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工程师附录

斩波型驱动-带加速器-带斜坡加速
P310电机在额定电流下的保持转矩为14 mNm，无法在转速为477 rpm时提供10 mNm的转矩来对负载进行加速。然而，可使用减速机
完成这项任务。首先考虑惯量匹配，然后确保在选定的减速比下，电机转速保持在合理的范围内，并且实现必要的转矩。通过增量运
动，惯量匹配确保最短的移动时间，并且电机在所考虑的转速范围内提供恒定的转矩。在我们的例子中，这要求所需的减速比为：

2
2
i = √(J /J ) = √(20 kg-m /0.86 kg-m ) = 4.82 [无单位]
0 load motor
在适合与P310步进电机结合使用的各种减速机类型中，我们选择K24，这款减速机的减速比为5:1，十分接近我们的目标值4.82，并且
效率达85%。
反映到电机轴的负载惯量的计算公式如下：
P310 158 005, P310 158 170 Series
Torque vs Speed
J = J / (i x 0.85) = 20 × 10 / (52 x 0.85) 1.4
2
-7
load at motor load at gearbox 9.0
1.2 8.0
J = 0.94 × 10 kg-m . 1.0 7.0
-7
2
load at motor
0.8 6.0
根据之前计算得到的电机侧的值，所需的电机加速度、角速度和步进 oz-in 0.6 5.0 mNm
4.0
速率为： 3.0
0.4
2.0
2
α = α x i = 5,000 rad/s x 5 = 25,000 rad/s 2 0.2 1.0
at motor at gearbox
0.0
0.0 0 400 800 1200 1600 2000 4000 6000 8000 1000012000 pps
ω = ω x i = 50 rad/s x 5 = 250 rad/s 0 400 800 1200 1600 2000 4000 6000 8000 1000012000 rpmrpm
at motor at gearbox Pull-Out Torque Pull-In Torque
P310 158 005 @ 45V, 0.5 A P310 158 005 @ 45, 0.5 A
f = (250 rad/s)/(2π rad/rev) × 60 steps/rev = 2,387 steps/s P310 158 170 @ 7V P310 158 170 @ 7V
τ = (J + J ) x α = (0.94 + 0.86) x 10 kgm x 25,000 rad/s = .0045 Nm = 4.5 mNm
2
-7
2
load at motor motor at motor
牵出转矩曲线显示，在步进速率大约为2,000 步/秒时，使用串联线圈、斩波型驱动，且45 V Vdc 和电流限值为 0.5 A的P310-158-005
电机可提供高达8 mNm的转矩。在安全裕度为 75%时，可获得高达6 mNm 的可用转矩。带减速机的电机能够轻松完成任务。
这里，最短的移动时间为：
τ max = 6 mNm

α = τ / (J + J ) = .006 Nm / 1.8 x 10 kg-m = 33,333 rad/s 2
2
-7
max at motor max load at motor motor
α = α / 5 = 6,666 rad/s 2
max at gearbox max at motor
Δt = √(2 x θ / α ) = √(2 x 0.25 rad / 7,230 rad/s ) = 8.7 msec
2
max at gearbox
如果所需的直径较小，P310电机搭配K24 0 5减速机是P430电机的理想替代。DMM电机不仅配有低惯量转子，而且采用非常强的磁结
构，与其他多极性步进电机相比，可在高速下使用。

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