伺服电机功率计算选型

伺服电机选型计算公式伺服电机选型计算公式是指通过一系列的计算公式来确定伺服电机的合适参数，以满足特定需求。

伺服电机选型的主要目标是确定伺服电机的额定转矩、额定电流、额定功率等参数，以及选择合适的伺服驱动器。

下面将介绍一些常用的伺服电机选型计算公式。

1.负载的转矩计算公式：负载的转矩是伺服电机选型的基础，通过计算负载的转矩，可以确定伺服电机的额定转矩。

负载的转矩可以通过以下公式计算：负载转矩=（负载力*负载半径）/（传动效率*减速比）2.伺服电机的额定转矩计算公式：伺服电机的额定转矩是指在额定转速下，电机能够提供的最大转矩。

额定转矩可以通过以下公式计算：额定转矩=（负载转矩+加速扭矩）/传动效率3.伺服电机的额定电流计算公式：伺服电机的额定电流是指在额定转矩下，电机所需的额定电流。

额定电流可以通过以下公式计算：额定电流=额定转矩*电流系数/额定转速4.伺服电机的额定功率计算公式：伺服电机的额定功率是指在额定转矩和额定转速下，电机所提供的对外功率。

额定功率可以通过以下公式计算：额定功率=额定转矩*额定转速/9.555.伺服驱动器的额定功率计算公式：伺服驱动器的额定功率是指驱动器所能提供的最大功率。

额定功率可以通过以下公式计算：额定功率=伺服电机的额定功率/驱动器的效率除了上述几个常用的伺服电机选型计算公式外，还需要考虑一些其他因素，例如：负载的加速时间、负载的惯性矩、伺服系统的控制精度等，这些因素都会对伺服电机的选型产生影响，需要综合考虑。

同时，还需要根据具体的应用环境和需求，选择合适的伺服电机和驱动器型号，以确保系统的性能和可靠性。

需要注意的是，伺服电机选型计算公式只是一个参考，实际选型过程中还需要考虑一系列的工程参数和实际情况，同时也需要借助一些专业的伺服电机选型软件，以更准确地确定伺服电机的参数。

负载质量M（kg）100·滚珠丝杠节距P（mm）5·滚珠丝杠直径D（mm）20·滚珠丝杠质量MB（kg）3·滚珠丝杠摩擦系数μ0.02·因无减速器，所以G=1、η=11②动作模式的决定速度(mm/s)单一变化·负载移动速度V（mm/s）200·行程L（mm）600·行程时间tS（s）3·加减速时间tA（s）1·定位精度AP（mm）0.01③换算到电机轴负载惯量的计算滚珠丝杠的惯量JB= 1.50E-04kg.m2负载的惯量JW= 2.13E-04kg.m2换算到电机轴负载惯量JL=JW J=G2x(J W+J2)+J1 2.13E-04kg.m2L④负载转矩的计算对摩擦力的转矩Tw 3.12E-02N.m换算到电机轴负载转矩TL=Tw 3.12E-02N.m⑤旋转数的计算转数N N=60V/P.G2400r/min⑥电机的初步选定[选自OMNUC U系列的初步选定举例]选定电机的转子·惯量为负载的JM≥J L/307.11E-06kg.m2 1/30*以上的电机选定电机的额定转矩×0.8TMx0.8＞T L0.5096＞比换算到电机轴负载转矩大的电机N.m＊ 此值因各系列而异，请加以注意。

⑦加减速转矩的计算加减速转矩TA0.057N.m⑧瞬时最大转矩、有效转矩的计算必要的瞬时最大转矩为T1T1=TA+TL0.0879N.mT2=TL0.0312N.mT3=TL-TA-0.0255N.m有效转矩Trms为0.051N.m功率0.0160198813867548kw⑨讨论负载惯量JL 2.13E-04kg.m2≦[电机的转子惯量JM有效转矩Trms0.051N.m﹤[电机的额定转矩瞬时最大转矩T10.0879N.m﹤[电机的瞬时最大转矩必要的最大转数N2400r/min≦[电机的额定转数编码器分辨率R=P.G/AP.S500(脉冲/转)U系列的编码器规格为204速度(mm/s)3000.210.20.2时间(s)初步选择定R88M-U20030(Jm= 1.23E-05根据R88M-U20030的额定转矩Tm=(N.m)≦[电机的转子惯量JM1.23E-05×[适用的惯量比=30]﹤[电机的额定转矩0.5096N.M3.1E-020.637﹤[电机的瞬时最大转矩 1.528N.M≦[电机的额定转数3000r/minU系列的编码器规格为2048（脉冲/转），经编码器分频比设定至1000（脉冲/转）的情况下使用。

步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题.交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。

六、速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。

交流伺服系统的加速性能较好，以京伺服（KINGSERVO)400W交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合.综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机.但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。

所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。

1.负载惯量的计算.由电机驱动的所有运动部件，无论旋转运动的部件，还是直线运动的部件，都成为电机的负载惯量.电机轴上的负载总惯量可以通过计算各个被驱动的部件的惯量，并按一定的规律将其相加得到.1）圆柱体惯量如滚珠丝杠，齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可按下面公式计算： J=（πγ/32)＊D4L（kg cm2）如机构为钢材，则可按下面公式计算： J=(0.78*10—6)＊D4L(kg cm2）式中：γ材料的密度（kg/cm2） D圆柱体的直经(cm) L圆柱体的长度（cm)2)轴向移动物体的惯量工件,工作台等轴向移动物体的惯量,可由下面公式得出: J=W*（L/2π)2 （kg cm2）式中: W直线移动物体的重量（kg) L电机每转在直线方向移动的距离(cm）3)圆柱体围绕中心运动时的惯量如图所示: 圆柱体围绕中心运动时的惯量属于这种情况的例子：如大直经的齿轮，为了减少惯量，往往在圆盘上挖出分布均匀的孔这时的惯量可以这样计算： J=Jo+W＊R2(kg cm2）式中:Jo为圆柱体围绕其中心线旋转时的惯量（kgcm2） W圆柱体的重量(kg） R旋转半径(cm）4)相对电机轴机械变速的惯量计算将上图所示的负载惯量Jo折算到电机轴上的计算方法如下： J=(N1/N2)2Jo 式中：N1 N2为齿轮的齿数2. 53。

(1) 机械系统的种类特点用可变速电机驱动的机械系统, 一般有以下几类。

机构滚珠丝杠(直接连接)用于距离较短的高精度定位。

电机和滚珠丝杠只用联轴节连接, 没有间隙。

电机和滚珠丝杠只用联轴节连接，没有间隙。

滚珠丝杠(减速)选择减速比, 可加大向机械系统传递的转矩。

由于产生齿轮侧隙, 需要采取补偿措施。

由于产生齿轮侧隙，需要采取补偿措施。

齿条和小齿轮用于距离较长的(台车驱动等)定位。

小齿轮转动一圈包含了π值, 因此需要修正。

小齿轮转动一圈包含了π值，因此需要修正。

同步皮带(传送带)与链条比较, 形态上的自由度变大。

主要用于轻载。

皮带轮转动一圈的移动量中包含π值, 因此需要修正。

皮带轮转动一圈的移动量中包含π值，因此需要修正。

将伺服系统用于机械系统中时, 请注意以下各点。

①减速比为了有效利用伺服电机的功率, 应在接近电机的额定速度(最高旋转速度)数值的范围使用。

在最高旋转速度下连续输出转矩, 还是比额定转矩小。

②预压转矩对丝杠加预压力, 刚性增强, 负载转矩值增大。

由预压产生的摩擦转矩, 请参照滚珠丝杠规格书。

③保持转矩升降机械在停止时, 伺服电机继续输出保持力。

在时间充裕的场合, 建议使用保持制动。

机构特点链条驱动多用于输送线上。

必须考虑链条本身的伸长并采取相应的措施。

在减速比比较大的状态下使用, 机械系统的移动速度小。

多用于输送线上。

必须考虑链条本身的伸长并采取相应的措施。

在减速比比较大的状态下使用，机械系统的移动速度小。

进料辊将板带上的材料夹入辊间送出。

由于未严密确定辊子直径, 在尺寸长的物件上将产生误差, 需进行π补偿。

如果急剧加速, 将产生打滑, 送出量不足。

如果急剧加速，将产生打滑，送出量不足。

转盘分度转盘的惯性矩大, 需要设定足够的减速比。

转盘的转速低, 多使用蜗轮蜗杆。

转盘的转速低，多使用蜗轮蜗杆。

主轴驱动在卷绕线材时, 由于惯性矩大, 需要设定够的减速比。

在等圆周速度控制中, 必须把周边机械考虑进来研究。

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：“伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。

人们想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具，服从控制信号的要求而动作。

计算公式：计算公式是人们在研究自然界物与物之间时发现的一些联系，并通过一定的方式表达出来的一种表达方法。

伺服电机：伺服电机是指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。

伺服电机可使控制速度，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，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

工作原理：1、伺服系统（servo mechanism）是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。

伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，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，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。

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，但维护不方便（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。

伺服电机选型计算公式下图所示是一种采用功率运算放大器LM675制成的伺服电动机控制电路，电动机采用直流伺服电动机。

从图可见，功率运算放大器LM675由15V 供电，15V电压经RP1加到运算放大器LM675的同相输入端，LM675的输出电压加到伺服电动机的输入端。

电动机上装有测速信号产生器，用于实时检测电动机的转速。

实际上测速信号产生器是一种发电机，它输出的电压与转速成正比。

测速信号产生器G输出的电压经分压电路后作为速度误差信号反馈到运算放大器的反相输入端。

速度指令电位器RP1设定的电压值经R1.R2分压后加到运算放大器的同相输入端，相当于基准电压。

伺服电动机的控制原理图伺服电动机用字母M表示伺服电动机，是驱动系统的动力之源。

运算放大器：用电路名称表示，即LM675，是伺服控制电路中的放大器件，为伺服电动机提供驱动电流。

速度指令电位器RP1：在电路中设定运算放大器的基准电压，即速度设定。

放大器增益调整电位器RP2：在电路中分别用于微调放大器的增益和速度反馈信号的大小。

当电动机的负载发生变动时，反馈到运算放大器反相输入端的电压也会发生变化，即电动机负载加重时，速度会降低，测速信号产生器的输出电压也会降低，使运算放大器反相输入端的电压降低，该电压与基准电压之差增加，运算放大器的输出电压增加。

反之，当负载变小、电动机速度增加时，测速信号产生器的输出电压上升，加到运算放大器反相输入端的反馈电压增加，该电压与基准电压之差减小，运算放大器的输出电压下降，会使电动机的速度随之下降，从而使转速能自动稳定在设定值。

伺服电机优点1、精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题；2、转速：高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转；3、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用；4、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。

伺服电机功率计算公式伺服电机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电机在额定负载下运行。

选择时应注意以下两点：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。

要正确选择电机的功率，必须经过以下计算或比较：p=f*v /1000 (p=计算功率kw，f=所需拉力n，工作机线速度m/s)对于恒定负载连续工作方式，可按下式计算所需电机的功率：p1(kw)：p=p/n1n2式中n1为生产机械的效率；n2为电机的效率，即传动效率。

按上式求出的功率p1，不一定与产品功率相同。

因此．所选电机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。

此外．最常用的是类比法来选择电机的功率。

所谓类比法。

就是与类似生产机械所用电机的功率进行对比。

具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电机，然后选用相近功率的电机进行试车。

试车的目的是验证所选电机与生产机械是否匹配。

验证的方法是：使电机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电机的工作电流，将测得的电流与该电机铭牌上标出的额定电流进行对比。

如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大．则表明所选电机的功率合适。

如果电机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70％左右．则表明电机的功率选得过大，应调换功率较小的电机。

如果测得的电机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40％以上．则表明电机的功率选得过小，应调换功率较大的电机。

实际上应该是考虑扭矩（转矩），电机功率和转矩计算公式。

即t = 9550p/n式中：p—功率，kw；n—电机的额定转速，r/min；t—转矩，nm。

电机的输出转矩一定要大于工作机械所需要的转矩，一般需要一个安全系数。

机械功率公式：p=txn/97500p:功率单位wt：转矩，单位克/㎝n:转速，单位r/min。

伺服电机的功率怎么计算？01伺服电机的功率怎么计算？做伺服控制必然涉及伺服电机的功率计算，那伺服电机的功率怎么计算？输出功率P= 0.1047*N*T式中N为旋转速度，T为扭矩。

旋转速度基本为3000.转。

那么T 扭矩如何计算？T扭矩=r*M*9.8 【式中r为轴半径，M为物体重量】电动机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。

选择时应注意以下两点：① 如果电动机功率选得过小．就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载．使其绝缘因发热而损坏．甚至电动机被烧毁。

② 如果电动机功率选得过大．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。

要正确选择电动机的功率，必须经过以下计算或比较：P=F*V /1000 (P=计算功率 KW， F=所需拉力 N，工作机线速度 M/S)对于恒定负载连续工作方式，可按下式计算所需电动机的功率：P1(kw)：P=P/n1n2式中 n1为生产机械的效率；n2为电动机的效率，即传动效率。

按上式求出的功率P1，不一定与产品功率相同。

因此．所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。

此外．最常用的是类比法来选择电动机的功率。

所谓类比法。

就是与类似生产机械所用电动机的功率进行对比。

具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电动机，然后选用相近功率的电动机进行试车。

试车的目的是验证所选电动机与生产机械是否匹配。

验证的方法是：使电动机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电动机的工作电流，将测得的电流与该电动机铭牌上标出的额定电流进行对比。

如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大．则表明所选电动机的功率合适。

如果电动机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70％左右．则表明电动机的功率选得过大，应调换功率较小的电动机。

如果测得的电动机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40％以上．则表明电动机的功率选得过小，应调换功率较大的电动机。

伺服电机计算选择应用实例1． 选择电机时的计算条件 本节叙述水平运动伺服轴（见下图）的电机选择步骤。

例：工作台和工件的W ：运动部件（工作台及工件）的重量（kgf ）=1000 kgf 机械规格 μ ：滑动表面的摩擦系数=0.05π ：驱动系统（包括滚珠丝杠）的效率=0.9 fg ：镶条锁紧力（kgf ）=50 kgfFc ：由切削力引起的反推力（kgf ）=100 kgfFcf：由切削力矩引起的滑动表面上工作台受到的力（kgf ） =30kgfZ1/Z2： 变速比=1/1例：进给丝杠的（滚珠 Db ：轴径=32 mm 丝杠）的规格 Lb ：轴长=1000 mm P ：节距=8 mm例：电机轴的运行规格 Ta ：加速力矩（kgf.cm ）Vm :快速移动时的电机速度(mm -1)=3000 mm -1 ta :加速时间(s)=0.10 sJm :电机的惯量(kgf.cm.sec 2) Jl :负载惯量(kgf.cm.sec 2)ks :伺服的位置回路增益(sec -1)=30 sec -11.1 负载力矩和惯量的计算 计算负载力矩 加到电机轴上的负载力矩通常由下式算出:Tm = + Tf Tm :加到电机轴上的负载力矩(Nm) F :沿坐标轴移动一个部件(工作台或刀架)所需的力(kgf) L :电机转一转机床的移动距离=P ×(Z1/Z2)=8 mmTf:滚珠丝杠螺母或轴承加到电机轴上的摩擦力矩=2NmF ×L2πη无论是否在切削，是垂直轴还是水平轴，F值取决于工作台的重量，摩擦系数。

若坐标轴是垂直轴，F值还与平衡锤有关。

对于水平工作台，F值可按下列公式计算：不切削时：F = μ（W+fg）例如：F=0.05×(1000+50)=52.5 (kgf)(52.5×0.8) / (2×μ×0.9)+2=9.4(kgf.cm)=Tm= 0.9(Nm)切削时:F = Fc+μ(W+fg+Fcf)例如:F=100+0.05×(1000+50+30)=154(kgf)Tmc=(154×0.8) / (2×μ×0.9)+2=21.8(kgf.cm)=2.1(Nm)为了满足条件1，应根据数据单选择电机，其负载力矩在不切削时应大于0.9（Nm），最高转速应高于3000（min-1）。

垂直丝杠的伺服电机选型计算垂直丝杠伺服电机的选型计算是指通过计算确定适合垂直丝杠运动的伺服电机的参数和规格。

这个计算过程涉及到许多因素，如负载要求、速度、加速度、精度、功率等等。

下面我们将简要介绍垂直丝杠伺服电机选型计算的步骤和注意事项。

步骤1：确定负载要求首先要确定所需驱动的负载要求，包括负载的质量、惯性、运动要求等。

其中，负载的质量和惯性将直接影响到所选伺服电机的额定扭矩和功率需求。

步骤2：计算所需扭矩根据所选伺服电机的负载要求，可以计算出所需的最大扭矩。

这包括静态负载扭矩和动态负载扭矩。

静态负载扭矩是指负载所受的重力以及其他静态力产生的扭矩。

而动态负载扭矩是指负载在运动过程中产生的额外扭矩。

步骤3：计算所需功率根据所需的最大扭矩，可以计算出所需的最大功率。

功率是衡量伺服电机输出能力的指标，它与扭矩和转速直接相关。

通常情况下，所选伺服电机的功率应大于等于所需的最大功率。

步骤4：选择合适的电机类型和规格根据所选伺服电机的负载要求、最大扭矩和最大功率，可以选择合适的电机类型和规格。

常见的垂直丝杠伺服电机类型包括直流无刷电机（BLDC）和交流无刷电机（BLAC）。

每种类型的电机都有其特点和适用范围，选择时需要综合考虑负载特性和应用要求。

步骤5：考虑运动精度和控制系统在选择伺服电机时还要考虑运动精度和控制系统。

垂直丝杠的运动精度通常要求较高，所以需要选择具有较高分辨率和低回差的伺服电机。

此外，控制系统的稳定性和响应速度也是选择伺服电机时需要考虑的因素。

总结：垂直丝杠伺服电机的选型计算涉及到许多因素，包括负载要求、扭矩、功率、精度、控制系统等等。

在进行计算时，需要综合考虑这些因素，并选择合适的电机类型和规格。

选型计算的准确与否将直接影响到垂直丝杠系统的性能和稳定性。

因此，在进行选型计算时需要仔细分析并合理选择，以满足实际应用的要求。