機器人馬達尺寸的確定始於關節轉矩和速度的代表性時間歷史。馬達必須承受持續的熱負荷，提供瞬態加速度和干擾轉矩，在可用匯流排電壓內達到所需速度，並且保持在驅動、變速箱和機械極限內。
目錄連續轉矩和峰值轉矩與應用均方根和最大需求不可互換。峰值能力取決於持續時間、速度、繞組溫度、驅動電流和重複次數。齒輪比改變馬達轉矩和轉速，而反射慣性和效率則改變預期收益。
將此導向與 致動器轉矩密度指南 和 關節摩擦指南一起使用。確認計算結果與供應商曲線及具代表性的硬體週期。
先從關節任務軌跡開始
描述在完整重複任務中的位置、速度和加速度，包括休息、加速度、持續運動、制動、保持和停留。包括最大化重力、慣性、速度和外部接觸的有效負載和姿勢情況。單一最差姿勢無法代表熱重複。
Oriental Motor 尺寸參考提供了基礎負載和加速度計算。使用適合機制的方程，然後保留假設、單位和符號慣例，儲存在可複習的工作表或模型中。
將佔空比劃分為定時段
將代表性迴圈分為不同段，包含持續時間、關節速度、加速度、負載和冷卻條件。在減速過程中包含負轉矩和再生。怠速時間可以降低均方根負載，但動力保持仍可能產生電流和熱量。
使用多個迴圈進行正常生產、高負載、回收和維護。記錄發生率。罕見的高負載恢復可能控制峰值電流，而常見的較輕迴圈則控制連續溫度。
| 分段 | 轉矩貢獻者 | 速度狀態 | 尺寸輸出 |
|---|---|---|---|
| 停 | 重力、摩擦力、外部因素 | 零或低 | 連續電流 |
| 加速 | 重力、慣性、摩擦力 | 崛起 | 峰值轉矩與電流 |
| 持續旅行 | 重力、摩擦力、外部因素 | 高 | 轉矩速度點 |
| 制動 | 慣性、重力、摩擦力 | 墜落 | 再生與巔峰 |
| 居住 | 停滯或失效損失 | 零 | 冷卻間隔 |
重力、慣性、摩擦力和外部轉矩的總和
在關節處，計算重力轉矩和負載力矩、連桿和負載慣性乘以角加速度、摩擦和外部工藝力。使用保守但可追蹤的係數。不要將所有不確定性都隱藏在一個大安全係數內，因為它掩蓋了真實極限。
多軸機器人需要耦合動力學和姿勢依賴的負載。在適當情況下使用經過驗證的剛體模型或測量軌跡轉矩。檢查標誌，因為重力可以輔助一種運動，同時反對另一種運動，從而改變運動需求和再生能量。
透過減速器折算關節需求
將關節轉速轉換為馬達轉速（含比值）及關節轉矩與馬達轉矩（含比率和效率）。在正確的動力方向應用效率；正向驅動與反向驅動的效率可能不同。分別包含變速箱轉矩、轉速、熱量、間隙和壽命限制。
更高的比值降低馬達負載轉矩，但提高馬達轉速併產生馬達副作用。它可能降低逆驅能力並增加損耗。採用掃頻候選比，而不是假設最大值，允許使用最小的馬達。
將加速需求中的反射慣性納入其中
將負載慣性以模型中使用的齒輪比慣例的平方反射到馬達軸，然後加上馬達轉子、齒輪箱輸入和聯軸器慣性。馬達加速度轉矩取決於該軸處的總慣量。
檢查所選馬達和驅動供應商的慣性比指導，但不要將某一條規則視為通用。閉環頻寬、合規性、間隙和軌跡形狀會影響可接受的不匹配。驗證硬體上的跟蹤和穩定性。
| 極限 | 計算或來源 | 必須包含 | 失敗症狀 |
|---|---|---|---|
| RMS 轉矩 | 定時平方轉矩平均 | 所有有動力段 | 熱上升 |
| 峰值轉矩 | 最大時間點 | 時長與重複 | 電流限制或去磁 |
| 最大速度 | 發動機軌跡 | 母線壓降與反電動勢 | 速度飽和 |
| 驅動電流 | 轉矩常數與波形 | 連續時長和峰值時長 | 駕車行程 |
| 變速箱 | 關節輸出週期 | 效率、生命力與衝擊 | 磨損或過熱 |
計算整個迴圈的均方根轉矩
RMS 轉矩是馬達轉矩平方時間加權均值的平方根。包括加速度、行程、制動、保持和停留，只要電流流動。由於轉矩是平方，正負需求都對銅加熱有貢獻。
比較應用 RMS 與實際轉速、環境溫度、箱體和冷卻下的連續能力。基於散熱器或氣流的目錄連續值可能不適用於密封緊湊關節內。包括驅動和齒輪箱的熱耦合。
檢查峰值轉矩作為大小、時間和重複次數
最大計算轉矩必須落在馬達和驅動器的轉矩-轉速包絡內。確認供應商允許該水平的持續時間、初始繞組溫度及所需恢復時間。沒有持續時間條件的峰值額定值，不能直接作為應用極限。
分別模擬反覆的衝擊、撞擊或緊急動作。避免常規在瞬態極限下執行，因為不確定性、老化和製造差異可能削弱餘裕。驗證目前飽和行為，以及轉矩控制在極限附近是否保持準確。
核算高速工況下的電壓裕量
高速時，反電動勢和電阻壓降消耗可用驅動輸出。 PWM 調製、母線下落、電纜降落和驅動開銷降低了可用於強制電流的電壓。馬達可以在低速時達到轉矩，但在所需的最高轉速時會失效。
在最低工作母線電壓下，將馬達轉矩-速度軌跡與供應商曲線繪製。僅在馬達和驅動支援時，並驗證其轉矩、效率和熱行為時，才考慮場弱化。
模型佔空比與熱路徑
銅損耗大致遵循電流平方乘以電阻，而鐵損、開關損耗、軸承和齒輪箱損耗則取決於速度和執行。繞組電阻隨溫度上升，影響電壓需求和損耗。集總熱模型可以篩選設計，但需要測量參數。
定義環境溫度、外殼、接觸面、氣流、冷卻流體及鄰近熱源。測試足夠多重複迴圈的熱吸收，以接近穩態或最差任務持續時間。使用支援的估計器或感測器測量繞組溫度，而非僅測量外殼溫度。
把馬達、傳動、匯流排和變速箱一起調整
馬達轉矩常數決定電流需求；驅動必須提供連續和峰值相位電流，並有適當的開關和熱限制。直流母線必須支援同時軸和再生能量。聯結器、電纜、熔斷器和冷卻共享相同的工作週期。
迭代候選組合，因為改變比、繞組、母線電壓或軌跡都可能移動限制分量。使用 直流母線選擇指南 作為功率邊界，然後重新執行完整任務計算。
用同步的電氣和熱資料進行驗證
在測功機或關節上執行代表性位置、有效負載和時序。記錄指令和測量的轉矩、相電流、速度、母線電壓、繞組估計、外殼溫度和驅動極限標誌。包括冷啟動和熱浸執行。
比較預測與測量的電流、加速度和溫度。研究系統誤差，而不是耗盡所有餘量。摩擦、效率、慣性或冷卻假設可以糾正，然後應用於其他關節。
釋出可追溯的馬達選型資料包
儲存軌跡版本、有效負載、方程、馬達和驅動資料、齒輪箱參數、熱邊界、裕度及硬體測試結果。在運動曲線、有效負載、齒輪比、機殼或母線變化後重新計算。
使用簽字清單。
評估“按轉矩與工作迴圈選擇機器人馬達”時，還應儲存模型版本、機器人設定、校正檔案、測試日期和全部試驗記錄。
只有把這些持續投入與單位成功任務的價值比較，才能判斷方案是否適合擴大。
上線後仍要持續檢查分佈變化、感測器漂移、機械磨損和人工接管原因。
實際專案還應指定資料、模型、控制器和安全流程的負責人，並預先定義回復條件。責任邊界、審批記錄與變更紀錄越清楚，故障發生後越容易停止擴散、定位原因並安全恢復。
- 建立定時轉矩和速度軌跡。
- 持續應用齒輪比、效率和反射慣性。
- 透過 RMS、峰值持續時間和轉矩速度限制。
- 封閉驅動電流、母線電壓和熱邊界。
- 將模型與熱浸硬體測試相關聯。
常見問題
RMS 轉矩和連續馬達轉矩是一樣的嗎？
不。 RMS 轉矩是應用的加熱指標；必須與實際熱和速度條件下的連續能力進行比較。
足夠的峰值轉矩能保證加速嗎？
不行。驅動電流、電壓-速度裕度、總反射慣性和峰值持續時間也必須透過。
更高的齒輪比是否總意味著馬達更小？
不會。它還會提高馬達速度，並影響慣性、效率、壽命、間隙和回驅效能。
減速應該包含在 RMS 轉矩中嗎？
是的，電流流動時會有。負轉矩仍然會在方正後促進繞組加熱，並可能再生母線能量。
釋出前用目錄計算夠嗎？
不需要。驗證代表性硬體和工作週期的電流、速度、極限和溫度。
馬達計算與硬體驗證邊界
本指南支援工程分析，而非零部件審批。最終設計請使用目前供應商資料、電氣限制及適用機械要求。