新闻标题:如何选择合适的伺服电机?

日期:2015/7/30 8:45:43浏览量:  次

伺服电机,按照通常的区分划分为步进电机、直流有刷伺服电机、直流无刷伺服电机、交流伺服电机,随着科技的日益进步,许多特种伺服电机应运而生,比如压电陶瓷电机、直线电机以及音圈电机,在这里我们主要讲讲通常意义下伺服电机的选择。选择什么样的伺服电机,在很大程度上取决于负载的物理特性,负载的工作特性、系统要求以及工作环境。一旦系统要求确定后,无论选择何种形式的伺服电机,首先要考虑的是选择多大的电机合适,主要考虑负载的物理特性,包括负载扭矩、惯量等。在伺服电机中,通常以扭矩或者力来衡量电机大小,所以选电机首先要计算出折算到电机轴端负载扭矩或者力的大小。计算出扭矩以后需要留出一部分余量,一般选择电机连续扭矩>=1.3倍负载扭矩,这样能保证电机可靠的运行。除此外还需要计算折算到轴端负载惯量的大小,一般选择负载惯量:电机转子惯量<51,以保证伺服系统响应的快速性。如果出现电机和负载之间惯量,扭矩不匹配的情况,那么只能牺牲速度,在电机和负载间增加减速机了,这时你需要权衡选择出用多大扭矩的电机后,需要做的是了解负载的工作特性和工作环境。负载的工作特性包括如负载是高速还是低速运行,加速度需要达到多少,是否需要频繁起停,频率需要达到多少,系统运行精度等等。

这时选择伺服电机也并没有什么特定的规律可循,关键的是你所选择的电机必须适应你负载运动的工作要求。比如在系统精度要求不高、运动速度在几百转以下(不超过500转)但不至于过低(大于1转),不需要频繁起停的情况下,步进电机是一种很好的选择。这是因为步进电机开环控制,控制精度低,速度太高,电机扭矩会下降的很快,将带不动负载,速度过低会出现转动不连续的爬行现象,而且步进电机的响应也不快,不适合频繁启动的应用场合。当运动速度几转到3000多转以下时,控制精度相对要求较高,可以选择直流或者交流伺服电机。一般情况下,交流伺服电机低速特性不如直流伺服电机,如果负载工作于较低速,建议选择直流伺服电机。而有刷直流电机由于存在电刷换相,会有换相环火产生,在真空防暴水下等场合是不能使用的,并且由于环火使电机轴膨胀以及传导给连接部件,在系统精度要求高的场合也不能使用。

现在工业应用中广泛应用的交流伺服电机为交流永磁同步电机,由于其在额定转速以下呈现的恒扭矩特性,所以多用于负载扭矩恒定或者变化不大的场合,比如机床进给系统。选择是相对的,同一种应用,可以用交流也可以用直流,有时取决于环境,比如有的机器人项目,交流电源相对而言比较难得到,那就只能用直流伺服电机了。还有许多特殊应用场合,常规意义的伺服电机是很难完成任务的,比如超低速平稳运行,有的甚至低到每年几转,一般的伺服电机完成不了这个要求,只能选择力矩电机来完成任务了。又比如需要频繁起停、快速响应、高加速度,普通伺服也很难满足要求,一般交流伺服电机带负载频繁起停频率不会高于5HZ,而直线电机就不一样了,可以做到高加速度有的达30G,起停频率可到20HZ。选择电机唯一的规律就是了解负载特性,了解工作环境,了解电机特性,只有这样才能选择合适的伺服电机。

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