电动机的选用 电动机选用计算式

说明脉冲信号控制步进电动机及AC伺服电动机时必备的计算式。

运行模式

作为脉冲速度的运行模式,步进电动机通常选定加减速运行模式。运行速度低速、负载转动惯量小时,可以采取自起动运行模式。

运行模式

f1

起动脉冲频率[Hz]

f2

运行脉冲频率[Hz]

A

工作脉冲数

t1

定位时间[s]

t0

加减速时间[s]

也可通过在线换算工具进行速度换算:

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工作脉冲数A[脉冲]的计算式

*减速机型电动机的情况中,为输出轴上的步距角(分辨率)。

 
\(\begin{align} A=\frac{l}{lrev}\cdot \frac{360^\circ}{\theta_S} \end{align}\quad\quad\)

l

由A点到B点的移动量[m]

l rev

电动机每转的移动量[m/rev]

θS

步进角度[※]

  • ※减速机型电动机的情况中,为输出轴上的步距角(分辨率)。

运行脉冲频率f2[Hz]的计算式

运行脉冲频率可通过工作脉冲数与定位时间及加减速时间进行计算。

①加减速运行时

加减速时间的长短是选用时的重点,但是除此之外还必须考虑加速转矩及加减速常数的平衡,所以不能轻易决定。
因此,开始计算时,设定定位时间的25%左右为基准来进行计算。(最后需要调节。)

 
\(\begin{align} &t_1=\ t_0 \times 0.25\\ &\\ &f_2=\frac{A-f_1\cdot t_1}{t_0-t_1} \end{align}\)

②自起动运行时

 
\(\begin{align} f_2=\frac{A}{t_0} \end{align}\)

加减速常数TR[ms/kHz]的计算式

加减速常数是本公司控制器使用的设定值。表示脉冲频率的加速程度,以下述计算式计算。

加速减速率TR[ms/kHz]的计算式
  • 脉冲频率请按整步换算。
  • 此处速度单位用[kHz],时间用[ms]进行计算。

运行脉冲频率f2[Hz]到运行速度NM[r/min]的换算公式

 
\(\begin{align} N_M= f_2 \cdot \frac{\theta_S}{360} \cdot 60 \end{align}\)

也可通过在线换算工具进行速度换算:

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负载转矩的计算

请参照各驱动机构的负载转矩计算式

加速转矩Ta[N·m]的计算式

改变电动机转速时,加速及减速转矩都是不可缺少的要素。
各种电动机其加速转矩的基本公式是相同的,通过脉冲速度计算步进电动机加速转矩时,请使用如下公式。

〈所有电动机通用的基本公式〉

 
\(\begin{align} T_a= \frac{\left(J_0 \cdot i^2 + J_L\right)}{9.55} \cdot \frac{N_M}{t_1} \end{align}\quad\quad\)
运行模式

J0

转子转动惯量[kg·m2

J1

电磁制动部转动惯量[kg·m2

JL

总负载转动惯量力矩[kg·m2

NM

运行速度[r/min]

t1

加减速时间[s]

i

减速比

〈通过脉冲速度计算步进电动机的加速转矩时〉

①加减速运行时

 
\(\begin{align} T_a= {\left(J_0 \cdot i^2 + J_L\right)} \cdot \frac{\pi \cdot \theta_S}{180} \cdot \frac{f_2 - f_1}{t_1} \end{align}\)

②自起动运行时

 
\(\begin{align} T_a= {\left(J_0 \cdot i^2 + J_L\right)} \cdot \frac{\pi \cdot \theta_S}{180 \cdot n} \cdot {f_2}^2 \hspace{25pt}n:\frac{3.6^\circ}{(\theta_S \cdot i)} \end{align}\)
  • ※使用减速机型时:θs为减速机输出轴的步距角度。

必要转矩TM[N·m]的计算式

负载转矩与加速转矩之和,乘以安全系数即是必要转矩。

 
\(\begin{align} T_M= \left(T_L + T_a \right) S_f \end{align}\quad\)

TM

必要转矩[N·m]

TL

负载转矩[N·m]

Ta

加速转矩[N·m]

Sf

安全系数

有效负载转矩Trms[N·m]的计算式

选用AC伺服电动机和无刷电动机BX系列时计算有效负载转矩。
电动机所要求的转矩与时间一同变化时,先计算有效负载转矩再判断能否使用。
短周期运行中频繁进行加速减速的运行模式下尤其重要。

有效负载转矩Trms[N·m]的计算式

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