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伺服電機選型要求及注意事項
點擊次數(shù)：440 發(fā)布時間：2023-12-26
伺服電機(servo motor )是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。根據使用電源不同：分直流伺服電機和交流伺服電機。他兩在功能上的區(qū)別：交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。伺服電機可以實現(xiàn)精確控制，你讓它轉多少它就轉多少，而且它還會反饋，實現(xiàn)所謂的閉環(huán)，由編碼器去反饋看是否確實轉了那么多，這樣控制精度就更高。
我們知道步進電機的精度以步距來衡量，市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度(五相電機)、0.9度/1.8度(二、四相電機)、1.5度/3度 (三相電機)德國百格拉公司(BERGER LAHR)生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°。我們以步距角為0.036°的步進電機為例。
0.036=360/10000
假設給這個步進電機后端加上編碼器，那么公式相當于電機轉一圈編碼器發(fā)出10000個脈沖，編碼器分辨率是10000。
伺服電機的精度是電機后端的編碼器分辨率來衡量的，現(xiàn)在伺服編碼器分辨率達到2的23次方，可見伺服電機的精度遠遠比步進電機精度高。
普通電機上電就轉，沒電就停，除了轉如果還非要說它有什么功能的話那就是正反轉。
提供伺服電機選型流程
1、負載機構(確定機構類型以及其細節(jié)數(shù)據，如滾珠絲桿長度、滾珠絲桿的直徑、行程和帶輪直徑等)
2、動作模式(決定控制對象部分的動作模式，時間與速度的關系;將控制對象的動作模式換算為電機軸上的動作形式;確定運行模式，包括加速時間(ta)、勻速時間(tu)、減速時間(td)、停止時間(ts)、循環(huán)時間(tc)和運動距離(L)等參數(shù))
3、負載的慣量、轉矩和轉速(我們在選型時，是根據扭矩來選擇功率!)
4、定位精度(確認編碼器的脈沖數(shù)是否滿足系統(tǒng)要求規(guī)格的分辨率)
5、使用環(huán)境(如環(huán)境溫度、濕度、使用環(huán)境大氣及振動沖擊等等)
自動化領域指如今的大熱門，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。自動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題，而供應商提供的電機也是五花八門，參數(shù)多如牛毛，常常使初學者一頭霧水，本文僅根據作者的實際工作經歷做一些分享，望能夠給需要者提供一些幫助。
1.應用場景
自動化領域的控制型電機可分為伺服電機、步進電機、變頻電機等。在需要較為精確的速度或位置控制的部件，會選擇伺服電機驅動。變頻器+變頻電機的控制方式，是通過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。伺服電機與步進電機相比：a) 伺服電機使用閉環(huán)控制，步進電機為開環(huán)控制;b) 伺服電機使用旋轉編碼器計量精度，步進電機使用步距角。普通產品級別上前者的精度可達后者的百倍數(shù)量級;c) 控制方式相似(脈沖或方向信號)。
2.供電電源
伺服電機從供電電源上區(qū)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。一般的自動化設備，甲方都會提供標準的380V工業(yè)電源或220V電源，此時選擇對應電源的伺服電機即可，免去電源類型的轉換。但有一些設備，比如立體倉庫中的穿梭板、AGV小車等，由于本身的移動性質，大部分使用自帶直流電源，所以一般使用直流伺服電機。
3.抱閘
根據動作機構的設計，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。
4.選型計算
選型計算前，首先要確定的是機構末端的位置和速度要求，再者確定傳動機構。此時即可選擇伺服系統(tǒng)和對應的減速器。選型過程中，主要考慮以下參數(shù)：
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。在實際選型過程中，比如負載為水平運動，因為各個傳動機構的摩擦系數(shù)和風載系數(shù)的不確定性，公式P=T*N/9549往往無法明確計算(無法精確計算扭矩的大小)。而在實踐過程中，也發(fā)現(xiàn)使用伺服電機所需功率最大處往往是加減速階段。所以，通過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：負載質量;a：負載加速度;R：負載旋轉半徑)。
每種類型的伺服電機的規(guī)格中都有額定轉矩、最大轉矩、伺服電機慣量等參數(shù)。每個參數(shù)與負載扭矩和負載慣性之間必須有相關性。伺服電機的輸出轉矩必須滿足機構的加速度和重量等負荷機構的運動條件的要求。機構的運動條件(水平和垂直旋轉)與伺服電機的輸出沒有直接關系，但一般情況下，伺服電機的輸出越高，相對輸出扭矩越高。
伺服電機的選用不僅受機構重量的影響，同時設備運動條件也會改變伺服電機的選用。慣性越大，加減速扭矩越大，加減速時間越短，伺服電機輸出扭矩越大。選擇伺服電機規(guī)格時，請遵循以下步驟。
(1)初始選擇伺服電機的最高輸出功率扭矩必須大于加速扭矩+負載扭矩時，必須選擇其他模型進行驗證，直到符號滿足要求。
(2)負載力矩是根據負載重量、結構、摩擦系數(shù)和運行效率計算的。
(3)根據運行條件的要求，選擇適當?shù)呢摵蓱T性量修正公式，計算機構的負荷慣性量。
(4)根據負載慣量和伺服電機慣量，選擇合適的假選定伺服電機規(guī)格。
(5)根據負載扭矩、加速扭矩、減速扭矩和保持扭矩計算連續(xù)瞬時扭矩。
(6)定義了載荷機構的運動條件，即加減速速度、運動速度、機構重量、機構運動等。
(7)結合主伺服電機的慣性和負載慣性，計算了加速扭矩和減速扭矩。
(8)完成選擇。