1、 馬達選用之負載慣性慣量之計算 一、馬達選用的基礎概念 在選用前我們必須先對以下的說明有些瞭解。 1. 機構形式的確認:驅動機構為何?是皮帶輪、螺桿還是齒輪機構。 2. 使用條件確認:使用環境為何?啟動、停止時間、頻率為何? 3. 負載計算:估算馬達所要承受的負載轉矩及負載慣性慣量。 4. 馬達種類選用:依以上使用需求條件,選擇馬達種類 (直流無刷馬達、AC 感應馬達或步進馬達) 。 5. 選用計算: 二、選用計算 一般馬達的規格主要內容為輸出功率、額定轉速及額定轉矩。 P T(公式 1) P馬達額定輸出功率 馬達額定轉速 T馬達額訂轉矩 速度伺服類型的馬達,在額定轉速使用範圍及輸出功率固定的
2、前提下,馬達轉矩 T 就是 可以提供推動負載的力矩。 但是,請注意馬達輸出轉矩要推動的,除了負載的轉矩外,還要加上機構本身的摩擦及其他 力量損耗,所以轉矩 T 要改寫成T 馬達轉矩 T 負載 T 機構損耗 ,因此如果無法正確得知機構損 耗的話,建議選用計算出來的負載轉矩及負載慣性慣量除以安全係數 f.s.=0.70.8 後,再去 參考馬達型錄規格,選擇適合的馬達規格。 要如何計算負載呢。 T J(公式 2) J r 慣性慣量 停止到額定轉速的加速度T 馬達轉矩 T 負載 T 機構損耗 (J 轉子 J 負載 ) 三、慣性慣量計算 圓柱型慣性慣量如何計算呢? 確認選轉中心為圓心後,慣性慣量為: (
3、公式 3) 其中 Jr慣性慣量(圓柱型) , m質量,r半徑 把質量(m)換成圓柱體積(V)乘材料密度() 再把圓柱體積(V)換成圓面積(A)乘圓柱長度(L) 代入圓面積公式 將半徑換成直徑(D)來計算 整理一下,得圓柱形慣性慣量計算公式 (公式 4) 四、範例 圓盤式端子片研磨機構,以圓軸馬達直接結合 1:1 鋁質皮帶輪的機構,帶動鋼質研磨 盤(附圖一) ,皮帶輪機構效率0.9,研磨盤轉速達到 2500rpm 時, 開始進行端子片研磨, 加壓力量 F 為 0.85 , 研磨盤尺寸如(附圖二)所示,請問馬達規格如何選用。 附圖一 a.首先,先求出加工負載轉矩為何? 已知: F0.85 ,半徑
4、r7 ,皮帶機構減速比 i 1, T 負載 (F r)/( i) T 負載 (0.857)/(0.91)6.62 - 除以安全係數 0.7 T 負載 6.62 / 0.79.46 - b.再來,求出圓盤機構慣性慣量為何? 已知: 各部分尺寸,查附表得知鋼材7850 kg/m 3 、 鋁材2700 kg/m 3 ,代入公式 4, 計算各部份慣性慣量 (以下計算長度尺寸以 m 為單位) 飛輪盤 附表 附圖二 Jr/3278500.020.144 /3278500.010.134 /3278500.010.044 0.00374 kg-m 4 37.4 kg-cm 4皮帶輪(2 個) Jr2/3227000.030.054 0.0000497 kg-m 4 0.497 kg-cm 4全部慣性慣量 Jr37.40.49737.9 kg-cm 4換算成 GD 2 3.794151.6 GD 2除以安全係數 0.7 151.61.4216.57 GD 2 c.產品選用 對照型錄規格,符合轉矩 9.47 -且容許慣性慣量值大於 216.57 GD 2 的馬達, 那就選擇額定轉矩 16 -,容許慣性慣量值 225 GD 2 的 9BM400S-3 的馬達,搭配 BMD400-3 驅動器的產品。