伺服電機及選型完整版

1、伺服電機及選型HENsystemofficeroom【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】伺服電機伺服電機(servomotor)是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機。伺服電機可以控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，可把所收到的轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或輸出?！八欧币辉~源于希臘語“奴隸”的意思，“伺服電機”可以理解為絕對服從控制信號指揮的電機：在控制信號發(fā)出之前，轉(zhuǎn)子靜止不動，當控制信號發(fā)出時，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動；當控制信號消失時，轉(zhuǎn)子能即時停轉(zhuǎn)。因此伺服

2、電機指的是隨時跟隨命令進行動作的一種電機，是以其工作性質(zhì)命名的。伺服主要靠脈沖來定位，伺服電機接收到一個脈沖就會旋轉(zhuǎn)一個脈沖對應的角度，從而實現(xiàn)位移。伺服本身帶有編碼器，具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，就會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖。等于是把電機旋轉(zhuǎn)的詳細信息反饋回去，形成閉環(huán)。這樣的話，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣就能很精準的控制電機的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)非常精準的定位。一、伺服電機分類1、直流伺服結(jié)構(gòu)簡單控制容易。但從實際運行考慮，直流伺服電動機引入了機械換向裝置，成本高，故障多，維護困難，經(jīng)常因碳刷產(chǎn)生的火花影響生產(chǎn)，會產(chǎn)生電磁干擾。而且碳刷需要維護更換。機

3、械換向器的換向能力，也限制了電動機的容量和速度。2、交流伺服分為永磁同步伺服電機和異步伺服電機。目前運動控制基本都用同步電機。永磁同步伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。特點如下：1、控制速度非?？?，從啟動到額定轉(zhuǎn)速只需幾毫秒；而相同情況下異步電機卻需要幾秒鐘。2、啟動扭矩大，可以帶動大慣量的物體進行運動。?3、功率密度大，相同功率范圍下相比異步電機可以把體積做得更小、重量做得更輕。?4、運行效率高。?5

4、、可支持低速長時間運行。?6、斷電無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，可快速控制停止動作。7、控制和響應性能比異步伺服電機高很多。二、伺服電機計算、電機轉(zhuǎn)矩電機轉(zhuǎn)矩，簡單的說，就是轉(zhuǎn)動的力量的大小。也就是電機可以發(fā)出多大的力，轉(zhuǎn)矩是一種力矩，力矩在物理中的定義是：力矩二力X力臂這里的力臂就可以看成電機所帶動的物體的轉(zhuǎn)動半徑。如果電機轉(zhuǎn)矩太小，就帶不動所要帶的物體，也就是感覺電機的“勁”不夠大。假設(shè)我們是采用滾珠絲桿使工件做平行移動：假設(shè)：負載速度：v0.01m/sL檢測物體質(zhì)量：m=5kgj移動塊質(zhì)量：m=25kgz滾珠絲桿直徑：d=0.02mB滾珠絲桿節(jié)距：P=0.01mB摩擦系數(shù)：卩=0.2機械效率：耳=0.9減

5、速比：R=1力矩二力X力臂把負載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化到電機軸上的公式為：、負載的轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量反映出物體轉(zhuǎn)動狀態(tài)下的慣性：轉(zhuǎn)動慣量大的物體的角速度更難于被改變。轉(zhuǎn)動慣量大的物體比慣量小的物體更難于被加速。系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量決定著電機的加減速時間。轉(zhuǎn)動慣量對伺服系統(tǒng)的精度，穩(wěn)定性，動態(tài)響應都有影響。慣量大，系統(tǒng)的機械常數(shù)大，響應慢，加減速時會產(chǎn)生震蕩，影響了伺服精度和響應速度，慣量的適當增大只有在改善低速爬行時有利，因此，機械設(shè)計時在不影響系統(tǒng)剛度的條件下，應盡量減小慣量。?衡量機械系統(tǒng)的動態(tài)特性時，慣量越小，系統(tǒng)的動態(tài)特性反應越好；慣量越大，電機的負載也就越大，越難控制，但機械系統(tǒng)的慣量需和電機慣量相匹配才行。負載慣量計算公式：式中：J1-轉(zhuǎn)動慣量m-負載質(zhì)量（檢測物體+載物臺）P-滾珠絲桿節(jié)距B代入數(shù)據(jù)：假設(shè)：滾珠絲桿轉(zhuǎn)動慣量：J=4x10-5kg-m22聯(lián)軸節(jié)的轉(zhuǎn)動慣量：J二3x10-5kgm23則總的負載慣量：選擇電機時要考慮慣量匹配：即負載慣量不大于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量的5倍。、負載功率負載運行功率：式中：P-負載運行功率On-額定轉(zhuǎn)速，取3000rpmMT-負載轉(zhuǎn)