在选用步进电机时我们需要对相关数据进行计算，尽管在网页上和书上有大量的相关方法，但简明的、容易懂的还是有限，凯福工程师专门在培训时整理了一下，以供使用.
步进电机选型主要涉及到两个要素：1是力矩，2是惯量，下面就此给出计算方法:
1、负载力矩
运行力矩（摩擦力矩）
计算力矩M=Ma+Mf
M=Ma+Mf
M：负载力矩（N.m）
Ma：负载加速力矩（N.m）
Mf：负载运行力矩（N.m）
考虑到计算误差和装配精度，应保证2倍安全率
必要转矩MB=2M
马达选型时，必要转矩必须在马达运行曲线以下
|
 |
|
滚珠螺杆驱动 |
|
Mf=(1/η+μ0/3)FPB/(2π)
F=FA+mg(sinα+μcosα)
Mf：负载运行力矩（N.m）
FA：负载外力（N）
PB：螺杆螺距（m/rev）
α:螺杆水平时为0，垂直时为90度
η：效率（0.9）； μ：滑动面摩擦系数（0.05）
μ0：预压螺帽内部摩擦系数（0.2—0.3）
m：负载总质量（kg）
|
 |
|
直线运动 |
|
Mf=FD/(2ηi)
F=FA+mg(sinα+μcosα)
Mf：负载运行力矩（N.m）
FA：负载外力（N）
D：终端滚轮直径（m）
i：减速比（机构的减速比，不是马达减速比）
α:水平运行时为0，垂直时为90度
η：效率（0.9）； μ：滑动面摩擦系数
m：负载总质量（kg）
|
 |
|
旋转机构驱动时，运行力矩极小，可忽略 |
加速力矩
Ma=2（Jm+Jt）×π × V/t
Ma：负载加速力矩（N.m）
Jm：马达转子转动惯量（kg.m2）
Jt：负载转动惯量（kg.m2）
V：运行目标速度（rps）
t：加速时间（s）
从公式可看出，加速力矩跟负载转动惯量以及加速度成正比，加速度可根据需要设置，重点在于负载转动惯量的计算
|
|
滚珠螺杆驱动 |
|
|
Jt=1/2*maR2+m(PB/(2π))2
Jt：负载转动惯量（ kg.m2 ）
ma：螺杆质量（kg）
R：螺杆半径（m）
m：负载总质量（kg）
PB：螺杆螺距（m/rev）
|
|
|
直线运动 |
|
Jt=m(A/(2π))2
Jt：负载转动惯量（ kg.m2 ）
m：负载总质量（kg）
A：电机转动一周负载移动量（m）
|
|
|
旋转机构 |
Jt=1/2*mR2
Jt：负载转动惯量（ kg.m2 ）
m：负载总质量（kg）
R：旋转机构半径（m）
上式为旋转轴通过重心的计算方法，当旋转轴不通过重心时，如机械手等
J=1/12m(A2+B2)+ml2
X0轴为物体重心，X为旋转轴
l=X轴和X0轴的距离（m）
|
 |
2、惯量匹配
|
a.负载转动惯量不应超过马达转动惯量10倍 |
惯性比大时，起动、停止抖动 |
|
b.惯量比过大时，则起动、停止时的过冲和回冲亦变大，因而会影响起动、稳定时间 |
|
c.当负载惯量过大时，需减小加载到马达转轴的惯量 |
减小负载&转子惯量比的方法：
a.改变负载驱动方式
驱动相同负载，滚珠螺杆驱动与同步轮拖动相比，转动惯量会小很多
b.在马达转轴和负载连接时增加减速机构
增加一个1：3的减速机构，加载到马达上的转动惯量将会成平方的降低，变为原负载转动惯量的1/9
c.选用减速机型步进电机
使用1：10减速步进电机时，能驱动的负载转动惯量将成平方增加，变为原负载惯量的100倍，此方法最常用
|
步进电机选型理论上来讲可以根据书本来公式来计算的，但根据我们对不同结构、负载及相关因素的考虑，在实际应用中，我们将 步进电机选型的计算方法给与改进，如有疑问的朋友们，可以相互探讨交流！
|
