伺服电机选型技术指南

1、机电领域中伺服电机的选择原则

现代机电行业中经常会碰到一些复杂的运动，这对电机的动力荷载有很大影响。伺服驱动装置是许多机电系统的核心，因此，伺服电机的选择就变得尤为重要。首先要选出满足给定负载要求的电动机，然后再从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。

伺服电机如何进行选型知识讲解

各种电机的T-ω曲线

（1）传统的选择方法

这里只考虑电机的动力问题，对于直线运动用速度v(t)，加速度a(t)和所需外力F(t)表示，对于旋转运动用角速度ω(t)，角加速度α(t)和所需扭矩T(t)表示，它们均可以表示为时间的函数，与其他因素无关。很显然。电机的最大功率P电机，最大应大于工作负载所需的峰值功率P峰值，但仅仅如此是不够的，物理意义上的功率包含扭矩和速度两部分，但在实际的传动机构中它们是受限制的。用ω峰值，T峰值表示最大值或者峰值。电机的最大速度决定了减速器减速比的上限，n上限=ω峰值，最大/ω峰值，同样，电机的最大扭矩决定了减速比的下限，n下限=T峰值/T电机，最大，如果n下限大于n上限，选择的电机是不合适的。反之，则可以通过对每种电机的广泛类比来确定上下限之间可行的传动比范围。只用峰值功率作为选择电机的原则是不充分的，而且传动比的准确计算非常繁琐。

（2）新的选择方法

一种新的选择原则是将电机特性与负载特性分离开，并用图解的形式表示，这种表示方法使得驱动装置的可行性检查和不同系统间的比较更方便，另外，还提供了传动比的一个可能范围。这种方法的优点：适用于各种负载情况；将负载和电机的特性分离开；有关动力的各个参数均可用图解的形式表示并且适用于各种电机。因此，不再需要用大量的类比来检查电机是否能够驱动某个特定的负载。

在电机和负载之间的传动比会改变电机提供的动力荷载参数。比如，一个大的传动比会减小外部扭矩对电机运转的影响，而且，为输出同样的运动，电机就得以较高的速度旋转，产生较大的加速度，因此电机需要较大的惯量扭矩。选择一个合适的传动比就能平衡这相反的两个方面。通常，应用有如下两种方法可以找到这个传动比n，它会把电机与工作任务很好地协调起来。一是，从电机得到的最大速度小于电机自身的最大速度ω电机，最大；二是，电机任意时刻的标准扭矩小于电机额定扭矩M额定。

2、一般伺服电机选择考虑的问题

（1）电机的最高转速

电机选择首先依据机床快速行程速度。快速行程的电机转速应严格控制在电机的额定转速之内。

nom3h

maxn10PuVn≤??=式中，nomn为电机的额定转速（rpm）；n为快速行程时电机的转速（rpm）；maxV为直线运行速度（m/min）；u为系统传动比，u=n电机/n丝杠；hP丝杠导程（mm）。

（2）惯量匹配问题及计算负载惯量

为了保证足够的角加速度使系统反应灵敏和满足系统的稳定性要求,负载惯量JL应限制在2.5倍电机惯量JM之内，即ML5J.2J<。

2N1jjj2M

1jjjL)V(m)(JJ∑∑==+=ωωω式中，jJ为各转动件的转动惯量，kg.m2；jω为各转动件角速度，rad/min；jm为各移动件的质量，kg；jV为各移动件的速度，m/min；ω为伺服电机的角速度，rad/min。

（3）空载加速转矩

空载加速转矩发生在执行部件从静止以阶跃指令加速到快速时。一般应限定在变频驱动系统最大输出转矩的80%以内。

%8060)(2maxmax?≤+=AFac

MLTTtJJnTπ式中，maxAT为与电机匹配的变频驱动系统的最大输出转矩（N.m）；maxT为空载时加速转矩（N.m）；FT为快速行程时转换到电机轴上的载荷转矩（N.m）；act为快速行程时加减速时间常数（ms）。

（4）切削负载转矩

在正常工作状态下，切削负载转矩msT不超过电机额定转矩MST的80%。

%802

1?≤=MScmsTDTT

式中，cT为最大切削转矩（N.m）；D为最大负载比。

（5）连续过载时间

连续过载时间lont应限制在电机规定过载时间Mont之内。