3.1 电机的计算与选择
（2）选择电动机功率 卷筒所需要有效功率：
KW V F P W 12.1060
100059.7800001000
=??=
?=
(3.1)
式中 F —— 卷扬机负荷
V
—— 钢丝绳速度 传动
装
置
总
效
率
筒绳联齿承ηηηηηη7
8=
(3.2)
式中： 向心轴承 承η —— 0.99
齿轮啮合效率 η齿 —— 0.97 联轴器 联η —— 0.99 钢绳传动效率 η绳 —— 0.99 卷筒啮合效率 筒η —— 0.96
96.099.099.097.00.997
8????=η
=0.7015
所需电动机功率
KW
P P W
43.147015
.012.100===η
(3.3)
（3）确定电动机转速
卷筒轴转速 min /22.360
75.059
.76060r D V
n W =???=
=
ππ
(3.4)
式中： D —— 卷筒直径
V
—— 钢丝绳速度
由原始数据，行星减速器---卷筒总速比为457.061，所以电机转速：
min /74.1471061.45722.3i r n n w d =?=?=总
所以由以上计算数据，按工作要求及工作条件选择Y 系列电动机，型号为YEJ180M-4B5，电磁铁制动三相异步电动机。额定功率18.5KW ，同步转速1500r/min,满载转速为1470r/min 。
3.2电机的过载校核
初选电动机后，必须进行过载能力校验，可按下式进行计算：
j
m jc jc P Z H P P ??=
>λ
'
(3.5)
式中 jc P ──电动机额定功率，kW ；
j P ──电动机静功率，kW ； m Z ──电动机台数，1m Z =；
λ──电动机转矩的允许过载倍数，这里取2λ=； H ── 考虑电压降及转矩允差以及静载实验超载的系
数，绕线异步电动机取 2.1H =，鼠笼型异步电动机取 2.2H =，直流电动机取 1.4H =。因为选用的电动机为绕线型，所以在这里取H=2.1。
电动机静功率用下式计算：
η
???=
100060V F P Q j
(3.6)
式中： Q F ──最大起升载荷，这里80K N Q F =； V ──卷扬起升速度速度，这里取V=7.59m /m in ；
η──机构传动效率，这里取η=0.7015； 代入式（3.5）有：
148
.157015
.060100059.7800002
11.2'
=????
?=
jc P KW
则有KW P KW P jc jc 148.155.18'
=>=。
所以选择YEJ180M-4B5型号电动机满足要求。
由于卷扬机每天只工作2次或3次，所以不进行发热校核。
步进电机的计算与选型 对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤： 1) 根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J ; 2) 计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T ； 3) 取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大静转矩的依据； 4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进电动机进行校核。 1. 步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 的计算 加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 是进给伺服系统的主要参数之一，它对选择电动机具有重要意义。eq J 主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。 2. 步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T 的计算 步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。通常考虑两种情况：一种情况是快速空载起动（工作负载为0），另一种情况是承受最大工作负载。 （1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1T eq1amax f 0T =T +T +T (4-8) 式中 amax T ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位为N ·m ； f T ——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位N ·m ； 0T ——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，单位为N ·m 。 具体计算过程如下： 1）快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩： amax eq 2T =J =60eq m a J n t πε （4-9） 式中 eq J ——步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为2kg m ?； ε——电动机转轴的角加速度，单位为2/rad s ； m n ——电动机的转速，单位r/min ； a t ——电动机加速所用时间，单位为s ，一般在0.3~1s 之间选取。 2）移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩： f T =2F i πη摩h P （4-10）
3873滚珠丝杠电机选型计算 设计要求： 夹具加工件重量：W1=300kg 提升部位重量：W2=100kg 行走最大行程：S= 1200mm 最大速度：V=20000mm/min 使用寿命：Lt=20000h 滑动阻力：u=0。01 电机转数：N=1333RPM 运转条件： v（m/min) 加速下降时间：T1=0.75S 匀速下降时间T2=3S 减速下降时间T3=0.75S t(sec) 加速上升时间T4=0.75S 匀速上升时间T5=3S 减速上升时间T6=0.75S 匀速下降3s 1，螺杆轴径，导程，螺杆长度选定 a：导程（l） 由电机最高转数可得
L大于或等于V/N=20000/1333=15mm 即导程要大于15mm，根据THK样本得导程16mm 即L=16mm b：轴负荷计算 1，加速下降段 a1=V/T=20000/60X0.75=444(mm/s2)=0.444m/s2 f=u(W1+W2)xG=0.01(300+100)x9.8=40N F1=(W1+W2)xG-f-(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8-40-(300+100)x0.444=3702N 2,匀速下降段 F2=(W1+W2)xG-f=(300+100)x9.8-40=3880N 3减速下降段 F3=(W1+W2)xG-f+(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8-40+(300+100)x0.444=4058N 4 加速上升段 F4=(W1+W2)xG+f+(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8+40+(300+100)x0.444=4137N 5，匀速上升段 F5=(W1+W2)xG+f=(300+100)x9.8+40=3960N
步进电机的选用计算方法 步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。 关键词：步进电机,选择,工作原理,控制电路 选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。 选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。 选择步进电机需要进行以下计算： （1）计算齿轮的减速比 根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下: i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角（o/脉冲） S ---丝杆螺距（mm) Δ---(mm/脉冲） （2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。 Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2] （1-2） 式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2) J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2) Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s2) W---工作台重量（N） S ---丝杆螺距（cm） （3）计算电机输出的总力矩M M=Ma+Mf+Mt （1-3）
一、电动机的选择 1、空气压缩机电动机的选择 1.1电动机的选择 （1）空压机选配电动机的容量可按下式计算 P=Q(Wi+Wa) ÷1000ηηi2 (kw) 式中P——空气压缩机电动机的轴功率，kw Q——空气压缩机排气量，m3/s η——空气压缩机效率，活塞式空压机一般取0.7~0.8（大型空压机取大值，小型空压机取小值），螺杆式空压机一般取0.5~0.6 ηi——传动效率，直接连接取ηi=1；三角带连接取ηi=0.92 Wi——等温压缩1m3空气所做的功，N·m/m3 Wa——等热压缩1m3空气所做的功，N·m/m3 Wi及Wa的数值见表 Wi及Wa的数值表（N·m/m3） 1.2空气压缩机年耗电量W可由下式计算 W= Q(Wi+Wa)T ÷1000ηηiηmηs2 (kw·h) 式中ηm——电动机效率，一般取0.9~0.92 ηs ——电网效率，一般取0.95 T ——空压机有效负荷年工作小时
2、通风设备电动机的选择 （1）通风设备拖动电动机的功率可按下式计算 P=KQH/1000ηηi (kw) 式中K——电动机功率备用系数，一般取1.1~1.2 Q——通风机工况点风量，m3/s H——通风机工况点风压轴流式通风机用静压，离心式通风机用全压，Pa η——通风机工况点效率，可由通风机性能曲线查得 ηi——传动效率，联轴器传动取0.98，三角带传动取0.92 （2）通风机年耗电量W可用下式计算 W=QHT/1000ηηiηmηs 式中ηm——电动机效率， ηs ——电网效率，一般取0.95 T ——通风机全年工作小时数 3、矿井主排水泵电动机的选择 （1）电动机的选择 排水设备拖动电动机的功率可按下式计算 P=KγQH/1000η (kw) 式中K——电动机功率备用系数，一般取1.1~1.5 γ——矿水相对密度，N/m3 Q ——水泵在工况点的流量，m3/s H ——水泵在工况点的扬程，m
步进电机——步进电机选型的计算方法 步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。 ◎驱动模式的选择 驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。 下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算 必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按下面公式计算： 必要脉冲数＝ 物体移动的距离 距离电机旋转一周移动的距离× 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算 驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。 驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。 （1）自启动运行方式 自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。 自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。 自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下： 驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲]
定位时间[秒] （2）加/减速运行方式 加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。 加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下： 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 驱动脉冲速度[Hz]= 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] ◎电机力矩的简单计算示例 必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（TL） 负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。 负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。 （1）滚轴丝杆驱动
步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。 ◎驱动模式的选择 驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。 下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算 必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按下面公式计算： 必要脉冲数＝ 物体移动的距离 距离电机旋转一周移动的距离× 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算 驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。 驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。 （1）自启动运行方式 自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。 自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。 自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下： 驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲] 定位时间[秒]
（2）加/减速运行方式 加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。 加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小， 所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下： 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 驱动脉冲速度[Hz]= 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] ◎电机力矩的简单计算示例 必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（T L） 负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。 负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。 （1）滚轴丝杆驱动
电机选型-总结版 电机选型需要计算工作扭矩、启动扭矩、负载转动惯量，其中工作扭矩和启动扭矩最为重要。 1工作扭矩T b计算： 首先核算负载重量W，对于一般线形导轨摩擦系数μ=0.01，计算得到工作力F b。 水平行走：F b=μW 垂直升降：F b=W 1.1齿轮齿条机构 一般齿轮齿条机构整体构造为电机+减速机+齿轮齿条，电机工作扭矩T b的计算公式为： T b=F b?D 2 其中D为齿轮直径。 1.2丝杠螺母机构 一般丝杠螺母机构整体构造为电机+丝杠螺母，电机工作扭矩T b 的计算公式为： T b=F b?BP 2πη 其中BP为丝杠导程；η为丝杠机械效率（一般取0.9~0.95，参考下式计算）。 η=1?μ′?tanα1+μ′ tanα
其中α为丝杠导程角；μ’为丝杠摩擦系数（一般取0.003~0.01，参考下式计算）。 μ=tanβ 其中β丝杠摩擦角（一般取0.17°~0.57°）。 2启动扭矩T计算： 启动扭矩T为惯性扭矩T a和工作扭矩T b之和。其中工作扭矩T b 通过上一部分求得，惯性扭矩T a由惯性力F a大小决定： F a=W?a 其中a为启动加速度（一般取0.1g~g，依设备要求而定，参考下式计算）。 a=v t 其中v为负载工作速度；t为启动加速时间。 T a计算方法与T b计算方法相同。 3 负载转动惯量J计算： 系统转动惯量J总等于电机转动惯量J M、齿轮转动惯量J G、丝杠转动惯量J S和负载转动惯量J之和。其中电机转动惯量J M、齿轮转动惯量J G和丝杠转动惯量J S数值较小，可根据具体情况忽略不计，如需计算请参考HIWIN丝杠选型样本。下面详述负载转动惯量J的计算过程。 将负载重量换算到电机输出轴上转动惯量，常见传动机构与公式如下：
步进电机选用计算方法 步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。 选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。 选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。 选择步进电机需要进行以下计算： （1）计算齿轮的减速比 根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下: i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角（o/脉冲） S ---丝杆螺距（mm) Δ---(mm/脉冲） （2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。 Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2] （1-2） 式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2) J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2)
电机选型计算书 PZY 电机（按特大型车设计即重量为2500吨） 一、提升电机 根据设计统计提升框架重量为：2200kg,则总提升重量为G=2500+2200=4700kg 。设计提升速度为5-5.5米/分钟，减速机效率为0.95。 则提升电机所需要的最小理论功率： P=386.444495 .0605.58.94700=??? 瓦。 设计钢丝绳绕法示意图： 如图所示F=1/2*G ，V2=2*V1 即力减半，速度增加一 倍，所以F=2350 kg 。 根据设计要求选择电机功率应P ＞4444.386瓦，因为所有车库专用电机厂家现有功率P ＞4444.386瓦电机最小型号 5.5KW ，所以就暂定电机功率P=5.5KW ，i=60。 钢丝绳卷筒直径已确定为260mm ，若使设备提升速度到 5.5m/min 即0.09167m/s ；
由公式： D πων= 可求知卷筒转速： r D 474.1326 .014.311=?==πνω 查电机厂家资料知：电机功率：P=5.5KW 速比： i=60电机输出轴转速为ω=25r ，扭矩为M=199.21/kg ·m ，输出轴径d=φ60mm 。 则选择主动链轮为16A 双排 z=17，机械传动比为： 25474.13i 1' ==z z 54.31474 .131725z 1=?= 取从动轮16A 双排z=33； 1）.速度校核： 所选电机出力轴转速为ω=25r ，机械减速比为33/17，得提升卷筒转速： r 88.1233 17251=?=ω 综上可知：提升钢索自由端线速度： min)/(52.1026.088.1214.3m D =??==πων 则提升设备速度为：v=10.52/2=5.26m/min 。 2）.转矩校核： 设备作用到钢索卷筒上的力为：G/2=2350kg 。
步进电机转速与频率计 算公式 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
步进电机的转速可以用频率来控制，步进电机的运行频率跟转速成正比，可以通过计算公式，计算出步进电机的转速。步进电机转速=频率*60/((360/T)*x) 步进电机的转速单位是：转/分 频率单位是：赫兹 x实指细分倍数 T:固有步进角 举例说明： 步进电机采用整步，即1细分；频率1K，即1000赫兹；套用公式：1000*60/200= 300转/分 注意事项：此公式适应于两相步进电机。 步进电机空载最高转速的真正意义是什么 发布者：admin 发布时间：2010-4-12 阅读：474次 两相步进电机的空载转速最高可以达到2000转/分钟以上，不过它只是一个参考值，没有什么实际意义，因为步进电机的转矩随着转速的升高下降很快，转速高到一定程度时力矩几乎为零。步进电机在整步无细分情况下（每200个脉冲转一圈）提高时钟频率，人们往往发现电机在远未达到空载最高速度时即发生堵转，以至于搞不清最高转速到底是多少，甚至怀疑自己的系统是否正常，这就是其中的真正原因所在。 步进电机在低速下的运行性能才有实际意义，一般是每分钟300转到600转，考虑到用户使用机械减速装置带负载，要使电机提供足够的力矩，电机的常态速度常常被选择在每分钟几十转，此时电机供力大、效率高、噪音低，至于振动问题，则要靠增加驱动器细分的方法加以解决了。 最高空载转速的计算公式为： 空载转速（转/分）=60 乘以时钟频率 / 200乘以细分数 (M是细分数） 假如M=16，时钟频率=150KHZ 则最高空载转速约等于2800转/分钟 即60乘以150000，再除以200与16的积，得出的结果。
1步进电机 步进电机驱动器 无刷电机 无刷电机驱动器 地址：深圳宝安区 TEL ：2 朱生 步进电机选型的计算方法 步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。 ◎驱动模式的选择 驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。 下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算 必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按 下面公式计算： 必要脉冲数＝ 物体移动的距离 距离电机旋转一周移动的距离 × 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算 驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。 驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。 （1）自启动运行方式 自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。 自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。 自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下：
必要脉冲数[脉冲] 驱动脉冲速度[Hz]= 定位时间[秒] （2）加/减速运行方式 加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。 加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下： 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 驱动脉冲速度[Hz]= 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] ◎电机力矩的简单计算示例 必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（T L） 负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。 负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。 （1）滚轴丝杆驱动 2步进电机步进电机驱动器无刷电机无刷电机驱动器 地址：深圳宝安区 TEL：2 朱生
伺服电机的选型计算方法
2012-4-17 10:51:00 来源：kingservo
１、
伺服电机和步进电机的性能比较
步进电机作为一种开环控制的系统， 和现代数字控制技术有着本质的联系。 在目前国 内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交 流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。 为了适应数字控制的发展趋势， 运动控 制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。 虽然两者在控制方 式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二 者的使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°，五相混合式步进电机步距角一般 为 0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如山洋公司 （SANYO DENKI）生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为 1.8°、 0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合 式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以京伺服（KINGSERVO) 全数字式交流伺服电机为例，对于带标准 2500 线编码器的电机而言，由于驱动器内部采 用了四倍频技术，其脉冲当量为 360°/10000=0.036°。对于带 17 位编码器的电机而言， 驱动器每接收 131072 个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为 360°/131072=0.0027466°， 是步距角为 1.8°的步进电机的脉冲当量的 1/655。 二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。 振动频率与负载情况和驱动器性能有关， 一 般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。 这种由步进电机的工作原理所决定的低频振 动现象对于机器的正常运转非常不利。 当步进电机工作在低速时， 一般应采用阻尼技术来 克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳， 即使在低速时也不会出现振动现象。 交流伺服系统具有 共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检 测出机械的共振点，便于系统调整。 三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降， 且在较高转速时会急剧下降， 所以其最高工 作转速一般在 300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为 2000RPM 或 3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 四、过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以京伺服 （KINGSERVO)交流伺服系统为例， 它具有速度过载和转矩过载能力。 其最大转矩为额定转 矩的三倍， 可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。 步进电机因为没有这种过载能力， 在选型时为了克服这种惯性力矩， 往往需要选取较大转矩的电机， 而机器在正常工作期间 又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。 五、运行性能不同
步进电机选择的详细 计算过程
1，如何正确选择伺服电机和步进电机？ 主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源，或电池供电，电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。 2，选择步进电机还是伺服电机系统？ 其实，选择什么样的电机应根据具体应用情况而定，各有其特点。请见下表，自然明白。 步进电机系统伺服电机系统 力矩范围中小力矩（一般在20Nm以下）小中大，全范围 速度范围低（一般在2000RPM以下，大力矩电机小于1000RPM）高（可达5000RPM）,直流伺服电机更可达1~2万转/分 控制方式主要是位置控制多样化智能化的控制方式，位置/转速/转矩方式平滑性低速时有振动（但用细分型驱动器则可明显改善）好，运行平滑 精度一般较低，细分型驱动时较高高（具体要看反馈装置的分辨率） 矩频特性高速时，力矩下降快力矩特性好，特性较硬 过载特性过载时会失步可3~10倍过载（短时） 反馈方式大多数为开环控制，也可接编码器，防止失步闭环方式，编码器反馈 编码器类型 - 光电型旋转编码器（增量型/绝对值型），旋转变压器型 响应速度一般快 耐振动好一般（旋转变压器型可耐振动）
温升运行温度高一般 维护性基本可以免维护较好 价格低高 3，如何配用步进电机驱动器？ 根据电机的电流，配用大于或等于此电流的驱动器。如果需要低振动或高精度时，可配用细分型驱动器。对于大转矩电机，尽可能用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能。 4，2相和5相步进电机有何区别，如何选择？ 2相电机成本低，但在低速时的震动较大，高速时的力矩下降快。5相电机则振动较小，高速性能好，比2相电机的速度高30~50%，可在部分场合取代伺服电机。 5，何时选用直流伺服系统，它和交流伺服有何区别？ 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。 有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 6，使用电机时要注意的问题？
课程设计电机的选择计算 2.1 选择电动机的类型 按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V. 2.2 选择电动机的容量 工作机的有效功率为Pw=FV/1000=(2200N×1.0m/s)/1000=2.2kw. 从电动机到工作机输送带间的总效率： 联轴器的传动效率η1=0.99. 带传动效率η2=0.96. 一对圆锥滚子轴承的效率η3= 0. 98. 一对球轴承的效率η4= 0.99. 闭式直齿圆锥齿传动效率η5= 0.97. 闭式直齿圆柱齿传动效率η6= 0.97. 总效率=η21η2η33η4η5η6=0.992×0.96×0. 983×0.99×0.97×0.97=0.817. 所以电动机所需工作功率为： P d =Pw/η ∑ =2.2kw/0.817=2.69kw 2.3确定电动机转速 查表得二级圆锥圆柱齿轮减速器传动比i=8-40，而工作机卷筒轴的转速为：d=250mm nw=60×1000V/πd=76.5r/m 所以电动机转速的可选范围为： nd=i×nw =(8-40) ×76.5=(612-3060)r/m 符合这一范围的同步转速有750 r/m,1000 r/m,1500 r/m,3000 r/m四种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量及价格因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000 r/m的电动机如表2-1： 表2-1 电动机的型号额定功率/kw 满载转速/ （r/m） 启动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩 Y132S-6 3 960 2.0 2.0
电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如表2-2： 表2-2 尺寸/mm 型号H A B C D E F×GD G Y132S 132 216 140 89 38 80 10×8 33 2.4 计算传动装置的总传动比i ∑ 并分配传动比 2.4.1 分配原则 1.各级传动的传动比不应该超过其传动比的最大值 2.使所设计的传动系统的各级传动机构具有最小的外部尺寸 3.使二级齿轮减速器中，各级大齿轮的浸油深度大致相等，以利于实现油池润滑 2.4.2 总传动比i ∑ 为： i ∑ =nm/ nw=960/76.5=12.549 2.4.3分配传动比： i ∑=i 1 i 2 圆锥齿轮传动比一般不大于3，所以： 直齿轮圆锥齿轮传动比：i 1 =3 直齿轮圆柱齿轮传动比: i 2 =4.18 实际传动比：i’ ∑ =3×4.18=12.54 因为△i=0.009<0.05,故传动比满足要求2.5 计算传动装置各轴的运动和动力参数2.5.1 各轴的转速 Ⅰ轴 n I =nm=960r/m Ⅱ轴 n Ⅱ=n I / i 1 =960/3=320 r/m Ⅲ轴 n Ⅲ=n Ⅱ / i 2 =320/4.18=76.6 r/m Ⅳ轴 n Ⅳ=n Ⅲ =76.6r/m 2.5.2 各轴的输入功率 Ⅰ轴 P I = P d η1=2.69kw×0.99=2.663kw Ⅱ轴 P Ⅱ= P I η5η4=2.663×0.99×0.97=2.557kw Ⅲ轴 P Ⅲ= P Ⅱ η6η3=2.557×0.97×0.98=2.43kw Ⅳ轴 P Ⅳ= P Ⅱ η1η3=2.43×0.99×0.98=2.358kw 2.5.3 各轴的输入转矩 电动机轴的输出转矩T d =9.55×106×2.69/960=2.68×104 N.mm
步进电动机的步距角计算方法 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应 用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种 开环控制。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。 永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为度或15度; 反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。 混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为度而五相步进角一般为度。这种步进电机的应用最为广泛，也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。 步进电机的一些基本参数: 电机固有步距角:
它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如SL86S2114A型电机给出的值为°/°(表示半步工作时为°、整步工作时为°)，这个步距角可以称之为'电机固有步距角'，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。 步进电机的相数: 是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为°/°、三相的为°/°、五相的为°/°。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则'相数'将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。 保持转矩(HOLDINGTORQUE): 是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为的步进电机。 DETENTTORQU E: 是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。DETENTTORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解;由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有DETENTTORQUE。 步进电机的一些特点: 1.一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。 2.步进电机外表允许的最高温度。
步进电机选择的详细计算过程 2011-07-25 00:13:59| 分类：默认分类|举报|字号订阅 1，如何正确选择伺服电机和步进电机？ 主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源，或电池供电，电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。 2，选择步进电机还是伺服电机系统？ 其实，选择什么样的电机应根据具体应用情况而定，各有其特点。请见下表，自然明白。
各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 6，使用电机时要注意的问题？ 上电运行前要作如下检查： 1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）； 2）控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞线）； 3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行良好后，再逐步连接。 4）一定要搞清楚接地方法，还是采用浮空不接。 5）开始运行的半小时内要密切观察电机的状态，如运动是否正常，声音和温升情况，发现问题立即停机调整。 7，步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？ 一般要考虑以下方面作检查： 1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大50%~100%的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复动。 2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要>10mA），以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是CMOS电路，则也要选用CMOS输入型的驱动器。 3）启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速过程，最好从电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定，甚至处于惰态。 4）电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。因为，实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。 5）对于5相电机来说，相位接错，电机也不能工作。 8，我想通过通讯方式直接控制伺服电机，可以吗？ 可以的，也比较方便，只是速度问题，用于对响应速度要求不太高的应用。如果要求快速的响应控制参数，最好用伺服运动控制卡，一般它上面有DSP和高速
电机选型计算公式总结功率：P=FV（线性运动） T=9550P/N(旋转运动) P——功率——W F——力——N V——速度——m/s T——转矩——N.M 速度：V=πD N/60X1000 D——直径——mm N——转速——rad/min 加速度：A=V/t A——加速度——m/s2 t——时间——s
力矩：T=FL 惯性矩：T=Ja L——力臂——mm（圆一般为节圆半径R）
J ——惯量——kg.m2 a ——角加速度——rad/s2 1. 圆柱体转动惯量(齿轮、联轴节、丝杠、轴的转动惯量) 8 2MD J = 对于钢材：341032-??= g L rD J π ) (1078.0264s cm kgf L D ???- M-圆柱体质量(kg)； D-圆柱体直径(cm)； L-圆柱体长度或厚度(cm)； r-材料比重(gf /cm 3)。 2.丝杠折算到马达轴上的转动惯量： 2i Js J = (kgf·cm·s 2) J s –丝杠转动惯量(kgf· cm·s 2)； i-降速比，1 2 z z i = 3. 工作台折算到丝杠上的转动惯量 g w 22? ?? ???=n v J π g w 2s 2 ? ?? ??=π(kgf·cm·s 2) 角加速度a=2πn/60t v -工作台移动速度(cm/min)； n-丝杠转速(r/min)； w-工作台重量(kgf)； g-重力加速度，g = 980cm/s 2； s-丝杠螺距(cm) 2. 丝杠传动时传动系统折算到驱轴上的总转动惯量： ()) s cm (kgf 2g w 1 22 22 1????? ???????? ??+++=πs J J i J J S t J 1-齿轮z 1及其轴的转动惯量； J 2-齿轮z 2的转动惯量(kgf·cm·s 2)； J s -丝杠转动惯量(kgf·cm·s 2)； s-丝杠螺距，(cm)； w-工件及工作台重量(kfg). 5. 齿轮齿条传动时折算到小齿轮轴上的转动惯量
步进电机选型的计算方法 步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。 一、驱动模式的选择 驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。 下图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。 ●必要脉冲数的计算 必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。必要脉冲数按下面公式计算： 必要脉冲数＝ 物体移动的距离 距离电机旋转一周移动的距离 × 360 o 步进角 ●驱动脉冲速度的计算 驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。 驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。 （1）自启动运行方式 自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。 自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。 自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下： 驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲] 定位时间[秒] （2）加/减速运行方式
加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。 加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下： 驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 定位时间[秒]－加/减速时间[秒] 二、电机力矩的简单计算示例 必要的电机力矩＝（负载力矩+加/减速力矩）×安全系数 ●负载力矩的计算（TL） 负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。步进电机驱动过程中始终需要此力矩。负载力矩根据传动装置和物体的重量的不同而不同。许多情况下我们无法得到精确的系统参数，所以下面只给出了简单的计算方法。 负载力矩可以根据下面的图表和公式来计算。 （1）滚轴丝杆驱动 ※负载力矩的计算公式： TL＝[ F·PB 2πη + μ0F0PB 2π ]× 1 i [kgf·cm] ※负载力矩的估算公式： TL＝m·PB 2πη × 1 i [kgf·cm] （水平方向） TL＝m·PB × 1 ×2 [kgf·cm] （垂直方向）
第三章电动机的选择计算 合理的选择电动机是正确使用的先决条件。选择恰当，电动机就能安全、经济、可靠地运行；选择得不合适，轻者造成浪费，重者烧毁电动机。选择电动机的内容包括很多，例如电压、频率、功率、转速、启动转矩、防护形式、结构形式等，但是结合农村具体情况，需要选择的通常只是功率、转速、防护形式等几项比较重要的内容，因此在这里介绍一下电动机的选择方法及使用。 3.1电动机选择步骤 电动机的选择一般遵循以下三个步骤： 3.1.1 型号的选择 电动机的型号很多，通常选用异步电动机。从类型上可分为鼠笼式与绕线式异步电动机两种。常用鼠笼式的有J、J2、JO、JO2、JO3系列的小型异步电动机和JS、JSQ系列中型异步电动机。绕线式的有JR、JR O2系列小型绕线式异步电动机和JRQ系列中型绕线式异步电动机。 从电动机的防护形式上又可分为以下几种： 1．防护式。这种电动机的外壳有通风孔，能防止水滴、铁屑等物从上面或垂直方向成45o以内掉进电动机内部，但是灰尘潮气还是能侵入电动机内部，它的通风性能比较好，价格也比较便宜，在干燥、灰尘不多的地方可以采用。“J”系列电动机就属于这种防护形式。 2．封闭式。这种电动机的转子，定子绕组等都装在一个封闭的机壳内，能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电动机内部，但它的密封不很严密，所以还不能在水中工作，“JO”系列电动机属于这种防护形式。在农村尘土飞扬、水花四溅的地方（如农副业加工机械和水泵）广泛地使用这种电动机。 3．密封式。这种电动机的整个机体都严密的密封起来，可以浸没在水里工作，农村的电动潜水泵就需要这种电动机。 实际上，农村用来带动水泵、机磨、脱粒机、扎花机和粉碎机等农业机械的小型电动机大多选用JO、JO2系列电动机。 在特殊场合可选用一些特殊用途的电动机。如JBS系列小型三相防爆异步电动机，JQS 系列井用潜水泵三相异步电动机以及DM2系列深井泵用三相异步电动机。 3.1.2 功率的选择 一般机械都注明应配套使用的电动机功率，更换或配套时十分方便，有的农业机械注明本机的机械功率，可把电动机功率选得比它大10%即可（指直接传动）。一些自制简易农机具，我们可以凭经验粗选一台电动机进行试验，用测得的电功率来选择电动机功率。 电动机的功率不能选择过小，否则难于启动或者勉强启动，使运转电流超过电动机的