磁阻电机的计算

- 2018-01-03 -

    步进磁阻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履行元件。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。

  挑选步进电机时,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,首先要核算机械系统的负载转矩,电机的矩频特功能满意机械负载并有必定的余量保证其运转牢靠。在实际作业过程中,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。

  挑选步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样能够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,一是能够改动丝杆的导程,二是能够通过步进电机的细分驱动来完结。但细分只能改动其分辨率,不改动其精度。精度是由电机的固有特性所决议。

  挑选功率步进电机时,应当预算机械负载的负载惯量和机床要求的发动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有必定的余量,使之最高速连续作业频率能满意机床快速移动的需求。

  挑选步进电机需求进行以下核算:

  (1)核算齿轮的减速比

  依据所要求脉冲当量,齿轮减速比i核算如下:

  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)核算作业台,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---作业台分量(N)

  S---丝杆螺距(cm)

  (3)核算磁阻电机输出的总力矩M

  M=Ma+Mf+Mt(1-3)

  Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2(1-4)

  式中Ma---电机发动加快力矩(N.m)

  Jm、Jt---电机本身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)

  n---电机所需到达的转速(r/min)

  T---电机升速时刻(s)

  Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2(1-5)

  Mf---导轨冲突折算至电机的转矩(N.m)

  u---冲突系数

  η---传递功率

  Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2(1-6)

  Mt---切削力折算至电机力矩(N.m)

  Pt---最大切削力(N)

  (4)负载起动频率预算。数控系统操控电机的发动频率与负载转矩和惯量有很大联系,其预算公式为

  fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml)÷(1+Jt/Jm)]1/2(1-7)

  式中fq---带载起动频率(Hz)

  fq0---空载起动频率

  Ml---起动频率下由矩频特性决议的电机输出力矩(N.m)

  若负载参数无法准确断定,则可按fq=1/2fq0进行预算.

  (5)运转的最高频率与升速时刻的核算。因为电机的输出力矩跟着频率的升高而下降,因此在最高频率时,由矩频特性的输出力矩应能驱动负载,并留有满足的余量。

  (6)负载力矩和最大静力矩Mmax。负载力矩可按式(1-5)和式(1-6)核算,磁阻电机在最大进给速度时,由矩频特性决议的电机输出力矩要大于Mf与Mt之和,并留有余量。一般来说,Mf与Mt之和应小于(0.2~0.4)Mmax.