伺服電機選型的原則和注意事項

彭高峰

【摘 要】伺服電機作為一種高精度機械，其在設計選型時需要進行很多計算和考慮。本文就伺服電機的不同用途，不同優勢進行了分析，為相關企業的伺服電機選型提供參考。在提高設計選型效率的同時，減少出現錯選誤選的可能。

【關鍵詞】伺服電機；選型；選型原則

一、伺服電機如何選型

伺服電機的選型要注意很多方面，首先是根據交流伺服電機的特點挑選。交流伺服電機的特點是運行范圍廣泛，沒有自轉現象，啟動轉矩較大。對比傳統的步進電機，伺服電機的優點是控制的精度有所提高，在低頻運行時有較好的穩定性，不會出現異常震動。伺服電機轉矩大的特點也就決定了其具有很好的過載能力，承受過載的程度比步進電機高三倍。伺服電機的可靠性更高，是因為其具有高效的控制系統，其采用閉環控制的特點，利用各個區域部件的反饋，很好的控制速度起到提高伺服電機運行精度的作用。

交流伺服電機因其超高的穩定性，以及良好的控制系統常被應用到一些高精度的機械設備。這些高尖端設備往往對伺服電機的型號有不同要求，下面筆者來詳細介紹如何選型。

（1）選擇正確的負載電機慣量比

所選伺服電機的慣量比關系著伺服電機能否發揮最大效能。尤其對于那些高精度機械而言，只有選擇好合適的慣量比，才能夠保證機器平穩運行，以及關系到能否生產出合格產品。慣量比為何能影響產品加工精度，以及為何對高精度機器影響巨大，這是由伺服電機運行特點所決定的。

首先，如果慣量比要比實際所選用數值大就會導致發生異常震動，不利于操控機器。導致生產不夠精細，導致機器反應時間變慢影響整個系統的穩定性和運行精度。不同機型伺服電機的允許負載電機慣量比不同，這就要相關技術人員在挑選時要多方面分析計算負載慣量，查選伺服電機參數手冊，選擇合適自己的機型。

（2）轉速、轉矩適合

電機的轉速、轉矩決定輸出功率以及機器運行時的穩定性。首先在電機額定轉速下運行，其輸出的功率要與所用機器所需功率相近，避免不必要的浪費。在進行機器的轉速調節時，值得注意的是恒轉矩調節，恒轉矩調節是指在電機不論是高轉速運行還是低轉速運行它們所輸出的轉矩都是恒定不變的。這種輸出情況下是最穩定的[1]。

伺服電機的轉矩的要求是要接近所需的，余量不可以太大。如短時間內增大電機的運轉速率，各種電機的最大轉矩也會有所不同。這要求相關從業人員挑選適合，計算出電機最大轉矩，選擇好必要的電機容量。

（3）伺服電機的連續性

在實際的生產中，有些機械往往需要頻繁的轉換頻率造成了電機容易發熱的問題。這個問題很常見，因此在使用之前技術人員要計算好在使用過程中的電機轉矩數值。在選型時注意要挑選額定轉矩大于計算數值轉矩的電機。只有所選電機符合以上的標準，才能更好的勝任工作減小故障的發生率[2]。

二、伺服電機選型事項

（1）伺服電機制動

不同型號的伺服電機在電機制動上是不同的，主要有電磁制動，再生制動，動態制動三種制動方式。動態制動是指，在電機中，通過特定的裝置改變電機軸的運動狀態從而起到制動的作用。二是再生制動，其實質上是通過電器元件，如進行電機減速時產生的能量通過回路傳送回母線，再回收到阻容中。電磁制動，是通過線圈通斷電來控制制動器結合或者分離來達到制動的目的。制動的問題應該得到挑選者的重視，因為這關系到故障發生時電機是否具有及時做出反應的能力。

這幾種制動方式各有不同，所應用的條件也有所不同。比如再生制動，只是被動發生，在伺服電機正常運行才能發生。如果出現機器故障，以及斷電時其就無法起到制動的作用。這種特性決定了在選型時要選擇適合自身的制動。例如，在升降的裝置中，多數要求斷電制動防止物體自重引起下滑的作用，而再生制動明顯不符合。要選用動態制動，并且充分考慮到起降機在運行時會面臨的載重，運行速度等因素。原則上選用大于實際計算數值的制動值，以備不時之需。

（2）伺服電機的速度監控

高精度的伺服電機時通過特殊的控制裝置進行控制，其控制無非速度以及轉過位置量兩個方面。這也就意味著只有良好的速度監控，才可以進行高精度的控制。如何進行速度監控，一般情況下是通過旋轉編碼器進行的。編碼器的各項顯示有所不同，有的是針對高速有的是針對低速。有些編碼器對高速進行監控時，會出現反應不及時造成速度監控異常，這就要求相關設計人員在設計時充分考慮到這個方面因素。

三、伺服電機安裝注意事項

（1）伺服電機的水油侵蝕保護

水和油的侵蝕對伺服電機的影響是很大的，首先它與步進電機相比精度很高。高精度的設計在零件的選擇上也就更加細致，這就導致其對水油的耐受性更差，容易受到侵蝕損壞甚至停止運行。另外，伺服電機是有一定的防水防油設計的，但這不意味著可以直接放置在水中使用。其防護設計只是局部防護，不具備整體防護的功能。因此在實際的使用安裝中，要注意避開伺服電機直接接觸水、油。

（2）電纜安裝

伺服電機的電纜安裝時應該注意，避免電纜安裝到容易發生彎曲的區域。在電纜的出口以及兩段電纜連接部位最易發生彎曲。這些彎曲不利于伺服電機運行，首先是應該避免的。另外，在安裝好電纜后對伺服電機進行移動時也應注意，不要彎曲電纜。可以通過延長固定的方式避免彎曲。

伺服電機安裝還要注意不要使用外力撞擊機器外殼，這容易損傷軸端。從而影響機器運行的穩定性。在軸端的聯軸器安裝時要注意，盡量采用柔性連接器進行連接。這樣的好處是減低經向負載減小連接的壓力，安裝更加牢固不易損毀。在不得不安裝剛性連接時，要注意安裝強度避免因彎曲過度損壞零部件。

四、總結

伺服電機的特殊性決定了在選型時要注意各方面的事項，本文就選型的注意事項，以及如何安裝做出了分析。為相關從業人員的挑選合適的伺服電機提供了參考。

【參考文獻】

[1]蒲軍.桁架式機械手伺服電機選型[J].制造業自動化，2019（06）.

[2]李雪冬.仿人雙臂護理機器人控制系統的研究[D].北京建筑大學，2019.