伺服电机如何选型?

2022-08-15 17:16:46 admin 4


我将分为四部分为大家介绍伺服电机的选型:

一、常见伺服电机的分类

二、伺服电机选型的一般流程,注意事项以及改进措施

三、西门子伺服电机选型常用的工具以及文档资料

四、西门子伺服电机家族以及常见应用的介绍

第一部分:问题中提到的伺服电机是一种怎样的电机?

伺服电动机称为执行电动机,在自动控制系统中作为执行元件。

按伺服电动机使用电源性质不同,可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机。

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看了是上面分类,似乎觉得伺服电机跟我们电机学里面的电机分类没什么区别。

接下来我说几个伺服电机的特点:往往具有高的转速精度、高的动态响应、非常宽的调速范围、非常高的位置精度,也是由于这些特点决定了伺服电机在应用上与普通电机有一些不同点。

第二部分:我以自己最为熟悉同步伺服电机为例,提供一个伺服电机选型的流程

在选用伺服电机时,对电机外部工况我们要关注以下5个因素:

1、负载机构(确定机构类型以及其细节数据,如滚珠丝杆长度、滚珠丝杆的直径、行程和带轮直径等)。

三种典型的负载机构类型如下图所示:

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2、动作模式(决定控制对象部分的动作模式,时间与速度的关系;将控制对象的动作模式换算为电机轴上的动作形式;确定运行模式,包括加速时间(ta)、匀速时间(tu)、减速时间(td)、停止时间(ts)、循环时间(tc)和运动距离(L)等参数)。

3、负载的惯量、转矩和转速(经换算可得到电机轴上的全负载惯量和全负载转矩)。

4、定位精度(确认编码器的脉冲数是否满足系统要求规格的分辨率)。

5、使用环境(如环境温度、湿度、使用环境大气及振动冲击等等)。

在进行完以上的计算之后,根据以上的信息我们基本可以进行初步的选定电机

然后在选用对应伺服电机规格选用需要关注以下6个方面(这些信息通常会出现在电机的铭牌上,当然选型手册上会有更加全面和细致信息):

1、电机容量(W)

2、电机额定转速(rpm)

3、额定扭矩及最大扭矩(N • m)

4、转子惯量(kg • ㎡)

5、抱闸(制动器)(根据动作机构的设计,考虑在停电状态或静止状态下,是否会造成对电机的转动趋势。如果有转动趋势,就需要选择带抱闸的伺服电机)

6、体积、重量、尺寸(西门子电机可以在DT Configurator 查询电机的外形图)

根据负载数据来进行电机选型的四个选型原则如下:

  • 等效到电机端的负载转速< 电机的额定转速

  • 等效到电机端的有效转矩 < 电机的额定转矩

  • 等效到电机端的瞬时最大转矩 < 电机的最大转矩

  • 等效到电机端的负载惯量<5 倍的电机转子惯量

如果觉得上面的文字叙述看起来不够清晰,比较负载可以看看下面这个流程图

电机及驱动器的选型基本步骤:

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改进的措施有:增加减速机构、变更速度曲线、选择大容量电机和降低负载惯量等方法


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