动态运动控制应用中的直流电机选择

找到合适的电机是动态驱动元件选择的核心要素之一。由于其高启动扭矩，马克森直流电机无论有无刷是高动态伺服应用的完美匹配。一旦确定了应用的要求并建立了一般的运动控制策略，就需要遵循一些规则来获得最优的电机。

转矩和电机尺寸
通常电机是从计算的机械功率，即从速度和扭矩要求中选择的。这可能会导致完全错误的结果。以运行在25W机械功率下的应用程序为例。额定功率为40 W的马克森EC 22非常合适。电机的额定功率是基于大约的高速。22000转/分，公称扭矩约18mmnm。然而，如果所需的负载转矩为40mNm(加上6000rpm的负载速度，结果是25W!)，这是电机的名义扭矩的两倍以上，电机过热。

这让我们想到了“不”规则。1:选择足够大的电机类型，以满足扭矩要求。如有必要，使用齿轮头将扭矩降低到电机可接受的水平。本质上，有两个扭矩值需要检查。第一个是基于热的考虑。确保应用程序的平均负载转矩低于电机的额定或公称转矩。在工作周期不断重复的应用中，负载转矩的均方根平均值(包括停顿)必须包含在连续工作范围内。

第二个力矩限制涉及到峰值负载。在短时间内，电机可以过载而没有过热的风险。虽然这种过载特性的细节取决于电机的设计，我们可以声明一般规则。2如下:过载直流电机的一个因素2到3为几秒钟是可能的;电机越大，过载时间可能越长。

覆盖所有工作点
在给定的电压作用于直流电机时，转速随电机转矩的增加而线性下降。电机空载时转速最高。产生的扭矩是最大的启动，允许非常高的加速度率，并导致动态行为。改变施加的电压会使这条速度-扭矩线发生平行移位(见图2)。因此，只需改变施加的电机电压，就可以实现电机运行的任何要求点。在伺服应用中，这就是运动控制器要处理的。

没有规则。3:确保您可以覆盖所有操作点在您的应用与电机的最大可用电压。通常情况下，最关键的一点是在加速过程的最后，速度和所需的扭矩是最高的。最大电机电压可能受到所使用的电源、控制器的最大电源电压和控制器中的压降的限制。

粗线-细线
对于给定的电机类型或尺寸，其机械特性是相当均匀的，而电学特性可能会因所使用的绕组而有很大的变化。具有低阻绕组，可覆盖范围广的操作点与电机可用电压;但这是以产生扭矩所需的大量电流为代价的。另一方面，高电阻绕组需要更高的电压和更低的电流。由于“电流是昂贵的，电压是免费的”规则no。4指出:选择最低的绕组电流消耗,但仍然满足第三个规则和一些头部空间控制器(图2中“储备”)。“当前是昂贵的”意味着一个更高的当前消费需求更大的电源、控制器和复杂的电缆屏蔽都增加了成本。在这种情况下，还要确保来自电源和控制器的可用电流足够高，以覆盖所需的最大扭矩。

有/无刷
在运动控制的动态伺服应用中，大多数无刷电机将被选择，以显示非常高的使用寿命和可靠性以及允许更高的速度。

拉丝电机运行时没有电子换向，控制电子可以使更简单和成本效益。如果使用寿命要求不是特别高，有刷电机仍然具有小尺寸的优点。石墨刷发现在较大的电机和更好地适应频繁的静态停止应用。贵金属电刷用于10W以下的小型电机，最好用于中等负荷下的连续运行。

这些是一些基本的考虑只是关于直流电机的选择。有更多的观察，当涉及到选择一个完整的驱动系统。控制器和反馈策略，机械布局以及环境条件和边界限制可能对电机尺寸有影响。

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