[发明专利]一种智能驱动单元的电机和减速器选型方法

权利要求书

1.一种智能驱动单元的电机和减速器选型方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立适用于智能驱动单元的电机、减速器产品数据库；所述智能驱动单元的组件包括力矩传感器、绝对值编码器、减速器、电机、增量式编码器、制动器、驱动器，通过智能驱动单元的主轴将这些组件串联在一起组成智能驱动单元；

(2)电机初步选型，包括：由下述公式计算得到初选电机的最小额定输出功率P_e，即

P_e＝120％·0.01745·T·ω/η

其中T是驱动单元目标输出力矩，ω是所述驱动单元的目标转速，η为减速器的传动效率；

额定输出达到P_e的电机即为初步选型的电机；并同时得到初步选型电机的额定扭矩、额定转速和重量；

(3)减速器初步选型，即根据选定电机的参数来选择相应的减速器，从而获得多组电机、减速器匹配对，具体包括：

基于选定电机的参数，由下述公式计算得到最小减速比i_min：

i_min＝T/(T_R·η)

其中，T_R为电机的额定扭矩；

再由下述公式确定最大减速比i_max：

i_max＝N_E/(ω/6)

其中N_E为电机额定转速；

由最大、最小减速比得到减速器的减速比范围，减速比范围内的减速器即为匹配选定电机的减速器；

(4)验证电机、减速器匹配对并根据荷质比择优选取；包括：基于下述两个条件验证一对电机、减速器是否满足设计指标的要求，即

验证条件1：减速器平均负载转矩的容许最大值大于驱动单元输出力矩；

验证条件2：减速器容许平均转速大于电机的额定转速；

如果一对电机、减速器同时满足上述两个验证条件，则这对匹配的电机减速器满足设计指标的要求，否则视为不满足设计指标要求；

从满足设计指标的电机减速器对中，选取荷质比μ最大者作为最终选型方案，其中荷质比μ通过下述公式计算：

其中，m_E为选择电机的重量，m_H为选择减速器的重量；

(5)计算电机、减速器选型后的驱动单元参数，根据选型的电机、减速器性能重新计算驱动单元的运动速度和力矩，由下述公式计算得到驱动单元的运动速度，即智能驱动单元的转速ω_R：

其中n_E为选定电机转速，i为选定减速器的减速比。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机数据库的主要参数包括：电机的类型、极对数、额定电压、额定转速、额定转矩、输出功率、额定电流、25℃转矩常数、反电势常数、定子电感、定子电阻、磁链、转动惯量、阻尼系数、基本尺寸、重量。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的方法，其特征在于，所述减速器数据库的主要参数包括：减速器型号、减速比、起动、停止时容许的最大转矩、平均负载转矩的容许最大值、瞬间容许最大转矩、容许最高输入/出转速、容许平均输入转速、背隙、基本尺寸、重量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由下述公式得到驱动单元的驱动力矩，则在选定电机、减速器的配置下，驱动单元的力矩T₁为：

T₁＝T_Eη_Ei

其中T_E为选定电机的额定扭矩，η_E为选定减速器的传动效率。