步進電機的「功率」計算問題

步進電機的「功率」計算問題

在和客戶的溝通過程中，經常會遇到客戶詢問這樣一個問題：「這個步進電機功率多大？」。今天北京立邁勝控制技術有限責任公司的工程技術人員就和大家一起探討下步進電機的「功率」問題。

接觸步進電機時間較長的用戶一定會發現在步進電機的規格中是沒有功率這一項目，平時選型時也是參考對應轉速下的力矩來選型的。步進電動機規格中之所以不標註功率(W)，是因為步進電動機並沒有「額定轉速」的概念。而平時所說的AC電動機和伺服電動機的功率（W）是指電動機在「額定轉速」下運轉時的功率（W），即「額定功率」。步進電機一般在較大範圍內調速使用、其功率是變化的，代入不同的轉速算出的功率(W)也會有所不同一般只用力矩來衡量，力矩與功率估算公式如下：

P=ω·M

ω=2·π·n/60

P=2·π·n·M/60=0.1047×n×M

其P為功率單位為瓦（w），ω為角速度，單位為弧度每秒(rad/s)，n為每分鐘轉速(r/min)，M為力矩單位為牛頓·米(N·m) 。P=2πfM/400(半步工作)其中f為每秒脈衝數(簡稱PPS)。

以立邁勝一體化步進電機STM5776為例，如下圖：

根據轉速-扭矩曲線圖，可以看出當轉速為600RPM時，扭矩為0.5Nm。將其代入公式：0.1047×n×M =0.1047×600×0.5=31.41W(未加入安全係數計算)，即在使用驅動器SDM5703 ,驅動電壓為24VDC，驅動電流為2.8A，細分設置為1600脈衝/圈的條件下，一體化步進電機STM5776在600RPM時的機械輸出功率為31.41W。

實際運用中我們常要用步進電機替換伺服電機，這時我們就要反過來計算伺服輸出的力矩，估算公式如下：

M=9.549×P/n

如我們要用步進電機替換額定功率50W，額定轉速2000RPM，減速比為8的減速伺服電機。（假設減速機的效率為90%）

代入公式計算電機額定扭矩：9.549×60/2000 = 0.239Nm

減速機軸輸出力矩：0.239×8×90% = 1.71 Nm

減速機輸出轉速：2000÷8 = 250RPM

也就說我們選的步進電機或者減速步進電機在250RPM輸出力矩為1.71 Nm(未考慮安全係數)就能替換這個減速伺服電機。如下圖在不考慮尺寸的情況下，我公司的一體化步進電機STM57B5在250RPM的扭矩約為1.71Nm，能滿足要求(實際使用要留有安全餘量)。

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