东莞市高工智能传动股份有限公司
DONG GUAN GAO GONG ZHI NENG CHUAN DONG CO.,LTD
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动子定子,多关节机器人及自动化标准配件的研发

解析直线电机工作原理

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直线电机选型包括最大推力和持续推力(RMS )需求的计算。

最大推力由运动质量和最大加速度决定。

推力=总质量X加速度+摩擦力+外部阻力

例:若摩擦力和外部阻力忽略不计,如果运动质量为2.5kg包括动子,需要的加速度外为30m/s² ,电机需要提供75 N的力。

时常,不知道实际的加速度需求,但是,有运行时间的需求。如果确定运动行程和运行时间,便可计算岀需要的加速度。通常,对于短行程,我们推荐使用三角形速度曲线;长行程时「梯形速度曲线会更有效率。在三角形速度曲线中,电机没有匀速段。

对于三角形速度曲线,加速度=4x运行距离/运行时间²图片1.png




图片2.png


加速度二匀速/(运动时间-位移/匀速)

相类似的,计算减速度大小与计算加速度相类似。除非存在一个不平衡的力(重力)作用在电机上。

通常为了要维持匀速过程和停顿阶段,摩擦力和外界应力的施力也需要计算。

注:为了维持匀速,电机会对抗摩擦力和外界应力。电机上伺服停顿时则会对抗外界应力。

计算持续推力公式如下:

5.jpg

RMSForce =持续推力

Fa =加速度力    Ta =加速时间

Fc =匀速段力    Tc =匀速时间

Fd =减速度力    Td =减速时间

Fw =停滞力     Tw =停滞时间

据最大推力和持续推力选择一个电机。客户应该将安全系数设为百分之20-30 以便将摩擦力和外界应力抵消为0

举个例子,一个应用中「电机需要在三角模式下让电机在0.2秒内,4KG的负载移动0.3米。电机同行程中返程前停滞时间为

0.15秒。假设摩擦力和其他不平衡力不存在。

加速度=减速度=4x0.3/(0.2)² = 30m/s²

最大推力=加速度力=减速度力=负载x加速度=4x30 = 120N

持续推力:

6.jpg


安全缓冲系数设为30%,所需电机持续推力需> 90.7X130% = 117.9N.