伺服电机选型计算实例

伺服电机的选型计算及应用案例介绍伺服电机是一种能够精确控制转速和位置的电动机，广泛应用于工业自动化领域。

选型计算是确定伺服电机规格和性能的过程，通常涉及到转矩、转速、功率、惯量等参数的综合考虑。

1.确定负载要求：首先需要明确伺服电机所驱动的负载的要求，包括所需转矩、转速和精度等。

2.计算转矩需求：根据负载要求，可以通过转矩计算公式来估算所需的转矩。

常用的转矩计算公式为：转矩=负载惯量x加速度角加速度+负载转矩其中，负载惯量是指负载的惯性矩，加速度角加速度是指负载加速度的转矩。

3.计算转速需求：根据负载要求，可以通过转速计算公式来估算所需的转速。

常用的转速计算公式为：转速=转矩/转矩常数其中，转矩常数是伺服电机的特性参数，代表单位转矩所需要的电压或电流。

4.确定功率需求：根据转矩和转速需求，可以计算出所需的功率。

功率可以通过转速和转矩的乘积来计算。

功率=转矩x转速5.确定惯量需求：根据负载的惯性矩和转矩需求，可以计算出所需的惯性矩。

惯性矩可以通过负载的质量和尺寸来计算。

以上是伺服电机选型计算的基本步骤，具体的选型还需要考虑其他因素，如环境温度、耐用性、可靠性等。

下面以一个应用案例来介绍伺服电机的选型计算。

假设有一个机械臂需要驱动，臂长为1米，质量为10千克。

机械臂需要能够承受10牛米的转矩，并以每分钟100转的速度旋转。

根据这些要求，可以使用以下公式计算伺服电机的规格和性能。

负载惯量=质量x(臂长^2)转矩需求=负载惯量x加速度角加速度+负载转矩加速度角加速度=转速/时间转速=100转/分钟负载转矩=10牛米根据以上参数，可以计算出负载惯量、加速度角加速度、转矩需求等。

假设加速时间为1秒，则有：加速度角加速度=(100转/分钟)/(60秒/分钟)/(1秒)=1.67转/秒^2负载惯量=10千克x(1米^2)=10千克·米^2转矩需求=10千克·米^2x(1.67转/秒^2)+10牛米=26.7牛米根据转矩需求和伺服电机的特性参数，可以选择合适的伺服电机。

富士伺服电机选型计算资料一、关于富士伺服电机的基本资料1. 输出功率（Pout）：也就是电机实际输出的功率，通常用单位瓦特（W）表示。

2. 转速（N）：电机输出的转速，通常用单位转每分钟（rpm）表示。

3.转矩（T）：电机产生的转矩，通常用单位牛顿米（Nm）表示。

4.电压（V）：电机工作时所需的电压，通常用单位伏特（V）表示。

5.电流（I）：电机工作时所需的电流，通常用单位安培（A）表示。

二、富士伺服电机选型计算方法1.计算输出功率：输出功率（Pout）= 转矩（T）× 转速（N）/ 9550单位：W2.计算所需电流：所需电流（I）= 输出功率（Pout）/ 电压（V）单位：A3.确定电机型号：根据所需输出功率和所需电流，在富士伺服电机的型录中找到适合的型号。

4.考虑额定功率：在选型时，要考虑到电机的额定功率与所需输出功率的关系。

通常情况下，额定功率应大于所需输出功率，以保证电机能够正常工作。

5.考虑载荷惯性：在选型时，要考虑到负载的惯性对电机的影响。

如果负载的惯性较大，需要选择功率较大的电机来满足负载的加速度和减速度要求。

6.考虑工作环境：在选型时，还要考虑工作环境的特殊要求，如温度、湿度、振动等因素。

7.考虑控制系统：在选型时，还要考虑控制系统的要求，如控制精度、速度响应时间等因素。

三、富士伺服电机选型计算示例假设需要选型一台富士伺服电机，输出功率要求为2000W，工作电压为220V，负载惯性为0.03kg·m²，工作环境温度为25℃。

首先计算所需电流：所需电流（I）= 输出功率（Pout）/ 电压（V）所需电流（I）=2000W/220V≈9.09A接下来根据所需输出功率和所需电流，在富士伺服电机的型录中找到适合的型号。

假设找到了型号为MHN309D，额定功率为2200W，额定电流为10A。

然后考虑负载惯性，根据负载惯性为0.03kg·m²，选择合适的电机。

伺服电机选型计算实例伺服电机是一种控制器控制的电机，具有高精度和高速度的特点，广泛应用于机械设备中。

在选型伺服电机时，需要考虑多个参数来满足具体的应用要求。

下面以一个选型计算实例来详细介绍伺服电机的选型过程。

假设我们需要选型一台伺服电机用于驱动一个线传动机构，具体要求如下：1.最大负载力为2000N，工作速度范围为0-10m/s。

2. 线传动机构的负载惯量为500kg·m²。

3. 需要保证驱动精度在±0.2mm范围内。

4.工作环境温度范围为0-40℃。

首先，我们需要计算所需的转矩。

根据公式：转矩=负载力×工作半径，其中工作半径等于线传动机构的负载惯量÷2、由于我们没有具体的线传动机构参数，假设负载惯量为500kg·m²，即工作半径为0.25m。

则最大转矩=2000N×0.25m=500N·m。

考虑到一般情况下，峰值转矩为最大转矩的2倍，即1000N·m。

接下来，我们需要计算伺服电机的速度要求。

根据给定的工作速度范围0-10m/s，我们可以选择合适的额定转速。

假设我们选择的额定转速为2000rpm，则转速范围为0-2000rpm。

考虑到加速度和减速度的要求，一般额定转速的选择会略高于平均线速度，假设为2200rpm。

接下来，我们需要选择合适的伺服电机型号。

在选型之前，我们还需要考虑工作环境的温度范围。

根据给定的工作环境温度范围为0-40℃，我们需要选择具备合适温度范围的伺服电机。

一般伺服电机的温度范围为0-50℃，因此我们可以选择标准型号的伺服电机。

在选择伺服电机型号时，我们需要参考厂家提供的电机性能参数。

主要包括额定转矩、额定转速、额定电压、额定电流、额定功率等。

根据我们的要求，我们可以对比不同型号的伺服电机并选择合适的型号。

最后，我们需要根据具体应用需求考虑伺服电机的控制方式、接口类型以及其他附件等。

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=0.9fg ：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 mmP ：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-1ta :加速时间(s)=0.10 sJm :电机的惯量(kgf.cm.sec2)Jl :负载惯量(kgf.cm.sec2)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 = + TfTm :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)Tm = (52.5×0.8) / (2×μ×0.9)+2=9.4(kgf.cm)= 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）。

伺服传动的选型计算案例1：丝杠直线传动已知条件（负载质量m=5KG，丝杠传动导程p=10mm，工位移载行程s=1000mm，移载所需时间2.2s）据上述要求旋转一款合适的伺服电机。

解析：1. 首先一般伺服电机的额定转速为n=3000转，运动过程可视为恒扭矩传动x0.01=0.5 m/s∴ 丝杠传动的最快直线速度 ν=300060V (m/s)0.5 m/s0 t1 t2 t3 t ( s)加减速过程的速度变化图为了方便计算，可设定减速与减速时间相等均为t，最终匀速为0.5m/s∴s=1at2x2+0.5(2.2−2t)=1m2∴可得：1.1−0.5t= 1 得t=0.2s，则a=2.5 m/s22.根据需要的加速度可推算所需要的丝杠的轴向推力，从而推算出所需的扭矩已知负载质量：M=5kg，且经上推算的加速度a=4 m/s2(暂定)根据 F=m.a=5x2.5=12.5N （F为丝杠轴向推力）还可以根据丝杠传动电机扭矩与轴向力之间转换关系：T∗2∗π∗η=F∗p （T为电机扭矩，η为效率可取0.9）T =FP2πη=12.5x0.015.652= 0.0221 Nm3.根据需要出的扭矩再反推出所需电机的功率： ∴ 根据功率扭矩之间的转换公式： T =9550∗p n反推得出P =T∗n 9550=0.0221x30009550=0.00695 kw = 6.95w从扭矩的角度100W 以下的伺服电机都能满足要求4.伺服电机是精确定位的马达，不能只满足驱动扭矩，还需从惯量上去校核够不够, (丝杠φ15，长度1100)： 丝杠传动系的惯量：J=J 1负载+J 2丝杠（可得其惯量0.426 x10−4 kgm 2) J 1=m ∗r 2=5x(p 2π)2=5x(0.159）210−4 kgm 2=0.1267x10−4 kgm 2∴ J=（0.426+0.1267）x10−4 kgm 2=0.5527 x10−4 kgm 2所以可得总负载的惯量为0.5527 x10−4 kgm 25.电机所需承受的总惯量已得知，则需要查询所选电机的惯量参数，这里以三菱电机为例由三菱电机属性的惯量匹配比为15~25，则可得：J 电机=0.552720=0.0276 ∴ 可得100W 的电机惯量太小，尽管扭矩够了，但是不能很精准地控制负载的定位所以应该选用HF-MP23G1(K9020)案例2：同步带直线传动已知条件（负载质量m=5KG，同步带轮直径d=50mm，工位移载行程s=1000mm，移载所需时间2s）据上述要求旋转一款合适的伺服电机。

伺服电机选型案例伺服电机功率计算选型例子伺服电机功率计算选型例子（新手必看，经典案例分析）伺服电机选型也有相应的规律和公式可循的。

最常见的机械传动结构有同步带，齿轮齿条，丝杆等。

以同步带为例，需要计算的参数有电机转速，电机力矩，转动惯量。

第一，电机额定转速N=（v/2πr）*i，启动瞬间需要的拉力F=（M+m1-m2）a+δ（M+m1-m2）g(水平)，F=（M+m1-m2）a+δ（M+m1-m2）g+（M+m1-m2）g(垂直)，T扭矩=F*R。

T电机=T扭矩/机械减速比n，电机功率=N*T 电机/10，启动惯量J=1/2mR2，电机惯量J电机=J/减速比的平方n2/惯量比i。

第二，同步带轮直径D=100mm、提升机载货台总重M=30kg、货物总重m1=10kg，配重m2=25kg，提升滚动摩擦系数取δ=0.03、加速度a=2m/S2、提升速度v=3m/s。

减速机减速比i=5，电机额定转速n=（v/2πr）*i=3/(2*3.14*0.05)*5*60=2866r/min，启动瞬间需要的拉力F=（M+m1-m2）a+&delta，（M+m1-m2）g+（M+m1-m2）g=（30+10-25）*2+0.03（30+10-25）*10+（30+10-25）*10=184.5N。

T扭矩=F*R=184.5*0.05=9.225Nm，折算电机需要扭矩T1=9.225Nm/5=1.85Nm，折算电机功率P1=2866*1.85/10=0.5KW。

启动惯量J=1/2mR2=0.5*（10+30+25）*0.0025=0.08125kgm2，折算电机需要惯量J1=0.08125/25=0.00325kgm2，根据经验值取惯量比=10，则实际J电=J1/10=0.000325kgm2。

经计算电机至少满足以下条件下面看下1.2千瓦3000RPM，4牛米的电机的惯量是2.98*10-4kgm2。

所以可以选择80ST-M04030的电机。

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=0.9fg ：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 mmP ：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-1ta :加速时间(s)=0.10 sJm :电机的惯量(kgf.cm.sec2)Jl :负载惯量(kgf.cm.sec2)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 = + TfTm :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=2Nm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)Tm = (52.5×0.8) / (2×μ×0.9)+2=9.4(kgf.cm)= 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）。