设计中电机选择的个人经验（四）

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    社友中很多初学者对伺服电机及惯量匹配比较关心，今天我来给大家详细整理一下，时间仓促，必有疏漏，这已是第四篇了，长期积累所得，有心人耐下心来看吧！
    数控机床中交流伺服电机的选择原则及容量计算
    伺服电动机主要用于位置和速度控制系统中，其动力选择除了考虑电动机的功率与扭矩参数外，还要考虑系统的转动惯量匹配问题，一般选择伺服电动机主要从下面四个方面考虑：
    1 负荷转矩；
    2负载转动惯量；
    3 加速/减速时间；
    4 运行模式。
    1，电动机的最高转速 电动机选择首先依据机床等被驱动部件的快速行程速度。快速行程的电动机转速应严格控制在电动机的额定转速之内。
    2，转动惯量匹配原则 负载惯量对电动机的控制特性和快速移动的加/减速时间有很大的影响。负载惯量增加时，计算机发出指令到伺服电动机执行完毕之间的时间就长，即指令变化后，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。若负载惯量为电动机的3倍以上，则电动机的控制特性就会降低，若为5倍以上则电动机的可操控性大大下降；反之，负载惯量若小于或等于电动机的惯量时，则不会出现上述问题。
    了保证系统的反应灵敏性和满足系统的稳定性要求，负载惯量JL应限制在2.5～5倍的电动机惯量JM之内,即：

    3，空载转矩  机床等设备无负载运行时，加在电动机上的力矩应小于电动机的连续额定力矩的50%以下。否则，在切削或加/减速时电动机就可能过热。
    4，负载转矩  在正常工作状态下，负载转矩Tms不超过电动机额定转矩TMS的80%～90%
    下面我给大家给出了常见传动机构的转动惯量及转矩换算公式。






    根据系统的减速比、电动机轴的负载转矩和转速，按一下公式初选电动机功率PZ:

    式中  TL—对电动机轴换算的负载转矩，N•m；
         n—伺服电动机额定转速，r/min;
         η—传动系统的总效率。
    5，核算加速减速时间对初选电动机根据机型系统的要求，加速度时间必须小于机械系统要求值。通常，负载力矩能够帮助电动机减速，因此，如果加速能在允许时间内完成，减速也可在相同的时间内完成，因此只需核算加速时间或转矩即可。加速/减速时间及转矩计算公式如下。

    上图中的惯性矩指转动惯量
    若TL大于初选电动机的额定转矩，但小于电动机的瞬时最大转矩（5～10倍额定转矩），也可以认为电动机初选合适。
    不同工作方式时的热校核计算  当电动机工作在频繁地定位、加/减速以及负载波动工作情况时会使电动机发热，所以要计算一个工作周期的负载力矩的均方根值Trms，并使其小于电动机的额定力矩。
    因为不同工况下出现的参数不同下面这个公式比较通用。
    一个循环周期的负载力矩的均方根值计算公式为：

    当Trms≤Te，即实际转矩小于额定转矩，则可以按指定的运行模式连续运行
    最后在伺服电动机容量选择时我们尽量考虑到
    1在允许范围内，将加速/减速时间加长一些；
    2延长运转频率（增加循环时间长度）；
    3当旋转速度有余量时，加大减速比；
    4加大电动机容量；
    5当升降机械停止时间长时，加机械制动；
    6在高频率运行时，尽量加大减速比，减小惯性矩。
   
个人意见   仅供参考   版权社区所有      谢绝转载     机械ant      2016/8/27

大内_高手

都是心得体会！
感谢楼主分享！

albert.tang

坚持看完了，有收获，谢谢分享。

小人Mτ

感谢楼主

liuyong453

干货。值得拥有

newmorn

太赞了！自己手写公式，楼主用心良苦！

轩辕天一

都看完了，期待楼主的第三部分补充完整哈，还有，若是有具体的实例就最好了，哈哈

kptang

必须顶。。。。

cunzhang3000

不错

淡然

非常感谢楼主的续集，对伺服电机的选型很有帮助。我有一个疑问：如果我算出来的执行件的转动惯量，大于电机转动惯量的5倍，我该怎么解决这个问题？是把伺服电机选大一个型号吗？谢谢！另外，普通电机是否不需要考虑这些问题？