直线电机选型

管式直线电机选型指南 如果要计算出一台直线电机的负载能力，则应： 1. 确定一条运动曲线； 2. 确定负载； 3. 计算出电机和放大器的负载能力。 通过运动曲线，我们可计算出最高速度以及最大加速度/ 减速度。 根据提供的负载，我们可计算出在恒定速度下的所有推力，利 用运动曲线，计算出加速和减速过程中的所有动态推力。当选 定一台电机后，应将电机运动部件的重量与所移动的重量相加， 以计算出一个总的峰值推力和一个总的均方根推力。电机应能 够输出计算的峰值推力，所计算出的均方根推力应高于电机的 持续推力，以确保一个已知的安全裕度。还应计算出线圈温升， 以确保线圈温升应低于预期的最高温升。也可计算出最高母线 电压以及持续电流和峰值电流，以便与所选定的放大器进行比 较，以确保达到所计算的性能指标。 1. 运动曲线 三角形/ 梯形 公制 英制 Sm － 移动距离 米 ta － 加速时间 秒 tr － 在恒定速度下的 秒 运行时间 td － 减速时间 秒 tdw － 停留时间 秒 Vm － 最高速度 米/ 秒 Am － 加速度 米/ 秒 2 Dm － 减速度 米/ 秒 2 举例：在 100 毫秒时间内移动 0.1 米，并假定 ta = td 和 tr =0，（假 定三角形运动曲线） 最大速度： Vm = 2 . Sm /（ ta ＋ td ＋ 2 . tr ） Vm = 2 . 0.1 /（ 100E-3） = 2 米/ 秒 最大加速度/ 减速度 加速度 Am = Vm / ta Am = 2 / 50E-3 = 40 米/ 秒 2 Am "g" = Am / 9.81 a (g) = 40 / 9.81 = 4.08 g 减速度 Dm = Vm / td Dm = 2 / 50E-3 = 40 米/ 秒 2 Dm"g" = Dm / 9.81 d (g) = 40 / 9.81 = 4.08g 2. 负载 单位 Fext － 只考虑外部力 N （切割力等） Facc － 只考虑加速力 N Fr － 在恒定速度下的运行力 N Fdec － 只考虑减速力 N Fam － 最大加速力 N Fdm － 最大减速力 N Fdw － 停留时的推力 N Frms － 均方根推力 N μ － 摩擦系数（轴承支承） – Ml － 负载质量 kg Mc － 线圈质量 kg Mcb － 平衡质量 kg Fa － 磁性吸引力 N CB － 平衡负载（单位为%） – θ － 直线位移与水平方向 的角度 水平（0° = 水平，90°= 垂直） 度 g － 重力加速度 9.81 米/ 秒 2 n － 并联电机的台数 – 基本公式*： 我们假定一种通常的工况，即我们有“n”台刚性连 接的电机，共同推动负载以及一个可能的平衡重物 (Mcb)（在多数情况下适用于垂直移动）。 摩擦系数(μ) 的举例：  带球轴承的直线轴承 0.002 - 0.004  带辊子轴承的直线轴承 0.005  在涂油钢表面上的钢 0.06  在干燥钢表面上的钢 0.2  在混凝土表面上的钢 0.3 平衡重物： Mcb = Ml • CB / 100 只考虑加速的力： Facc = [ (Ml / n) • (1 ＋ CB / 100) ＋ Mc ] • Am 在恒定速度下运行的力： Fr = (Ml / n ＋ Mc) • g • SIN(q) ＋ m • COS(q) - (Mcb / n) • g＋ Fa • μ ＋ Fext / n 只考虑减速的力： Fdec = [ (Ml / n) • (1 ＋ CB / 100) ＋ Mc ] • Dm 最大加速力： Fam = Facc ＋ Fr 最大减速力： Fdm = Fdec – Fr 保持推力： Fdw = (Ml / n ＋ Mc) • g • [ SIN(θ) ] – (Mcb / n) • g 均方根(RMS) 推力： 3. 电机和放大器负载能力的计算 举例： 移动重量： Ml = 0.5kg 电机台数： n = 1 水平移动： θ = 0 平衡推力： Mcb = 0 外部推力： Fext = 0 摩擦系数： μ = 0.01 假定在 50 毫秒停留时间内进行与上述相同的运动。 在恒定速度下的运行推力：Fr = 0.5 • 9.81 • 0.01 =0 .05 N 加速力： Fa = 0.5 • 40 = 20 N 减速力： Fd = 0.5 • 40 = 20 N 最大加速力： Fam = 20 + 0.05 = 20.05 N 最大减速力： Fdm = 20 - 0.05 = 19.95 N 均方根推力： Frms = 16.3 N 电机的负载能力计算： 如果我们选定一台适合最平稳运动的无铁芯电机， 则我们可采用电机 SW-160T。此种电机配有一个质 量为 0.21 kg 的线圈，并且无吸引力。通过增加上 述方程式中的重量，我们需要一个为“0.21 • 40 • 0.01= 0.084 N”的附加推力。因此，峰值推力应为 20.05 ＋ 0.08 = 20.13 N，而均方根推力应为： 23.19 N。此种电机将具有一个为“（38 － 23.19）