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G-1技术资料关于使用寿命选用计算AC小型标准电动机无刷直流电动机步进电动机关于减速机电动传动装置冷却风扇技术资料关于使用寿命选用计算AC小型标准电动机无刷直流电动机步进电动机关于减速机电动传动装置冷却风扇G技术资料选用计算…………………………………………………G-2关于使用寿命……………………………………………G-15AC小型标准电动机………………………………………G-18无刷直流电动机…………………………………………G-26步进电动机………………………………………………G-29关于减速机………………………………………………G-38电动传动装置……………………………………………G-46冷却风扇…………………………………………………G-48G-2ORIENTALMOTORGENERALCATALOGUE2005/2006技术资料选用计算电动机选择符合设备要求规格、功能完备的电动机是提高设备的可靠性与经济效益的重要因素。以下介绍此电动机的选用步骤、选用计算公式、选用重点以及选用例。■选用步骤这里说明步骤的概述。●首先决定驱动机构。代表性的驱动机构有简单的旋转体，以及滚珠螺杆、皮带轮、齿条·齿轮等。因此，这时必须预先决定搬运物的质量、各部位的尺寸、滑动面的摩擦系数等。●若为移动速度及驱动时间、定位运行时，则必须确认定位距离与定位时间等的驱动条件，并且要确认停止精度、分辨率、位置保持、使用电压、使用环境等。●计算电动机驱动轴上的负载转矩及负载惯性惯量。代表机构上的负载转矩的计算公式请参照G-3页的左栏。此外，有关较具代表性物体形状的惯性惯量的计算公式请参照G-3页右栏。●请依照需要的规格自AC小型标准电动机、无刷直流电动机、步进电动机中选择最适合的机种。●从机械强度、加速时间、加速转矩等各方面再次确认电动机／减速机的规格是否符合所有要求规格，然后决定电动机。每一个电动机机种要确认的项目都不一样，请确认G-4页选用的计算公式与选用重点。决定驱动机构确认所要求的规格(设备的规格)计算负载选择电动机机种选用计算G-3技术资料关于使用寿命选用计算AC小型标准电动机无刷直流电动机步进电动机关于减速机电动传动装置冷却风扇■不同驱动机构的负载转矩的计算公式●负载转矩的计算公式计算不同驱动机构的摩擦转矩。◇滚珠螺杆驱动FAm直接耦合FAFm＝（＋）×[N·m]qTLFPB21i0F0PB2＝FA＋mg（sin＋cos）[N]wF◇滑轮驱动mFAHD＝·TLDiFA＋mg2＝[N·m]e（FA＋mg）D2i◇金属线·皮带驱动 齿条·齿轮驱动mFAHDFmFAHDF＝·[N·m]rTLF2＝FD2iDi＝FA＋mg（sin＋cos）[N]tF◇实测计算方法FBHD设备滑轮弹簧秤＝[N·m]yTLFBD2F ＝轴方向负载[N]F0＝预负载[N]（≒1/3F）µ0＝预压螺帽的内部摩擦系数（0.1～0.3）η＝效率（0.85～0.95）i ＝减速比（机构的减速比，不是本公司减速机的减速比）PB＝滚珠螺杆螺距[m/rev]FA＝外力[N]FB＝主轴开始运转时的力量[N] （FB＝[弹簧秤值]（kg）×g[m/s2]）m＝工作物与工作台的总质量[kg]µ＝滑动面的摩擦系数（0.05）α＝倾斜角度[°]D ＝终段滑轮直径[m]g ＝重力加速度[m/s2]（9.807）■惯性惯量的计算公式●惯性惯量的计算公式◇圆柱体的惯性惯量D1Lxy＝[kg·m2]uJxmD1281＝LD1432＝＋[kg·m2]iJym41（）4D123L2πρ◇中空圆柱体的惯性惯量LD1D2xy＝[kg·m2]oJxm（D12＋D22）＝81L（D14－D24）32＝＋[kg·m2]!0Jym41（）4D12＋D223L2◇不通过重心的轴的惯性惯量CABxx0＝Jx0[kg·m2]!1Jx＋ml2＝m（A2＋B2＋12l2）121l＝x轴与x0轴的距离[m]◇棱柱体的惯性惯量ABCxy＝[kg·m2]!2Jxm（A2＋B2）＝121ABC（A2＋B2）121＝[kg·m2]!3Jym（B2＋C2）＝121ABC（B2＋C2）121ρρ◇直线运动物体的惯性惯量A＝单位移动量[m/rev][kg·m2]!4J＝m（）22A密度铁＝7.9×103[kg/m3]铝＝2.8×103[kg/m3]黄铜＝8.5×103[kg/m3]尼龙＝1.1×103[kg/m3]Jx＝x轴的惯性惯量[kg·m2]Jy＝y轴的惯性惯量[kg·m2]J0＝x0轴(通过重心的轴)的惯性惯量[kg·m2]m＝重量[kg]D1＝外径[m]D2＝内径[m]＝密度[kg/m3]L＝长度[m]G-4ORIENTALMOTORGENERALCATALOGUE2005/2006技术资料■电动机选用计算公式说明脉冲控制步进电动机时必备的计算公式。●运行模式运行模式有下图二种。通常是以左边的加减速运行模式为一般的情形，转速低速、负载惯性惯量小时，可以采取右图的自起动运行。定位时间t0加减速运行加速时间t1减速时间t1运行脉冲速度f2起动脉冲速度f1工作脉冲数A定位时间t0自起动运行运行脉冲速度f2工作脉冲数A●工作脉冲数A的计算公式工作脉冲数是以脉冲信号来表示将工作物由A点移至B点时，电动机必需转动的角度。＝×电动机每运转一周所需的脉冲数工作脉冲数A[脉冲]＝×s∶步距角llrev360°s由A点到B点的移动量电动机每运转一周的移动量●运行脉冲速度f2的计算公式运行脉冲速度可通过工作脉冲数与定位时间及加减速时间进行计算。q加减速运行时加减速时间的长短是选用时的重点，但是除此之外还必须考虑加速转矩及加减速常数的平衡，所以不能轻易决定。因此，开始计算时，设定定位时间的25%左右为标准来进行计算的（最后必须调整）。加减速时间[s]＝定位时间[s]×0.25＝运行脉冲速度f2[Hz]工作脉冲数[脉冲]起动脉冲速度[Hz]加减速时间[s]定位时间[s]－－×加减速时间[s]＝A－f1·t1t0－t1w自起动运行时＝运行脉冲速度f2[Hz]工作脉冲数[脉冲]定位时间[s]＝At0●加减速常数TR的计算公式是本公司控制器使用的数值。表示脉冲速度的加速程度，以下述公式计算。t1TR脉冲速度[kHz]＝加减速常数TR[ms/kHz]※脉冲速度请按整步换算。运行脉冲速度[kHz]起动脉冲速度[kHz]－加减速时间[ms]＝f2－f1t1●运行脉冲速度至运行速度的换算公式×60运行速度[r/min]＝运行脉冲速度[Hz]×步距角360●负载转矩的计算公式请参阅G-3页的公式。●加速转矩的计算公式不论电动机种类为何，速度变化时，加速及减速转矩都是不可缺少的要素。每一种电动机的基本公式都是一样的，但是步进电动机多数是根据脉冲速度考虑的，公式如下述，与其它电动机不同。〈AC电动机〉（无刷直流电动机亦同）加速转矩Ta[N·m]＝系数＋××转动惯量[kg·m2]全惯性惯量[kg·m2]运行速度[r/min]加减速时间[s]＝9.55（J0＋JL）t1NM运行速度NM[r/min]加速时间t1减速时间t1定位时间t0AC电动机时移动量〈步进电动机〉q加减速运行时＝×加速转矩Ta[N·m]转动惯量[kg·m2]全惯性惯量[kg·m2]＋运行脉冲速度[Hz]起动脉冲速度[Hz]－加减速时间[s]×步距角[°]180°×＝（J0＋JL）××f2－f1t1·s180w自起动运行时＝×加速转矩Ta[N·m]转动惯量[kg·m2]全惯性惯量[kg·m2]＋×步进角[°]×运行脉冲速度2[Hz]180°×系数＝（J0＋JL）×·s·f22180·nn∶3.6°/s●必要转矩TM的计算公式负载转矩与加速转矩的和，乘以安全率即是必要转矩。 必要转矩TM＝（负载转矩＋加速转矩）×安全率＝（TL＋Ta）×SfG-5技术资料关于使用寿命选用计算AC小型标准电动机无刷直流电动机步进电动机关于减速机电动传动装置冷却风扇■选用重点因AC小型标准电动机、步进电动机的特性各自不同，选用时需注意下述几个重点（确认项目）。●AC小型标准电动机q转速的负载变动 感应电动机、可逆电动机依据负载转矩不同，其转速会发生几个百分比的变化。 必须在因负载产生的变动为前提下选用。w额定时间 即使是输出效率同样的电动机，因电动机规格不同，则连续额定·短时间额定也各不相同。应依据驱动时间（模式）来选用。e减速机的容许负载惯性惯量 使用减速机，执行瞬时停止（制动器等）或是频繁的断续运行、瞬时正反运行等时，因负载的惯性惯量过大时，可能造成减速机的损坏，因此选用时必须选在减速机的容许负载惯性惯量以下。（参阅A-9页）●步进电动机q工作状态的确认 步进电动机不适用于连续运行的用途。 适用于以运行时间与停止时间的关系所表示的工作状态的50%以下为标准的用途。工作状态＝×100运行时间运行时间＋停止时间w惯性比 若惯性比大，则起动、停止时的过冲与回冲亦变大，因而会影响起动、稳定时间。此外，因使用条件不同亦有无法驱动的情形。 请按以下公式计算惯性比并确认计算结果是否在表中规定的范围以下。＝惯性比机器全惯性惯量[kg·m2]电动机转动惯量[kg·m2]＝JLJ0 惯性比（参考值）对象组合产品安装尺寸步进电动机组合产品28、42、60、8520、2842、60、85惯性比30以下5以下10以下●减速机型除外。若超过表中数值范围时，建议使用减速机型。因使用减速机型能增大可驱动的惯性负载。＝惯性比机器全惯性惯量[kg·m2]电动机转动惯量[kg·m2]×减速比2＝JLJ0·i2e确认加减速常数 一般的控制器，加减速时的脉冲速度变化是呈阶段状的变化，设定上的加速度与实际的加速度不同，因此如果是步进电动机，虽经由加速转矩的计算判断为可以驱动时，仍可能发生不能驱动的情况。请确认依前述计算公式计算的加减速常数在下表的数值以上。加减速常数（与XG9200、SG9200系列组合时的参考值）对象组合产品安装尺寸加减速常数TR[ms/kHz]28、42、60、8542、6085、900.1以上※20以上30以上步进电动机组合产品※不需此项目的确认。表中的数值为XG9200、SG9200系列设定下限值。r确认必要转矩 确认必要转矩为转速－转矩特性的最大同步转矩以内，故电动机可以使用。安全率Sf的参考值对象组合产品步进电动机组合产品安全率（参考值）1.5～22必要转矩转速[r/min]（脉冲速度[kHz]）转矩[N·m]G-6ORIENTALMOTORGENERALCATALOGUE2005/2006技术资料■选用事例●滚珠螺杆的机构步进电动机（）PBDB步进电动机控制器驱动器可编程控制器联轴器直接耦合m◇决定驱动机构工作台与工作物的总质量…m＝40kg滑动面的摩擦系数…………µ＝0.05滚珠螺杆的效率……………η＝0.9预压螺帽的内部摩擦系数…µ0＝0.3滚珠螺杆的轴径……………DB＝15mm滚珠螺杆的全长……………LB＝600mm滚珠螺杆的材质……………铁（密度ρ＝7.9×103[kg/m3]）滚珠螺杆的螺距……………PB＝15mm分辨率………………………Δl＝0.03mm/step（1脉冲的移动量）移动量………………………l＝180mm定位时间……………………t0＝0.8秒以内◇算出必要分辨率＝必要分辨率s360°×要求分辨率（△l）滚珠螺杆的螺距（PB）＝＝0.72[°]360°×0.0315可直接耦合使用步进电动机组合产品系列。◇决定运行模式（请参阅G-4页的基本公式）（1）算出工作脉冲数A[脉冲]＝×工作脉冲数A1次移动量（l）滚珠螺杆的螺距（PB）360°步距角（s）＝×18015＝6000[脉冲]360°0.72°（2）决定加减速时间t1[s]加减速时间以定位时间的25%为适。加减速时间t1＝0.8×0.25＝0.2[s]（3）算出运行脉冲速度f2[Hz]＝运行脉冲速度f2工作脉冲数（A）－起动脉冲速度（f1）×加减速时间（t1）定位时间（t0）－加减速时间（t1