步进电机计算器
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电机工程

步进电机计算器

实时计算步距角、保持转矩、齿槽转矩、转矩速度曲线、细分驱动分辨率和谐振频率。助力电机选型与驱动控制设计。

电机规格参数
保持转矩 Th 0.50 N·m
齿槽转矩比例 10 %
转子转动惯量 Jr 0.150 kg·cm²
额定电流 I 2.00 A
细分驱动设置
最大转速 600 rpm
负载条件
负载转动惯量 JL 0.300 kg·cm²
负载转矩 TL 0.10 N·m
1.800°
整步步距角
0.1125°
细分步距角
0.050 N·m
齿槽转矩
谐振频率 [Hz]
最大脉冲率 [pps]
转矩安全系数
转矩-速度曲线

转矩速度特性公式

高速区失步转矩因绕组电气时间常数而下降:

$$T(f) = \frac{T_0}{\sqrt{1 + (2\pi f L / R)^2}}$$

步距角:$\theta_{step} = \dfrac{360°}{N_{teeth} \times N_{phases} \times 2}$

谐振频率:$f_{res} = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{T_h \cdot N_s}{2\pi (J_r + J_L)}}$

CAE关联: 机器人关节驱动中,负载与转子的惯量比(JL/Jr)建议控制在10以内。惯量失配过大会放大转矩脉动,进而影响有限元振动分析的激励输入。
细分驱动分辨率对比

细分驱动电流分配原理

A、B两相电流按正弦规律分配以细分步距:

$$I_A(k) = I_0 \cos\!\left(\frac{2\pi k}{4M}\right), \quad I_B(k) = I_0 \sin\!\left(\frac{2\pi k}{4M}\right)$$

转矩修正系数:$\eta \approx \sin(\pi/(2M)) / (\pi/(2M))$,$M$ 越大修正量越小

细分驱动分辨率对照表
细分数步距角 [°]步数/转转矩修正系数线性分辨率 [μm/步]*
* 滚珠丝杠导程5mm,传动比1:1