步进电机的选型示例
电机扭矩的计算涉及到两部分： 1.克服驱动机构的摩擦转矩Tf 2.克服负载和电机转子惯量的启动转矩Tj。 电机扭矩T=（Tf+Tj）*S，S：安全系数一般去1.3~2，理论上负载折算到电机轴的惯量与电机转子惯量比小于5 
依据电机在一定驱动速度的条件下，其所带的负载转矩、负载惯量（转动惯量）和必需的加速转矩，来计算所选择步进电机的输出转矩。 负载转矩为TL，欲驱动其到f2的转速，则先在低速f1启动电机，然后加速到f2。此时，负载包含有转子的转动惯量J，因此要使其加速，就必须要施加加速转矩Ta，则TL+Ta为步进电机加速运行到f2转速所需的转矩。 示例1：求负载惯量为2kg.cm²，w1=0，w2=157rad/s(25rps)，TL=0，ta=0.1s时的加速所需的转矩。 解：J=2kg.cm²=2×10-4kg.m² T=2×10-4×（157-0）/0.1=0.314Nm 示例2：使用步距角1.8°的HB步进电机，电机轴的转动惯量为2kg.cm²，摩擦转矩为0.3kgf.cm²，求用40ms由停止状态加速到1600pps所需的转矩是多少？转子惯量为0.5 kg.cm²。 解：J=2+0.5=2.5kg.cm²=2.5×10-4kg.m² f2– f1=1600pps ta=0.04s T=2.5×10-4×（π/180）×1.8×1600/0.04=0.314Nm 安全系数取2，则T=0.628Nm 示例3：如下图所示，步进电机输出轴直接连接皮带轮通过皮带驱动滚筒。此时，滑轮直径为3cm，其重量为0.01kg，转子的惯量为0.023kg·cm²，皮带重量为0.04kg，滚筒直径为6cm，滚筒重量为0.15kg，转子轴的摩擦转矩为0.03kgf·cm。试选择滚筒由停止开始用0.1s时间能加速到300rpm转速的步进电机（步距角1.8°） 解（1）计算电机轴的总负载惯量J（转子惯量+皮带轮惯量+皮带惯量+滚筒惯量）： 滑轮惯量为 J1=（WD²/8）G²=（0.01/8）×32=0.011（kg·cm²） 滚筒的惯量为 J2=（WD²/8）G²=（0.15×62/8）×（3/6）2=0.169（kg·cm²） W为重量，D为直径，G为减速比（皮带轮直径/滚轮直径） 皮带的惯量: J3=（W/4）D²=（0.04/4）32=0.09（kg·cm²） W为重量，D为皮带轮直径。 转子惯量为 J4=0.023（kg·cm²） 折算至电机轴的总惯量为 J=J1+J2+J3+J4=0.293（kg·cm²） 
（2）电机的转速： 电机的转速为 300×（60/30）=600（rpm） 此时的驱动脉冲频率f2为 6×600/1.8=2000pps 求出加速转矩，所需的转矩为T=2.93×10-5×（1.8π/180）（2000-0）/0.1+0.0029=0.0184+0.0029=0.0213Nm 若安全系数SF=1.5，则T=32mN·m（0.327kgf·cm），选用此种转矩的步电机在2000pps即可满足要求。
依据电机在一定驱动速度的条件下，其所带的负载转矩、负载惯量（转动惯量）和必需的加速转矩，来计算所选择步进电机的输出转矩。 负载转矩为TL，欲驱动其到f2的转速，则先在低速f1启动电机，然后加速到f2。此时，负载包含有转子的转动惯量J，因此要使其加速，就必须要施加加速转矩Ta，则TL+Ta为步进电机加速运行到f2转速所需的转矩。 示例1：求负载惯量为2kg.cm²，w1=0，w2=157rad/s(25rps)，TL=0，ta=0.1s时的加速所需的转矩。 解：J=2kg.cm²=2×10-4kg.m² T=2×10-4×（157-0）/0.1=0.314Nm 示例2：使用步距角1.8°的HB步进电机，电机轴的转动惯量为2kg.cm²，摩擦转矩为0.3kgf.cm²，求用40ms由停止状态加速到1600pps所需的转矩是多少？转子惯量为0.5 kg.cm²。 解：J=2+0.5=2.5kg.cm²=2.5×10-4kg.m² f2– f1=1600pps ta=0.04s T=2.5×10-4×（π/180）×1.8×1600/0.04=0.314Nm 安全系数取2，则T=0.628Nm 示例3：如下图所示，步进电机输出轴直接连接皮带轮通过皮带驱动滚筒。此时，滑轮直径为3cm，其重量为0.01kg，转子的惯量为0.023kg·cm²，皮带重量为0.04kg，滚筒直径为6cm，滚筒重量为0.15kg，转子轴的摩擦转矩为0.03kgf·cm。试选择滚筒由停止开始用0.1s时间能加速到300rpm转速的步进电机（步距角1.8°） 解（1）计算电机轴的总负载惯量J（转子惯量+皮带轮惯量+皮带惯量+滚筒惯量）： 滑轮惯量为 J1=（WD²/8）G²=（0.01/8）×32=0.011（kg·cm²） 滚筒的惯量为 J2=（WD²/8）G²=（0.15×62/8）×（3/6）2=0.169（kg·cm²） W为重量，D为直径，G为减速比（皮带轮直径/滚轮直径） 皮带的惯量: J3=（W/4）D²=（0.04/4）32=0.09（kg·cm²） W为重量，D为皮带轮直径。 转子惯量为 J4=0.023（kg·cm²） 折算至电机轴的总惯量为 J=J1+J2+J3+J4=0.293（kg·cm²） （2）电机的转速： 电机的转速为 300×（60/30）=600（rpm） 此时的驱动脉冲频率f2为 6×600/1.8=2000pps 求出加速转矩，所需的转矩为T=2.93×10-5×（1.8π/180）（2000-0）/0.1+0.0029=0.0184+0.0029=0.0213Nm 若安全系数SF=1.5，则T=32mN·m（0.327kgf·cm），选用此种转矩的步电机在2000pps即可满足要求。