自動化項目設計過程中伺服電機的選型計算

伺服電機選型是自動化(hua)項目開發(fa)過(guo)程(cheng)中常用的控制電機，在進行(xing)設計選型過(guo)程(cheng)中。需要(yao)對電機的各項參數進行(xing)選型計算，如運(yun)行(xing)速度(du)、轉動力矩等(deng)。以匹配合適大小(xiao)的電機。這(zhe)里就電機的各項參數計算過(guo)程(cheng)進行(xing)整理如下(xia)：

1、確定使用的機(ji)(ji)械機(ji)(ji)構(gou)形式(shi)

一般地，常見的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)為滾(gun)珠(zhu)絲桿機(ji)構(gou)、皮帶傳動(dong)機(ji)構(gou)、齒輪齒條等(deng)。在確(que)定機(ji)械機(ji)構(gou)的(de)(de)(de)形式(shi)的(de)(de)(de)過程(cheng)中，還(huan)需(xu)要確(que)定機(ji)構(gou)中滾(gun)珠(zhu)絲桿的(de)(de)(de)長度、導程(cheng)、帶輪直徑等(deng)。以備計算(suan)過程(cheng)中的(de)(de)(de)使用。

幾(ji)種機械結(jie)構形式

2、確定(ding)運(yun)行過程(cheng)中的相關參數

如(ru)機構運行過程中的加(jia)減速時間，勻速運行時間、移動距離等。以方便計算(suan)確定電機的相關(guan)技(ji)術參數。

電機運行速度(du)位置曲線

3、計算負載慣量和慣量比

運用(yong)一(yi)般的慣量(liang)計算方法，確定設(she)備(bei)的負(fu)載(zai)慣量(liang)；并用(yong)選型電機的慣量(liang)除負(fu)載(zai)慣量(liang)，以計算慣量(liang)比。

慣量(liang)相當于保持一種狀態所需要(yao)立的(de)大小。慣量(liang)比是用電機的(de)轉動慣量(liang)除以負(fu)載(zai)慣量(liang)的(de)數值。

電(dian)(dian)機使用過程中，依照經驗值，750W以(yi)下的電(dian)(dian)機一般為(wei)20倍以(yi)下、1000W以(yi)上的電(dian)(dian)機一般為(wei)10倍以(yi)下。在需要快速響應(ying)的應(ying)用場景，應(ying)選擇更小的慣量比(bi)。

4、計算電機的轉速

依照機(ji)(ji)構的移(yi)動距離、加減速時(shi)間、勻速時(shi)間計算(suan)電(dian)機(ji)(ji)的轉(zhuan)速。其中最主(zhu)要的是要核算(suan)運行過程中需要的電(dian)機(ji)(ji)的最大轉(zhuan)速值(zhi)。計算(suan)出(chu)的最大轉(zhuan)速應小(xiao)于(yu)或等于(yu)選型電(dian)機(ji)(ji)的額定轉(zhuan)速。

5、計算電機運(yun)行(xing)轉矩

計算電機運行轉(zhuan)矩的(de)過程中(zhong)，需要從以下(xia)幾(ji)個方面進行核算：

1）電機峰值轉矩

運(yun)行(xing)過程(cheng)中電(dian)(dian)機(ji)所需要(yao)(yao)的(de)最大(da)轉(zhuan)矩，主要(yao)(yao)為電(dian)(dian)機(ji)加(jia)減速時所需要(yao)(yao)的(de)轉(zhuan)矩。一般應為電(dian)(dian)機(ji)最大(da)轉(zhuan)矩的(de)80%以下(xia)。

2）移動(dong)轉矩、停(ting)止時的保持轉矩

電機(ji)使(shi)用過程中，絕大部(bu)分時(shi)(shi)間(jian)點應(ying)該(gai)都是處于(yu)這中狀態，即電機(ji)常時(shi)(shi)間(jian)運(yun)轉(zhuan)所需要的(de)轉(zhuan)矩(ju)。一般應(ying)為電機(ji)額定轉(zhuan)矩(ju)的(de)80%以下。

轉矩計(ji)算方法

3）有效轉矩

此參數為，電機運行(xing)、停止(zhi)保持等全(quan)閉過程所需轉(zhuan)矩(ju)(ju)的(de)平方(fang)平均值(zhi)的(de)單位(wei)時(shi)間(jian)值(zhi)。同樣大致約為電機額(e)定轉(zhuan)矩(ju)(ju)的(de)80%以下。

有效轉矩(ju)計算方(fang)法

6、選型確定伺服電機選型

通過以(yi)上的計算(suan)，就可(ke)以(yi)依(yi)照以(yi)上計算(suan)過程中(zhong)的結果，選(xuan)型確定(ding)電機(ji)。所選(xuan)擇的電機(ji)參(can)數，應大于(yu)等(deng)于(yu)以(yi)上計算(suan)需求參(can)數。（轉載(zai)請注明來源(yuan)函控自動化工程師(shi)頭條號）

7、應用(yong)舉例（使用(yong)滾珠絲桿機(ji)構的示例）

1）確定(ding)基(ji)本參數

機(ji)構上的工件質(zhi)量 Wa=10Kg

滾珠(zhu)絲桿的長度 BL=0.5m

滾珠絲桿的(de)直徑 Bd=0.02m

滾珠絲桿的螺(luo)距 Bp=0.02m

滾珠絲桿的效(xiao)率 Bn=0.9

移動距離 0.3m

聯軸器的(de)慣(guan)量 Jc=10*10^-6Kg.m^2

2)運行模式

加速時(shi)間(jian) Ta=0.1s

勻速時間 Tb=0.8s

減速時間(jian) Td=0.1s

循環時間 Tc=2s

移動(dong)距離 0.3m

運行參數

3）負載慣量

預估絲桿的質量為1.24Kg。則

負載(zai)慣量計算(suan)

4）慣(guan)量比

若預先電機為200W，則(ze)Jm=0.14x10^-4(Kg.m^2)。

慣量比計(ji)算

5）最高速度Vmax

最高(gao)速度計算

6）轉速

電機轉速計(ji)算(suan)

7）轉矩

移動(dong)轉矩(ju)

移(yi)動轉矩計(ji)算(suan)

加速時轉矩

加(jia)速轉矩(ju)計算

減(jian)速(su)時轉矩

減速轉(zhuan)矩計算

8）有效(xiao)轉矩

有效轉矩(ju)計(ji)算(suan)

通過以上計算，可以知道，選擇200W伺服電機選型 滿(man)足(zu)使用(yong)要求(qiu)。

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