菱友匯-如何選擇合適的伺服電機？
更新時(shí)間：2021-05-15 點(diǎn)擊次數：1388
自動(dòng)化領(lǐng)域指如今的大熱門(mén)，而伺服電機在其中占有重要地位，通常用于項目中較精確的速度或位置控制部件的驅動(dòng)。自動(dòng)化設備的設計者常常需要面臨各種各樣不同需求的電機選型問(wèn)題，而供應商提供的電機也是五花八門(mén)，參數多如牛毛，常常使初學(xué)者一頭霧水，本文僅根據作者的實(shí)際工作經(jīng)歷做一些分享，望能夠給需要者提供一些幫助。
自動(dòng)化領(lǐng)域的控制型電機可分為伺服電機、步進(jìn)電機、變頻電機等。在需要較為精確的速度或位置控制的部件，會(huì )選擇伺服電機驅動(dòng)。變頻器+變頻電機的控制方式，是通過(guò)改變輸入電機的電源頻率而改變電機轉速的控制方法。一般只用于電機的調速控制。a) 伺服電機使用閉環(huán)控制，步進(jìn)電機為開(kāi)環(huán)控制；b) 伺服電機使用旋轉編碼器計量精度，步進(jìn)電機使用步距角。普通產(chǎn)品級別上前者的精度可達后者的百倍數量級；
伺服電機從供電電源上區分可分為交流伺服電機和直流伺服電機。二者還是比較好選擇的。一般的自動(dòng)化設備，甲方都會(huì )提供標準的380V工業(yè)電源或220V電源，此時(shí)選擇對應電源的伺服電機即可，免去電源類(lèi)型的轉換。但有一些設備，比如立體倉庫中的穿梭板、AGV小車(chē)等，由于本身的移動(dòng)性質(zhì)，大部分使用自帶直流電源，所以一般使用直流伺服電機。根據動(dòng)作機構的設計，考慮在停電狀態(tài)下或靜止狀態(tài)下，是否會(huì )造成對電機的反轉趨勢。如果有反轉趨勢，就需要選擇帶抱閘的伺服電機。選型計算前，首先要確定的是機構末端的位置和速度要求，再者確定傳動(dòng)機構。此時(shí)即可選擇伺服系統和對應的減速器。4.1.功率和速度
根據結構形式和最終負載的速度和加速度要求，計算電機所需功率和速度。值得注意的是，通常情況下需要結合所選電機的速度選取減速機的減速比。在實(shí)際選型過(guò)程中，比如負載為水平運動(dòng)，因為各個(gè)傳動(dòng)機構的摩擦系數和風(fēng)載系數的不確定性，公式P=T*N/9549往往無(wú)法明確計算（無(wú)法精確計算扭矩的大?。?。而在實(shí)踐過(guò)程中，也發(fā)現使用伺服電機所需功率大處往往是加減速階段。所以，通過(guò)T=F*R=m*a*R可定量計算所需電機的功率大小和減速機的減速比（m：負載質(zhì)量；a：負載加速度；R：負載旋轉半徑）。
c) 減速機的輸入和輸出扭矩是否達標，并有一定的安全系數；值得一提的是，在傳統行業(yè)中，例如起重機等行業(yè)，使用普通的感應電機驅動(dòng)，加速度無(wú)明確要求，計算過(guò)程使用的是經(jīng)驗公式。注：負載垂直運行的情況下，注意把重力加速度計算在內。4.2.慣量匹配
要實(shí)現對負載的高精度控制，需要考慮電機與系統的慣量是否匹配。對于為什么需要慣量匹配的問(wèn)題，網(wǎng)上并沒(méi)有給出一統江湖的說(shuō)法。個(gè)人理解有限，在這里就不解釋了。有興趣的朋友可以自行考證一下并告知一聲。慣量匹配的原則為：考慮系統慣量折合到電機軸上，與電機的慣量比不大于10；比值越小，控制穩定性越好，但需要更大的電機，性?xún)r(jià)比更低。具體的計算方法如有不明白的請自行補學(xué)大學(xué)"理論力學(xué)"。4.3.精度要求
計算經(jīng)過(guò)減速機和傳動(dòng)機構的變化后，電機的控制精度是否能夠滿(mǎn)足負載的要求。減速器或某些傳動(dòng)機構有一定的回程間隙，都需要考慮。4.4.控制匹配
這個(gè)方面主要是與電氣設計人員溝通確認，比如伺服控制器的通訊方式是否與PLC匹配，編碼器類(lèi)型及是否需要引出數據等。目前市場(chǎng)上伺服電機品牌眾多，性能也是千差萬(wàn)別。大體來(lái)說(shuō)，如果不差錢(qián)，就選用歐美的，稍微差點(diǎn)錢(qián)，選日本的，然后是中國臺灣和中國大陸的。不是作者崇洋媚外，是實(shí)際使用得來(lái)的教訓。根據過(guò)往經(jīng)驗，國產(chǎn)的伺服電機本體基本性能上沒(méi)什么問(wèn)題，主要伺服控制器的控制算法、集成度和和穩定性方面有一定的差距。希望國內廠(chǎng)商繼續努力，縮小與國外產(chǎn)品的差距。值得一提的是，做自動(dòng)化的設計，要學(xué)會(huì )借外力。特別是做非標自動(dòng)化，面臨太多設備的選型和計算，往往不堪重負，加班累成狗是常態(tài)?，F在伺服電機廠(chǎng)商都會(huì )提供技術(shù)支持，只要你提供給他負載、速度、加速度等參數要求，他們有一套自己的軟件自動(dòng)幫助你計算并選擇合適的伺服電機，非常的方便。（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )，版權歸原作者）
