伺服电机选型的原则和注意事项

2024-05-14 22:39:24

为了满足机械设备对高精度、快速响应的要求，伺服电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压，还应具有较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求，能够承受频繁启动、制动和正、反转，如果盲目地选择大规格的电机，不仅增加成本，也会使得设计设备的体积增大，结构不紧凑，因此选择电机时应充分考虑各方面的要求，以便充分发挥伺服电机的工作性能；下面介绍伺服电机的选型原则和注意事项。

选用伺服电机型号的步骤

1、明确负载机构的运动条件要求，即加／减速的快慢、运动速度、机构的重量、机构的运动方式等。

2、依据运行条件要求选用合适的负载惯最计算公式，计算出机构的负载惯量。

3、依据负载惯量与电机惯量选出适当的假选定电机规格。

4、结合初选的电机惯量与负载惯量，计算出加速转矩及减速转矩。

5、依据负载重量、配置方式、摩擦系数、运行效率计算出负载转矩。

6、初选电机的最大输出转矩必须大于加速转矩加负载转矩；如果不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符合要求。

7、依据负载转矩、加速转矩、减速转矩及保持转矩，计算出连续瞬时转矩。

8、初选电机的额定转矩必须大于连续瞬时转矩，如果不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符合要求。

9、完成选定。

伺服电机的选型计算方法

1、转速和编码器分辨率的确认。

2、电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。

3、计算负载惯量，惯量的匹配，安川伺服电机为例，部分产品惯量匹配可达50倍，但实际越小越好，这样对精度和响应速度好。

4、再生电阻的计算和选择，对于伺服，一般2kw以上，要外配置。

5、电缆选择，编码器电缆双绞屏蔽的，对于安川伺服等日系产品绝对值编码器是6芯，增量式是4芯。

以上的选择方法只考虑到电机的动力问题，对于直线运动用速度，加速度和所需外力表示，对于旋转运动用角速度，角加速度和所需扭矩表示，它们均可以表示为时间的函数，与其他因素无关。很显然。电机的最大功率P电机，最大应大于工作负载所需的峰值功率P峰值，但仅仅如此是不够的，物理意义上的功率包含扭矩和速度两部分，但在实际的传动机构中它们是受限制的。用峰值，T峰值表示最大值或者峰值。电机的最大速度决定了减速器减速比的上限，n上限= 峰值，最大/ 峰值，同样，电机的最大扭矩决定了减速比的下限，n下限=T峰值/T电机，最大，如果n下限大于n上限，选择的电机是不合适的。反之，则可以通过对每种电机的广泛类比来确定上下限之间可行的传动比范围。只用峰值功率作为选择电机的原则是不充分的，而且传动比的准确计算非常繁琐。

如何选择伺服电机

1、首先，你需要区分常见的电机，比如伺服电机，主轴电机，异步电动机，你要清楚明白为什么使用伺服电动机，伺服电动机一般用在数控系统上，它是可控的，能够实现半闭环控制和闭环控制。

2、我们常用的伺服电机厂家有西门子，发那科FANUC，还有一些其他厂家，不过选型过程大同小异，下面以西门子的选型为例进行说明。

3、首先，需要计算负载转矩，负载转矩的计算需要计算负载力，负载力可能是摩擦力，也可能是切削力，都要根据你的机械系统进行一个大致的计算。负载转矩的单位是N.M 。所以还要知道工件的转动直径（半径）。

4、然后根据工件的转动速度及负载质量计算出工件的转动惯量。再然后需要把工件的负载转矩和转动惯量转换成主轴的转动惯量和负载转矩。

5、得到上述转矩和转动惯量后，便可以联系厂家确定所用电机了。伺服电机的选型一般不看转速。一个原则是选定电机的额定转矩×0.8比换算到电机轴负载转矩大的电机，TMx0.8＞TL。转动惯量：选定电机的转子·惯量为负载的1/3*以上的电机：JM≥JL/3。

6、最后需要确定一些细枝末节的东西，比如电机的输出轴要不要键，带不带刹车，防护等级，编码系统等等。推荐一个软件：CAD CREATOR 2.0，可以到西门子的官网上下载，能够帮助你的选型。并到处相应电机的图纸及模型。