DD馬達(dá)選型幾大要素

 

    1。峰值力和持續(xù)力

    DD馬達(dá)扭矩必須要符合應(yīng)用需要，或者說(shuō)電機(jī)的峰值扭矩和持續(xù)扭矩要高于應(yīng)用需要的峰值扭矩和RMS（均方根）扭矩，否則，電機(jī)將不能達(dá)到所需要的最大加速度，或者有時(shí)電機(jī)會(huì)過(guò)熱。

    直線電機(jī)，遵照牛頓第二定律：F=ma，F(xiàn)是負(fù)載運(yùn)動(dòng)需要的力，單位為N；m是運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量，單位為Kg；a是加速度，單位為m/s2。

 

    同理，對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，T=Jα，T是負(fù)載選擇需要的扭矩，單位是Nm；J是負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位Kgm2；α是角加速度，單位為rad/s2（360°=2πrad）。

 

    對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，可以計(jì)算需要的峰值扭矩和RMS扭矩：

 

    峰值扭矩取決于加速度/減速度，T=Jα

    其中：

 

    Ta=加速扭矩Tc=勻速扭矩

 

    Td=減速扭矩Tw=停頓扭矩

 

    ta=加速時(shí)間tc=勻速時(shí)間

 

    td=減速時(shí)間tw=停頓時(shí)間

 

    電機(jī)的選擇要基于計(jì)算出的峰值扭矩和RMS扭矩。另外需要增加20-30%的安全系數(shù)，特別是假設(shè)摩擦力和反向作用力為零時(shí)。

 

    雅科貝思提供的電機(jī)選型軟件，輸入相應(yīng)的應(yīng)用參數(shù)之后，可以自動(dòng)計(jì)算出峰值扭矩和RMS扭矩，并推薦可供選擇的電機(jī)型號(hào)。

    雅科貝思的DDR電機(jī)以高扭矩密度為目標(biāo)設(shè)計(jì)，相比較傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)計(jì)理念，可以提供更高的峰值扭矩和持續(xù)扭矩。

 

    2。電機(jī)慣性-越小越好

 

    根據(jù)轉(zhuǎn)矩方程，t=Jα，如果轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，可以獲得更高的角加速度。慣性矩包括兩部分：電機(jī)本身的慣性矩和負(fù)載的慣性矩。

 

    在許多情況下，電機(jī)本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量占總慣量的很大比例。這意味著大部分的電機(jī)轉(zhuǎn)矩用于自旋，只有一小部分轉(zhuǎn)矩用于負(fù)載旋轉(zhuǎn)。

 

    這種情況會(huì)給設(shè)計(jì)工程師制造設(shè)計(jì)障礙。為了獲得更高的性能，更大的加速度和更短的運(yùn)行周期，需要更多的扭矩。為了獲得更大的扭矩，工程師需要選擇更大的電機(jī)型號(hào)。但是，電機(jī)越大，電機(jī)本身的慣性矩就越大，這就需要更高的轉(zhuǎn)矩。更大型號(hào)的電機(jī)可能無(wú)法達(dá)到更高的性能目標(biāo)。

 

    因此，小慣性矩的DDR電機(jī)本身是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。需要注意的是，采用外轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的DDR電機(jī)自然會(huì)有更大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

 

    Akribis的adr-a系列電機(jī)采用了最佳的慣性矩設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)矩密度與電機(jī)慣量之比極好。

 

    3。電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是否必須與負(fù)載的慣量相匹配？

 

    在使用傳統(tǒng)的伺服電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，約定電機(jī)慣量與負(fù)載慣量的比例要匹配，并將比例控制在1：5以內(nèi)，或者增加到1：10以內(nèi)。對(duì)于DDR電機(jī)，電機(jī)的慣性與負(fù)載的慣性不需要匹配，或者DDR電機(jī)的使用不受電機(jī)的慣性與負(fù)載的慣性之比的影響，它可以是任意比例。

 

    在傳統(tǒng)伺服電機(jī)的應(yīng)用中，皮帶、滑輪、齒條、齒輪等機(jī)械傳動(dòng)存在齒隙。因此，在小尺度快運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)需要改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)載與電機(jī)瞬時(shí)解耦（解耦）的問(wèn)題，導(dǎo)致控制不穩(wěn)定。慣性匹配就是為了解決這個(gè)問(wèn)題，使控制部分能夠在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)工作。

 

    使用DDR電機(jī)時(shí)，電機(jī)與負(fù)載直接連接，中間沒(méi)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，也沒(méi)有后隙問(wèn)題。因此，DDR電機(jī)不需要慣性匹配。

 

    四。齒槽效應(yīng)或穩(wěn)定扭矩

 

    DDR電機(jī)定子疊片鐵芯的齒部會(huì)產(chǎn)生齒槽效應(yīng)。如下圖所示，槽效應(yīng)是由定子齒與磁鐵之間的吸引力引起的。

 

    你可以用手轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)來(lái)感受開(kāi)槽的效果。你會(huì)在一個(gè)特定的位置感受到阻擋力，這使得馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)不是特別平穩(wěn)。

 

    齒槽轉(zhuǎn)矩的缺點(diǎn)是在運(yùn)動(dòng)中會(huì)引起轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，導(dǎo)致速度的波動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制器可以在一定程度上補(bǔ)償

 

    然而，在低速勻速運(yùn)動(dòng)中，縫隙效應(yīng)的影響是非常不利的。

 

    肺泡效應(yīng)的另一個(gè)缺點(diǎn)是它會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的整體能量。

 

    Yakobis的ADR系列電機(jī)采用了優(yōu)化的槽/極和定子疊片磁芯齒的特殊設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)最低的槽轉(zhuǎn)矩。最大齒槽轉(zhuǎn)矩，峰值到峰值，表示在電機(jī)數(shù)據(jù)表中。

 

    ACD和ACW系列電機(jī)采用無(wú)鐵芯設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)這兩種電機(jī)沒(méi)有任何齒槽扭矩。

    5。最大速度

 

    在快速的運(yùn)動(dòng)應(yīng)用中，可以達(dá)到很高的峰值速度。根據(jù)應(yīng)用情況，需要考慮合適的繞組類型，確保驅(qū)動(dòng)器的總線電壓可以充分的克服反電動(dòng)勢(shì)電壓。

 

    簡(jiǎn)單的說(shuō)，總線電壓要大于由反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電壓和峰值電流乘于電機(jī)電阻總和：

 

    V>（Kv*Speed+Ip*R）

 

    其中：

 

    V是總線電壓，單位為VDc；

 

    Kv是電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)；

 

    Ip是峰值電流，單位是Apk；

 

    R是電機(jī)的終端電阻。

 

    雅各布斯的DDR電動(dòng)機(jī)通常提供兩個(gè)繞組，以滿足不同的速度和電壓要求。串聯(lián)繞組適用于低電流、高電壓的驅(qū)動(dòng)電路；并聯(lián)繞組適用于電流大、電壓低的驅(qū)動(dòng)電路。用戶可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中需要的最大速度選擇繞組類型，并根據(jù)電流和電源電壓匹配驅(qū)動(dòng)電路。

 

    6。軸向和徑向跳動(dòng)

 

    DDR電機(jī)的軸向跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)是由軸承精度、加工零部件的安裝精度決定的。在高精度的應(yīng)用中，應(yīng)考慮徑向跳動(dòng)和軸向跳動(dòng)。

 

    雅各布斯DDR電機(jī)的軸向和徑向跳動(dòng)在電機(jī)數(shù)據(jù)手冊(cè)中有說(shuō)明。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，給出了正常的軸向和徑向跳動(dòng)值，并提供了更高的規(guī)格供用戶選擇。

 

    7。反饋

 

    雅各布斯DDR電機(jī)通常使用光學(xué)增量編碼器反饋。然而，還有其他反饋類型可供選擇，如旋轉(zhuǎn)編碼器、絕對(duì)編碼器和感應(yīng)編碼器。

 

    與旋轉(zhuǎn)編碼器相比，光學(xué)編碼器具有更高的精度和分辨率。無(wú)論JacobsDDR電機(jī)的型號(hào)有多大，光柵尺的光柵間距通常為20微米。通過(guò)插值，可以獲得非常高的分辨率，以達(dá)到應(yīng)用所需的精度。

 

    例如：adr135，光柵間距為20微米，每轉(zhuǎn)12000條線，標(biāo)準(zhǔn)插補(bǔ)放大40倍，每轉(zhuǎn)分辨率為480000個(gè)單位，或反饋光柵的分辨率為0。5微米。經(jīng)過(guò)4096次sincos（模擬編碼器）插值后，每轉(zhuǎn)的分辨率可達(dá)49152000個(gè)單位，或以光柵為反饋的分辨率為5nm。