瑞士maxon 用于動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用的直流電機(jī)選擇

選擇合適的電機(jī)是選擇動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)組件的核心要素之一。由于其高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩maxon直流電機(jī)帶或不帶電刷是高動(dòng)態(tài)伺服應(yīng)用匹配。一旦規(guī)定了應(yīng)用的要求，并建立了一個(gè)通用的運(yùn)動(dòng)控制策略。有幾個(gè)規(guī)則要尊重，以獲得最佳的電機(jī)

扭矩和電機(jī)尺寸

通常電機(jī)是從計(jì)算出的機(jī)械功率中選擇的，即從速度和扭矩要求中選擇。這可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。例如，以25W機(jī)械功率運(yùn)行的應(yīng)用程序?yàn)槔?。額定功率為40W的maxon EC22非常適合。電動(dòng)機(jī)的額定功率是基于大約1/2的高轉(zhuǎn)速。22000rpm和大約18mNm的標(biāo)稱扭矩。然而，電機(jī)過熱如果所需負(fù)載扭矩為40mNm(同時(shí)負(fù)載速度為6000rpm)這導(dǎo)致25W!)它是電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的兩倍多。

這導(dǎo)致我們的第一條規(guī)則:選擇一個(gè)足夠大的電機(jī)類型，以滿足扭矩要求。如有必要，使用變速箱將電機(jī)的扭矩降低到可接受的水平。本質(zhì)上，有兩個(gè)招矩值警要檢賽。第一種是基于熱的者慮。確保障頭的平均負(fù)載轉(zhuǎn)矩低于電機(jī)顏定轉(zhuǎn)矩或都定轉(zhuǎn)矩。在工作周期不斷重復(fù)的應(yīng)用中，包括Dwe在內(nèi)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的均方根扭矩平均值必須包含在連續(xù)的工作范圍內(nèi)。

第二個(gè)扭矩限制涉及峰值負(fù)載。在短時(shí)間內(nèi)，電機(jī)可以過載而不會(huì)有過熱的危險(xiǎn)。盡管該過裁特性的細(xì)節(jié)取決于電機(jī)設(shè)計(jì)，我們可以陳述如下一般規(guī)則2:直流電動(dòng)機(jī)過載2到3倍持續(xù)幾秒鐘是可能的;電動(dòng)機(jī)越大，過載時(shí)間可能越

圖1:maxon的連續(xù)和短期工作范圍EC22發(fā)動(dòng)機(jī)從本質(zhì)上進(jìn)，40w的額定功率多少是任意的(恒定功睪的黑色雙曲線》。在藍(lán)色的負(fù)載操作點(diǎn)的速度配置文件與高加速扭矩也被添加。觀察平行于轉(zhuǎn)矩軸的電流刻度，反映出直流電機(jī)電流和產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是嚴(yán)格成比例的

覆蓋所有操作點(diǎn)

在給定的電壓施加到一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，速度降低線性增加電機(jī)轉(zhuǎn)矩。電機(jī)在空載時(shí)轉(zhuǎn)速最高所產(chǎn)生的扭矩是最大的啟動(dòng)允許非常高的加速度，并導(dǎo)致在動(dòng)態(tài)行為。改變所施加的電壓會(huì)產(chǎn)生一個(gè)平行的位移，這條速度-扭矩線(見圖2)。因此，任何所需的電動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)可以簡單地通過改變所施加的電動(dòng)機(jī)電壓來實(shí)現(xiàn)。在伺服應(yīng)用中，這就是運(yùn)動(dòng)控制器要處理的問題

圖二:直流電動(dòng)機(jī)在最大電動(dòng)機(jī)電壓下的速度-轉(zhuǎn)矩線(紅色)和可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行點(diǎn)的區(qū)域(黃色)。棕色的線代表的速度轉(zhuǎn)矩線在一個(gè)降低的電壓需要運(yùn)行電機(jī)在恒定的速度和扭矩。a/so表示的是加速結(jié)束時(shí)最大速度扭矩線與極限工作點(diǎn)之間的儲(chǔ)備。

規(guī)則3:確保電機(jī)的最大可用電壓能夠覆蓋應(yīng)用中的所有操作點(diǎn)。通常情況下，最關(guān)鍵的點(diǎn)是在加速過程的最后，在那里速度和所需扭矩是最高的。電機(jī)的最大電壓可能受到所使用的電源、控制器的最大電源電壓和控制器中的電壓降的