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非标设计里,一般遇到的电机包括maxon电机官网:伺服电机,步进电机,直线电机,普通电机。

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使用电机中maxon电机官网,基本上会遇到两个情况:

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(1)输出力(力矩):需要电动机输出一定力矩maxon电机官网,说白了就是电动机给多大力可以带动设备。

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(2)控制精度(位置模式):很多情况,需要电机带动设备,例如同步带,丝杆导轨到达特定位置,误差不能超过1mm,或者0.1mm等。这就是需要用到精度控制,在使用中表现的就是电机需要能够精确控制位置模式。

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普通马达

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我们常见的电动机,也叫马达。使用的地点非常普遍,身边处处是电动机,没有电动机基本无法生活。你的吹风机是电机驱动,空调,冰箱等等都是。

普通电机,一般主要考虑输出力,转速。当然也还要考虑其他内容,例如发热,体积等等。但主要还是考虑输出的力矩,让我们这些小老百姓看到的就是电机功率,转的速度。常见的例如小家电,风扇,手电转,剃须刀,甚至工业设备场景的传送带的电机,抽水机等等。

这类普通电机,有一套计算方法,在设备设计中,你选型基本看电机的力矩,转速,法兰面,尺寸就可以。力矩,转速两个要素,主要是否适合你的设备,一般电机过载能力都有一个标准例如1.5-3倍过载。

普通马达,应用场景非常多,甚至各类样式也非常丰富。

如电动自行车的车轮电机

电动工具电机

普通电机的马达,大多数会是设备商定制采购,根据自己的消费电机进行设计。难点会在高转速及高力矩输出。例如全球顶尖的普通马达生产商maxon,高转速马达可达到15000rpm。

国内做这类电机的厂商有不少,比较大的厂商电机主要应用在汽车市场。

步进电机

步进电机算是人们在生产中,开始对电机精度及位置有要求的时候,开发电机。步进电机主要是通过脉冲控制电机的转速,以及转的位置。怎么控制转的位置?很简单,步进电机驱动器是将电机转一圈360°,进行了弧分,分成有的最低可以分到1.2°,有的可以分到7.5°,12°等等。这样你可以控制转多少个弧分,(弧分数量 x 单个弧分)=转动多少度。

所以步进电机在不要求精度很高的应用领域,例如一个货物传动带,步进电机就可以。还有我们常见的那种印花机,就是给布印花的,也大量应用步进电机。

步进电机主要的优势就是,在不要求很高位置空的情况下。性价比较高。价格比伺服电机便宜。

步进电机我不具体讨论了。接下来说现在比较流行,也必须复杂的伺服电机。

主要的步进电机品牌:东方马达,鸣志,信浓,雷塞,山社,研控。

伺服电机

一.选择时电动机的必要计算

1 惯量的计算

2 加减速力矩

3 变动负载力矩的计算

4 功率的计算 计算时要注意使用的物理单位。例如:Kgf 是力的单位----千克力;Kg 是重量单位---- 千克。

二.伺服电动机的选择(考虑力矩,惯量和速度)

1 惯量 理论上要求电动机的惯量=负载惯量的 3 倍。最好电动机的惯量=负载惯量的。但是, 一般为 3 x 电动机的惯量 >负载惯量 (MITSUBISHI 建议为 2.5 倍)。

2 机床无负载时 机床无负载运行时,要求加在电动机上的力矩应小于电动机的连续额定力矩的 50% 以下。但是实际上在 35%以下。

3 加减速力矩 加(/减)速时间要短,须在电动机的允许范围内。

4 频繁地定位和加/减速 频繁地定位和加/减速会使电动机发热,此时需要计算出电动机承受的力矩的均方根 值 Trms,使其小于电动机的额定力矩 Tc。

5 变动负载 负载波动频繁时,要计算一个工作周期的负载力矩的均方根值 Tmrs,使其小于电动 机的额定力矩 Tc。 6 条件 5: 电动机以最大切削力矩运行的时间应在允许的范围内(核算 Ton)。

三.主轴电动机的选择(考虑功率,速度。车床和镗床还要考虑低速的力矩)

额定转速以上为恒功率;以下为恒力矩。在额定转速以下随转速下降功率正比下降, 而在此段内车床或镗床多用于粗加工,因此必须核算此段的电动机输出功率能否满足 切削要求,否则会造成“闷车”。 这也就是车床和镗床要求宽的功率调速范围的原因。

1 根据加工方式(车圆,铣削,钻削)计算切削功率。考虑效率后选择满足功率要求 的电动机。

2 核算额定转速以下的功率是否满足要求。

T=9550 * P / n

T:力矩(Nm)

P:功率(Kw)

n:转速(rpm)

四.可靠性: 电机容量的选择:伺服力矩(大螺距时注意),主轴功率(低速时注意) 控制电源容量 功率电源容量 X1.3 放大器容量 满载重切削时电流=0.7 额定值 惯性负载,特别是转台或摆头,除考虑力矩和功率外,还要考虑惯量匹配。 I/O 点的驱动容量

五.对机械的要求: 惯量匹配,导轨与工作台的摩擦,润滑,阻尼,间隙,刚性,检尺。

距离说明下一下各类计算方法:

1. 伺服电机的机械驱动

我们来看一下水平运动伺服轴(见下图)的电机选择步骤。

详细的各类伺服选型及计算,设备厂商都可以直接咨询伺服制造商。

伺服电机是当前在机床,机器人,加工设备领域应用最广的电机。在位置控制和力矩控制方面有较为强的优势。

国内市场,国产,日系,欧美系伺服三足鼎立。

如下为国产伺服品牌。

【备注:本文为机器人观察员原创,未经允许,禁止转载】

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