玩具设计中马达的选用技巧和方法
马达选型与计算
马达选型与计算引言本文档旨在介绍马达选型和计算的基本原理和方法。
马达是一种常用的电动机械设备，选择合适的马达对于正常运行和高效工作非常重要。
马达选型原则马达的选型应基于以下几个原则：1. 负载要求：根据所驱动设备的负载要求（例如扭矩和转速）选择合适的马达类型和规格。
2. 电源供应：根据可用的电源供应（例如交流电或直流电）选择相应的马达。
3. 功率需求：根据所需的功率输出选择合适的马达。
4. 空间限制：考虑到安装空间的限制，选择体积适合的马达。
5. 可靠性和维护要求：根据马达的可靠性和维护要求选择合适的型号和品牌。
马达计算方法马达计算是确定适合的马达规格的关键步骤。
以下是基本的马达计算方法：1. 确定负载参数：首先，准确测量所驱动设备的负载参数，例如扭矩和转速。
2. 计算所需的功率输出：根据负载参数和工作条件计算所需马达的功率输出。
功率（P）的计算公式为：P = 扭矩（T） ×转速（N）其中，扭矩的单位为牛顿·米（Nm），转速的单位为转每分钟（rpm）。
3. 确定额定功率：根据所选马达的额定功率（通常可从马达技术参数手册中获取），确保所需功率输出不超过马达的额定功率。
4. 选择马达类型和规格：基于马达技术参数手册中的相关信息，选择合适的马达类型和规格，以满足所需功率输出。
5. 验证选择的马达：根据所选马达的技术参数验证其是否满足其他要求，例如运行效率、启动和制动特性等。
结论本文档介绍了马达选型和计算的基本原理和方法。
在选择马达时，请根据负载要求、电源供应、功率需求、空间限制、可靠性和维护要求等因素进行综合考虑。
马达计算则指导了确定适合的马达规格的步骤。
通过合理的马达选型和计算，能够提高马达系统的性能和效率，实现良好的运行和工作效果。
马达选型计算方法
马达选型计算方法
马达选型是根据工作要求来确定所需马达的类型和规格。
它涉及到诸
多因素，包括负载要求、加速度、速度、效率、尺寸、成本等。
以下是一
种常用的马达选型计算方法：
首先，确定负载要求。
需要计算马达的负载力矩、负载转矩和负载惯
性力矩等参数。
这些参数可以通过考虑工作环境、工作装置的性能和负载
特性来计算得到。
其次，确定所需的速度和加速度。
这取决于工作过程的要求和工作装
置的特性。
速度和加速度会影响到马达的选型和规格，因为不同的马达对
速度和加速度的要求不同。
然后，根据负载和速度要求计算所需的马达功率。
根据负载和速度的
关系，可以计算得到所需的功率值。
这个值可以作为选型的基准，帮助确
定所需马达的类型和规格。
接着，根据马达效率和负载转矩计算所需的马达转矩。
马达转矩是根
据所需的功率和马达效率计算得到的。
马达的转矩要大于负载转矩，以确
保能够满足工作要求。
在选型过程中，还需要考虑马达的尺寸和成本。
尺寸会受到工作环境
和安装要求的限制，因此需要选择适合的尺寸。
成本方面，需要根据预算
来选择合适的产品。
最后，需要根据选型的计算结果与实际生产中的经验进行对比和评估。
如果计算结果与经验不符，可能需要重新调整参数或重新选择马达的类型
和规格。
马达基础知识_
A:定子部分结构
B:端盖部分结构 C:转子部分结构
四 直流马达的分类及在玩具产品上的应用
4.1直流马达的分类
a.根据内部结构的不同可分为空芯杯马达,和铁芯 马达.前者由于受体积限制,转子的电枢绕组直接由 漆包线绕制而成,中间是空心的.这另一方面也是由 于迷你马达的负载不大所需求扭力比较小的原因. 铁芯马达由于负载相当来比较大,所输出扭力需要 也比较大,通常转子线圈也是绕在由硅钢片冲压而 成的铁芯上.
马达基础知识及选用技术
一 DC MOTOR(微型永磁直流电动机)结构简示
这是分析直流电机的一个简单物理模型图示, 其中，其中固定部分有磁铁，这里称作主磁极；还有电刷。 转子部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个 小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向 而设置的)
上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分 （定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S， 在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有 一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电 枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上， 此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成 的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴 之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷 B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与
A,已知马达的输出扭矩,求该点的N,I，Ｐ及ŋ值 已知N,I，Ｐ及ŋ均是Ｔ的函数关系，从上图横座
标找出对应的输出转矩值T1点,过T1作纵轴平行线 T1’,T1’与曲线N，I，P，ŋ的交点即为T1对应的 N1，I1，P1，ŋ1值，从相应的纵标座标上读取。 B．已知N,I，Ｐ及ŋ其中的任何一值，求该点的T 值和其它对应值
小型马达研发知识点总结
小型马达研发知识点总结1. 研发背景小型马达是一种应用广泛的电机，通常用于家用电器、电子设备、汽车及工业设备中。
随着科技的发展，对小型马达的要求也越来越高，需要具备更高的效率、更小的体积和更低的成本。
因此，小型马达的研发工作显得尤为重要。
2. 研发目标小型马达的研发目标主要包括提高效率、减小体积、降低成本和改善环保性能。
在提高效率方面，需要提高小型马达的功率密度和效率，以满足各种应用的要求。
减小体积需要通过优化设计和采用新材料等方式来实现，以适应小型化产品的需求。
降低成本是小型马达研发的重要目标之一，需要通过提高生产效率、降低材料成本和优化设计等方式来实现。
在环保方面，需要采用更加环保的材料和制造工艺，以降低对环境的影响。
3. 研发方法小型马达的研发方法主要包括仿真设计、实验验证和制造工艺的优化。
在仿真设计方面，可以利用有限元分析、磁场分析等方法对小型马达进行设计和性能分析，以减少实验验证的次数和成本。
同时，可以通过实验验证来验证仿真结果和对设计进行改进。
制造工艺的优化也是小型马达研发的重要环节，通过优化工艺来提高小型马达的生产效率和降低成本。
4. 关键技术小型马达研发的关键技术包括电磁设计、结构设计、材料选择和制造工艺等方面。
在电磁设计方面，需要通过优化磁场分布、提高线圈的填充因数和改进永磁材料等方式来提高小型马达的效率和功率密度。
在结构设计方面，需要优化小型马达的结构，提高散热性能和减小体积。
材料选择是小型马达研发的重要环节，需要选择合适的磁性材料、绝缘材料和轴承材料等，以提高小型马达的性能和降低成本。
制造工艺的优化也是关键技术之一，通过改进制造工艺和设备来提高小型马达的生产效率和降低成本。
5. 发展趋势小型马达的发展趋势主要包括智能化、集成化和绿色化。
随着智能驱动技术的不断发展，小型马达也将朝着智能化方向发展，实现更加智能的控制和运行。
集成化是小型马达的另一个发展趋势，通过将传感器、控制电路等集成到马达中，可以实现更加紧凑的设计和更高的性能。
马达基础知识_分解
下面以金骏力马达为例,说明一下马达型号各部分代表的 含义
金骏力 DC马达编号模式简介 How does our codes mean?
公 司 代 号 ,G 代 表 金骏力公司 电刷类型 P,T,B: 铜刷 S: 贵重金属刷 C: 碳刷 系列号 Code # for magnet size length or housing 线圈匝数 240代表240匝 漆包线线径 12: Ø0.12mm
每个后轮的输出扭力要达到约 T=r*F/2=2.55*417/2=532g.cm 根据具体尺寸布 局及经验值，牙比估算在1：8左右，则马达的扭 短矩需要约66g 左右。要达到24KPH的速度，马 达转速要达要约20000rpm.根据I=P/U=20。 46/9.6=2.1A.则马达达到24KPH时速时速，电流 约2。1A。根据这些参数，我们不难在 360/370/380等3系列马达中根据性比找出我们要 求的马达。
已知车的重量包电池760+160=920g,后轮驱动， 比例1/18。要求全速时达到24KPH，车轮半径为 2。55CM，设计由起动到全速的距离为5M，用9。 6V NICD电供电。试为此遥控车选择合适的牙比 及MOTOR。
根据动能定理，由于起始速为0，故动能为 E=1/2MV² 0=1/2*0.92*6.67*6.67=20.46KGm² /s² =20.46N.M F=E/L=20.46/5=4.09N=4.09/9.8=0.417KG=T/r
实用中的直流马达转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是 由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式 同发电机。
将直流马达的工作原理归结如下： 将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体 有电流流过。 马达内部有磁场存在即磁石本身产生的磁场。 载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作 用 f=Blia （左手定则:大拇指指向为电动势方向,其 它四指则为磁场方向即MOTOR旋转方向） 所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以 n(转/分)旋转，以便拖动机械负载。
马达选型计算方法
马达选型计算方法1. 常用马达特点1.1. 交流马达：最常用。
转矩大，转速一般在1500转/分左右。
1.2. 直流马达：1.3. 步进马达：如东方。
扭矩大。
不能扭矩过载，否则会丢步。
选型计算一般留100—200%的转矩余量。
1.3.1. 从静止到额定转速（1000转/分左右）要约0.2—0.4秒。
1.4. 数字伺服马达：如松下。
功率大。
高速时扭矩稳定，扭矩过载能力强，一般为额定的3倍。
可以长时间工作的额定转矩的2倍。
1.4.1. 从静止到额定转速（3000转/分左右）要约60毫秒。
2. 选型计算例子：使用状况描述2.1. 控制：使用三菱PLC FX1S-20MT-001，最大脉冲速度100K Pulse/sec3. 马达种类的选择：3.1. 有定位需要。
因此：需要采用有定位功能的步进或伺服马达。
3.2. 步进与伺服的选择。
3.2.1. 一般步进便宜。
优先选择步进。
3.2.2. 要求在0.1秒内急加速，达到600转/左右。
反应速度是步进马达无法达到的，因此选择伺服。
4. 伺服马达的选型计算：主要是转速、扭矩、制动等问题。
4.1. 动作过程说明：在此起停频繁，仅仅最大允许0.15秒，采用三角型运行模式。
4.1.1. 梯形运行过程4.1.2. 三角形运动过程（适合频繁启停），此时T2=0。
4.2. 计算过程4.2.1. 考虑点：4.2.1.1. 启动：机构负载、摩擦力/阻力f、直线加速v、角加速度θ4.2.1.2. 平稳运行：机构负载、摩擦力/阻力f4.2.1.3. 制动时：机构负载、摩擦力/阻力f、直线减速（惯性）、负角加速度（惯量）4.2.2. 直线机构负载、摩擦力/阻力的计算4.2.2.1. 直线机构1：平台根据：·s = v(t2) +[ ½ x a (t1)2 ] x 2·v = at1·F1=ma（F1为负载力，m为质量，a为加速度）·F2=F1 + f（F2为总负载力，f为阻力/摩擦力）已知：·加速时间=减速时间=t1=总时间0.15s / 2=0.075s·匀速运行时间t2=0s（三角启停）·行程s=120mm=0.12m·质量m=3Kg·阻力f=10N计算得：·加速度a=21.4m/s2·最大速度V max=at=21.4 x 0.075=1.605m/s·运动动作克服力F1=3Kg x 21.4m/s2 = 64.2N·运动总力F2=64.2 + 10=74.2N假设：使用r=0.02m（Φ40mm）齿轮·需要转矩为M=F2 x r =74.2N x 0.02m = 1.484Nm·需要最大转速V max = V max / 2πr = 1.605 / （2π0.02） = 12.78转/秒 = 766.8转/分·需要最大角速度：ω=V max / π=12.78转/秒 / π=4.07rad/s（弧度/秒）预选型：·根据松下马达选型目录。
马达选用计算
马达选用计算1. 不论是那一种马达,当你要使用,选定之前,一定是要先了解负载的情况.2. 举一个例子说,现在有一个负载是个钢制的圆柱体,直径为0.5公尺,高度(厚度)为0.1公尺,这个圆柱体轴心与马达轴心是同在一直在线.现在希望能在1秒之内转120度..那么所要的马达马力多少?(钢制的圆柱体密度是7850㎏/m³)已知:圆柱体密度ρ=7850㎏/m³圆柱体直径d=0.5m圆柱体高度(厚度) t=0.1m马达从起动到达定转速所转角度θ=120°θ=∫ωdt=∫αt dt=(1/2) αt^2 →α= 2θ= 2×3.14×(120/180)=4.187/s^2 (ω为定转速角速度, α为起动加速度)ω = (Δθ/Δt) = θ = 3.14×(120/180)=2.094/s“惯性矩” I=(1/2)mr²=(1/2) ×(3.14 r²×t×ρ)×r²=4.81kg.m^2“扭矩” T=I ×α=4.81×4.187=20.16 kg.m^2/s^2马力(W):“马力”W = T ×ω=(20.16×2.094 kg.m^2/s^2/s)/(9.8m/s^2)=4.31kgf.m/s马力(kw) = 4.31 kgf.m/s / 1.01972×10^2 kgf.m/s/kw = 0.042kw3. 从上面举例,就可以知到负载, 起动加速度, 定转速角速度, 惯性矩, 扭矩,马力的关联性,马达的选用自然水到渠成了.概算：简易公式(不计机械效率及安全系数):扭矩T(kg-m) 马力HP(hp) 转速N(rpm)T=716.2*HP/NHP=T*N/716.2 ,N=716.2*HP/T例如一个10hp*4p的马达的扭矩为:T=716.2*10/1740=4.12kg-m (60HZ 4p马达的转速为1740rpm马达铭板有标示)例如已经知道传动扭矩T=412kg-m和转速N=17.4rpm,须要马达的马力为:HP=412*17.4/716.2=10hp如果选用10hp*4p的马达则转速比为:1740/17.4=100/1故当中的转速差要选用100比1的减速机.NC车床加装“百特”变速齿轮箱案例研讨已知中碳素钢的切削阻抗应力: P=200 kg/mm2 ,假设切削深度:ｔ= 6 mm, 工具机切削进给率:ｆ= 0.3 mm/rev,则材料的切削力: F=P * ｔ* ｆ=200 * 6 * 0.3 = 360 kg当工具机之最大加工旋转半径R= 315 mm (0.315m)或旋转直径D= 630 mm (0.63m) 时扭力τ= F * R= 360*1.315 = 113.4 kg/m已知中碳素钢的切削最高速度V= 140 m/sec,经由下列公式可以反求得知所需之转速(N/rpm)及马力(HP/kw):∵V=π* D * N ∴140=π* 0.63 * N ∴N= 140 = 70.7 rpm π* 0.63∵扭力τ= 716.2 * HPN∴马力HP= τ* N = 113.4 * 70.7 = 11.2 ≒11.2 * 3/4 kw ≒8.4 kw 716.2 716.2若安全系数设为２时,所需马力为8.4 kw * 2 = 16.8 kw。
玩具设计中马达应用技巧
玩具设计中马达应用技巧
佚名
【期刊名称】《中外玩具制造》
【年(卷),期】2007(000)009
【摘要】马达是玩具能够保持持续动力的主要动力源。
设计人员在玩具生产中很少有机会设计一个马达，主要是选用，玩具马达的选用也有很多技巧和方法。
【总页数】2页(P72-73)
【正文语种】中文
【中图分类】TS958.02
【相关文献】
1.玩具设计降低成本的10大技巧 [J], Suzanne Mills-Winkler;文志君（编译）
2.浅谈机动玩具设计技巧 [J], 郭大健
3.几何学在木制陈设玩具设计中的应用 [J], 王影;陈思宇
4.仿生设计在婴幼儿牙胶玩具设计中的应用 [J], 何凤
5.交互式智能技术在玩具设计中的应用研究 [J], 张雯
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玩具设计中马达的选用技巧和方法
马达是玩具能够保持持续动力的主要动力源。
设计人员在玩具生产中很少有机会设计一个马达，主要是选用。
玩具马达的选用也有很多技巧和方法。
在玩具制造中常用的马达（电机），有万宝制（Mabuchi）、标准（Standard）等，这些马达生产厂家的产品都有马达性能的参照表，设计人员很少有机会设计一个马达，主要是选用，当然也可能因为某种原因而专门设计一个马达（很多马达厂的工程师都是从Mabuchi出来的，所以Mabuchi的标准基本可以用作玩具业的马达标准）。
用试验找出合适的转速比和扭矩
马达厂的标准是空载的转速，而转速比计算时，一般就是用空载转速的计算。
行走类玩具的转速比在80~150之间，因玩具产品并非是一种精密的机械，所以可以通过调节齿轮的传动来得出实际需要的传动比。
比如：齿轮传动中某一节的齿数比为20：8，实验发现转速太慢则可以试一下22：6，如果转速太快，又可以换18：10，这种办法非常方便。
马达产品都有一个最大载荷的数据，还有一个载荷与转速的关系。
因为玩具产品一般不会很大而且是用电池驱动的较多，所以马达的载荷也不会很大。
一般来说，载荷与扭矩越大，马达的体积也越大，所要的电池也越多，而且玩具的重量也越重，所以尽量选用合适的马达。
一般保险起见，载荷与转速在曲线上升区的马达就管用。
如果要节约成本，在找到一个大功率马达就可以起作用的情况下，换一个小功率的试一下。
通过反复试验，找到一个功率较小又能满足要求的马达。
用收音机做干扰测试
马达的工作原理是不断地通过电刷来改变线圈中的电流，从而保证连续的转动。
可以想像，马达里的磁铁越大，线圈越长，则扭矩会越大，而这种电流的改变会形成一个电磁波。
电磁波的存在会对很多种家用电器造成干扰。
如果一个小孩在等飞机的时候玩带有这种马达的玩具，还有可能影响飞机的起降。
所以在实际工作中会增加一个抗干扰的垫圈（如DV WASHER , 0.5港币左右），但一般设计时都会在马达的两个电极上并联上一个陶瓷片电容或一个电阻（稳定电路的作用），一方面减少电刷与线圈转换时产生的电流影响，另一方面起稳定作用。
实际工作中，用一个小收音机来做干扰测试器材，如不影响所有波段的电台就基本可以了。
马达转动轴一般是铁轴，而铁轴一般直接紧配一个6齿或8齿的0.5模数的齿轮（或一个小带轮或锅杆），当是齿轮或锅杆时，特别是锅杆时，会因为刚起动的瞬间，齿与齿之间会卡位，这时线圈中的电流会加大，而导致铁轴串动，串动就会解卡，所以在固定马达时千万不要把轴在轴的方向上固定死（致少要有0.5mm的余量）。
安置要注意减少噪音
线圈是有电阻的，电流通过电阻时会发热，所以马达的外壳最好不能被直接接触到，同时马达也不能放在密闭的小盒子里，密闭的空间会导致热量不易散发，而且密闭的小盒子会成为一个音箱放大了马达的噪音。
马达产品遇到最大的问题就是噪音，虽然这种噪声也许不会有安全性问题，但听起来不舒服。
噪声的最大问题出之于高速齿，一般齿与齿的中间间隙会有10个丝到20个丝之间（对0.5模的齿轮来说）。
间隙太小，高速齿会碰撞发出较大的噪音；太大，一方面动力不足，另一方面也会有噪音，所以有时会用皮带轮或用一个软的传动齿（如PE轮）来降低噪音，当然还可以加一点马达油（无毒的马达油）。
但是，还得注意带马达的牙箱最好不要与制件，特别是大的带有相对密闭空间的制件共件，即在大的制件上直接做出牙箱夹板，如电池箱、车底座等。
这些相对密闭空间会起到一个扩音器的作用，几十倍地放大噪音。
笔者经历过很多这方面的设计，如直接把马达固定在电池箱的底部或侧边，那噪音会非常恐怖。
举一个实例，某一公司开发过一个1.5英尺大的遥控车（甲壳虫外形），当时就是在车底直接做出牙箱，即把马达直接固定在车底上，因为这样省掉一套模具钱，同时降低装配时间，但噪音振动直接传动到车底引起车底共振，结果噪音非常大。
最后只得又重新做了一套模具，把牙箱拆出来，并在牙箱与车底安装处垫上海绵以吸振才解决问题。
可见玩具的噪音很大时可以想办法在牙箱与紧固件之间加上海绵或其它的吸振软材料（如橡胶片等）来减少共振而得以减少噪音。
固定和实现正反转的方法
马达的两头专门设计有固定的位防转动。
只要参照马达的尺寸图，用上下两件夹板夹住就可以了。
一般不会固定马达的壳身，因为这样一方面散热不好，而另一方面也很难做到固定稳当，除非结构上万不得己，马达也可以通过打螺丝固定（马达上有专门打螺丝的孔）。
一般马达的正反转都可以使用，即改变电池的方向而得到正反两种转向（可以通过机械开关来改变，也可通过电子控制），也就是说一个马达可以得到两种不同的动作。
如：马达正转使四足行走的仿真动物前进，而马达反转，使得它停止并且摇尾巴、摇动等，这些动作的实现是通过一个齿轮传递转动的过程中，主动轮有一个切向用力的原理来实现转换的，即通过马达正方向转动带动一组齿轮，而在反转时又带动另一组齿轮工作。
可切向跳动的轴叫跳轴。
超载保护
对于连续工作的玩具，最大的可能会受到小孩强制性制动。
如把移动的汽车直接压在地面上，等等。
此时如果没有过载保护机构，就会使马达线圈中的电流成倍增加，从而导致马达发热，严重能导致起火。
所以一般都设有超载保护，最好的是皮带传动，但皮带传动在过载时又会过度摩擦皮带而降低皮带的寿命，所以一般都会再设有过载保护，而过载保护设计的原理一般都是利用某一传动带，使得在动作源过载时，某一齿轮能打滑或脱开动作源，从而保证马达仍然转动，但动作停止，如“S”片、跳轴等。
齿轮安装和复位机构
马达齿轮的安装只有一个方法是正确的，那就是把压齿轮的力直接作用在轴上，也就是直接抵住铁轴末端把齿轮压入铁轴工作端上。
复位机构，因为马达是连续转动的，当动作源被抓死或其它方式发生错位时，一定要保证马达工作的下一个周期或几个周期内使动作能够复原到设计位置，一般都无需专门设计。
比如凸轮机构，是可以自行复位的，但如果是四杆机构，则有可能需要专门设计。