步进电机扭矩计算公式

摘要: 步进电机输出轴上的转动惯量和扭矩计算： 力矩=力*力臂 你套

上的轮转一圈 5cm 长，可以算得轮的半径 0.8cm。所需力矩

=20*0.8=16kg.cm。提起重物要求多大的速度，转换成速度单位 RPM(每分钟

转速) 现在选电机的重要参数都有了， ...

 步进电机输出轴上的转动惯量和扭矩计算：

 力矩=力*力臂 你套上的轮转一圈 5cm 长，可以算得轮的半径 0.8cm。所

需力矩=20*0.8=16kg.cm。提起重物要求多大的速度，转换成速度单位

RPM(每分钟转速)

 现在选电机的重要参数都有了，你只要找在你要求的转速下能输出

16kg.cm 力矩的步进电机就可以了。最好要乘以一个安全系数 1.2，输出力矩

要求达到约 20kg.cm。

 选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频

率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连

续工作频率能满足机床快速移动的需要。

 选择步进电机需要进行以下计算：

（1）计算齿轮的减速比

根据所要求脉冲当量，齿轮减速比 i 计算如下:

i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中 φ －－-步进电机的步距角（o/脉冲）

S －－-丝杆螺距（mm）

Δ－－-(mm/脉冲)

（2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量 Jt。

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

式中 Jt －－-折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)

J1、J2 －－-齿轮惯量(Kg.cm.s2)

Js －－－－丝杆惯量(Kg.cm.s2) W－－-工作台重量（N）

S －－-丝杆螺距（cm）

（3）计算电机输出的总力矩 M

M=Ma+Mf+Mt （1-3）

Ma=（Jm+Jt）.n/T×1.02×10ˉ2 （1-4）

式中 Ma －－-电机启动加速力矩（N.m）

Jm、Jt－－-电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)

n－－-电机所需达到的转速（r/min）

T－－-电机升速时间（s）

Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-5）

Mf－－-导轨摩擦折算至电机的转矩（N.m）

u－－-摩擦系数

η－－-传递效率

Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-6）

Mt－－-切削力折算至电机力矩（N.m）

Pt－－-最大切削力（N）

（4）负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量

有很大关系，其估算公式为

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

式中 fq－－-带载起动频率（Hz）

fq0－－-空载起动频率