伺服电机及选型完整版
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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。
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
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。
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。
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。