电机选择示例

3 电机选择

通过实际测量知，每个预应力锚夹片的质量为35克。传送带上每一瞬时有14个预应力锚夹片正在被传送。可知每一瞬时传送带上的质量为4901435=⨯克，显然传送的质量非常小。所以，在这里只要保证传送装置能够正常启动即可。由于每个预应力锚夹片的检测时间是3秒，输送一个预应力锚夹片只需让同步带运动5厘米。为了方便系统的控制，在这里我们选择使用步进电机。

3.1步进电机简介

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

表3.1 步进电机分类

3.2启动力矩估算

3.2.1估算转动惯量

(1) 、主动轴的转动惯量估算

1）主动轴的有效体积

222221 3.14(36114.256103035.628252039)/4V =⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=12266 3mm

2）主动轴的质量

V m ⨯=ρ1931012266109.7-⨯⨯⨯==kg 97.0

3）主动轴的转动惯量

取轴的等效半径为mm r 18=

则主动轴的转动惯量为

==2/m 2r J 主2/018.097.02⨯=0.000152kgm

(2) 、估算同步带轮转动惯量

1）同步带轮有效体积

3222105714/)365.121(14.3mm V =-⨯=

2）同步带轮质量

kg V m 84.010********.79322=⨯⨯⨯=⨯=-ρ

3）同步带轮转动惯量

222222122001699.08/)122.0036.0(84.08/)(kgm D D m J =+⨯=+⨯=

(3)、系统转动惯量

由于从动轮和主动轮尺寸完全相同，主动轴尺寸略大于从动轴尺寸，则系统总的转动惯量为

22kgm 037.002=⨯+=）（主总J J J

3.2.2估算启动力矩

设步进电机启动时间为1ms ，传送带的运送时间为0.5,则传送带的速度为 s m t s v /1.05.0/05.0/===

传送带的加速度为

2/100001.01.0/s m t v a =÷==

带轮的角加速度为

2/7.1298077.0100/s rad r a =÷==ε

则启动力矩为

ε

7.

1298

0037

.0

=

=8.4

⨯

m

J

N

=

M•

3.3步进电机选择

3.3.1步进电机选择步骤

(1)、步距角的选择

电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度（五相电机）、0.9度/

1.8度（二、四相电机）、1.5度/3度（三相电机）等。

(2)、静力矩的选择

步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）。

(3)、电流的选择

静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）。

综上所述选择电机一般应遵循的步骤见图3-2。

3.3.2选择步进电机

通过对各种步进电机的比较，以及对上述步进电机选择一般步骤的的参考。现在选择反应式步进电机。选择电机型号为110BF003，电机的参数见表3-2。

表3-2 电机参数表

图3-2 电机选择流程图