伺服电机步进电机丝杠导轨的计算选择.pdf

伺服电机的选择

伺服电机：伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而
实现位移；可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同
时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺
服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

闭环半闭环：格兰达的设备用伺服电机都是半闭环，只是编码器发出多少个脉冲，无法进行反馈值和目标
值的比较；如是闭环则使用光栅尺进行反馈。开环步进电机：则没有记忆发出多少个脉冲。

伺服：速度控制、位置控制、力矩控制

增量式伺服电机：是没有记忆功能，下次开始是从零开始；

绝对值伺服电机：具有记忆功能，下次开始是从上次停止位置开始。

伺服电机额定速度3000rpm，最大速度5000rpm；加速度一般设0.05~~0.5s

计算内容：

1.负载(有效)转矩T<伺服电机T的额定转矩

2.负载惯量J/伺服电机惯量J<10(5倍以下为好)

3.加、减速期间伺服电机要求的转矩<伺服电机的最大转矩

4.最大转速<电机额定转速

伺服电机：编码器分辨率2500puls/圈；则控制器发出2500个脉冲，电机转一圈。

1.确定机构部。另确定各种机构零件（丝杠的长度、导程和带轮直径等）细节。

典型机构：滚珠丝杠机构、皮带传动机构、齿轮齿条机构等

2.确定运转模式。（加减速时间、匀速时间、停止时间、循环时间、移动距离）

运转模式对电机的容量选择影响很大，加减速时间、停止时间尽量取大，就可以选择小容量电机

3.计算负载惯量J和惯量比（xkg.）。根据结构形式计算惯量比。负载惯量J/伺服电机惯量J<10单位
（xkg.）

计算负载惯量后预选电机，计算惯量比

4.计算转速N【r/min】。根据移动距离、加速时间ta、减速时间td、匀速时间tb计算电机转速。

计算最高速度VmaxxtaxVmax+tbxVmax+xtdxVmax=移动距离则得Vmax=0.334m/s
（假设）
则最高转速：要转换成N【r/min】，

1）丝杆转1圈的导程为Ph=0.02m（假设）最高转速Vmax=0.334m/s（假设

N=Vmax/Ph=0.334/0.02=16.7（r/s）

=16.7x60=1002（r/min）<3000(电机额定转速)

2）带轮转1全周长=0.157m（假设）最高转速Vmax=1.111（m/s）

N=Vmax/Ph=1.111/0.157=7.08（r/s）

=7.08x60=428.8（r/min）<3000(电机额定转速)

5.计算转矩T【N.m】。根据负载惯量、加减速时间、匀速时间计算电机转矩。

计算移动转矩、加速转矩、减速转矩

确认最大转矩：加减速时转矩最大<电机最大转矩

确认有效转矩：有效（负载）转矩<电机额定转矩

6.选择电机。选择能满足3~5项条件的电机。

1.转矩[N.m]：1）峰值转矩：运转过程中（主要是加减速）电机所需要的最大转矩；为电机最大转矩的80%
以下。

2）移动转矩、停止时的保持转矩：电机长时间运行所需转矩；为电机额定转矩的80%以下。

3）有效转矩：运转、停止全过程所需转矩的平方平均值的单位时间数值；为电机额定转矩
的80%以下。

Ta：加速转矩ta:加速时间Tf：移动转矩tb：匀速时间Td：减速转矩td：减速时间tc：
循环时间

2.转速：最高转速运转时电机的最高转速：大致为额定转速以下；（最高转速时需要注意转矩和温度的
上升）

3.惯量：保持某种状态所需要的力

步进电机

步进电机：是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。可以通过控制脉冲个数来控
制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从
而达到调速的目的。

1.步进电机的最大速度600~~~1200rpm加速度一般设0.1s~~~1s

1.确定驱动机械结构2.确定运动曲线3.计算负荷转矩4.计算负荷惯量5.计算启动转矩
6.计算必须转矩7.电机选型8.选型电机验算9.选型完成
选定电机：

1.负载惯量J/伺服电机惯量J<10(5倍以下为好)

2.在起动脉冲速度f1时，起动转矩>负载转矩T

3.在最大脉冲速度f0时，离开转矩（是不是必须转矩）>负载转矩T

步进选型计算见（KINCO步进选型中12页的例题）

伺服选型计算见（松下伺服选型计算伺服电机选型方法）

1千克·米(kg·＝m)9.8牛顿·米(N·m)。

脉冲当量（即运动精度）&=<0.05

(0.05为重复定位精度)200为两相步进电机的脉冲数m为细分数