伺服电机及选型完整版
伺服电机选型
1）牙科贝思直线电机选型软件
考试题
已知：丝杠传动类型，负载重量W=10Kg， 负载垂直升降距离30mm，加（减）速时 间0.1s，匀速0.1s。设计最优结构，根据 所选丝杠，计算满足负载需求的最小功率 的伺服电机（三菱电机）。
已知：同步带传动类型，负载重量
W=3Kg，负载垂直升降距离300mm，加
负载重量：5kg 带轮选型：5M-18齿 电机选型：200W（三菱伺服电机）
核算：
3）伺服电机选型计算 （齿轮齿条传动类型）
齿轮齿条传动类型的伺服电机选型计算与同步带类似。 计算时需注意： 上述公式中同步带直径为带轮节径，具体数值可查标准《圆弧齿带
轮直径JB/T 7512.2》、《周节制带轮直径GB/T 11361》。 渐开线圆柱齿轮直径为齿轮的分度圆直径，直齿轮分度圆直径D=m
负载的惯量：JW=
M（D）2 / 2
R
2
JB
③负载转矩的计算
水平运动时负载转矩：TW=μMg
D 2
/
R
垂直运动时负载转矩：TW=μMg
D 2
/
R
Mg
D 2
/
R
加减速转矩的计算：TA= （JM J机）2tπ1 • N
最大转矩：T=TA+TW
3）伺服电机选型计算 （同步带传动类型）
示例：S4000（样机）-68部
2）三菱伺服电机HG-KN系列参数表
2）三菱伺服电机HG-KN系列参数表
3）伺服电机选型计算 （丝杆传动类型）
①根据总方案结构、节拍图、电池片工位图确定
负载质量M
丝杠的导程P
丝杠直径D
丝杆质量MB
导轨、丝杆运行摩擦系数μ（一般取值0.15）
伺服电机详细计算选型
5
·对负载惯量的限制 电机的惯量应不小 于 3 倍的负载惯量
1．2 加速力矩的计算 计算加速力矩：步骤 1 ·直线加 /减速
α电机的选择
负载惯量对电机的控制特性和快速移动的加/减速时间都有 很大影响。负载惯量增加时，可能出现以下问题：指令变化 后，需要较长的时间达到新指令指定的速度。若机床沿着两 个轴高速运动加工圆弧等曲线，会造成较大的加工误差。 负载惯量小于或等于电机的惯量时，不会出现这些问题。若 负载惯量为电机的 3 倍以上，控制特性就会降低。实际上这 对普通金属加工机床的工作的影响不大，但是如果加工木制 品或是高速加工曲线轨迹，建议负载惯量要小于或等于电机 的惯量。（条件 6） 如果负载惯量比 3 倍的电机惯量大的多，则控制特性将大大 下降。此时，电机的特性需要特殊调整。使用中应避免这样 大的惯量。若机械设计出现这种情况，请与 FANUC 联系。
Jb=0.78×10-6Db4Lb （kgf.cm.s2）
例如: 滚珠丝杠的 Db 为 32mm，Lb 为 1000mm，其惯量为 Jb
为： Jb = 0.78×10-6×3.24×100 = 0.0082(kgf.cm.s2)
注：1kg.m2=100/9.8 kgf.cm.s2
·沿直线运动物体(工
6
α电机的选择
例子： 在下列条件下进行直线加/减速： 电机为α2/3000。首先计算电机和负载惯量，然后计算
加 速 转 矩 。 电 机 惯 量 Jm 为 0.0061(kgf.cm.s2) ， Vm 为 3000(min-1)，ta 为 0.1(s),ks 为 30(sec-1)，JL=0.0247(kgf.cm.s2)。
伺服电机选型指南
■选用重点
因 AC 小型标准电动机、步进电动机的特性各自不同，选用时需注 意下述几个重点（确认项目） 。
●AC 小型标准电动机
q 转速的负载变动 感应电动机、可逆电动机依据负载转矩不同，其转速会发生几个 百分比的变化。 必须在因负载产生的变动为前提下选用。 w 额定时间 即使是输出效率同样的电动机，因电动机规格不同，则连续额定 · 短时间额定也各不相同。应依据驱动时间（模式）来选用。 e 减速机的容许负载惯性惯量 使用减速机，执行瞬时停止（制动器等）或是频繁的断续运行、 瞬时正反运行等时，因负载的惯性惯量过大时，可能造成减速机 的损坏， 因此选用时必须选在减速机的容许负载惯性惯量以下。 （参 阅 A-9 页）
HD
◇中空圆柱体的惯性惯量
Jx ＝
1 L m （D12＋D22） ＝ [kg · m2] （D14－D24） 8 32 1 L2 D12＋D22 Jy ＝ m ＋ [kg · m2] （ ） 4 3 4
D1 x D2
o
!0
选用计算
e
关于 使用寿命
y
FA m
L
AC 小型 标准电动机
◇不通过重心的轴的惯性惯量 ◇金属线 · 皮带驱动 齿条 · 齿轮驱动
D1 x
◇滚珠螺杆驱动
TL ＝ （
0F0PB FPB 1 ＋ ） × [N · m] i 2 2
u
i
q
w
F
F ＝FA＋mg （sin ＋ cos ）[N]
直接耦合 FA m
FA
y
伺服电机选型及负载转矩计算
伺服电机选型及负载转矩计算伺服电机选型及负载转矩计算惯量转矩计算机械制造商在选购电机时担心切削力不够，往往选择较大规格的马达，这不但会增加机床的制造成本，而且使之体积增大，结构布局不够紧凑。
本文以实例应用阐明了如何选择最佳规格电机的方法，以控制制造成本。
一、进给驱动伺服电机的选择1.原则上应该根据负载条件来选择伺服电机。
在电机轴上所有的负载有两种，即阻尼转矩和惯量负载。
这两种负载都要正确地计算，其值应满足下列条件: 1)当机床作空载运行时，在整个速度范围内，加在伺服电机轴上的负载转矩应在电机连续额定转矩范围内，即应在转矩速度特性曲线的连续工作区。
2)最大负载转矩，加载周期以及过载时间都在提供的特性曲线的准许范围以内。
3)电机在加速/减速过程中的转矩应在加减速区(或间断工作区)之内。
4)对要求频繁起，制动以及周期性变化的负载，必须检查它的在一个周期中的转矩均方根值。
并应小于电机的连续额定转矩。
5)加在电机轴上的负载惯量大小对电机的灵敏度和整个伺服系统的精度将产生影响。
通常，当负载小于电机转子惯量时，上述影响不大。
但当负载惯量达到甚至超过转子惯量的5倍时，会使灵敏度和响应时间受到很大的影响。
甚至会使伺服放大器不能在正常调节范围内工作。
所以对这类惯量应避免使用。
推荐对伺服电机惯量Jm和负载惯量Jl之间的关系如下:Jl<5×Jm1、负载转矩的计算负载转矩的计算方法加到伺服电机轴上的负载转矩计算公式，因机械而异。
但不论何种机械，都应计算出折算到电机轴上的负载转矩。
通常，折算到伺服电机轴上的负载转矩可由下列公式计算:Tl=(F*L/2πμ)+T0式中:Tl折算到电机轴上的负载转矩(N.M)；F：轴向移动工作台时所需要的力；L：电机轴每转的机械位移量(M)；To：滚珠丝杠螺母，轴承部分摩擦转矩折算到伺服电机轴上的值(N.M)；Μ：驱动系统的效率F：取决于工作台的重量，摩擦系数，水平或垂直方向的切削力，是否使用了平衡块(用在垂直轴)。
《伺服电机的选型》课件
考虑工作环境的温度、湿度、尘埃等条件，选择能够 在恶劣环境下稳定运行的伺服电机。
规格匹配
电机尺寸
根据安装空间和实际需求，选择合适的电机 尺寸。
电机重量
对于需要轻量化的应用，应考虑电机的重量 。
接口兼容性
确保所选伺服电机与控制系统和驱动器之间 的接口兼容。
技术评估
技术规格比较
对比不同品牌和型号伺服电机的技术规格，评 估其性能优劣。
可能是由于散热不良、负载过大或润 滑不足，应加强散热、减轻负载或增 加润滑。
运行噪音
可能是轴承损坏、螺丝松动或电气问 题，应更换轴承、紧固螺丝或检查电 气线路。
振动过大
可能是机械不平衡、安装不正确或负 载不均，应重新平衡机械、纠正安装 或调整负载分布。
无法启动
可能是电源故障、控制信号问题或机 械卡阻，应检查电源、控制信号或消 除机械障碍。
产品测试报告
查看第三方测试报告或制造商提供的产品测试 数据，了解电机的实际性能表现。
客户评价
参考其他客户的评价和使用经验，了解电机的可靠性和售后服务。
价格比较
成本效益分析
综合考虑电机的性能、品牌、技术支持等因素，评估其性价比。
报价与谈判
向供应商询价，了解价格优惠和谈判空间，争取获得更好的采购条 件。
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防护等级与环境适应性：分析各品牌伺服 电机的防水、防尘等防护等级，以及在各 种恶劣环境下的稳定运行能力。
应用案例分享
案例1
数控机床：介绍品牌A的伺服电机 在数控机床中的应用案例，突出 其在高精度加工和高效生产方面 的优势。
案例2
包装机械：分享品牌B的伺服电机 在包装机械中的成功应用案例， 强调其在提高包装效率和降低成 本方面的作用。
伺服电机分类与选型流程
伺服电机分类与选型流程伺服电机定义：伺服电机定义伺服电机是指控制伺服系统机械部件运行的发动机，是辅助电机的间接变速装置。
根据电源的不同，分为直流伺服电机和交流伺服电机。
伺服电机的选择应考虑负载机构、动作方式、负载惯性、定位精度、使用环境等。
伺服电机分类与选型流程?一、伺服电机分类伺服电机定义：伺服电机定义伺服电机是指控制伺服系统中机械部件运行的发动机，是辅助电机的间接变速装置。
它分为直流伺服电机和交流伺服电机。
它们在功能上的区别：交流伺服更好，因为它是由正弦波控制的，并且具有较小的转矩波动。
直流伺服为梯形波。
但是直流伺服系统相对简单且便宜。
看到这里，你可能会认为伺服电机没有任何特点：简单来说，伺服电机可以实现精确控制。
它还将反馈尽可能多的信息，以实现所谓的闭环。
编码器会反馈，看看它是否真的旋转了这么多，所以控制精度更高普通电动机通电时转动，不通电时停止。
除了转弯，如果它有任何功能，它是积极的和消极的。
二、提供伺服电机选择流程 1.负载机构(确定机构类型及其详细数据，如滚珠丝杠长度、滚珠丝杆直径、行程、滑轮直径等) 2.动作模式(确定控制对象的动作模式，时间与速度的关系;将控制对象的运动模式转换为电机轴上的动作模式;确定操作模式，包括加速时间(ta)、匀速时间(tu)、减速时间(td)、停止时间(ts)、循环时间(tc)、运动距离(L)等参数) 3.定位精度(确认编码器脉冲数是否满足系统要求的分辨率)伺服电机分类与选型流程?伺服电机由带刷直流电机驱动。
直流电机比交流电机更容易控制，体积更小，价格低廉，因此以前广泛使用。
然而，随着价格的降低，随着电机控制技术的发展，交流使用电机的机会越来越少。
伺服电机选型指南
伺服电机选型指南伺服电机是一种能够精准控制位置、速度和加速度的电动机，广泛应用于机器人、自动化设备、数控机床、医疗设备等领域。
选型合适的伺服电机对于机械设备的性能和稳定性有着重要的影响。
本文将从电机的参数、性能、适用环境等方面介绍伺服电机的选型指南。
一、电机参数1.功率：功率是电机输出能力的重要指标，根据设备的工作负载和所需功率大小选择合适的电机功率。
一般来说，电机的额定功率应大于设备最大负载功率的1.2倍左右。
2.转矩：电机转矩是指电机输出的扭矩大小，与设备的负载特性密切相关。
根据设备所需的最大转矩选择合适的电机转矩。
一般来说，电机的额定转矩应大于设备最大负载转矩的1.2倍左右。
3.转速：电机转速是指电机输出的转速大小，与设备运动速度有关。
根据设备所需的最大转速选择合适的电机转速。
一般来说，电机的额定转速应大于设备最大运动速度的1.2倍左右。
4.控制精度：伺服电机能够实现更高的控制精度和位置重复性，根据设备所需的控制精度选择合适的伺服电机。
一般来说，控制精度为±0.01°的伺服电机可以满足大多数应用的需求。
二、电机性能1.动态响应：动态响应是指伺服电机在响应控制指令时的速度和加速度特性。
对于需要快速响应和高加速度的应用，选择具有较好动态响应性能的伺服电机。
2.脉冲宽度调制（PWM）频率：PWM频率决定了电机控制的精度和稳定性，一般来说，选择具有较高PWM频率的伺服电机可以实现更精准的控制效果。
3.调速范围：伺服电机的调速范围指的是从最低转速到最高转速的比值，较大的调速范围能够满足更广泛的应用需求。
4.效率：电机的效率是指电机输出功率与输入功率之比，高效率的电机能够降低能源消耗和热量排放。
三、适用环境1.温度：伺服电机的工作温度范围应与设备所处环境温度相匹配，一般来说，工作温度范围为-20°C到40°C的伺服电机可以适应大多数应用环境。
2.湿度：对于湿度较高的工作环境，选择具有较高防潮性能的伺服电机。
伺服电机分类与选型流程
伺服电机分类与选型流程伺服电机是一种能够根据控制信号来驱动机械系统运动的电机。
它具有高精度、高控制性能和高可靠性的特点，广泛应用于工业自动化控制、仪器仪表和机器人等领域。
根据应用场景的不同，伺服电机可以分为直流伺服电机和交流伺服电机两大类，每一类又有其各自的特点和选型要点。
一、直流伺服电机的分类与选型流程：1.分类：直流伺服电机根据电源电压的不同可以分为低压直流伺服电机（12V、24V）和高压直流伺服电机（48V、60V、72V等）。
2.选型流程：（1）确定应用场景：根据具体应用的需要，确定伺服电机的功率、扭矩和转速等参数。
（2）验证电源电压：根据选定的电机功率和转速要求，验证电源电压是否能够满足电机的工作要求。
如果电源电压不足，则需要使用电源升压器或者选择合适的电压级别的伺服电机。
（3）确定电机型号：根据电机的工作要求，包括负载特性、控制要求和环境要求等，确定合适的电机型号。
（4）选取驱动器：根据电机的功率和控制要求，选取合适的驱动器。
驱动器的选择要考虑到驱动器的保护功能、通信接口和控制算法等因素。
（5）试运行与调试：在选定的电机和驱动器之间进行试运行和调试，验证系统的性能和稳定性。
二、交流伺服电机的分类与选型流程：1.分类：交流伺服电机根据电机的控制方式可以分为位置控制型和矢量控制型。
位置控制型伺服电机根据电机转子结构的不同可以分为无刷交流伺服电机（BLAC）和有刷交流伺服电机（BLDC）；矢量控制型伺服电机则可以分为感应交流伺服电机（IM）和永磁同步交流伺服电机（PMSM）。
2.选型流程：（1）确定应用场景：根据具体应用的需要，确定伺服电机的功率、扭矩和转速等参数。
（2）验证电源电压：根据选定的电机功率和转速要求，验证电源电压是否能够满足电机的工作要求。
如果电源电压不足，则需要使用电源升压器或者选择合适的电压级别的伺服电机。
（3）确定电机型号：根据电机的工作要求，包括负载特性、控制要求和环境要求等，确定合适的电机型号。
伺服电机的选型计算及应用案例介绍
➢一，扭矩的概念及计算方法 ➢二，转动惯量的概念及计算方法 ➢三，伺服电机选型的原则 ➢四，伺服电机选型的步骤
➢五，与选择相关的项目情况说明 ➢六，实例应用讲解
一.力矩
1.定义:使物体转动状态产生变化的因素，即 物体在受到不为零的外力矩作用下，原为静 止的将开始转动，原为转动的转速将发生变 化。
2.转速 最高转速通常要在额定转速以下。需使用电机 的最高转速时，应注意转矩和温度的上升。
3.惯量比
惯量比是用电机的转动惯量去除负载惯 量的数值。按照通常的标准，750W以下 的电机为20倍以下，1000W以上的电机 为10倍以下，若要求快速响应，则需更 小的惯量比。反之，如果加速时间允许 数秒，就可以采用更大的惯量比。
1.滚珠丝杆的质量： Bw=ρxV=7.9*103*π(0.02/2)2*0.5
=1.24kg
2.负载部分的惯量：
JL=JC+JB=JC+BW*BD2/8+WA*BP2/4π2 =0.00001+(1.24*0.022)/8+10*0.022/4π2 =1.73*10-4kg.m2
3.预选电机
若选200W,则JM= 0.14*10-4kg.m2
N.M
确认有效转矩 Trms
4.531 N.M
定位快的要求惯量比在3-5倍之间，定位慢的要求惯量比在5-8倍之间 加速时转矩=Ta
谢谢
常见刚体的转动惯量
J mr 2 J mr2 / 2 J mr2 / 2 J m(r12 r22) / 2
J ml 2 /12 J mr2 / 2 J 2mr 2 / 5 J 2mr2 / 3
三.伺服电机的选型原则
• 连续工作扭矩 < 伺服电机额定扭矩
伺服电机的选型及计算教程【老师附干货】
以下为伺服电机的选型及计算教程，一起来看看吧！一、伺服电机的选型步骤:每种型号伺服电机的规格项内均有额定转矩、最大转矩及伺服电机惯量等参数各参数与负载转矩及负载惯量间必定有相关联系存在，选用伺服电机的输出转矩应符合负载机构的运动条件要求，如加速度的快慢、机构的重量；机构的运动方式（水平、垂直旋转）等；运动条件与伺服电机输出功率无直接关系，但是一般伺服电机输出功率越高，相对输出转矩也会越高。
因此不但机构重量会影响伺服电机的选用，运动条件也会改变伺服电机的选用。
惯量越大时，需要越大的加速及减速转矩，加速及减速时间越短时，也需要越大的伺服电机输出转矩。
选用伺服电机规格时，依下列步骤进行。
（1）明确负载机构的运动条件要求，即加/减速的快慢、运动速度、机构的重量、机构的运动方式等。
（2）依据运行条件要求选用合适的负载惯量计算公式计算出机构的负载惯量。
（3）依据负载惯量与伺服电机惯量选出适当的假选定伺服电机规格。
（4）结合初选的伺服电机惯量与负载惯量，计算出加速转矩及减速转矩。
（5）依据负载重量、配置方式、摩擦系数、运行效效率计算出负载转矩。
（6）初选伺服电机的最大输出转矩必须大于加速转矩＋负载转矩；如不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符符合要求。
（7）依据负载转矩、加速转矩、减速转矩及保持转矩计算出连续瞬时转矩。
（8）初选伺服电机的额定转矩必须大于连续瞬时转矩，如，如果不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符合要求。
（9）完成选定。
二、最简单伺服电机选型计算方式:伺服电机选择的时候，首先一个要考虑的就是功率的选择。
一般应注意以下两点：1、如果电机功率选得过小。
就会出现“小马拉大车”现象，造成电机长期过载，使其绝缘因发热而损坏，甚至电机被烧毁。
2、如果电机功率选得过大。
就会出现“大马拉小车“现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利。
而且还会造成电能浪费。
也就是说，电机功率既不能太大，也不能太小，要正确选择电机的功率，必须经过以下计算或比较：P=：F*V/100（其中P是计算功率，单位是KW，F是所需拉力，单位是N，V是工作机线速度m/s）此外。
伺服电机选型计算及案例
伺服电机选型计算及案例
在进行伺服电机选型计算前，首先需要了解以下参数：
1.力矩要求：根据工作负载计算所需的最大输出力矩。
2.转速要求：根据工作过程中所需的最高转速确定。
3.加速度要求：根据工作过程中的速度变化率来计算。
4.环境条件：包括工作温度、工作湿度等环境因素。
下面以一个简单的案例为例，演示如何进行伺服电机选型计算。
案例：自动化生产线运行速度为60米/分钟，工作台上的工件质量为10千克，需要在0.5秒内从静止加速到最终速度并保持匀速运动。
根据这些要求，我们需要选用合适的伺服电机。
步骤1：计算所需的输出力矩。
根据牛顿第二定律，力矩（扭矩）等于质量乘以加速度。
加速度可以通过速度变化与时间的比值来计算。
加速度a = (60 m/min) / (0.5 s) = 120 m/min² = 2 m/s²
力矩T = (质量m) * (加速度a) = 10 kg * 2 m/s² = 20 Nm
所以我们需要选用至少能提供20Nm的输出力矩的伺服电机。
步骤2：计算所需的最高转速。
最高转速通常需要根据具体工作过程来确定。
在这个案例中，我们假设最高转速为3000 rpm（每分钟转数）。
步骤3：计算所需的加速度。
加速度已经在步骤1中计算过，为2m/s²。
步骤4：确定环境条件。
根据实际工作环境，确定伺服电机所需的环境参数，例如工作温度和湿度范围。
通过以上计算，我们得到了选型参数：输出力矩为20 Nm，最高转速为3000 rpm，加速度为2 m/s²。
伺服电机的选型和转动惯量的计算
伺服电机的选型和转动惯量的计算引言：伺服电机是一种能够实现精确定位和速度控制的电动机。
在自动化控制系统中，伺服电机广泛应用于机械装置的定位与运动控制，如机床、工业机械手臂、机器人等。
为了确保控制系统的性能和稳定性，正确选型和计算转动惯量是非常重要的。
一、伺服电机选型1.负载特性分析：首先需要对负载特性进行分析，包括负载的质量、摩擦系数、惯性矩等。
这些参数影响到伺服电机的选择，如电机的额定转矩等。
在分析负载特性时需要考虑静态特性和动态特性。
2.运行速度要求：根据系统的运行速度要求，选择电机的额定转速。
如果要求快速响应，需要选择具有较高转速的电机；如果要求大转矩输出，需要选择具有较大额定转矩的电机。
3.控制方式：根据系统的控制方式，选择合适的伺服电机。
常见的控制方式有位置控制、速度控制和力控制。
不同的控制方式对电机的性能要求也不同。
4.转矩和转速曲线：了解电机的转矩和转速曲线，可以帮助选择合适的伺服电机。
转矩曲线决定了电机能够产生的最大转矩，转速曲线决定了电机能够输出的最大转速。
5.电机功率：根据负载特性和运行速度要求，计算出所需的电机功率。
一般情况下，应选择稍大于所需功率的电机，以保证系统的可靠性和安全性。
6.品牌和价格：最后根据伺服电机的品牌和价格进行选择。
国际知名品牌的产品质量较高，但价格也较高。
可以根据实际需求和预算进行选择。
转动惯量是描述物体抗拒改变转动状态的特性。
在伺服电机的选型和控制系统设计中，转动惯量是一个重要的参数。
计算转动惯量的一般公式为：J=m*r^2其中，J是转动惯量，m是物体的质量，r是物体相对转轴的距离。
如果物体是一个均匀的圆盘或圆柱体，根据其几何形状可以通过以下公式计算转动惯量：J=1/2*m*r^2其中，m是物体的质量，r是物体的半径。
如果物体是由多个部分组成，可以通过将各部分的转动惯量相加得到整体的转动惯量。
在实际应用中，还需要考虑其他因素对转动惯量的影响，如内部零件的分布、负载的摩擦系数等。
伺服电机如何进行选型
伺服电机选型技术指南1、机电领域中伺服电机的选择原则现代机电行业中经常会碰到一些复杂的运动，这对电机的动力荷载有很大影响。
伺服驱 动装置是许多机电系统的核心，因此，伺服电机的选择就变得尤为重要。
首先要选出满足给 定负载要求的电动机，然后再从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。
述度自廿比 ioa% 各种电机的T-3曲线 (1)传统的选择方法这里只考虑电机的动力问题，对于直线运动用速度v(t)，加速度a(t)和所需外力F(t)表 示，对于旋转运动用角速度3 (t)，角加速度a (t)和所需扭矩T(t)表示，它们均可以表示为时 间的函数，与其他因素无关。
很显然。
电机的最大功被电机最大应大于工作负载所需的峰值 功率P 峰值，但仅仅如此是不够的，物理意义上的功率包含扭矩和速度两部分，但在实际的 传动机构中它们是受限制的。
用3峰值，T 峰值表示最大值或者峰值。
电机的最大速度决定了 减速器减速比的上限，n 上限二3峰值最大/3峰值，同样，电机的最大扭矩决定了减速比的下限， n 下P 「T 峰值/T 电机,最大，如果n 下限大于n 上限，选择的电机是不合适的。
反之，则可以通过对每 种电机的广泛类比来确定上下限之间可行的传动比范围。
只用峰值功率作为选择电机的原则 是不充分的，而且传动比的准确计算非常繁琐。
(2)新的选择方法一种新的选择原则是将电机特性与负载特性分离开，并用图解的形式表示，这种表示方 法使得驱动装置的可行性检查和不同系统间的比较更方便，另外，还提供了传动比的一个可 能范围。
这种方法的优点：适用于各种负载情况;将负载和电机的特性分离开；有关动力的 各个参数均可用图解的形式表示并且适用于各种电机。
因此，不再需要用大量的类比来检查 电机是否能够驱动某个特定的负载。
在电机和负载之间的传动比会改变电机提供的动力荷载参数。
比如，一个大的传动比会 减小外部扭矩对电机运转的影响，而且，为输出同样的运动，电机就得以较高的速度旋转， 产生较大的加速度，因此电机需要较大的惯量扭矩。
伺服电机的选型和计算
电机的选择：（1）电机扭矩的计算 负载扭矩是由于驱动系统的摩擦力和切削力所引起的可用下式表达： FL M =π2式中 M-----电动机轴转距；F------使机械部件沿直线方向移动所需的力；L------电动机转一圈（2πrad ）时，机械移动的距离2πM 是电动机以扭矩M 转一圈时电动机所作的功，而FL 是以F 力机械移动L 距离时所需的机械功。
实际机床上，由于存在传动效率和摩擦系数因素，滚珠丝杠克服外部载荷P 做等速运动所需力矩，应按下式计算：z z M h h F M B spSPao P K 211122⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=ηππ M 1-----等速运动时的驱动力矩(N.mm)π2hF spao K---双螺母滚珠丝杠的预紧力矩(N.mm) Fao------预紧力(N),通常预紧力取最大轴向工作载荷Fm ax的1/3，即F ao =31F m ax当F m ax 难于计算时，可采用F ao =(0.1~0.12))(N C a ； C a -----滚珠丝杠副的额定载荷，产品样本中可查：hsp-----丝杠导程(mm)；K--------滚珠丝杠预紧力矩系数，取0.1~0.2；P---------加在丝杠轴向的外部载荷(N),W F P μ+=； F---------作用于丝杠轴向的切削力(N)； W--------法向载荷(N),P W W 11+=；W 1-----移动部件重力(N),包括最大承载重力；P 1-------有夹板夹持时（如主轴箱）的夹板夹持力；μ --------导轨摩擦系数，粘贴聚四氟乙烯板的滑动导轨副09.0=μ，有润滑条件时，05.0~03.0=μ，直线滚动导轨004.0~003.0=μ；η1-------滚珠丝杠的效率，取0.90~0.95；MB----支撑轴承的摩擦力矩，即叫启动力矩(N.m),可以从滚珠丝杠专用轴承样本中得到，见表2-6（这里注意，双支撑轴承有M B 之和的问题）z 1--------齿轮1的齿数 z2--------齿轮2的齿数最后按满足下式的条件选择伺服电机M M s ≤1Ms-----伺服电机的额定转距（2）惯量匹配计算 为使伺服进给系统的进给执行部件具有快速相应能力，必须选用加速能力大的电动机，亦即能够快速响应的电机（如采用大惯量伺服电机），但又不能盲目追求大惯量，否则由于不能从分发挥其加速能力，会不经济的。
伺服电机选型
一、惯量匹配
1 等效负载惯量J的计算
(1) 联动回转体的转动惯量
回转运动的动能为
E1 1 J112
2
E 2 1 J 2 2 2
2
控制轴为轴1，将轴2的转动惯量换算到对轴1的转动惯量时，
其基本方法是：计算在一个负载工作周期内所需电机转矩的均 方根值及等效转矩，使此值小于连续额定转矩，就可确定电机的型 号和规格。
二、容量匹配
2 伺服电机的容量匹配
(2) 交直流伺服电机的容量匹配
常见的变转矩、加减速控制的两 种计算模型。
图(a)为一般伺服系统的计算模型，根据电机发热条件的等效原则，三 角形转矩波在加减速时的均方根转矩为
在规定的连续工作区内，速度和转矩的任何组合都可长时间连续工作。 在断续工作区内，电机只允许短时间工作或周期性间歇工作，即工作 一段时间，停歇一段时间，间歇循环允许工作时间的长短因载荷大小而异。 加减速区的意思是电机在该区域中供加减速期间工作。
二、容量匹配
2 伺服电机的容量匹配
(2) 交直流伺服电机的容量匹配 曲线a 为电机温度限制线，在此曲线上
在伺服系统设计中，转矩的匹配都是对特定轴(一般是电机轴), 对特定轴的转矩称为等效转矩。
如果力矩直接作用在控制轴上，就不用将其换算成等效力矩， 否则，必须换算成等效力矩。
二、容量匹配
1 等效转矩的计算
(1) 等效负载转矩[TL]的计算
负载转矩根据其特征分为工作负载(由工艺条件决定)和制动转矩，它 们一般由专业机械作为设计依据提供。
但使用小惯量电机时容易发生对电源频率的响应共振，当存在 间隙、死区时容易造成振荡和蠕动，这才提出“惯量匹配原 则”，并在数控机床伺服进给系统采用大惯量电机。
新代伺服电机选型手册
新代伺服电机选型手册新代伺服电机选型手册一、选型前需明确的问题选择适合的伺服电机需要考虑以下因素：1. 扭矩需求：需要计算出工作负载所需要的最大扭矩和平均扭矩。
2. 转速要求：最大转速和平均转速的计算非常重要。
3. 运动控制类型：不同的应用需要不同的运动控制类型。
4. 峰值加速度：它代表了主轴或活动部件在一段时间内的最高速率。
二、新代伺服电机的特点1. 高精度的位置控制。
2. 更高的转矩密度，使其更适合一些高性能应用。
3. 高效的能量利用率，可实现更长的使用寿命。
三、面向应用的选型思路根据不同的应用选择合适的电机类型：1. 适用于机床、机器人及其它自动化设备的伺服电机。
这种类型的电机受到刚性、加速度和精度的限制。
2. 适用于原子力显微镜、半导体制造设备、精密测试设备和医疗设备等高精度应用的伺服电机。
这种类型电机需要具备超高精度和低噪声的特点。
3. 适用于直线和旋转运动的应用的伺服电机。
通过使用高分辨率的编码器和集成的测量装置，这种类型的电机可以提供很高的精度。
4. 适用于工业和军事应用的伺服电机。
这种电机需要结构牢固、耐用、可靠，同时承受一定程度的冲击和振动。
四、选型的注意事项1. 确定负载的动态特性。
2. 确定运动控制器能提供的最大电流和电压。
3. 控制器的分辨率必须与电机匹配。
4. 考虑适当的安全余量以确保系统的可靠性。
五、总结正确选择伺服电机是实现高精度和高性能运动控制的重要因素。
通过选择适当的电机类型、考虑工作负载的动态特性、控制器的分辨率和安全余量等因素，可以确保系统的稳定性和可靠性。
从而为各种应用提供更佳的运动控制解决方案。
伺服电机的选型与应用指南
伺服电机的选型与应用指南伺服电机是一种常用的电动机类型，广泛应用于自动化设备、机器人、CNC机床等领域。
正确选择和应用伺服电机对于保证设备的性能和系统稳定运行至关重要。
本文将为您介绍伺服电机的选型与应用指南，帮助您更好地理解和使用伺服电机。
一、伺服电机的基本原理伺服电机是一种通过控制信号来精确控制位置、速度和加速度的电动机。
其基本原理是通过反馈信号持续与设定值进行比较，通过调整控制信号来控制电机输出的转矩和速度，使得电机能够精确控制运动。
二、伺服电机的选型要点1. 功率和转矩：根据实际应用需求确定所需伺服电机的功率和转矩。
一般来说，功率和转矩越大，电机的承载能力越高。
根据实际负载情况选择合适的电机。
2. 控制方式：伺服电机的控制方式包括位置控制、速度控制和力控制等。
根据实际应用需求选择合适的控制方式。
例如，对于需要精确控制位置的应用，选择位置控制方式更合适。
3. 分辨率：伺服电机的分辨率决定了其控制精度。
分辨率越高，电机的运动精度越高。
根据实际应用的精度需求选择合适的分辨率。
4. 响应速度：伺服电机的响应速度影响了系统的动态性能。
响应速度越快，系统的动态性能越好。
根据实际应用需求选择合适的响应速度。
5. 环境适应性：考虑伺服电机的使用环境，包括温度、湿度、震动等因素。
选择具有良好环境适应性的电机，以确保其稳定运行和长寿命。
三、伺服电机的应用指南1. 安装调试：按照电机厂商提供的安装手册进行电机的安装和调试。
确保电机安装稳固，与传动装置连接良好。
2. 参数调整：根据实际应用要求，调整伺服电机的参数，如位置环、速度环和加速度等参数。
合理调整参数可以提高控制的精度和稳定性。
3. 负载匹配：根据实际负载特性和要求，调整电机的负载匹配。
合理匹配负载可以确保电机在工作过程中的高效率和稳定性。
4. 防护措施：根据实际工作环境，采取合适的防护措施，如防尘、防湿、防震等。
保护电机免受外界环境的影响，延长其使用寿命。
伺服电机选型介绍
伺服电机选型介绍伺服电机是一种能够感知外部载荷并进行精确控制的电机。
它通过内部的传感器监测电机位置和速度，并根据预定的控制算法，实时调整电机的输出力矩和转速，以实现高精度、高性能的运动控制。
伺服电机的选型涉及多个方面的考虑因素，如电机类型、性能要求、系统环境等。
下面将从这些方面逐一介绍。
一、电机类型：常见的伺服电机类型有直流伺服电机（DC Servo Motor）、交流伺服电机（AC Servo Motor）和步进伺服电机（Stepper Servo Motor）。
1.直流伺服电机：直流伺服电机具有响应速度快、转矩大、功率密度高等优点，适用于高速、高精度的运动控制需求。
常见的直流伺服电机有刷式直流伺服电机和无刷直流伺服电机，其中无刷直流伺服电机更适合要求高效、低噪音和长寿命的应用。
2.交流伺服电机：交流伺服电机适用于需要大转矩、高速度和平滑运动的应用。
交流伺服电机的控制方式通常采用矢量控制技术，可以实现更高的精度和动态性能。
它的主要缺点是价格较高。
3.步进伺服电机：步进伺服电机是一种具有精确位置控制和高扭矩输出的电机，适用于低速、高精度的运动控制。
它采用离散步进运动，可保证固定的位置控制，但在高速运动和加速度要求上存在限制。
二、性能要求：在选型时，需要根据具体应用的性能要求考虑以下几个方面：1.转速和转矩：根据应用需求确定电机的额定转速和最大转矩。
通常情况下，转速越高、转矩越大的电机成本越高。
2.精度：根据应用的精度要求选择合适的电机。
一般来说，对于高精度的应用，需要选择具有较小转矩波动和位置误差的电机。
3.响应速度：响应速度是指电机从接收到控制信号到达稳定工作状态所需的时间。
根据应用的动态性能要求选择相应的响应速度。
4.可调速范围：根据应用的速度调节要求选择电机。
一些应用需要很宽的速度范围，而另一些应用可能只需要固定转速。
5.控制方式：根据系统的控制方法选择电机，常见的控制方式有位置控制、速度控制和力矩控制等。
伺服电机原理及选型
伺服电机原理及选型什么是伺服电机？伺服电机：是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。
伺服电机是可以连续旋转的电－机械转换器。
作为液压阀控制器的伺服电机，属于功率很小的微特电机，以永磁式直流伺服电机和并激式直流伺服电机最为常用。
伺服电机的作用：伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确。
伺服电机的分类：直流伺服电机和交流伺服电机。
直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比，并能实现正反向速度控制。
具有起动转矩大，调速范围宽，机械特性和调节特性的线性度好，控制方便等优点，但换向电刷的磨损和易产生火花会影响其使用寿命。
近年来出现的无刷直流伺服电机避免了电刷摩擦和换向干扰，因此灵敏度高，死区小，噪声低，寿命长，对周围电子设备干扰小。
直流伺服电机的输出转速/输入电压的传递函数可近似视为一阶迟后环节，其机电时间常数一般大约在十几毫秒到几十毫秒之间。
而某些低惯量直流伺服电机（如空心杯转子型、印刷绕组型、无槽型）的时间常数仅为几毫秒到二十毫秒。
小功率规格的直流伺服电机的额定转速在3000r/min以上，甚至大于10000r/min。
因此作为液压阀的控制器需配用高速比的减速器。
而直流力矩伺服电机（即低速直流伺服电机）可在几十转/分的低速下，甚至在长期堵转的条件下工作，故可直接驱动被控件而不需减速直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。
因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。
控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。
电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。
交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。
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伺服电机及选型
HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
伺服电机
伺服电机(servomotor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机。
伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，可把所收到的转换成电动机轴上的角位移或输出。
“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思，“伺服电机”可以理解为绝对服从控制信号指挥的电机：在控制信号发出之前，转子静止不动，当控制信号发出时，转子立即转动；当控制信号消失时，转子能即时停转。
因此伺服电机指的是随时跟随命令进行动作的一种电机，是以其工作性质命名的。
伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到一个脉冲就会旋转一个脉冲对应的角度，从而实现位移。
伺服本身带有编码器，具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，就会发出对应数量的脉冲。
等于是把电机旋转的详细信息反馈回去，形成闭环。
这样的话，系统就会知道发了多少脉冲给电机，同时又收了多少脉冲回来，这样就能很精准的控制电机的转动，实现非常精准的定位。
一、伺服电机分类
1、直流伺服
结构简单控制容易。
但从实际运行考虑，直流伺服电动机引入了机械换向装置，成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花影响生产，会产生电磁干扰。
而且碳刷需要维护更换。
机械换向器的换向能力，也限制了电动机的容量和速度。
2、交流伺服
分为永磁同步伺服电机和异步伺服电机。
目前运动控制基本都用同步电机。
永磁同步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）。
特点如下：
1、控制速度非常快，从启动到额定转速只需几毫秒；而相同情况下异步电机却需要几秒钟。
2、启动扭矩大，可以带动大惯量的物体进行运动。
?
3、功率密度大，相同功率范围下相比异步电机可以把体积做得更小、重量做得更轻。
?
4、运行效率高。
?
5、可支持低速长时间运行。
?
6、断电无自转现象，可快速控制停止动作。
7、控制和响应性能比异步伺服电机高很多。
二、伺服电机计算
、电机转矩
电机转矩，简单的说，就是转动的力量的大小。
也就是电机可以发出多大的力，转矩是一种力矩，力矩在物理中的定义是：
力矩= 力 ×力臂
这里的力臂就可以看成电机所带动的物体的转动半径。
如果电机转矩太小，就带不动所要带的物体，也就是感觉电机的“劲”不够大。
假设我们是采用滚珠丝杆使工件做平行移动：
假设：
负载速度： s m v L /01.0
检测物体质量： kg m j 5=
移动块质量： kg m z 25=
滚珠丝杆直径： m d B 02.0=
滚珠丝杆节距：
m P B 01.0= 摩擦系数：
2.0=μ 机械效率： 9.0=η
减速比： R=1
力矩=力×力臂
把负载转矩转化到电机轴上的公式为：
、负载的转动惯量
转动惯量反映出物体转动状态下的惯性：转动惯量大的物体的角速度更难于被改变。
转动惯量大的物体比惯量小的物体更难于被加速。
系统的转动惯量决定着电机的加减速时间。
转动惯量对伺服系统的精度，稳定性，动态响应都有影响。
惯量大，系统的机械常数大，响应慢，加减速时会产生震荡，影响了伺服精度和响应速度，惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利，因此，机械设计时在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。
?衡量机械系统的动态特性时，惯量越小，系统的动态特性反应越好；惯量越大，电机的负载也就越大，越难控制，但机械系统的惯量需和电机惯量相匹配才行。
负载惯量计算公式：
式中：
J1---转动惯量
m---负载质量（检测物体+载物台）
P
B ---滚珠丝杆节距
代入数据：
假设： 滚珠丝杆转动惯量：252104m kg J ⋅⨯=-
联轴节的转动惯量：253103m kg J ⋅⨯=-
则总的负载惯量：
选择电机时要考虑惯量匹配：
即负载惯量不大于转子转动惯量的5倍。
、负载功率
负载运行功率：
式中：
O P ---负载运行功率
M n ---额定转速，取3000 rpm
T---负载转矩
L
代入数据：
负载加速功率：
式中：
P---加速时的负载功率
A
n---额定转速，取3000 rpm M
J---负载的转动惯量
L
t---加速时间，取
代入数据：
、选型条件
1、惯量匹配
2、转矩
3、输出功率。