运动控制 · 工况计算
步进电机工况选型
从负载与运动节拍出发，算清需要的转矩、转速和控制脉冲，再用候选电机的矩频曲线核对裕量。
先算需求，再核对电机。 默认数字是可修改的算例。两相 / 三相、步距角和转子惯量按候选电机目录填写；不以保持转矩代替运行转矩。
相同移速下对比
减速比怎么选？
增加减速比会降低负载折算转矩，同时提高电机转速、脉冲频率和转子加速转矩。下表沿用同一候选电机、效率和输入惯量；实际减速器需用自己的参数重新计算。
| 减速比 | 电机转速 | 所需转矩 含安全系数 | 脉冲频率 | 曲线裕量 可用 / 所需 | 检查结果 |
|---|
公式与计算边界
力与速度
F = mg(sinθ + μcosθ) + F外q = Pb / (2π)（丝杠），q = D / 2（带轮 / 齿条）ωm = vi / q；n = 60ωm / (2π)
转矩与脉冲
T定 = (Fq / η + T附加) / (ηg i)J等效 = J转子 + J输入 + (mq² / η + J输出) / (ηg i²)T包络 = T定 + J等效 × max(ωm / ta, ωm / td)T需求 = Sf × T包络；f = n / 60 × (360 / α) × M
公式内部采用 m、s、kg、N·m；g = 9.80665 m/s²；1 g·cm² = 10⁻⁷ kg·m²。Pb 是导程、D 是节圆直径、α 是整步步距角、M 是细分数。行程 = v(ta/2 + tc + td/2)。
- 惯量不重复计入：移动质量通过 mq² 纳入惯量，不能再另加 ma 的加速推力。物理负载惯量比不含效率；转矩估算对负载加速计入正向传动损失，形成偏保守的初选结果。
- 减速采用包络：将阻力与减速惯性转矩幅值相加，不代表实际有符号制动转矩。未计算回驱效率、再生功率、制动电阻或垂直下降；不能据此确定制动器。
- 覆盖范围：单方向水平或沿斜面上行、恒定阻力、刚性传动、线性加减速。齿轮传动指齿轮齿条直线驱动；纯旋转负载、S 曲线、反向间隙、弹性振动及静摩擦启动峰值不在本模型内。
- 矩频结果是条件校核：不包含共振、失步、拉入 / 启动曲线、温升或工作制验证；曲线采样过稀可能漏掉转矩低谷。垂直轴还需独立核验断电防坠和保持能力。
选型时常见的三个问题
两相还是三相，能直接推荐吗？
仅凭负载不能确定。需要对比候选电机与驱动器在相同供电、速度范围和机械条件下的矩频曲线，以及振动、尺寸、成本等要求。相数在这里用于记录方案；步距角与曲线应各自按目录填写。
为什么保持转矩很大，运行时仍可能失步？
保持转矩描述静止状态。运行可用转矩随转速和驱动条件变化，应看矩频曲线。默认安全系数 2 只是初选参考，不保证所有工况都能可靠运行。
细分越高，定位精度就越高吗？
细分提高的是指令分辨率，并增加相同转速下的脉冲频率需求。实际精度还取决于步距误差、负载、刚度和传动误差；页面显示的位移分辨率不等于定位精度。
计算依据
依据厂家机械传动与步进电机选型资料建立初选模型，不宣称通过某项认证标准。核对日期：2026-10-22。
- Oriental Motor · Technical Reference（F-3～F-5）：传动负载、惯量、加速转矩和安全系数公式。
- Oriental Motor · Stepper Motor Specifications：步距角、拉出转矩和最大启动频率。
- Oriental Motor · Wattage Specification of Stepper Motors：运行转矩与默认 2:1 选型裕量示例。