电机选型设计参考

电机选型设计参考

1 选型依据

1）负载力：对负载计算要准确，适当增加安全系数。

2）负载速度：考虑工作节拍要求，加减速时间要求，载荷计算时要评估惯性力的影响。 3）运动传递各环节机构参数：合理给出个传动环节的效率，合理选择传动比。 4）减速机回程间隙、价格、货期等因素。 2 电机选型

电机选型主要从负载力矩、负载速度、惯量比三个主要因素考虑，但实际选型中电机价格、电机货期，可配各传动比减速机的回程间隙、价格、货期等方面因素也不得不考虑。

在电机选型之前首先要根据负载确认可选择的减速机系列，例如，小型龙门结构常用80系列，大型龙门结构常用120系列。而又以二级传动，传动比为40的减速机价格、货期、回程间隙等方面最为合适。因此往往以40传动比作为初选电机的参数。

减速机传动比确定后，电机的负载扭矩、工作转速已经确定，要保证电机的额定扭矩不小于负载扭矩的1.5倍，电机的额定速度高于工作速度。

TN

≥1.5 TML

nML≤nN

其中：TN、nN——电机额定转矩、额定转速

TML、nML——电机负载转矩、负载转速

2.1 惯量比验算

伺服控制系统中进行电机闭环控制时，要求控制电机响应速度要满足要求，即要求电机所驱动的惯性负载不得过大。目前松下电机给出惯量比要求如下。

λ=

JL10—电机功率在750W以下时≤{ JM5—电机功率在1kW以上时

其中：JL——电机负载等效惯量

JM——电机惯量

在实际选型计算时，一般去λ<5为宜。若选择的电机惯量比过大常常会出现启动时过

1 / 3

载报警或要进行停止时停不住。 2.2 电机负载等效惯量

在运动系统中，电机驱动的各个元件都是电机的惯性负载，比如，联轴器、减速机、齿轮、电机负载的平动零部件。计算负载等效惯量时，均需要考虑。等效惯量的计算时根据能量相等原理。公式如下，等号左侧为等效系统的能量，右侧为原系统的能量。

111112222

JLω2=Jω+Jω+⋯+mv+m2v2+⋯ 112211M22222其中：JL——电机负载等效到电机轴上的转动惯量

ωM—电机角速度；

J1、J2—转动负载的转动惯量 ω1、ω2—转动负载的角速度 m1、m2—平动零部件的质量 v1、v2—平动零部件的速度

ω12ω22v12v12

JL=J1()+J2()+⋯+m1()+m2()+⋯

ωMωMωMωM

由于系统参数确定后，各运动零部件角速度、速度之间的关系即为定值，即速度或角速度的比值为与传动比、分度圆直径等相关的常数。 3 选型案例

以固控罐体升降轴为例，升降轴提升重量1400kg，提升速度6m/min。为完全考虑采用蜗轮蜗杆减速机传动，齿轮齿条驱动方式。根据负载扭矩初选齿轮模数mn=5mm，齿数z=25，得出齿轮处负载扭矩为

mn∙z

=858N∙m 22∙vL6060vL

nL=∙==15.3rpm

mn∙z2∙πmn∙z∙πTL=mL∙g

根据负载扭矩TL再对齿轮齿条的模数、齿数选择进行验证，若不合适再进行调整重新计算负载扭矩。

在选取减速机时，为充分利用电机的功率，尽可能的使电机工作在额定速度，但实际选型中，由于设备工作速度较低，在回程间隙、价格、货期等因素限制下，电机往往不能达到额定速度下工作。本例中，蜗轮蜗杆减速机最大传动比为i=100，电机转速为

上式简化得。

2 / 3

nML=nL∙i=1530rpm。

减速机效率ηG=0.3，联轴器效率ηC=0.99，齿轮齿条传动效率ηR=0.92，考虑负载系数k=1.5，则需要电机输出扭矩为。

TML=

k∙TL

i∙ηG∙ηC∙ηR

=47.1N∙m

因在A6系列中无可选电机，因此选用A5II系列中的MHME752G1HCM，带制动。 查样本得知电机转动惯量为：JM=279kg∙cm2。 系统等效负载惯量为：

12mn∙z2

JL=JGB+JGR()+m1()

i2∙i其中：JGB—减速机转动惯量，此处JGB=14kg∙cm2； JGR—齿轮转动惯量，此处JGR=27.52kg∙cm2 m1—平动零部件质量，此处m1=1400kg 计算得出

JL=5.47kg∙cm2

JL

λ==0.07

JM

本例中由于减速比选择比较大，且由于蜗轮蜗杆效率较低选择的电机较大，因此电机惯量比较小。

而对于常用的龙门结构纵向轴来说，采购行星减速机效率高且减速比一般为40或60，负载较小，常选用750W~1.5kW电机，此时电机惯量比将成为选型的关键影响因素。例如，固控罐体纵向轴，重量12000kg，运行速度10m/min。设备通过滚轮在精密轨道上滚动，为滚动摩擦，摩擦阻力非常小。采用传动比选择为40,此时需要电机扭矩为仅为2.3N∙m，采用MSMF系列1kW、MHMF（80截面）系列1kW、MHMF(130截面) 系列1kW电机均可。但从电机惯量比角度选择，必须选MHMF(130截面)1kW的电机才能保证惯量比不大于5，固控罐体纵向轴实际计算为2.7倍。 4 可视化计算软件Mathcad推荐

Mathcad软件是可视化的计算软件，可按照计算流程公式编辑计算文档，在公式前定义各个参数的值，软件自动对公式结果进行计算。软件还支持各类函数、方程求解、矩阵运算、编程等功能。该对于同类的实际问题可编辑出通用的计算文档，下次使用直接更改参数值即可出结果。

3 / 3