調(diào)速電動(dòng)機(jī) / 無刷電動(dòng)機(jī) 無刷電動(dòng)機(jī)的停止精度

在進(jìn)行高精度定位運(yùn)行的情況下,通常使用具有高停止精度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)。
但是,根據(jù)使用條件和用途,無刷電動(dòng)機(jī)也可以在數(shù)毫米的過轉(zhuǎn)范圍內(nèi)停止。
在這里,我們將介紹使用無刷電動(dòng)機(jī)的過轉(zhuǎn)特性(代表值)來計(jì)算停止精度的方法,以及提高停止精度的有效使用方法。

停止精度是什么

停止精度是指“目標(biāo)位置與停止位置之間的誤差”,可以認(rèn)為“停止精度 = 過轉(zhuǎn) + 偏差”。
此外,影響停止精度的因素主要有3個(gè),下表中的綠色框狀態(tài)下,“過轉(zhuǎn) + 偏差”會(huì)變小。
本文中,我們重點(diǎn)介紹調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,計(jì)算無刷電動(dòng)機(jī)的停止精度。

因素 停止精度
(過轉(zhuǎn) + 偏差)
轉(zhuǎn)速
慣性負(fù)載
摩擦負(fù)載

計(jì)算條件

計(jì)算條件

應(yīng)用

皮帶輸送機(jī)

皮帶速度

VL = 0.05~1 [m/s]

電動(dòng)機(jī)電源

單相100V

滾輪直徑

D = 0.1 [m]

滾輪重量

m2 = 1 [kg]

皮帶和工件的總重量

m1 = 7 [kg]

外力

FA = 0 [N]

滑動(dòng)面的摩擦系數(shù)

μ = 0.3

皮帶和滾輪的效率

η = 0.9

因?yàn)樵谑虑暗倪x型計(jì)算中,確認(rèn)了120w電動(dòng)機(jī)+減速比15的減速機(jī)可以進(jìn)行工件的搬運(yùn),這次用BLE2系列的「型號(hào) : BLM5120HPK+5H15S+BLE2D120-A」進(jìn)行討論。

1. 停止精度的計(jì)算 : NM = 3000r/min

我們將使用過轉(zhuǎn)特性(代表值)。
這次使用的BLE2系列 120W的過轉(zhuǎn)特性(代表值)請點(diǎn)擊此處查看。

  • ※ 無刷電動(dòng)機(jī) BMU系列、BLE2系列、BXⅡ系列、BLH系列的過轉(zhuǎn)特性(代表值)在各產(chǎn)品的詳細(xì)頁面上公布。其他系列請咨詢客戶咨詢中心。
1.停止精度的計(jì)算

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1.停止精度的計(jì)算

1)電動(dòng)機(jī)軸換算

由于圖表是電動(dòng)機(jī)單體的值,因此將選型計(jì)算中求得的減速機(jī)軸的轉(zhuǎn)速和慣性負(fù)載換算到電動(dòng)機(jī)軸。

電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速
NM = NG × i = 191×15 = 2865 [r/min]
使用近似于3000r/min的黑色虛線曲線。

電動(dòng)機(jī)軸慣性負(fù)載
JM = JG ÷ i?2 = 200×10-4÷152 ≈ 0.9×10-4 [kg?m2]

電動(dòng)機(jī)軸過轉(zhuǎn)
從①(黑色虛線曲線)和②(橫軸)中讀取過轉(zhuǎn)(縱軸)的值,我們可以知道約為0.9±0.2 [Rev]。

2)減速機(jī)軸換算

將1)中求得的過轉(zhuǎn)換算到減速機(jī)軸。
ORG = ORM ÷ i = (0.9±0.2)÷15 ≈ 0.06±0.013 [Rev]

3)皮帶輸送機(jī)軸換算

將2)中求得的過轉(zhuǎn)換算到皮帶輸送機(jī)軸。
ORC = D × π × ORG = 100×3.14×(0.06±0.013) ≈ 19±4 [mm]

因此,我們可以推測皮帶輸送機(jī)的停止精度為過轉(zhuǎn)19mm,偏差為±4mm。

2-1. 提高停止精度 : 減速停止(NM = 3000r/min→1000r/min→停止)

從過轉(zhuǎn)特性中也可以看出,隨著轉(zhuǎn)速變慢,過轉(zhuǎn)會(huì)變小。
在這里,我們將計(jì)算減速后停止的過轉(zhuǎn)。

過轉(zhuǎn)特性
過轉(zhuǎn)特性
2.停止精度的計(jì)算:減速停止(3000r/min→1000r/min→停止)

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2.停止精度的計(jì)算:減速停止(3000r/min→1000r/min→停止)

與“1. 停止精度的計(jì)算”相同,讀取1000r/min(藍(lán)色虛線曲線)和0.9×10-4 [kg?m2](橫軸)的過轉(zhuǎn)(縱軸)的值,我們可以知道約為0.2±0.1 [Rev]。

將這個(gè)值換算到減速機(jī)軸。
ORG = ORM ÷ i = (0.2±0.1)÷15 ≈ 0.013±0.007 [Rev]

最后換算到皮帶輸送機(jī)軸。
ORC = D × π × ORG = 100×3.14×(0.013±0.007) ≈ 4±2 [mm]

因此,我們可以推測減速停止時(shí)的停止精度為過轉(zhuǎn)4mm,偏差為±2mm。
(在這種情況下,除了停止位置的傳感器外,減速點(diǎn)也需要傳感器。)

2-2. 提高停止精度 : 增大齒輪減速比(i = 15→30)

如前所述,減速機(jī)軸的過轉(zhuǎn)是電動(dòng)機(jī)軸的值除以齒輪減速比的結(jié)果。
因此,通過增大減速比,可以抑制過轉(zhuǎn)。
在這里,我們將計(jì)算增大減速比時(shí)的過轉(zhuǎn)。
(在這種情況下,皮帶的速度也將減半至最大0.5 [m/s]。)

1)電動(dòng)機(jī)軸換算

電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速
為了與“1. 停止精度的計(jì)算 : NM = 3000r/min”條件一致,使用3000r/min的黑色虛線曲線。

電動(dòng)機(jī)軸慣性負(fù)載
JM = JG ÷ i?2 = 200×10-4÷302 ≈ 0.2×10-4 [kg?m2]

電動(dòng)機(jī)軸過轉(zhuǎn)
①(黑色虛線曲線)和②(橫軸)中,讀取過轉(zhuǎn)(縱軸)的值,可以看出大約是0.6±0.2 [Rev]。

2)減速機(jī)軸換算

1)中計(jì)算的過轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為減速機(jī)軸。
ORG = ORM ÷ i = (0.6±0.2)÷30 ≈ 0.02±0.007 [Rev]

3)皮帶輸送機(jī)軸換算

2)中計(jì)算的過轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為皮帶輸送機(jī)軸。
ORC = D × π × ORG = 100×3.14×(0.02±0.007) ≈ 6±2 [mm]

因此,如果將齒輪的減速比從1/15增加到1/30,可以預(yù)測停止精度將大約是過轉(zhuǎn)6mm,其偏差約為±2mm。

4. 總結(jié)

本文介紹了無刷電動(dòng)機(jī)的停止精度和如何有效使用以提高停止精度的方法。

電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速 [r/min] 齒輪減速比 皮帶速度 [m/s] 停止精度
過轉(zhuǎn) [mm] 偏差 [mm]
3000 15 1 19 ±4
3000 → 1000 15 1 → 0.35 4 ±2
3000 30 0.5 6 ±2

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