自動(dòng)化設(shè)備伺服電機(jī)如何選擇？記住這五點(diǎn)！

　　伺服電機(jī)是自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛使用的電機(jī)，在工程中通常用于驅(qū)動(dòng)更精確的速度或位置控制部件。自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)人員往往需要面對(duì)各種不同需求的電機(jī)選型問(wèn)題，供應(yīng)商提供的電機(jī)也是多種多樣，參數(shù)眾多，往往會(huì)讓初學(xué)者一頭霧水。本文僅根據(jù)作者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一些分享，希望能給有需要的人提供一些幫助。

　　01.應(yīng)用場(chǎng)景

　　自動(dòng)化領(lǐng)域的受控電機(jī)可分為伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、變頻電機(jī)等。對(duì)于需要更精確速度或位置控制的部件，將選擇伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

　　變頻器變頻電機(jī)的控制方式是通過(guò)改變輸入電機(jī)的電源頻率來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。一般只用于電機(jī)調(diào)速。

　　與步進(jìn)電機(jī)相比，伺服電機(jī)：

　　a)伺服電機(jī)采用閉環(huán)控制，步進(jìn)電機(jī)采用開環(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。在普通產(chǎn)品層面，前者的準(zhǔn)確率可以達(dá)到后者的幾百倍；

　　c)控制方式類似(脈沖或方向信號(hào))。

　　02.電源

　　伺服電機(jī)從電源上可以分為交流伺服電機(jī)和DC伺服電機(jī)。

　　兩者是更好的選擇。對(duì)于一般自動(dòng)化設(shè)備，甲方將提供標(biāo)準(zhǔn)的380伏工業(yè)電源或220伏電源。此時(shí)可以選擇電源對(duì)應(yīng)的伺服電機(jī)，避免了電源類型的改變。但是，一些設(shè)備，如立體倉(cāng)庫(kù)中的穿梭板和AGV小車，由于其移動(dòng)性，大多使用自己的DC電源，因此通常使用DC伺服電機(jī)。

　　03.抓住剎車

　　根據(jù)動(dòng)作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，考慮是否會(huì)造成電機(jī)在斷電或靜止?fàn)顟B(tài)下的反轉(zhuǎn)趨勢(shì)。如果有反趨勢(shì)，就要選擇帶剎車的伺服電機(jī)。

　　04.類型選擇計(jì)算

　　選型計(jì)算前，先確定機(jī)構(gòu)末端的位置和速度要求，再確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。此時(shí)，可以選擇伺服系統(tǒng)和相應(yīng)的減速器。

　　在選擇過(guò)程中，主要考慮以下參數(shù)：

　　4.1功率和速度

　　根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和最終負(fù)載的速度和加速度要求，計(jì)算電機(jī)所需的功率和速度。值得注意的是，一般情況下，需要結(jié)合所選電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)選擇減速器的減速比。

　　在實(shí)際選擇過(guò)程中，比如載荷水平移動(dòng)，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，無(wú)法明確計(jì)算公式P=T*N/9549(扭矩?zé)o法準(zhǔn)確計(jì)算)。實(shí)踐中還發(fā)現(xiàn)，使用伺服電機(jī)所需的最大功率往往在加減速階段。因此，可以用T=F*R=m*a*R來(lái)定量計(jì)算電機(jī)所需功率和減速器減速比(m:負(fù)載質(zhì)量；a:載荷加速度；r:負(fù)載旋轉(zhuǎn)半徑)。需要注意以下幾點(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)，是否有一定的安全系數(shù)；

　　d)后期是否有提速的可能。

　　值得一提的是，在傳統(tǒng)行業(yè)，比如起重機(jī)等行業(yè)，驅(qū)動(dòng)都是用普通的感應(yīng)電機(jī)，對(duì)加速度沒有明確的要求，計(jì)算過(guò)程采用經(jīng)驗(yàn)公式。

　　注意：負(fù)載垂直運(yùn)行時(shí)，注意重力加速度。

　　4.2慣性匹配

　　要實(shí)現(xiàn)高精度的負(fù)載控制，需要考慮電機(jī)和系統(tǒng)的慣性是否匹配。

　　至于為什么需要慣性匹配的問(wèn)題，網(wǎng)上沒有統(tǒng)一江湖的說(shuō)法。個(gè)人理解有限，這里就不解釋了。有興趣的朋友可以自行考證，讓我們知道。慣性匹配的原則是：考慮系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)化為電機(jī)軸，與電機(jī)的慣性比不大于10(西門子)；比值越小，控制穩(wěn)定性越好，但需要的電機(jī)越大，性價(jià)比越低。如果不了解具體的計(jì)算方法，請(qǐng)補(bǔ)大學(xué)的理論力學(xué)。

　　4.3精度要求

　　計(jì)算更換減速器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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，需要考慮。

　　4.4控制匹配

　　這方面主要是和電氣設(shè)計(jì)師溝通確認(rèn)，比如伺服控制器的通訊方式是否和PLC匹配，編碼器類型，是否需要提取數(shù)據(jù)等。

　　05.品牌

　　如果讀者有使用效果好的國(guó)產(chǎn)品牌，請(qǐng)推薦給大家。畢竟國(guó)貨自力更生的時(shí)候需要我這一代人的支持。

　　值得一提的是，做自動(dòng)化設(shè)計(jì)，要學(xué)會(huì)借外力。尤其是做非標(biāo)自動(dòng)化的時(shí)候，往往被太多的設(shè)備選型和計(jì)算壓垮，加班加點(diǎn)變成狗也是正常的?，F(xiàn)在伺服電機(jī)廠商會(huì)提供技術(shù)支持。只要你給他提供負(fù)載、速度、加速度等參數(shù)要求，他們就有自己的軟件自動(dòng)幫你計(jì)算選擇合適的伺服電機(jī)，非常方便。