伺服電機選型的原則和注意事項

      為了滿足機械設(shè)備對高精度、快速響應(yīng)的要求，伺服電機應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓，還應(yīng)具有較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求，能夠承受頻繁啟動、制動和正、反轉(zhuǎn)，如果盲目地選擇大規(guī)格的電機，不僅增加成本，也會使得設(shè)計設(shè)備的體積增大，結(jié)構(gòu)不緊湊，因此選擇電機時應(yīng)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(gòu)的運動條件要求，即加／減速的快慢、運動速度、機構(gòu)的重量、機構(gòu)的運動方式等。

　　2、依據(jù)運行條件要求選用合適的負載慣最計算公式，計算出機構(gòu)的負載慣量。

　　3、依據(jù)負載慣量與電機慣量選出適當(dāng)?shù)募龠x定電機規(guī)格。

　　4、結(jié)合初選的電機慣量與負載慣量，計算出加速轉(zhuǎn)矩及減速轉(zhuǎn)矩。

　　5、依據(jù)負載重量、配置方式、摩擦系數(shù)、運行效率計算出負載轉(zhuǎn)矩。

　　6、初選電機的最大輸出轉(zhuǎn)矩必須大于加速轉(zhuǎn)矩加負載轉(zhuǎn)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(jù)負載轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩、減速轉(zhuǎn)矩及保持轉(zhuǎn)矩，計算出連續(xù)瞬時轉(zhuǎn)矩。

　　8、初選電機的額定轉(zhuǎn)矩必須大于連續(xù)瞬時轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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，但實際越小越好，這樣對精度和響應(yīng)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力問題，對于直線運動用速度，加速度和所需外力表示，對于旋轉(zhuǎn)運動用角速度，角加速度和所需扭矩表示，它們均可以表示為時間的函數(shù)，與其他因素?zé)o關(guān)。很顯然。電機的最大功率P電機，最大應(yīng)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，但在實際的傳動機構(gòu)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，則可以通過對每種電機的廣泛類比來確定上下限之間可行的傳動比范圍。只用峰值功率作為選擇電機的原則是不充分的，而且傳動比的準(zhǔn)確計算非常繁瑣。

　　如何選擇伺服電機

　　1、首先，你需要區(qū)分常見的電機，比如伺服電機，主軸電機，異步電動機，你要清楚明白為什么使用伺服電動機，伺服電動機一般用在數(shù)控系統(tǒng)上，它是可控的，能夠?qū)崿F(xiàn)半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制。

　　2、我們常用的伺服電機廠家有西門子，發(fā)那科FANUC，還有一些其他廠家，不過選型過程大同小異，下面以西門子的選型為例進行說明。

　　3、首先，需要計算負載轉(zhuǎn)矩，負載轉(zhuǎn)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(jù)你的機械系統(tǒng)進行一個大致的計算。負載轉(zhuǎn)矩的單位是N.M 。所以還要知道工件的轉(zhuǎn)動直徑（半徑）。

　　4、然后根據(jù)工件的轉(zhuǎn)動速度及負載質(zhì)量計算出工件的轉(zhuǎn)動慣量。再然后需要把工件的負載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)換成主軸的轉(zhuǎn)動慣量和負載轉(zhuǎn)矩。

　　5、得到上述轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量后，便可以聯(lián)系廠家確定所用電機了。伺服電機的選型一般不看轉(zhuǎn)速。一個原則是選定電機的額定轉(zhuǎn)矩×0.8比換算到電機軸負載轉(zhuǎn)矩大的電機，TMx0.8＞TL。轉(zhuǎn)動慣量：選定電機的轉(zhuǎn)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(jié)的東西，比如電機的輸出軸要不要鍵，帶不帶剎車，防護等級，編碼系統(tǒng)等等。推薦一個軟件：CAD CREATOR 2.0，可以到西門子的官網(wǎng)上下載，能夠幫助你的選型。并到處相應(yīng)電機的圖紙及模型。

　　伺服電機選型的原則

　　1、根據(jù)運行要求選擇負載慣量計算公式，計算機構(gòu)的負載慣量。

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

　　3、負載重量、配置方式、摩擦系數(shù)來計算負載轉(zhuǎn)矩。

　　4、負載慣量和伺服電機慣量也是選擇電機規(guī)格的必要考慮因素，用戶可以根據(jù)兩者計算出加速轉(zhuǎn)矩及減速轉(zhuǎn)矩，并選擇行當(dāng)?shù)募龠x定規(guī)格。

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

　　6、注意 加速轉(zhuǎn)矩+負載轉(zhuǎn)矩〈初選伺服的最大輸出轉(zhuǎn)矩

　　伺服電機選型的注意事項

　　1、有些系統(tǒng)如傳送裝置，升降裝置等要求伺服電機能盡快停車，而在故障、急停、電源斷電時伺服器沒有再生制動，無法對電機減速。同時系統(tǒng)的機械慣量又較大，這時對動態(tài)制動器的要依據(jù)負載的輕重、電機的工作速度等進行選擇。

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

　　3、有的伺服驅(qū)動器有內(nèi)置的再生制動單元，但當(dāng)再生制動較頻繁時，可能引起直流母線電壓過高，這時需另配再生制動電阻。再生制動電阻是否需要另配，配多大，可參照相應(yīng)樣本的使用說明來配。

　　4、如果選擇了帶電磁制動器的伺服電機，電機的轉(zhuǎn)動慣量會增大，計算轉(zhuǎn)矩時要進行考慮。