范圍使用的三種速度狀態。

由于低速運行容易產生振動和共振，為避免或減小振動，電機的步距角要小，而且兩相電機不如三相電機好。進一步分析，全步進不如半步進、細分步進的好。步進電機高速運行時，因線圈電感的影響，會限制線圈電流的流入，所以應選擇相電流較大、電感較小的電機，以增加輸入功率。且在選擇驅動器時采用高供電電壓。

2.4 根據額定功率選擇電機

設計一個電機驅動系統時，可以參考類似系統的手冊。在手冊中技術參數部分，會給出系統總的輸入功率。而總的輸入功率會分配給系統的各個模塊使用，例如通信模塊、顯示模塊、電機驅動模塊等。

因此，用于電機驅動模塊的功率要小于系統的總功率。在確定電機的精度、負載力矩、運轉速度后，就可根據功率定出電機的額定電流與電壓。

2.5 選擇電機的安裝規格

目前市面上使用較多的步進電機的安裝規格有2020mm（NEMA8）、2828mm（NEMA11）、3535mm（NEMA14）、3939mm（NEMA16）、4242mm（NEMA17）、5757mm（NEMA23）、8686mm（NEMA34）、110110mm（NEMA42），步進電機的機座尺寸越大輸出力矩就越大。

3. 電機選型示例

3.1 需求描述

有一控制系統，系統總輸入功率為40W，要選取一個步進電機，此電機要驅動一個2.5Nm的負載。負載的運動行程為0°~90°，定義0°為A狀態，90°為B狀態，要求負載從A狀態運動到B狀態或從B狀態運動到A狀態的時間為0.5s，步數為5000步。

3.2 電機選型

3.2.1 選擇步進電機種類

由于需求中對于定位精度要求很高，因此首先選取步距角為1.8°的混合式步進電機。

3.2.2 確定步進電機定位精度

并且由于系統總輸入功率不高，但負載較大，因此在混合式步進電機輸出軸加裝減速比為25:1的減速器，這樣既可以實現高定位精度，又可以減小電機輸出軸上的負載轉矩，但會提高步進電機的運轉速度。

加裝減速器后，再使用4細分驅動器驅動電機，電機的步距角就變為1.8°/25/4 = 0.018°，滿足5000步(90°/5000 = 0.018°)的要求。

3.2.3 判斷需要多大力矩

由于加裝了減速比為25:1的減速器，因此2.5Nm的負載傳遞到電機輸出軸上后，變成了2.5Nm / 25 = 0.1Nm。因此電機的負載轉矩為0.1Nm。

3.2.4 判斷電機的運轉速度

系統要求負載從A狀態運動到B狀態或從B狀態運動到A狀態的時間為0.5s，即0.5s內要走90°，也即0.5s負載要走0.25圈，由于加裝了減速比為25:1的減速器，換算到步進電機上后，步進電機需要在0.5s內走0.25 * 25 = 6.25圈。所以電機的運行速度至少為6.25 / 0.5 = 13rps，換算后為13 * 60 = 980rpm。

3.2.5 參數整理

整理一下，我們要選一個步距角為1.8°的混合式步進電機，要求它在運轉速度為980rpm時，輸出力矩不低于0.1Nm，尺寸未定。

因此，最終選出的電機型號為：MS17HD2P4200。

由此電機的速度力矩曲線圖可以看出，在24V，1.5A情況下，當電機的速度為1000rpm時，其轉矩不低于0.1Nm，符合要求。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的步进电机如何选型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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