伺服电机选型的原则和注意事项.pdf

《装备制造技术》2009年第11期伺服电机选型的原则和注意事项王军锋，唐宏（江西理工大学，江西赣州341000）摘要：阐述了伺服电机的优点、用途和选型的原则，并对选型中难理解的概念做了详细解释，介绍了选型时需要注意的事项，为选择合适的伺服电机提供了技术参考。关键词：伺服电机；选型；制动；转动惯量；负载电机惯量比中图分类号：TM383.4文献标识码：B文章编号：1672-545X（2009）11-0129-03为了满足机械设备对高精度、快速响应的要求，伺服电机2伺服电机选型的原则应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压，还应具有较长时间的过载能力，以满足低2.1负载/电机惯量比速大转矩的要求，能够承受频繁启动、制动和正、反转，如果盲正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效目地选择大规格的电机，不仅增加成本，也会使得设计设备的能的前提，此点在要求高速高精度的系统上表现尤为突出，伺体积增大，结构不紧凑，因此选择电机时应充分考虑各方面的服系统参数的调整跟惯量比有很大的关系，若负载电机惯量要求，以便充分发挥伺服电机的工作性能；下面介绍伺服电机比过大，伺服参数调整越趋边缘化，也越难调整，振动抑制能力也越差，所以控制易变得不稳定；在没有自适应调整的情况的选型原则和注意事项。下，伺服系统的默认参数在1~3倍负载电机惯量比下，系统会达到最佳工作状态，这样，就有了负载电机惯量比的问题，也1交流伺服电动机的特点及比较就是我们一般所说的惯量匹配，如果电机惯量和负载惯量不匹配，就会出现电机惯量和负载惯量之间动量传递时发生较1.1交流伺服电动机的特点大的冲击；下面分析惯量匹配问题。（1）起动转矩大；T-T=(J+J)α（1）（）运行范围较广；MLML2式中，电机所产生的转矩；TM———（3）无自转现象。T———负载转矩；1.2与步进电机的比较LJ———电机转子的转动惯量；（1）控制精度更高；MJ———负载的总转动惯量；（2）低频特性好，即使在低速时也不会出现振动现象；L角加速度（3）矩频特性不同，即在其额定转速（一般为2000r/minα———。由上式[2]可知，角加速度α影响系统的动态特性，α越小，或3000r/min）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为则由控制器发出的指令到系统执行完毕的时间越长，系统响恒功率输出；应速度就越慢；如果α变化，则系统响应就会忽快忽慢，影响（4）具有较强的速度过载和转矩过载能力，最大转矩为机械系统的稳定性。由于电机选定后最大输出力矩值不变，如额定转矩的倍；2～3果希望的变化小，则应该尽量小为伺服电机α(JM+JL)。JM（5）交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电转子的转动惯量，伺服电机选定后，此值就为定值，而J则根机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，控制L据不同的机械系统类型可能是定值，也可能是变值，如果J是性能更为可靠；L变值的机械系统，我们一般希望(J+J)变化量较小，所以我（6）交流伺服系统的加速性能较好，从静止加速到其额定ML[1]们就希望J在总的转动惯量中占的比例就小些，这就是我们转速3000r/min仅需数ms，可用于要求快速启停的控制场合。L因此，伺服电机广泛应用于对精度有较高要求的机械设常说的“惯量匹配”[3]。通过以上分析可知：转动惯量对伺服系统的精度，稳定备，如印刷设备、机床和CNC数控设备、装配线和材料夹持自①性，动态响应都有影响，惯量越小，系统的动态特性反应越好，动生产、印刷设备、打浆成纸及网面处理和自动机载系统包装惯量大，系统的机械常数大，响应慢，会使系统的固有频率下设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等对工降，容易产生谐振，因而限制了伺服带宽，影响了伺服精度和艺精度、加工效率和工作可靠性等要求相对较高的设备。收稿日期：2009-08-01作者简介：王军锋（1980－），男，河北巨鹿人，讲师，硕士，主要从事机电一体化产品的设计、研究及应用。129EquipmentManufactringTechnologyNo.11，2009响应速度，也越难控制，惯量的适当增大只有在改善低速爬行性类型，负载的机械特性类型一般有：恒转矩负载、恒功率负时有利，因此，机械设计时在不影响系统刚度的条件下，应尽载、二次方律负载、直线律负载、混合型负载[6]。量减小惯量。②机械系统的惯量需和电机惯量相匹配才行，负2.4短时间特性(加减速转矩)载电机惯量比是一个系统稳定性的问题，与电机输出转矩无伺服电机除连续运转区域外，还有短时间内的运转特性关，是电机转子和负载之间冲击、松动的问题[4]。不同负载电机如电机加减速，用最大转矩表示；即使容量相同，最大转矩也惯量比的电机可控性和系统动态特性如下：会因各电机而有所不同。最大转矩影响驱动电机的加减速时（）一般