很多人不知道如何判斷伺服電機(jī)的性能和如何選擇伺服電機(jī),在這里我來(lái)為大家講講怎么來(lái)判斷伺服電機(jī)的性能及選擇。
伺服電機(jī)按照通常的區(qū)分劃分為步進(jìn)電機(jī)、直流有刷伺服電機(jī)、直流無(wú)刷伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī),隨著科技的日益進(jìn)步,許多特種伺服電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,比如壓電陶瓷電機(jī)、直線(xiàn)電機(jī)以及音圈電機(jī),在這里我們主要講講通常意義下伺服電機(jī)的選擇。
選擇什么樣的伺服電機(jī),在很大程度上取決于負(fù)載的物理特性,負(fù)載的工作特性、系統(tǒng)要求以及工作環(huán)境。一旦系統(tǒng)要求確定后,無(wú)論選擇何種形式的伺服電機(jī),首先要考慮的是選擇多大的電機(jī)合適,主要考慮負(fù)載的物理特性,包括負(fù)載扭矩、慣量等。在伺服電機(jī)中,通常以扭矩或者力來(lái)衡量電機(jī)大小,所以選電機(jī)首先要計(jì)算出折算到電機(jī)軸端負(fù)載扭矩或者力的大小。計(jì)算出扭矩以后需要留出一部分余量,一般選擇電機(jī)連續(xù)扭矩>=1.3倍負(fù)載扭矩,這樣能保證電機(jī)可靠的運(yùn)行。除此外還需要計(jì)算折算到軸端負(fù)載慣量的大小,一般選擇負(fù)載慣量:電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量<5:1,以保證伺服系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。如果出現(xiàn)電機(jī)和負(fù)載之間慣量,
扭矩不匹配的情況,那么只能犧牲速度,在電機(jī)和負(fù)載間增加減速機(jī)了,這時(shí)你需要權(quán)衡。
選擇出用多大扭矩的電機(jī)后,需要做的是了解負(fù)載的工作特性和工作環(huán)境。負(fù)載的工作特性包括如負(fù)載是高速還是低速運(yùn)行,加速度需要達(dá)到多少,是否需要頻繁起停,頻率需要達(dá)到多少,系統(tǒng)運(yùn)行精度等等。這時(shí)選擇伺服電機(jī)也并沒(méi)有什么特定的規(guī)律可循,關(guān)鍵的是你所選擇的電機(jī)必須適應(yīng)你負(fù)載運(yùn)動(dòng)的工作要求。比如在系統(tǒng)精度要求不高、運(yùn)動(dòng)速度在幾百轉(zhuǎn)以下(不超過(guò)500轉(zhuǎn))但不至于過(guò)低(大于1轉(zhuǎn)),不需要頻繁起停的情況下,步進(jìn)電機(jī)是一種很好的選擇。這是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制,控制精度低,速度太高,電機(jī)扭矩會(huì)下降的很快,將帶不動(dòng)負(fù)載,速度過(guò)低會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)不連續(xù)的爬行現(xiàn)象,而且步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)也不快,不適合頻繁啟動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合。當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度幾轉(zhuǎn)到3000多轉(zhuǎn)以下時(shí),控制精度相對(duì)要求較高,可以選擇直流或者交流伺服電機(jī)。一般情況下,交流伺服電機(jī)低速特性不如直流伺服電機(jī),如果負(fù)載工作于較低速,建議選擇直流伺服電機(jī)。而有刷直流電機(jī)由于存在電刷換相,會(huì)有換相環(huán)火產(chǎn)生,在真空防暴水下等場(chǎng)合是不能使用的,并且由于環(huán)火使電機(jī)軸膨脹以及傳導(dǎo)給連接部件,在系統(tǒng)精度要求高的場(chǎng)合也不能使用。現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用中廣泛應(yīng)用的交流伺服電機(jī)為交流永磁同步電機(jī),由于其在額定轉(zhuǎn)速以下呈現(xiàn)的恒扭矩特性,所以多用于負(fù)載扭矩恒定或者變化不大的場(chǎng)合,比如機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)。選擇是相對(duì)的,同一種應(yīng)用,可以用交流也可以用直流,有時(shí)取決于環(huán)境,比如有的機(jī)器人項(xiàng)目,交流電源相對(duì)而言比較難得到,那就只能用直流伺服電機(jī)了。還有許多特殊應(yīng)用場(chǎng)合,常規(guī)意義的伺服電機(jī)是很難完成任務(wù)的,比如超低速平穩(wěn)運(yùn)行,有的甚至低到每年幾轉(zhuǎn),一般的伺服電機(jī)完成不了這個(gè)要求,只能選擇力矩電機(jī)來(lái)完成任務(wù)了。又比如需要頻繁起停、快速響應(yīng)、高加速度,普通伺服也很難滿(mǎn)足要求,一般交流伺服電機(jī)帶負(fù)載頻繁起停頻率不會(huì)高于5HZ,而直線(xiàn)電機(jī)就不一樣了,可以做到高加速度有的達(dá)30G,起停頻率可到20HZ。選擇電機(jī)唯一的規(guī)律就是了解負(fù)載特性,了解工作環(huán)境,了解電機(jī)特性,只有這樣才能選擇合適的伺服電機(jī)。