伺服電機(jī)選型規(guī)范

伺服電機(jī)選型規(guī)范

伺服電機(jī)在自動(dòng)化中起著重要的作用，通常用于更準(zhǔn)確的速度或位置控制部件的驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)師往往需要面對(duì)不同需求的電機(jī)選擇。供應(yīng)商提供各種參數(shù)，這往往讓初學(xué)者感到困惑。本文只是一個(gè)簡(jiǎn)單的分享，希望能給你一些幫助。

1.應(yīng)用場(chǎng)景

電機(jī)一般可分為伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、變頻電機(jī)等。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)將選擇需要更準(zhǔn)確速度或位置控制的部件。

變頻器 變頻電機(jī)的控制方法是通過(guò)改變輸入電機(jī)的電源頻率來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方法。一般只用于電機(jī)的調(diào)速控制。

伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)相比：

a) 伺服電機(jī)采用閉環(huán)控制，步進(jìn)電機(jī)采用開(kāi)環(huán)控制；

b) 伺服電機(jī)采用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量精度，步進(jìn)電機(jī)采用步距角。前者在普通產(chǎn)品級(jí)別上的精度可達(dá)后者的100倍以上；

c) 類似的控制方法(脈沖或方向信號(hào))。

2.供電電源

伺服電機(jī)可分為交流伺服電機(jī)和直流伺服電機(jī)。

兩者還是比較好的選擇。甲方將為一般自動(dòng)化設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)380V工業(yè)電源或220V此時(shí)，選擇相應(yīng)電源的伺服電機(jī)，避免電源類型的轉(zhuǎn)換。但也有一些設(shè)備，如三維倉(cāng)庫(kù)穿梭板，AG汽車、自動(dòng)駕駛改裝等，由于自身的移動(dòng)性，大部分使用自己的直流電源，所以一般使用直流伺服電機(jī)。

3.抱閘

根據(jù)動(dòng)作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，考慮電機(jī)是否會(huì)在停電或靜止?fàn)顟B(tài)下逆轉(zhuǎn)。如果有逆轉(zhuǎn)趨勢(shì)，則需要選擇帶鎖的伺服電機(jī)。

4.選型計(jì)算

在選擇計(jì)算之前，首先確定機(jī)構(gòu)末端的位置和速度要求，然后確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。此時(shí)，可選擇伺服系統(tǒng)和相應(yīng)的減速器。

以下參數(shù)主要考慮：

4.1.功率和速度

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和較終負(fù)載的速度和加速度計(jì)算電機(jī)所需的功率和速度。值得注意的是，減速器的減速比通常需要根據(jù)所選電機(jī)的速度進(jìn)行選擇。

在實(shí)際選擇過(guò)程中，由于各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦系數(shù)和風(fēng)載系數(shù)的不確定性、公式等水平運(yùn)動(dòng)P=TN/9549通常不能清楚計(jì)算(扭矩的大小不能準(zhǔn)確計(jì)算)。在實(shí)踐中，我們還發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)的最大功率通常是加速和減速階段。因此，通過(guò)T=FR=maR所需電機(jī)的功率大小和減速器的減速比可以定量計(jì)算（m：負(fù)載質(zhì)量；a：負(fù)載加速；R：負(fù)載旋轉(zhuǎn)半徑)。

應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

a) 電機(jī)功率過(guò)剩系數(shù)；

b) 考慮機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率；

c) 減速器的輸入輸出扭矩是否達(dá)標(biāo)，并具有一定的安全系數(shù)；

d) 是否有可能在后期增加速度。值得一提的是，在傳統(tǒng)行業(yè)，如起重機(jī)，采用普通感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，對(duì)加速度沒(méi)有明確要求，在計(jì)算過(guò)程中采用經(jīng)驗(yàn)公式。注：注意垂直負(fù)載運(yùn)行時(shí)的重力加速度。

4.2.慣量匹配

為了實(shí)現(xiàn)負(fù)載的高精度控制，需要考慮電機(jī)是否與系統(tǒng)慣性相匹配。

慣性匹配的原則是：考慮到系統(tǒng)慣性與電機(jī)軸相同，電機(jī)慣性比不大于10；比值越小，控制穩(wěn)定性越好，但電機(jī)越大，成本效益越低。

4.3.精度要求

計(jì)算減速器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的變化后，電機(jī)的控制精度是否能滿足負(fù)載要求。減速器或某些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有一定的回程間隙。

4.4.控制匹配

主要與電氣設(shè)計(jì)師溝通，確認(rèn)伺服控制器的通信模式是否與控制器匹配，編碼器類型是否需要引出數(shù)據(jù)。

5.品牌

目前市場(chǎng)上伺服電機(jī)品牌很多，性能也很不一樣。一般來(lái)說(shuō)，如果錢好，選擇歐美，一點(diǎn)錢，選擇日本，然后是閩臺(tái)和中國(guó)大陸。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)伺服電機(jī)本體的基本性能沒(méi)有問(wèn)題，主伺服控制器的控制算法、集成和穩(wěn)定性存在一定差距。我希望國(guó)內(nèi)制造商能繼續(xù)努力縮小與國(guó)外產(chǎn)品的差距。

值得一提的是，伺服電機(jī)制造商現(xiàn)在將提供技術(shù)支持。只要提供負(fù)載、速度、加速度等參數(shù)要求，制造商就會(huì)有自己的軟件自動(dòng)幫助您計(jì)算和選擇合適的伺服電機(jī)。