步進電機力矩如何計算

選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統的負載轉矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可。

在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。一般地說最大靜力矩的電機，負載力矩大。

步進電機力矩計算方法，選擇步進電機需要進行以下計算：

首先是計算齒輪的減速比根據所要求脈沖當量，齒輪減速比i計算如下:

i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ －－-步進電機的步距角（o/脈沖）

S －－-絲桿螺距（mm）

Δ－－-(mm/脈沖)

步進電機力矩計算方法，計算工作臺，絲桿以及齒輪折算至電機軸上的慣量Jt。

Jt=J1+（1/i2）[(J2+Js)+W/g（S/2π）2） （1-2）

式中Jt －－-折算至電機軸上的慣量(Kg.cm.s2)

J1、J2 －－-齒輪慣量(Kg.cm.s2)

Js －－－－絲桿慣量(Kg.cm.s2) W－－-工作臺重量（N）

S －－-絲桿螺距（cm）

步進電機力矩計算方法還需要計算電機輸出的總力矩M

M=Ma+Mf+Mt （1-3）

Ma=（Jm+Jt）.n/T×1.02×10ˉ2 （1-4）

式中Ma －－-電機啟動加速力矩（N.m）

Jm、Jt－－-電機自身慣量與負載慣量(Kg.cm.s2)

n－－-電機所需達到的轉速（r/min）

T－－-電機升速時間（s）

Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-5）

Mf－－-導軌摩擦折算至電機的轉矩（N.m）

u－－-摩擦系數

η－－-傳遞效率

Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-6）

Mt－－-切削力折算至電機力矩（N.m）

Pt－－-最大切削力（N）

步進電機力矩計算方法，還需要負載起動頻率估算。數控系統控制電機的啟動頻率與負載轉矩和慣量有很大關系，其估算公式為

fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml]÷(1+Jt/Jm)] 1/2 （1-7）

式中fq－－-帶載起動頻率（Hz）

fq0－－-空載起動頻率

Ml－－-起動頻率下由矩頻特性決定的電機輸出力矩（N.m）

若負載參數無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進行估算.

運行的最高頻率與升速時間的計算。由于電機的輸出力矩隨著頻率的升高而下降，因此在最高頻率 時，由矩頻特性的輸出力矩應能驅動負載，并留有足夠的余量。

負載力矩和最大靜力矩Mmax。負載力矩可按式（1-5）和式（1-6）計算，電機在最大進給速度時，由矩頻特性決定的電機輸出力矩要大于Mf與Mt之和，并留有余量。一般來說，Mf與Mt之和應小于（0.2 ～0.4）Mmax。

步進電機力矩計算方法。選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統的負載轉矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可。