伺服電機選型的原則和注意事項

      為了滿(mǎn)足機械設備對高精度、快速響應的要求，伺服電機應有較小的轉動(dòng)慣量和大的堵轉轉矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數和啟動(dòng)電壓，還應具有較長(cháng)時(shí)間的過(guò)載能力，以滿(mǎn)足低速大轉矩的要求，能夠承受頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和正、反轉，如果盲目地選擇大規格的電機，不僅增加成本，也會(huì )使得設計設備的體積增大，結構不緊湊，因此選擇電機時(shí)應充分考慮各方面的要求，以便充分發(fā)揮伺服電機的工作性能；下面介紹伺服電機的選型原則和注意事項。

　　選用伺服電機型號的步驟

　　1、明確負載機構的運動(dòng)條件要求，即加／減速的快慢、運動(dòng)速度、機構的重量、機構的運動(dòng)方式等。

　　2、依據運行條件要求選用合適的負載慣最計算公式，計算出機構的負載慣量。

　　3、依據負載慣量與電機慣量選出適當的假選定電機規格。

　　4、結合初選的電機慣量與負載慣量，計算出加速轉矩及減速轉矩。

　　5、依據負載重量、配置方式、摩擦系數、運行效率計算出負載轉矩。

　　6、初選電機的最大輸出轉矩必須大于加速轉矩加負載轉矩；如果不符合條件，必須選用其他型號計算驗證直至符合要求。

　　7、依據負載轉矩、加速轉矩、減速轉矩及保持轉矩，計算出連續瞬時(shí)轉矩。

　　8、初選電機的額定轉矩必須大于連續瞬時(shí)轉矩，如果不符合條件，必須選用其他型號計算驗證直至符合要求。

　　9、完成選定。

　　伺服電機的選型計算方法 

　　1、轉速和編碼器分辨率的確認。

　　2、電機軸上負載力矩的折算和加減速力矩的計算。

　　3、計算負載慣量，慣量的匹配，安川伺服電機為例，部分產(chǎn)品慣量匹配可達50倍，但實(shí)際越小越好，這樣對精度和響應速度好。

　　4、再生電阻的計算和選擇，對于伺服，一般2kw以上，要外配置。

　　5、電纜選擇，編碼器電纜雙絞屏蔽的，對于安川伺服等日系產(chǎn)品絕對值編碼器是6芯，增量式是4芯。

　　以上的選擇方法只考慮到電機的動(dòng)力問(wèn)題，對于直線(xiàn)運動(dòng)用速度，加速度和所需外力表示，對于旋轉運動(dòng)用角速度，角加速度和所需扭矩表示，它們均可以表示為時(shí)間的函數，與其他因素無(wú)關(guān)。很顯然。電機的最大功率P電機，最大應大于工作負載所需的峰值功率P峰值，但僅僅如此是不夠的，物理意義上的功率包含扭矩和速度兩部分，但在實(shí)際的傳動(dòng)機構中它們是受限制的。用 峰值，T峰值表示最大值或者峰值。電機的最大速度決定了減速器減速比的上限，n上限= 峰值，最大/ 峰值，同樣，電機的最大扭矩決定了減速比的下限，n下限=T峰值/T電機，最大，如果n下限大于n上限，選擇的電機是不合適的。反之，則可以通過(guò)對每種電機的廣泛類(lèi)比來(lái)確定上下限之間可行的傳動(dòng)比范圍。只用峰值功率作為選擇電機的原則是不充分的，而且傳動(dòng)比的準確計算非常繁瑣。

　　如何選擇伺服電機

　　1、首先，你需要區分常見(jiàn)的電機，比如伺服電機，主軸電機，異步電動(dòng)機，你要清楚明白為什么使用伺服電動(dòng)機，伺服電動(dòng)機一般用在數控系統上，它是可控的，能夠實(shí)現半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制。

　　2、我們常用的伺服電機廠(chǎng)家有西門(mén)子，發(fā)那科FANUC，還有一些其他廠(chǎng)家，不過(guò)選型過(guò)程大同小異，下面以西門(mén)子的選型為例進(jìn)行說(shuō)明。

　　3、首先，需要計算負載轉矩，負載轉矩的計算需要計算負載力，負載力可能是摩擦力，也可能是切削力，都要根據你的機械系統進(jìn)行一個(gè)大致的計算。負載轉矩的單位是N.M 。所以還要知道工件的轉動(dòng)直徑（半徑）。

　　4、然后根據工件的轉動(dòng)速度及負載質(zhì)量計算出工件的轉動(dòng)慣量。再然后需要把工件的負載轉矩和轉動(dòng)慣量轉換成主軸的轉動(dòng)慣量和負載轉矩。

　　5、得到上述轉矩和轉動(dòng)慣量后，便可以聯(lián)系廠(chǎng)家確定所用電機了。伺服電機的選型一般不看轉速。一個(gè)原則是選定電機的額定轉矩×0.8比換算到電機軸負載轉矩大的電機，TMx0.8＞TL。轉動(dòng)慣量：選定電機的轉子·慣量為負載的1/3*以上的電機：JM≥JL/3。

　　6、最后需要確定一些細枝末節的東西，比如電機的輸出軸要不要鍵，帶不帶剎車(chē)，防護等級，編碼系統等等。推薦一個(gè)軟件：CAD CREATOR 2.0，可以到西門(mén)子的官網(wǎng)上下載，能夠幫助你的選型。并到處相應電機的圖紙及模型。

　　伺服電機選型的原則

　　1、根據運行要求選擇負載慣量計算公式，計算機構的負載慣量。

　　2、通常，明確負載機構的運動(dòng)條件要求，即加減速度、運行速度、重量、運行方式等，這是選擇伺服規格的必要。

　　3、負載重量、配置方式、摩擦系數來(lái)計算負載轉矩。

　　4、負載慣量和伺服電機慣量也是選擇電機規格的必要考慮因素，用戶(hù)可以根據兩者計算出加速轉矩及減速轉矩，并選擇行當的假選定規格。

　　5、負載轉矩、加減速轉矩、保持轉矩，計算連續瞬時(shí)轉矩。連續瞬時(shí)轉矩一定要小于初選伺服電機額定轉矩，否則只能選擇其他符合條件的規格。

　　6、注意 加速轉矩+負載轉矩〈初選伺服的最大輸出轉矩

　　伺服電機選型的注意事項

　　1、有些系統如傳送裝置，升降裝置等要求伺服電機能盡快停車(chē)，而在故障、急停、電源斷電時(shí)伺服器沒(méi)有再生制動(dòng)，無(wú)法對電機減速。同時(shí)系統的機械慣量又較大，這時(shí)對動(dòng)態(tài)制動(dòng)器的要依據負載的輕重、電機的工作速度等進(jìn)行選擇。

　　2、有些系統要維持機械裝置的靜止位置，需電機提供較大的輸出轉矩，且停止的時(shí)間較長(cháng)。如果使用伺服的自鎖功能，往往會(huì )造成電機過(guò)熱或放大器過(guò)載，這種情況就要選擇帶電磁制動(dòng)的電機。

　　3、有的伺服驅動(dòng)器有內置的再生制動(dòng)單元，但當再生制動(dòng)較頻繁時(shí)，可能引起直流母線(xiàn)電壓過(guò)高，這時(shí)需另配再生制動(dòng)電阻。再生制動(dòng)電阻是否需要另配，配多大，可參照相應樣本的使用說(shuō)明來(lái)配。

　　4、如果選擇了帶電磁制動(dòng)器的伺服電機，電機的轉動(dòng)慣量會(huì )增大，計算轉矩時(shí)要進(jìn)行考慮。