非标自动化设备常用马达选用

2024-12-09 10:08:56

一：电机常识介绍

1.1 常用电机介绍

1.2 电机方向规定

工业上一般规工业上一般规定面对电机轴向，顺时针转动为正转，逆时针转动为反转。定面对电机轴向，顺时针转动为正转，逆时针转动为反转。

1.3 电机正反转控制

1.3 .1单向交流电机正反转控制

1.3 .2三向异步电机正反转控制

1.3 .3 步进电机/伺服电机/直线电机/DD马达正反转控制

通过程序输出正反转脉冲控制电机正反转

1.4 电机速度调节

二：电机工作原理及用途介绍

2.1 单向交流电机

2.1.1 工作原理简介

单相电机有两个绕组，起动绕组和运行绕组，两个绕组在空间上相差90°。在起动绕组上串联一个容量较大的电容器，当运行绕组和起动绕组通过单相交流电时，由于电容器作用使起动绕组中的电流在时间上比运行绕组中的电流超前90°角，先达到最大值。在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场，使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下使电机转子中产生感应电流，电流与旋转磁场相互作用产生电磁场转矩，使电机转动。

2.1.2 用途

因单相交流电机采用220V电源，功率太大会要求电源线截面积过大，不符合经济适用性，一般220V电机功率不会过大。常用在日常生活当中，例如电风扇(30~1000W)、水泵(1.5KW左右)、输送皮带线(40~1000W)等。

如若要求输出较大的转矩，常配有特定减速机，以提高输出转矩。

51漫画

2.2 三相异步电动机

2.2.1 工作原理简介

三相异步电机是靠同时接入380V三相交流电源(相位差120°)工，当电机的三相定子绕组通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路)，载流的转子导体在定子旋转磁场的作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电机旋转.

2.2.2 用途

因三相异步交流电机采用380V电源，可提供较大的转矩。在转矩要求不高的场合可直接通过传动机构带动负载工作，如搅拌机、风机、液压泵系统动力；若需要较大的转矩可配合减速机，提供较大的动力，如起重机、电梯、电力列车。

2.3 步进电机

2.3.1 工作原理简介

步进电动机的最大特征是在组装了线圈的定子内侧、转子的外侧有“小齿”。主要有定子、转子构成。定子有多对磁极并饶有线圈，转子由永久磁钢制作而成，转子上加工有齿隙均匀的小齿.

2.3.2 控制方式—电子細分

2.3.3 用途

● 由于步进电机的工作方式是一步一步进行的，其定位精度有限，如果需要高精度的定位，步进电机是不可取的；

● 步进电机无反馈装置，如果过载，可能会出现“丢步”现象；

● 步进电机性价比相对较高，可用于一般的精度控制中，为避免“丢步”一定要计算好最大负载；

2.4 伺服电机

2.4.1 伺服电机内部构造

AC伺服电动机的定子是3相构造。定子有6极（或是9极、12极）磁极，在对应的两个磁极上缠上线圈，使其据有相同的磁性（N极或者S极）。转子有4极（或者是8极）的磁极，以相反的顺序进行磁化。

2.4.2 位置反馈原件---编码器

编码器，是检测AC伺服电动机的旋转量、转速、旋转方向的传感器。对应角度的变化，输出相应的脉冲信号。

2.4.3 编码器种类

AC伺服电动机所使用的编码器（位置检知器），可分类为增量式编码器和绝对式编码器。

2.4.4 伺服电机工作原理

2.4.5 伺服电机用途

伺服电机为死循环系统，精度比较高，由于具有通用性，伺服机构的应用领域非常广泛。譬如，计算机的DVD驱动器、HD驱动器、复印机的送纸机构、数码摄像机的录像带传送机构等，从与生活密切相关的领域到飞机的控制机构、天文望远镜的驱动机构等，更不用说工业领域，伺服无处不在。

(1) 搬运设备

(2) 卷材设备

(3) 食品设备

(4) 半导体设备

(5) 注塑成型机设备

(6) 电子零件组装设备。

2.5 直线电机

2.5.1 直线电机简介

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置；直线电机也称线性电机，线性马达，直线马达；常见的直线电机类型为U型槽式、平板式和管式。

2.5.2 直线电机工作原理

直线电机无论是从机构上还是工作原理上，都是从旋转电机而来的；从结构上讲可看成是一台旋转电机按轴向剖开，并展成平面而成；从工作原理上讲，在旋转电机中，当三相绕组中通入三相对称正弦电流后，会在气隙中产生按正弦分布的旋转磁场。于此类似，在直线电机中通入三相电流后，磁场在直线方向也呈现正弦分布，只是这个磁场是平移而不是旋转的，因此称为行波磁场。行波磁场与次级相互作用便产生电磁推力，驱动动子沿定子运动，这就是直线电机运行的基本原理。

2.5.2 位置反馈原件-光栅尺

光栅尺也称为光栅尺位移传感器，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置；光栅尺按照制作方法和光学原理的不同，可分为透射光栅和反射光栅；工业用光栅尺的精度有0.1μ、0.5μ、1μ、5μ、10μ、20μ等规格， 5μ、10μ、20μ 多用于一些大型设备的定位加工，自动化开发一般选用精度在1μ或5μ。

2.5.3 直线电机的优缺点及用途

根据以上特点，直线电机一般用在运动速度快，定位精度高，长行程等场合，例如大型数控机床、精密装配机台等。

2.6 DD马达

2.6.1 DD马达简介

DD马达是一种负载可直接安装在DD马达安装面上的电机，节省中间连接工件及减速机，提高安装使用精度；配置高分辨率的编码器，使得DD马达可以达到秒级的精度，行业中也称之为直接驱动电机，简称直驱电机。

2.6.2 DD马达步进电机伺服电机对比

2.6.3 DD马达步应用范围

根据DD马达的特点，DD马达常用在检测测试设备、工业机器人、半导体设备、组装类设备、精密转台/分度台、数控机床等领域。

三：电机选型及计算方法

3.1 电机选型计算步骤

3.2 不同型号电机所需计算内容

3.3.4 计算惯量比

惯量相当于保持某种状态所需的力；

惯量比是用负载惯量除以电机的转动惯量的比值；

如果要求快速响应，惯量比必须要小；

如果时间允许可采用更大的惯量比；

预选电机转动惯量JM，负载惯量JL，惯量比= JL / JM。

3.3.5 计算转速

最高转速Vmax计算公式如下：

1/2*加速时间*Vmax +匀速时间*Vmax +1/2*减速时间*Vmax=移动距离

根据最高转速计算出所需电机转速。

例如：

滚珠丝杆传动，导程为Bp，减速比为i，则电机转速

N=i*Vmax/Bp;

同步带传动，带轮分度圆直径D，减速比为i，则电机转速

N=i*Vmax/(πD)

3.3.6 计算转矩

各机构移动转矩计算公式如下:

3.3.7 选择电机

选择电机标准：

A. 惯量比 < 电机规定的比值

(一般750W以下为20倍以下，1000W以上为10倍以下)

B. 所需最高转速 < 电机最高转速

C. 所需最大转矩 < 电机最大转矩

D. 所需有效转矩 < 电机额定转矩