运行速度对步进电机选型的影响
部分用户在步进电机选型时，倾向于选择高扭矩电机，他们普遍认为高扭矩电机能带来更好的性能表现。然而，仅依据保持扭矩这一单一指标来选择步进电机是不恰当的。在某些特定情况下，高扭矩步进电机可能并不是合适的选择。 步进电机的性能与其内部产生的磁场强度成正比，因此，电机内部的高磁通量将直接导致更高的扭矩输出。根据转矩计算公式，电机的磁通量及其所产生的扭矩与电机的线圈匝数及输入电流成正比，因此有人可能会推断增加匝数对电机性能具有积极影响。然而，并非所有应用场景都适合增加匝数，因为过高的匝数可能严重损害电机的性能。 虽然步进电机在静止状态下能产生峰值扭矩，但随着脉冲频率增加，绕组的电感将限制电流达到峰值，进而降低该过程中的扭矩输出。电感与匝数的平方成正比（L ∝ N²），这是步进电机在较高速度下动态扭矩普遍下降的主要原因。以图1为例。该图展示了同一电机模型中两个不同绕组的动态扭矩特性对比。其中，一个电机具有保持高扭矩的特点，而另一电机则在更高的运行速度下展现出更为出色的动态扭矩性能。 
图1：不同绕组的扭矩曲线 每个步进电机的相绕组均具备特定的电感和电阻参数，这两大参数直接决定了电流流经绕组时的上升和下降时间。在理想条件下，电流阶跃脉冲应为标准的方波，即电流能够快速达到峰值并即刻归零。然而，由于线圈电感和电阻的存在，实际电流随时间的变化呈现指数型响应。这种响应模式对于多数工程师而言可能已颇为熟悉，因为它与RL串联电路中电流的响应特性高度相似。实际上，步进电机的绕组可以精确地被建模为电阻电感电路，如图2所示。这有助于我们深入理解电流波形的形成原理。 
图 2：电机绕组中理想电流响应与实际电流响应的简化模型 上图中，R和L代表绕组的电阻和电感，Vs代表电源电压。通过对电路应用基尔霍夫电压定律，我们得到的微分方程解与时间密切相关，具体如下所述。 I(t)=(V/R)×(1-e^(-Rt/L)) 在给定电源电压的条件下，该方程表明特定时间点的电流水平受绕组电阻和电感的共同影响。该方程可重写为如下形式： I(t)=(V/R)×(1-e^(-t/τ) )，其中 τ 是 L/R，通常称为“电”时间常数 时间常数τ大致表示电机相线圈达到其额定电流值63%所需的时间。以步进电机为例，若其额定电流为1.00安培，则在经过一个时间常数后，通过绕组的电流将约为0.63安培，此时步进电机的扭矩仅仅达到额定值的63%。 在电机低速运行时，较大的时间常数对性能的影响并不明显。因为此时电流能够迅速流经电机线圈，使电机保持其额定扭矩。然而，当电机运行在较高速度时，电感及其导致的时间常数就变得尤为重要。因为在电流施加到下一相之前，当前相绕组可能无法达到额定电流值，这将导致步进电机的扭矩输出降低。 
鸣志步进电机选型工具 关于如何正确去选择步进电机，可以使用步进电机选型工具（https://www.cncom88.com/searchrobot），鸣志有针对步进电机选型制定在线选型工具，当然，如果需要定制，可以直接联系产品经理协助选型。
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