从设计阶段开始电机选型。当您考虑机器人应用将要执行的工作时，您需要考虑实现应用所需的转速，转矩和电压。比如了解负载惯量，摩擦力，和加速度等因素，将有助于您确定转速和转矩。然而，对于如何考虑电机的尺寸和规格以处理这些因素并保持稳定高效的输出功率，您可以有一些选择。
在规划和设计您的项目时，不能低估外形因素的重要性。D2L 规则就是平衡考虑外形因素和影响整体性能的例子。
D2L规则简单地说就是当您将电机电枢的轴向长度加倍时，转矩和功率也将增加。而且其增加量与电枢轴向长度的增加量成正比。基本上，如果您把长度翻倍，连续转矩也将翻倍。
然而，如果不是将长度翻倍，而是将转子力矩臂的直径翻倍，转矩将会成平方增加。您可以通过采用加倍的直径来使连续转矩容量提高四倍。
科尔摩根的性能曲线生成器可以帮助设计者优化整体系统
诸如D2L 规则等设计原则，正是要从设计早期阶段开始电机选型的原因，可以帮助您尽早优化电机的外形规格，实现更好的机器人设计。
多年来，我们创建了的工具来帮助客户根据其需求快速优化电机。例如，科尔摩根开发的 性能曲线生成器 可用来优化整体系统，并试验不同的母线电压如何改变系统性能，或者理解不同的驱动器电流额定值如何影响电机性能。
性能曲线生成器甚至可以让设计工程师评估环境和*电机绕组温度选项。使用Liquid Cooling（液体冷却）持续增强转矩也是建模可用选项的一部分。
MOTIONEERING 的工作过程首先是收集数据输入，然后将结果与电机系统的产品目录进行比较。如果您在填写应用配置文件问题时不确定您需要的转矩和转速是，这个工具可以帮助您找到答案，然后您即可使用相关的3D模型来完成模型验证
Kollmorgen MOTIONEERING Online 许多客户有自己的工具和流程以确定转矩和转速要求。即便如此，您可直接将数字输入到这些工具中，以帮助选择满足您应用需求的合适电机。
无论这是您首次考虑电机和驱动器要求，还是您多年来一直从事这方面的工作，一份注意事项列表都会是一个有用的工具。在本文结尾，您将会找到一份应用配置问题列表，您或您的团队可以使用该列表来准备与支持工程师进行对话
您将会找到与机械外形、电机类型、工作与环境条件下的*低和*温度、*转速和转矩、运行转速和转矩，以及占空比相关的重要问题。
后续工作都有什么？
一旦您了解电机的性能需求，工程师和产品*团队即可开始工作。工程师有三种方式可以与您合作来确定针对每种应用的*无框电机。
例如，在科尔摩根，工程师会首先将您的要求与可能正好满足您需求的标准电机产品目录进行匹配。如果标准选项并不完全适合，下一步是参看简单的修改，比如更换绕组和进行其他机械定制。
此外，如果您的应用要求某些材料能够承受恶劣的环境条件，则可以将材料更改合并到现有设计中。无论采用方式，您都可以从多种定制服务进行选择，包括更小或更大的直径、更改绕组、更改叠片长度等。
如果您的需求与标准选项不匹配，或者所需的修改出了简单修改，*的选项就是从头开始。即便如此，许多现有电机元件也可纳入，而定制部件的设计旨在满足的外形规格或不寻常的环境条件。
如果您已知外形规格、转矩和转速要求，另外一个选项就是使用科尔摩根的其他在线工具：直驱旋转电机选择器。虽然许多客户依赖产品目录，但是这个在线工具的使用效果很好。
您可以从转矩、转速和母线电压信息开始入手，将它们作为产品选择的*初输入，这将为您提供极具优势的起点。这实际上是返回性能曲线生成器的一个好时机，因为您可以用它来进一步优化您的产品选择。
一旦您通过选型工具生成一系列符合的产品，这也是与经验丰富的应用工程师互动的*时机，他们可以指导您完成与使用性能曲线生成器相同的优化步骤。
您还将受益于我们的*应用经验，高效地得到电机原型样机，以帮助您快速推进样机设计，该原型机可以提供应用所需的转矩和速度，即便该电机没有针对您的确切需求得到完全优化。
这些优化解决方案会需要一定时间才能完成，而标准设计可以在原型机上工作，以证明您的设计概念，同时保持性能需求的完整性。由于时间对于原型机在许多项目中的*发挥着关键作用，因此通过随时可用的部件来节省时间会至关重要。
为了更深入地了解这一过程如何运作，让我们来看看科尔摩根产品如何对机器人应用发挥作用，特别是无框电机在协作机器人关节上的应用。
关节设计需要考虑很多因素。针对本报告，让我们更详细地研究以下因素：有效载荷容量、转速、发热管理，以及减速机方面的注意事项。
此外，其他系统器件附近的热量也可能存在限制，比如减速机、反馈装置和轴承。如果机器人设计师试图从电机供应商的标准产品目录中获得其电机绕组的*额定温度值，他们会发现列表中写着155°C ，因为这反映了采用传统无框和有框伺服电机的行业的标准绝缘系统温度。
许多编码器反馈设备希望将光电组件的*温度保持在100°C - 120°C，而大多数减速机解决方案可能有65°C的温度限制。针对这种热限制的可能解决方案包括：
增加散热片，但需要权衡重量的增加会减少有效负载容量。
增加轴承、编码器或减速机装置的轴向距离，这也需要增加权衡重量并减少载荷容量。
降低无框电机设计的*绕组温度限制，这也会降低电机的可用转矩。
如果使用的减速机的*温度额定值为65°C，且附近电机*绕组温度仅能够高15°C，这将要求80°C的*绕组温度。这些信息随后将被用于电机选型过程，以便使用性能曲线生成器工具来评估实际电机能力。
机器人设计工程师可以使用性能曲线生成器来观察实际连续和峰值转矩与速度能力。系统CAD设计的电机性能所需数据现在可以轻松地与选定的电机进行比较。
科尔摩根的KBM系列无框电机以小尺寸提供高性能
由于协作机器人关节的转速要求相对较低，只要系统背隙可以保持为零，减速装置就非常实用。应变波减速机上所观察到的零背隙和中等刚性使得它们非常适合这些应用。
"确保将不同的减速机扭矩传递效率（通常介于60% - 70%）纳入设计考量。
此外，请注意所使用的任何减速机类型所需的润滑材料的温度限制，因为齿轮与电机的相对距离较近，足以限制系统性能，将其保持在制造商建议的工作温度范围内。"
高传动比（通常约为100：1）的优势不仅体现在可以提高输出端的可用转矩，还体现在可显著降低电机的折算负载惯量。带动*负重而完全伸展的机械臂的负载惯量会非常可观。
传动比的平方将会降低传递到电机端的负载惯量值。如果传动比为100:1，电机的折算惯量是负载惯量的1/10,000。机械效率、发热因素以及系统预期寿命都反映了在机器人关节应用中所选择的减速机类型和减速比。
由于有众多因素会影响机器人电机的运行和使用寿命，因此制造协作机器人的制造商需要灵活耐用的解决方案。TBM系列是科尔摩根提供的一款创新直驱无框电机技术。
TBM (Torquer 无刷电机) 系列专门用于大功率密度，传动应用要求高的领域，比如机器人关节，医疗机器人，以及传感器万向节。
无框电机可以为机械和设备工程团队提供广泛的解决方案，用以实现拥有*灵活性、功率密度、动态性能和耐久性的应用。
除了所提供的技术优势外，科尔摩根的KBM 和TBM 平台还包括17种机框尺寸和许多预先设计的标准选项。对于机器人公司来说，从初创公司到正在成长和扩展到新市场的公司，科尔摩根可以为其提供从标准产品到联合研发定制的多方位服务。
应用和验证解决方案
毋庸置疑的是，当今市场的需求不会给错误留下很大的余地。无论您是否面临时间限制、追求更好的性能，或者已经在当前设备的制造过程中考虑了下一代设备，各种创新运动解决方案都可能成为新的挑战。
配备以高效和高质量的选型工具，工程师可以帮助您加速从设计到原型到批量生产，同时确保比如反馈、发热、轴承和减速机等影响因素均被考虑在内。
在使用了所有工具并且完成3D模型并加以测试之后，剩下的就是安装和验证电机系统的实际工作。好消息是，当您将高性能无框电机集成到您的机器设计中时，您无需担忧。安装相对简单，因为与无框电机配合安装的轴的加工公差将会保证电机输出稳健性能。
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