伺服电机选型计算实例伺服电机的选用方法

伺服电机选型

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伺服电机选型介绍

2012-11-15

影响选择伺服电机的因素影响选择伺服电机的因素
一、选择电机时候的考虑因素
影响电机选择的因素为机床选择进给驱动电机时，需要考虑机械部分的传动结构与电机的匹配、电机的运转速度、机床的加减速时间大小、电机的停止距离等因素。概括言之，即选择与机械相匹配的电机，主要包括以下因素：

1.2.3.4.5.6.

负载惯量比；加减速特性（短时加工因素）；连续负载扭矩；电机速度；扭矩的均方根值；动态刹车距离。

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影响选择伺服电机的因素影响选择伺服电机的因素
一、负载惯量比
负载惯量比是指进给轴的负载惯量与进给轴电机惯量的比值。该值反映了电机对于负载的控制能力。该值越小，电机的控制力越强。要确保伺服电机能够有效的工作，需要为机床选择具有恰当惯量的电机。而其选择的技术指标称为负载惯量比（负载惯量/电机惯量）。推荐选取范围：负载惯量/电机惯量=3~
5,用于模具加工或有频繁加减速要求的机床要求小于300%，用于零件加工的机床最大可至500%。

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影响选择伺服电机的因素影响选择伺服电机的因素
二、加减速特性（短时加工因素）
在机械加工中，除了需要保证推动负载加工的连续推力之外，还必须要考虑短时的加工因素，即：电机在加减速过程中的输出特性。在加减速过程中，会达到机械需要的最大推力。因此，在选择电机时，需要考虑电机的最大扭矩与机械加减速过程中所需要的最大扭矩是否匹配。电机的最大扭矩直

伺服电机如何选型？怎么计算？

每种型号电机的规格项内均有额定转矩、最大转矩及电机惯量等参数，各参数与负载转矩及负载惯量间必定有相关联系存在，选用电机的输出转矩应符合负载机构的运动条件要求，如加速度的快慢、机构的重量、机构的运动方式（水平、垂直、旋转）等；运动条件与电机输出功率无直接关系，但是一般电机输出功率越高，相对输出转矩也会越高。 因此，不但机构重量会影响电机的选用，运动条件也会改变电机的选用。惯量越大时，需要越大的加速及减速转矩，加速及减速时间越短时，也需要越大的电机输出转矩。 选用伺服电机规格时，依下列步骤进行。
(1)明确负载机构的运动条件要求，即加／减速的快慢、运动速度、机构的重量、机构的运动方式等。
(2)依据运行条件要求选用合适的负载惯最计算公式，计算出机构的负载惯量。
(3)依据负载惯量与电机惯量选出适当的假选定电机规格。
(4)结合初选的电机惯量与负载惯量，计算出加速转矩及减速转矩。
(5)依据负载重量、配置方式、摩擦系数、运行效率计算出负载转矩。
(6)初选电机的最大输出转矩必须大于加速转矩加负载转矩；如果不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符合要求。
(7)依据负载转矩、加速转矩、减速转矩及保持转矩，计算出连续瞬时转矩。
(8)初选电机的额定转矩必须大于连续瞬时转矩，如果不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符合要求。
(9)完成选定。

伺服电机如何选型，还请大家告知

1、选型方法： 计算负载惯量，惯量的匹配，瑞思科伺服电机为例，部分产品惯量匹配可达50倍，但实际越小越好，这样对精度和响应速度好；

2、 电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。 转速和编码器分辨率的确认。 电缆选择，编码器电缆，主要是计算出驱动力矩。 相关电机选型，要看你选择什么品牌的电机。 一般大品牌的网站都有相关选型的计算方法。

伺服电机如何计算选型？

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。
伺服电机的选型计算方法
：

一、转速和编码器分辨率的确认。

二、电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。

三、计算负载惯量，惯量的匹配，安川伺服电机为例，部分产品惯量匹配可达50倍，但实际越小越好，这样对精度和响应速度好。

四、再生电阻的计算和选择，对于伺服，一般2kw以上，要外配置。

五、电缆选择，编码器电缆双绞屏蔽的，对于安川伺服等日系产品绝对值编码器是6芯，增量式是4芯。
总结：
以上的选择方法只考虑到电机的动力问题，对于直线运动用速度，加速度和所需外力表示，对于旋转运动用角速度，角加速度和所需扭矩表示，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
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=
峰值，最大/
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。

伺服电机怎么选型

1.首先根据设备的要求确定电机的功率、额定转速、额定转矩。

2.根据使用现场的情况确定电机的电源电压和母线电压。

3.根据使用的要求确定电机的极数和额定转速。

4.选择电机的轴伸安装尺寸和中心孔的型式。

5.选择配用的编码器的分辨率。

6.制动问题及其它。

交流伺服电机的选型计算方法（具体实例）

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伺服电机如何选型计算？

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看这里，伺服电机选型计算，应该对您有帮助的。

机械结构，伺服电机+丝杠垂直往复运动，请问伺服怎么选型？有什么公式？

该滚珠丝杆推荐用螺距8mm以上的，否则不能达到600mm/s的速度。
由于工作台有100Kg，标准交流伺服电机有扭矩大小，可以根据丝杆得出扭矩大小，
只要超过重力给予的扭矩即可。
但通常选型时电据扭矩至少是重力扭矩的2倍，安全第
一。
另外一种做法是加配重，加了配重，那可以用小扭矩的交流伺服即可，搞个直流伺服也行啊。

伺服电机的选型

选型计算方法
　　
一、转速和编码器分辨率的确认。 　　
二、电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。 　　
三、计算负载惯量，惯量的匹配，安川伺服电机为例，部分产品惯量匹配可达50倍，但实际越小越好，这样对精度和响应速度好。 　　
四、再生电阻的计算和选择，对于伺服，一般2kw以上，要外配置。 　　
五、电缆选择，编码器电缆双绞屏蔽的，对于安川伺服等日系产品绝对值编码器是6芯，增量式是4芯。

伺服电机的选用方法

伺服电机选型及负载转矩计算
惯量转矩计算
机械制造商在选购电机时担心切削力不够，往往选择较大规格的马达，这不但会增加机床的制造成本，而且使之体积增大，结构布局不够紧凑。本文以实例应用阐明了如何选择最佳规格电机的方法，以控制制造成本。　　　　


一、进给驱动伺服电机的选择　　


1.原则上应该根据负载条件来选择伺服电机。在电机轴上所有的负载有两种，即阻尼转矩和惯量负载。这两种负载都要正确地计算，其值应满足下列条件:　　1)当机床作空载运行时，在整个速度范围内，加在伺服电机轴上的负载转矩应在电机连续额定转矩范围内，即应在转矩速度特性曲线的连续工作区。　　2)最大负载转矩，加载周期以及过载时间都在提供的特性曲线的准许范围以内。　　3)电机在加速/减速过程中的转矩应在加减速区(或间断工作区)之内。　　4)对要求频繁起，制动以及周期性变化的负载，必须检查它的在一个周期中的转矩均方根值。并应小于电机的连续额定转矩。　　5)加在电机轴上的负载惯量大小对电机的灵敏度和整个伺服系统的精度将产生影响。通常，当负载小于电机转子惯量时，上述影响不大。但当负载惯量达到甚至超过转子惯量的5倍时，会使灵敏度和响应时间受到很大的影响。甚至会使伺服放大器不能在正常调节范围内工作。所以对这类惯量应避免使用。

推荐对伺服电机惯量Jm和负载惯量Jl之间的关系如下:

Jl<5×Jm


1、负载转矩的计算

负载转矩的计算方法加到伺服电机轴上的负载转矩计算公式，因机械而异。但不论何种机械，都应计算出折算到电机轴上的负载转矩。

通常，折算到伺服电机轴上的负载转矩可由下列公式计算:　　

Tl=(F*L/2πμ)+T0　　

式中:Tl折算到电机轴上的负载转矩(
N.M)；　　

F：轴向移动工作台时所需要的力；　　

L：电机轴每转的机械位移量(M)；

To：滚珠丝杠螺母，轴承部分摩擦转矩折算到伺服电机轴上的值(
N.M)；

Μ：驱动系统的效率

F：取决于工作台的重量，摩擦系数，水平或垂直方向的切削力，是否使用了平衡块(用在垂直轴)。

无切削时: F=μ*(W+fg)，切削时: F=Fc+μ*(W+fg+Fcf)。

W：滑块的重量(工作台与工件)Kg；　　

Μ：摩擦系数；　　

Fc：切削力的反作用力；　　

Fg：用镶条固紧力；　　

Fcf：由于切削力靠在滑块表面作用在工作台上的力(kg)即工作台压向导轨的正向压力。　　 计算转矩时下列几点应特别注意：　　

(a)由于镶条产生的摩擦转矩必须充分地考虑。通常，仅仅从滑块的重量和摩擦系数来计算的转矩很小的。请特别注意由于镶条加紧以及滑块表面的精度误差所产生的力矩。　　

(b)由于轴承，螺母的预加载，以及丝杠的预紧力滚珠接触面的摩擦等所产生的转矩均不能忽略。尤其是小型轻重量的设备。这样的转矩回应影响整个转矩。所以要特别注意。　　

(c)切削力的反作用力会使工作台的摩擦增加，以此承受切削反作用力的点与承受驱动力的点通常是分离的。如图所示，在承受大的切削反作用力的瞬间，滑块表面的负载也增加。当计算切削期间的转矩时，由于这一载荷而引起的摩擦转矩的增加应给予考虑。　　

(d)摩擦转矩受进给速率的影响很大，必须研究测量因速度工作台支撑物(滑块，滚珠，压力)，滑块表面材料及润滑条件的改变而引起的摩擦的变化。已得出正确的数值。　　

(e)通常，即使在同一台的机械上，随调整条件，周围温度，或润滑条件等因素而变化。当计算负载转矩时，请尽量借助测量同种机械上而积累的参数，来得到正确的数据。　　


2.负载惯量的计算。

由电机驱动的所有运动部件，无论旋转运动的部件，还是直线运动的部件，都成为电机的负载惯量。电机轴上的负载总惯量可以通过计算各个被驱动的部件的惯量，并按一定的规律将其相加得到。　　

1)圆柱体惯量 如滚珠丝杠，齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可按下面公式计算:　　 J=(πγ/32)*D4L(kg cm2)　　 如机构为钢材，则可按下面公式计算:　　 J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2)　　 式中: γ材料的密度(kg/cm2)　　 D圆柱体的直经(cm)　　 L圆柱体的长度(cm)　　

2)轴向移动物体的惯量工件，工作台等轴向移动物体的惯量，可由下面公式得出:　　 J=W*(L/2π)
2 (kg cm2)　　 式中: W直线移动物体的重量(kg)　　 L电机每转在直线方向移动的距离(cm)　　

3)圆柱体围绕中心运动时的惯量如图所示:　　圆柱体围绕中心运动时的惯量　　属于这种情况的例子:如大直经的齿轮，为了减少惯量，往往在圆盘上挖出分布均匀的孔这时的惯量可以这样计算:　　 J=Jo+W*R2(kg cm2)　　 式中:Jo为圆柱体围绕其中心线旋转时的惯量(kgcm2)　　 W圆柱体的重量(kg)　　 R旋转半径(cm)　　

4)相对电机轴机械变速的惯量计算将上图所示的负载惯量Jo折算到电机轴上的计算方法如下:　　 J=(N1/N2)2Jo　　 式中:N1 N2为齿轮的齿数　　


3.电机加速或减速时的转矩 　　

电机加速或减速时的转矩　　

1)按线性加减速时加速转矩计算如下:　　 Ta=(2πVm/60*104) *1/ta(Jm+JL)(1-e-ks。ta)　　 Vr=Vm{1-1/ta.ks(1-e-ksta)　　 Ta加速转矩(
N.M)　　 Vm快速移动时的电机转速(r/min)　　 Ta加速时间(sec)　　 Jm电机惯量(N.m.s2)　　 JL负载惯量(N.m.s2) 　　 Vr加速转矩开始减少的点　　 Ks伺服系统位置环增益(sec-1)

电机按指数曲线加速时的加速转矩曲线　　此时，速度为零的转矩To可由下面公式给出:　　 To==(2πVm/60*104) *1/te(Jm+JL) 　　 Te指数曲线加减速时间常数　　

2)当输入阶段性速度指令时。　　 这时的加速转矩Ta相当于To，可由下面公式求得(ts=ks)，　　 Ta==(2πVm/60*104)*1/ts(Jm+JL)。　　


3.工作机械频繁启动，制动时所需转矩。

当工作机械作频繁启动，制动时，必须检查电机是否过热，为此需计算在一个周期内电机转矩的均方根值，并且应使此均方根值小于电机的连续转矩。

电机的均方根值:　　

Trms=√[(Ta+Tf)2t1+Tf2t2+(Ta-Tf)2t1+To2t3]/T周　　

式中: Ta加速转矩(
N.M)　　 Tf摩擦转矩(
N.M)　　 To在停止期间的转矩(
N。M)　　t1t2t3t周 所知的时间。　　 t1t2t3t周 所知的时间示意图　　


4.负载周期性变化的转矩计算

也需要计算出一个周期中的转矩均方根值Trms。且该值小于额定转矩。这样电机才不会过热，正常工作。

负载惯量与电机的响应和快速移动ACC/DEC时间息息相关。带大惯量负载时，当速度指令变化时，电机需较长的时间才能到达这一速度，当二轴同步插补进行圆弧高速切削时大惯量的负载产生的误差会比小惯量的大一些。　　

通常，当负载惯量小于电机惯量时上述提及的问题一般不会发生。如果高于5倍马达转子惯量，一般伺服会出现不良反应，像高速激光切割机床，在设计时就要考虑负载惯量低于电机转子惯量。