一口氣40分鐘，帶你速通機械工程師必會電機選型一個視頻教會你！

這就是你大學課堂沒學透，單幹飛鏢機械設計 自動化選型絕對躲不開的四種核心電機部件 伺服驅動直驅很多新手幹設計 面試翻車都是因爲分不清它們的選型邊界 本期視頻一次性給大家講透四種電機的核心原理 性能差異優缺點適配場景和精準選型邏輯 全程一線實戰乾貨，沒有半句廢話 不管是剛入行的新手上崗選型 面試備考，還是老工程師覆盤避坑 這條視頻都能直接用，我還整理好了全套機械設計學習資料 包含設計手冊選型樣冊量產加工圖紙 有需要的小夥伴暗號777，直接全部帶走 大家好，我是雲飛老師 今天開始講解電機選型專題的第一節課 也就是電機的分類與介紹 那麼電機屬於原動機，這句話是什麼意思 也就是說，它能夠提供氣動系統的動力 也能夠提供液壓系統的動力 大家想啊，氣動系統動力來自於什麼？空氣壓縮機 而空氣壓縮機呢是由電機所帶動的 那麼液壓系統也是一樣的，動力來自於液壓泵 而液壓泵呢也是由電機所帶動的 所以說電機屬於原動機 既能夠提供 氣動系統的動力 也能夠提供 液壓系統的動力 那麼我們做設計時能夠接觸到的電機種類 非常多 如果說分類的話 可以按照很多種形式 來進分類 比如說 按照電機的工作電源來分類 可以分為 直流電機或者是 交流電機 那如果按照電機內部的結構原理來分類呢 可以分為同步的異步的或者是有刷的無刷的 但是我們做非標設計不用這麼複雜 可以直接根據電機的用途來進行分類 分為什麼呢驅動電機執行電機以及直驅電機 那麼接下來就針對這三種電機做簡單的介紹 那什麼是驅動電機呢 也就是說我在利用電機帶動機構運動時 如果我所需要的是持續的動力 我希望機構它能夠一直運動 所使用到的電機就是驅動電機了 常用的都有誰來看第一種 三相異步電機體積是很大的 一般用在這種大型的輸送機構中 起重機中或者說是大型的風機中 它就屬於驅動電機來做下記錄 第一種是三相異步電機 那麼如果我需要更大的輸出扭矩需要剛性更高 可以使用這種減速電機 它前方是有這種減速器的能夠起到減速增扭的效果 輸出扭矩更大剛性更高 但是同樣的它適合用在這種大型的機構 或者是設備中寫下減速電機 那麼適合用在小型機構或者是設備中的驅動電機是誰呢 來看一下在本臺設備中有一條 小型的皮帶輸送機進行NG下料的 那麼帶動它運動的電機就是調速電機了 來這裡做下記錄 有這個調速器能夠調節電機輸出的轉速 同樣的有這個減速器能夠起到減速增扭的效果 它就適合用在這種小型的機構或者是設備中 這是三種常用的這個驅動電機 那什麼是執行電機呢 也就是說我在利用電機帶動機構運動時 如果我需要達到多點控制 我希望實現頻繁的起停頻繁的往復運動 那麼所使用電機就是執行電機了 常用的就兩種哪兩種呢 第一種就是步進電機 第二種就是伺服電機 常用的直型電機就這兩種 那什麼是直驅電機 注意一下剛剛我們所提到的這五種電機 如果要帶動一個機構運動需要什麼呢 需要合適的傳動機構去傳遞動力 比如說這裡有一臺電機，很明顯是伺服 對吧它要帶動機構運動 需要用到聯軸器，需要用到滾珠絲桿 以及對應的導向的零部件對不對 好我們再看這裡有個同步帶移料機構 電機用的是步進電機 聯軸器用到了 同步的同步輪也用到了 好那在這個位置 有一條小型的皮帶輸送機 電機用的是這種調速電機 同樣要使用到傳動機構 去帶動滾筒運動 從而帶動皮帶輸送物料 是不是 那麼直驅電機就不需要 它可以直接去帶動機構運動 常用的都有誰 直驅就是直接驅動的意思 用英文表示就是 direct drive 我們取首字母兩個D 分爲兩種 一種是DDL 一種是DDR 那麼這個L就是 linear 線性的意思 大家想直接驅動的線性電機是誰呢 就是直線電機 好那麼R就是 rotating 旋轉 直接驅動的旋轉電機就是 DD 馬達 這就是我們做設計師經常會接觸到的這種電機 來看一下直線電機長什麼樣子 直線電機 有這種平板式的 常用的還有這種U型的 來再來看 DD 馬達 滴滴馬達 就是這種在生活中哪裏見的比較多 比如說洗衣機 一些很好的這種滾筒洗衣機用的電機就是 DD 馬達了 好吧 好那今天先了解一下做設計常用的電機都有哪些 下節課我們來討論一下不同種類電機都有什麼區別 以及如何根據工況來確定電機的種類 今天就講到這 我是雲飛老師 咱們下節課 再見 大家好 我是雲飛老師 今天開始講解電機選型專題的第二節課 也就是不同種類的電機都有哪些區別 上節課有對電機進行簡單的分類 可以分爲直流的交流的 或者是同步的異步的有刷的無刷的 那麼有刷無刷倒是好理解 有碳刷就是有刷電機 沒有碳刷就是無刷電機 我們現在常用的像步進像伺服電機 都屬於無刷電機對吧 那麼直流交流和同步異步有什麼區別呢 我們來看這個位置 先說直流和交流的區別 主要看的就是所使用的電壓是低壓還是高壓了 那如果說電壓是12伏 16伏 24伏 36伏或者是48伏 這就屬於低壓屬於直流電機 那所使用的電壓是110, 220, 380的 那就是高壓屬於交流電機了 這就是直流和交流的區別 那麼同步和異步有什麼區別呢 我們來看這張圖 一臺電機，它是主要由定子和轉子組成 對吧，這兩部分 那麼其中一部分是永磁體 另外一個通過通電產生磁場 那麼這就屬於同步電機 如果兩者都不是永磁體的話 那就屬於異步電機了 來看一下 同步電機轉子或者是定子 它自帶着磁場的 然後另外一個也有辦法搞磁場出來 此時轉子轉速和磁場的轉速是一致的 所以說轉速穩定性好 但是過載會丟步，能耗較低 這就是同步電機 那麼異步電機 比如說我們常用的三相異步電機 它轉子和定子都是不帶磁場的 都不是永磁體 那麼一般是給定子通電 然後定子上方就有磁場了 是吧 轉子的話 它在產生電流 然後在轉子上形成迴路 再產生另外一個磁場 兩個磁場相互作用 從而達到一個轉子轉動的效果 那麼轉子轉速比磁場轉速要慢 跟不上步伐永遠要慢一步 那麼轉子或者 它的定子磁場需要外部定子感應 不節能，效率低 也是使用最廣泛的交流電機的種類 這是我們剛剛所提到的三相異步電機 便宜結構簡單便於維護 那麼有一個特點就是當轉子轉速和磁場轉速差距較大的時候 輸出的力矩會增加 所以說有一個低速力矩性能優良的特性 啟動轉矩大有一定的這種過載能力 這就是同步和異步的區別 大家記住一點就行了 轉子和定子中 有一個是永磁體那麼就是同步電機 如果兩者都不是永磁體那就是異步電機 好那麼今天關於不同種類電機的介紹 咱們就聊這麼多 下節課來看一下如何根據工況來確定電機的種類 我是雲飛老師咱們下節課再見 大家好我是雲飛老師 今天開始講解電機選型專題的第三節課 也就是如何根據工況來確定電機的種類 我列舉了六種工況 先看第一種 小型的輸送機構 也就意味著負載不是很重 那可以使用什麼電機呢 來看第一種電機 就是調速電機 它就適合用在這種小型的機構 或者是設備中 長什麼樣子 就是差不多這個樣子 有這個調速器能夠調節電機輸出的轉速 有這個減速器能夠起到減速增扭的效果 它就適合用在小型的機構或者是設備中了 這是第一種電機 第二種電機就是步進電機了 來看看長什麼樣子 步進電機方方正正的 在帶動機構運動時是能夠實現多點控制 實現頻繁啟停的屬於我們常用的執行電機的一種 好那這個時候就看需求了 如果說小型輸送機構需要持續的運動工作 就用調速電機 如果說有啓停的要求就用步進電機 那麼第二種工況 中大型的輸送機構可以使用什麼電機呢 第一種就是三相異步電機 體積是很大的，一般用在這種大型的輸送機構中 起重機中或者說是大型的風機中 它屬於驅動電機 好那麼還有誰呢 比如說減速電機 能夠輸出更大的扭矩，剛性更高 同樣的適合用在這種大型的機構 或者是設備中前方有減速器的 還有誰呢，比如說這種變頻電機 它屬於三相異步電機更新迭代之後的一個產品 調速的範圍要更大一些 後面針對調速咱們再多去聊聊 好那麼第三種工況 頻繁的啓停或者說正反轉 那麼只有執行電機能夠符合我們的需求 也就是步進電機 還有誰呢 還有伺服電機 伺服電機相比步進電機其實就是後方多了什麼編碼器 來我們看伺服電機就是後方多了編碼器的 好，那麼選哪種也要看你對於精度的要求 如果說對於精度要求高的話 不用想了，伺服電機 對於精度要求一般，步進電機足夠了 伺服電機雖然說精度高 但是正是由於這個原因 它後方不是用到了編碼器嗎？對吧？ 成本要比步進電機高一些的 所以說一般情況下用步進 要求高的話再用伺服電機 那也就是咱們下方的這個工況 第四個工況，高精度的控制電機 就是伺服電機了，伺服電機 它精度能夠高到什麼樣子 舉個例子 步進電機其實精度已經蠻高了 它的精度取決於什麼 取決於相數和驅動器的細分設置 咱們拿兩相的步進電機舉例 它的步距角是1.8度 也就意味着 我想讓這臺步進電機輸出軸旋轉一週 要給它多少個脈衝 要給它200個脈衝 你看啊，一個脈衝1.8度 200個脈衝就是360度嘛，正好轉一圈 對吧？好，這是兩相步進電機啊 那麼伺服電機，假如說它帶著編碼器是2的17次方的 那麼想讓這臺伺服電機輸出軸啊 旋轉一週要給它131,072個脈衝 這就是兩者的區別了，伺服電機啊，精度絕對是完勝的 好吧？好，那麼要求低轉速的輸出 就是帶減速器的電機啊 我們直接叫它減速電機啊 在減速器的這種減速電機啊 那麼要求超高轉速的輸出呢？ 其實伺服電機可以滿足我們的需求 它的這個額定轉速是多少轉呢 3000轉每分鐘 RPM 那麼最大轉速一般是6000轉每分鐘 那除了伺服電機之外 還有哪種電機它能夠實現超高轉速的輸出呢？ 就是這種無刷電機 來我們看無刷電機 這裡種類很多 就比如說像我們現在看到的這個 就是這個無人機所使用的電機 它就屬於無刷電機 像咱們家裏面用的這種吹風機吸塵器 用的都是無刷電機 那每分鐘的轉速能夠達到上萬轉 甚至是幾萬轉十幾萬轉的樣子 轉速是非常誇張的 但是我們做這個非標機的設計 用無刷電機倒用的少 主要就是我剛剛所提到的這幾種電機 好吧好那今天 就根據工況確定了電機的種類 那麼下節課我們針對驅動電機來進行選型 那麼先介紹一下常用的驅動電機有什麼特點 以及選型所的公式 接下來就是不同的這種情況電機該怎麼選了 好今天就講到這 我是雲飛老師 咱們下節課就再見 大家好 我是雲飛老師 今天開始講解電機選型專題的第四節課 也就是驅動電機的選型與應用 那麼先來瞭解一下三種常用的驅動電機 第一種就是調速電機 那麼配備了調速器能夠調節電機輸出的轉速 而且有減速器能夠起到減速增扭的效果 那麼這裡的調速器它是用來調節電壓的 從而改變輸出的扭矩影響輸出的轉速 優勢就是成本低，適合用在輕載的場合 這是第一種 第二種就是三相異步電機了 三相異步電機額定轉速有很多種 有3000轉每分鐘的 還有1500、1750轉每分鐘的 那爲什麼同樣是三相異步電機 額定轉速有這麼大的差別呢 下方有一個公式我們來看一下 其中N代表的就是電機輸出的額定轉速了 60就是1分鐘60秒單位的換算 那麼這個F指的是 電源頻率，國內常用的就是50赫茲 P指的是磁極對數 好我們拿額定轉速是1500轉每分鐘的電機舉例 如果說轉速是1500的話 此時電源頻率是50赫茲 那麼P應該是幾，P應該是2，對不對 好磁極對數爲2 那麼也就是兩對四極 所以說1500轉每分鐘的電機 它是一個4級的電機 轉速爲什麼有這麼的差別 就是跟電機的級數是有關係的 好我們再往下看 但是你去呃真的用過三相異步電機啊， 呃應該就知道了 它的實際轉速達不到1500的 有多少的？ 常用的就是1450 1440 1430 1400 1390的，對不對？ 那爲什麼這個實際轉速 相對於這個額定轉速會有降低呢？ 其實也是跟電機它本身的結構有關係 來我們看這張圖啊 它是怎麼工作的？ 要給定子通電， 然後呢，定子上就會產生一個磁場了 那麼通過切割磁感線呢，轉子上會產生電流啊， 然後啊，呃，在轉子上方形成迴路，又產生了一個磁場 兩個磁場相互作用 從而讓轉子實現旋轉定期實現工作 所以說呢，這個轉子的轉速啊， 它要比磁場的轉速要慢那麼一步， 因爲需要有這麼一個過程才能夠讓轉子呢旋轉起來啊 所以說呢，我們所看到的實際轉速啊，要比額定轉速要低一些啊 好，那麼關於三相異步電機， 它轉速的調節啊 常用的就是這兩種方式 通過變頻器或者說加減速器啊 好，那麼先說減速器 常用的有蝸輪蝸桿減速器 擺線針輪減速器 普通的齒輪減速器 下方的像行星齒輪減速器 是跟這種步進電機或者說是伺服電機搭配使用的 像這個諧波減速器是屬於精度最高的減速器了 一般是跟伺服電機搭配使用 像這種三相異步電機，前方三種是沒什麼問題的 好，那麼變頻器有一點大家需要注意 它是用來調節電源的頻率的，對不對 那麼剛剛我們有看到這張圖片 在電機的後方有一個風扇對吧 跟轉子是共用一根軸的 我可以通過變頻器去調電機輸出的轉速 但是不能隨便調，有範圍 如果說你調得很低 那風扇的轉速也會很低對不對 風扇是幹嘛的？散熱的 如果說這個風扇轉速低的話 散熱性不好電機容易燒壞了 所以說我可以使用變頻器 去調三相異步電機輸出的轉速 但是有範圍，一般調到它本身轉速的70%左右 就不能再往下調了 再調就容易燒壞了 但是像這種變頻電機就不影響 變頻電機的話 轉子和風扇是分開的，不是共用根軸 就是你怎麼去調這個轉子轉速對風扇的轉速沒有影響 所以說變頻機調速範圍就大很多 一般在5到50赫茲這個範圍之內 好，那麼我們再來看減速電機 減速電機的話它就是配備了這種減速器 那麼輸出的扭矩更大，剛性更高 然後輸出的轉速也較低 這就是三種電機的 介紹啊，咱們就大致的瞭解一下 好，那麼下方關於驅動電機選型所用到的公式 帶大家呢先來過一下 公式一就是 P 等於 T 乘以 N 除以 950 這是一個很常見的公式對吧 好，公式二的話呢就是 P 等於 FV 功率的另外一個計算公式了，比較簡單的 F 乘 V 就可以了 還有一個不常用的就是 P 等於 T 乘以 omega T 是扭矩，omega 是角速度 還有就是公式四 T對F成L F是力 L是力弊 那麼下節課咱們來分別介紹一下這幾個公式 然後呢，嗯，像這個P等於T乘以N除以950 這個950是怎麼得出來的？咱們也來細講一下 好吧？今天啊，就先講這麼多 下節課呢，針對驅動電機的選型所用的公式 咱們來詳細的講講啊 我是雲飛老師，咱們下節課再見啊！ 大家好，我是雲飛老師 今天開始講解電機選型專題的第五節課 也就是驅動電機選型所用公式的介紹啊 好，我們來看一下 這裏呢，我準備了四個公式 第一個公式呢，就是P等於T乘以N除以9550 這個9550是怎麼得出來的？等下咱們細聊啊 其中P呢代表的是功率，單位注意啊是千瓦 那麼T呢是力矩，單位是牛米 啊這個N轉速，單位是轉每分鐘 注意啊，不是每秒，是每分鐘啊 好，來看第二個公式，就是P等於Fv 它更傾向於呢去計算直線方向的這個功率啊 好，那麼其中P就是功率 單位就變成了瓦了啊，不是千瓦了，是瓦 好，這個F的話呢，作用力單位是牛 v的話就是速度單位是米每秒 這是第二個公式啊 第三個公式用的就不多啊 P等於T乘歐伯格 它更相像於計算旋轉所需的這個功率 其中呢這個P是功率單位同樣是瓦 好那麼T力矩單位是牛米 歐伯格角速度單位是弧度每秒 那麼第四個公式咱們等下再去聊 這個T等於F乘L 其中的T是力矩牛米 F是切線方向的力也就是牛 那L就是力臂長度單位是米 好那麼我們把整理的公式放到前方來 那麼首先 F 等於 T 除以 R R 的話我們就理解為力臂 像比如說同步帶機構像這種輸送機構 那麼力臂的話都是對應的同步輪 或者說是滾筒或者是鏈輪的半徑 所以這裡好理解力它等於扭矩再除以力臂 這裡力臂咱們就用半徑來表示 好那麼輸送的速度 V 它就等於角速度 乘以這個力臂 v 等於歐伯格乘r 這個輸送的速度等於角速度乘力臂 好那麼我們再看前方等號前方的相乘 fv 它就等於什麼它就等於 t 除 r 再乘以歐伯格乘r 那麼 r 就約掉了就是 t 乘以歐伯格 那麼其中歐伯格角速度它等於什麼呢 它等於二π乘轉速 這個公式大家要記住，歐伯格它等於二π乘轉速 這裡咱們就不去引申了 大家把這個公式記住就可以了 歐伯格它等於二π乘轉速 那我們再來看 其中這個轉速的單位 現在是轉每秒 我們要把它換算成轉每分鐘 所以說這裡應該就變成了二πn 這裡此時n的轉速單位是rpm 好後方呢 T 那麼這裡要除一個60 對吧 秒換算成分鐘這裡要除以60 那麼2π是多少 6.28 6.28 然後下方是60 把6.28約掉 60除6.28就是多少就是9.55 好那麼9550是怎麼得出來的呢 因為此時功率單位是瓦 我們要換算成千瓦 那麼這個分母要乘一個1000 就是9550 那大家看一下二π約掉了 這不就是 n 乘以 t 再除以 9550 也就是我們剛剛所提到的第一個公式 這就是第一個公式的推導 你要知道 9550 是怎麼得出來的 但是公式一確實用的不多 我們用的最多的還是誰啊 公式二 比如說像這種皮帶輸送機 我去計算電機所需的功率是多大 那麼F就是摩擦力，還包括了張緊力 V的話就是我所要求的物料輸送的速度 就能夠得到一個大致功率了 給好安全係數，考慮好整個機構的傳動效率 咱們就能夠算出所需的功率是多大了 那下節課咱們就來真正的去講解這個電機選型的問題了 皮帶輸送機咱們就不去聊了 直接聊傾斜皮帶輸送機 好今天講到這兒 我是雲飛老師，咱們下節課再見 大家好，我是雲飛老師 今天開始講解電機選型專題的第六節課 也就是傾斜皮帶輸送機中電機的選型 我們先來看一下已知條件都有哪些 首先就是負載的質量是 50 千克 那麼輸送的速度是 0.3 米每秒 也就是 300 毫米每秒的樣子 那麼滾筒的直徑 90 毫米，0.09 米 摩擦係數指的是皮帶和皮帶下方支撐結構之間的摩擦係數 給的是0.2 那麼輸送機與地面的夾角是30度 那如何根據這些已知條件來選擇合適型號的電機呢 我們來看第一步就是計算滾筒的轉速 用到了這個公式滾筒轉速n等於輸送的速度v 再除以什麼滾筒的周長a 那輸送的速度v是一個已知量0.3米每秒 那滾筒的直徑是已知的 滾筒的周長就好算了 派d對吧 那得到的結果是0.2826米 好那麼計算一下 得到的結果是1.06轉每秒 那麼多少轉每分鐘呢 乘以60就可以了 63.7轉每分鐘 那麼電機我們常用的就是四級電機 轉速大概就是1450轉每分鐘的樣子 所以說用到的減速器減速比大概就是 1450除以63.7 22.8左右 那麼減速器可以選擇渦輪渦桿減速器 那接下來就是計算電機的功率 用到的公式就是上節課我們所提到 的計算功率常用的公式P等於FV了 那其中呢，V是已知量，就是輸送的速度0.3米每秒 我們不知道的 就是這個F 也就是利用滾筒帶動皮帶 輸送物料所需要克服的力 好，這個力是多大呢 由哪些部分組成呢 我們來分析一下 要畫一個示意圖 這就是傾斜的輸送面 然後呢 物料是擺放在上方的 物料擺放在上方 好，物料的重力是豎直向下的 重力的方向永遠豎直向下 那麼我利用滾筒帶動皮帶運動 去輸送物料所需要克服的力 第一部分就是由重力所產生的一個 沿着傾斜面向下的分力 這是所需要克服的第一個力 好，那麼第二個力就是由重力所產生的 垂直於傾斜面的分力所產生的這個摩擦力 這個分力是壓力，由壓力所產生的摩擦力 那我們來看一下大小，這裏畫條直線 那麼角度這裏都是30度 是吧，都是30度 好，那麼沿着傾斜面向下的這個分力 就是sin30度 再乘以物料的重力mg 對吧 sin的話是對邊比斜邊 垂直於傾斜面重力的分力 就是cos30度 那麼帶動皮帶運動所需要克服的是由它所產生的摩擦力 那麼要乘以什麼摩擦係數 那麼兩者相加就可以了，兩者相加就可以了 好，我們來看一下具體的大小 這個位置傾斜面的摩擦力剛說了 mg乘以cos30度，cos30度是0.866 那麼沿着傾斜面向下的這個分力 那就是sin30度乘mg sin30度多少，零點五對吧 所以說通過這個計算 得到的這個結果就是336.6牛了 那麼速度我們知道是0.3米每秒 對吧，乘一下得到的結果就是100.98瓦 我們直接取整數101瓦 那麼選電機的時候呢，要給它一定的安全係數 要考慮到整個的機構運動存在機械效率傳動效率 而且還要考慮到什麼呢，就是有張緊力存在 張緊力啊，我們一般是默認爲摩擦力的三分之一的 所以說這裏直接 就乘以一個1.3就可以了 它就是 考慮到了這個張緊力了 好，那麼安全係數的話呢，看情況來 如果說你這裏算出的功率不是很大 安全係數可以給大點 因爲現在這種 工況 負載50千克還是有點點重的 對不對 好，那麼 這裏算出的結果 是101瓦 不是很大的功率 咱們可以給稍微大點 但如果說你算出的功率 是很大的 一千瓦以上的 那安全係數就不適合給太大了 成本會很高 那麼傳效率的話呢 這裏咱們就看一下就行了 包括渦輪蝸桿減速器的減速比不是20嗎 22.8左右對吧 對應的它的傳動效率就是0.75的樣子 那還要考慮到軸承的 還要考慮到皮帶和滾筒的 總的效率就是0. 0.72的樣子 那麼通過計算得到的結果是911瓦 我們根據得到的結果去選電機就可以了 比如說來看這個樣冊 這是渦輪蝸桿減速電機它的一個樣冊 咱們算出的結果是多少 911瓦對吧 不到1000瓦 那我們往下滑來看一下 這裏是0.12千瓦的 肯定是不行的 對吧 好那麼0.18 0.25 就不考慮了 0.37也不行 0.75的話 其實還好因爲這裏安全係數咱們給的很大 但是說 有大的咱們就選大的這裏有1.1千瓦的 是吧 1.1千瓦 然後呢這個我對於輸出轉速的要求是63.7轉每分鐘 好我們看啊 它這個輸出轉速從1.7開始 63.7的話這裏不行對吧 看這邊 63.7 有一個60的 但是咱們儘量選擇大一點的 72的這個 對應的傳動比就是19.45 對應的電機功率就是1.1千瓦 然後是四級的電機 額定轉速1450 好 那看一下我們最終的選擇 電機的功率1.1千瓦 減速機類型渦輪蝸桿減速機 輸出的轉速 63.6 那咱們選擇72的這個對吧 對應的這個是一個減速電機 好那今天呢 關於這個傾斜皮帶輸送機中電機選型 聊這麼多 那麼下節課呢 咱們來再挑一個翻轉機構中的電機 來進行選型 好那今天講到這兒 我是雲飛老師 咱們下節課再見 大家好我是雲飛老師 今天開始講解 電機選型專題的第八節課 也就是什麼是步進電機 步進電機的類型都有哪些 那麼什麼是步進電機呢 它是一種能夠把我們提供給它的 脈衝信號轉化爲角位移的一種電機 也就是你給它一個脈衝呢 它就能夠旋轉一定的角度 這個角度就是步進電機的步進角了 好，這是實物圖 大家可以看一下 那麼運動形式是一步一進的 所以說我們就叫它步進電機 可以通過控制驅動器輸送給電機的脈衝數量 來控制電機旋轉的角度 並且能夠通過控制驅動器輸送給電機的脈衝頻率 來控制電機它輸出的轉速 那麼步進電機屬於同步電機 不是異步電機，屬於無刷電機 直流交流的都有 主要就是所使用的電壓不一樣 好，那麼步進電機的類型 通過相數和法蘭來進行分類 先說相數，有兩相的三相四相五相 那麼兩相步進電機步進角的話就是1.8度 後方的0.9度是二級細分之後的角度 那麼在這種精度要求相對較低的場合 可以使用兩相步進電機 給200或者400個脈衝電機就可以帶動機構旋轉一圈了 四百個脈衝對應的 是二級細分步進角0.9度 好那麼三項的話就是精度要求一般的場合 可以使用三項步進電機 步進角的話1.2度或者是0.6度二級細分 好那麼300或者600個脈衝旋轉一圈 好那麼四項的話就用得很少 步進角的話0.9或者0.45度 對應的400或者800個脈衝電機旋轉一圈 五項的就是對於精度有一定要求的場合會使用到了 如果要求很高的話就用伺服電機了對吧 對應的步進角是0.72度或者0.36度 500或者1000個脈衝電機呢 它帶動機構旋轉一圈 這是精度要求相對較高的場合會使用到的 好那麼我們看法蘭 一般我們這個說電機的規格 像步進電機 我們直接說法蘭大小 20的 28 35 42 57 60 86 其中42和57還有86的使用的比較多的 那不像伺服電機 伺服電機呢，呃，有功率 步進電機是沒有功率的 啊，這點大家要重視 好，來看一下下方的這個圖像 你在買一臺步進電機的時候 呢，廠家所提供的樣冊裏面不會提供功率這個量 啊，會提供這個圖像 這個圖像呢就是步進電機的矩頻特性曲線了 我們來看 啊，橫軸是什麼 橫軸是轉速 對吧 RPM轉每分鐘 豎軸呢是轉矩 牛米，電機輸出轉矩 那從圖像中我們能看出有這麼一個關係 啊，隨着電機輸出轉速的增大 電機輸出的扭矩它是在降低的那 我們都知道啊，有一個公式是這樣的 電機的功率P，它等於扭矩T乘以轉速N再除以9550 如果說轉速增大，扭矩降低功率應該是不變 但是不變的前提是什麼？ 扭矩和轉速的乘積不變 而這裏呢，我們看 圖像中都是歪歪扭扭的曲線 扭矩和轉速的乘積是一直在改變的 所以說步進電機它沒有一個固定的功率值 你在買步進的時候 廠家所提供的樣冊裏面 根本不會提供功率這個量的 所以說我們說步進電機規格就是它法蘭的大小 以及這是一個幾項的步進電機 好那麼今天關於 什麼是步進電機，步進電機的類型講這麼多 下節課再來看一下步進電機的特性 今天講到這我是雲飛老師咱們下節課再見 大家好我是雲飛老師 今天開始講解電機選型專題的第七節課 也就是翻轉機構中電機的選型 先來看一下已知條件都有哪些 首先就是這裏所使用到的鏈輪 型號是10A 17個齒的 那麼翻轉機構的質量是100千克 翻轉機構的半徑500毫米 那麼翻轉所用的時間是5.5秒鐘 對應的角度90度 那麼機構的重心距離旋轉中心多遠呢 200毫米 那首先就是算什麼傳動比 這裡翻轉機構的直徑是1000毫米，一米對吧 好那麼對應的10A 17個齒 這個鏈輪的直徑是94毫米的 所以說通過計算我們能夠算出傳動比是10.6 那麼機構翻轉90度鎖定的弧長 就把整個翻轉機構的周長算出來除以4就行了 意味 翻轉的角度是90度對吧 對應的長度是785毫米 那麼鏈輪的周長呢 這裡鏈輪直徑知道了周長也好算 295.16毫米的樣子 那麼翻轉90度 我們需要鏈輪旋轉多少圈呢 2.66圈就是用785除以295.16 2.66圈 好那看一下 這裡是我對於圈數的需求 這裡是所使用的時間 就能夠得到一個轉速的大小 也就是0.48轉每秒 對應的29轉每分鐘 假設我們用的是這種4級的電機 額定轉速是1500 實際轉速會低一些1450左右 那麼減速器的減速比大約在50的樣子 好，這就是 我們對於這個減速比的需求 啊，減速器的減速比是50， 然後呢，鏈輪跟這個機構的傳動比是10.6， 大家可以看一下這個結構是什麼樣子的啊 好，電機它帶動這個鏈輪旋轉 然後呢，通過鏈條呃帶動整個機構實現一個翻轉啊 好，這裏是有減速器的啊， 大概的結構先了解一下啊 好，那麼接下來要算的就是扭矩了 像這種翻轉機構， 雖然說用的是這種驅動電機， 但是呢，還是要看扭矩啊呃， 不像之前我們講輸送機構先看功率 這裏要看扭矩了 啊機構如果說加速時間很短的話呢， 是不需要去算啊，需要算慣量 但如果說加速時間很長，就不需要算了，那 不需要考慮慣量 這裏就是加速時間它比較長， 所以說咱們不用去算什麼慣量啊 好，那麼呃，只算這個扭矩就可以了啊 只算這種勻速扭矩啊， 那麼勻速扭矩的話啊， 有兩部分 第一部分是由摩擦所產生的扭矩 摩擦所產生的扭矩 那麼摩擦力多少呢 摩擦力就是μmg μ的話指的是這個機架 跟這種拖輥之間的摩擦係數 咱們給個0.1 滾動摩擦 一般我們默認爲0.1 好上方負載100千克 是吧再乘以重力加速度 10牛每千克 再乘以什麼呢 乘以這個 力臂，力臂就是鏈輪的半徑 鏈輪的半徑 0.047米 得到的這個數值是4.7牛米 這是由摩擦力所產生的這個扭矩 就是我帶動整個機構運動 對吧所需要克服的一個扭矩 包含了由摩擦力所產生的這個扭矩 4.7牛米 然後還有一部分就是由重心的這個偏移所產生的扭矩 那麼剛剛說了重心距離旋轉中心是210毫米 那就是0.2米的樣子 然後呢再乘以這個Mg就可以了 得到結果是200牛米 那麼相加 這裡先不能相加 因為這個200牛米是我帶動機構運動所需要的 要換算成這裡電機輸出的要除以什麼呢 鏈輪和鏈條之間的傳動比10.6 所以說這個位置要先用200除以10.6 得到的結果是18.9 再加上這個油摩擦所產生的這個扭矩 大約是4.7的樣子 那得到的結果就是23.6牛米 好那麼 我們要選電機了 這個時候要給安全係數要考慮到效率 效率的話咱們就按照 我看這裡按照0.8來到 總的效率給下降沒關係 安全係數這裡負載比較重 那麼咱們就按照5倍來 因為這個位置得到的數值是147牛米 減速比是很大的 50 對吧 好那咱們先不討論這個問題 來往下看計算電機功率了 用這個公式啊， P等於T乘n除以950 這個扭矩T單位是牛米 這個功率單位是千瓦 這個轉速n單位是轉每分鐘啊， 所以說把數值代入就行了 數值代入一下 扭矩是121牛米 這個數值給的有點問題 應該填147.5啊， 147.5啊， 好，再乘以這個轉速 電機輸出的轉速 29轉每分鐘 再除以950 得到的結果就是 0.45千瓦啊， 就是447瓦，0.45千瓦 咱們可以選擇750瓦電機 減速比是50的 轉速30轉每分鐘 輸入扭矩219牛米 絕對是夠用的 好吧 那今天關於翻轉機構中電機選型 聊這麼多 那下節課 咱們來看步進電機了 好今天講到這 我是袁非老師 咱們下節課再見