伺服电机选型

术语解释式中：P—机械功率(单位：W),n—转速(单位：转/分),T—转矩(单位：Nm)。由于伺服电机是闭环控制运行，在Id=0的控制方式下(矢量控制),电机转矩的大小与供给行，过载倍数由驱动器输出的过载电流决定(ST-M系列电机过载倍数为4倍),过载时间由驱保持转矩是指步进电机静止不运转时，电机相电流为静态相电流的输出转矩。动态转矩是指步进电机在运转时输出的转矩。由于步进电机的特点，动态转矩会随转速的升高而下降，并且动态转矩均小于保持转矩(华大电机公司研发的正弦波驱动BYG混合式步进电机，在低速下，动态转矩可达到保持转矩)。同时，由于步进电机运行在开环运行状态下，电机的转矩输出不随负载的变化而变化，电机也步进电机的转矩为标称值，负载应低于保持转矩和动态转矩，步进电机才能可靠的工作。伺服电机的转矩为工作转矩。用曲线表示电机转速与转矩关系的图，称为转矩—转速图(T—M)。额定转速：伺服电机仍可输出额定转矩的最高转速，单位：转/分(rpm)。超过额定转速运行，伺服电机受驱动器的限止，转矩会较大幅度的下降，直至电机停转。步进电机没有额定转速指标。额定电流：伺服电机的电气参数，该参数表示，伺服电机输出额定转矩时所需的相电流。伺服电机转矩与相电流成线性正比关系，在电机的过载范围内，相电流的增减，必然引起转矩的增减。静态相电流：步进电机的电气参数。该参数表示，步进电机输出保持转矩时所需的相电流。步进电机转矩与相电流为非线性正比关系，当电机转速上升后，由于电机电感及反电势的作用，步进电机的相电流会急剧下降，从而引起转矩急剧下降。转子惯量：电机转子本身自有的惯量，单位：伺服电机选型问题伺服系统是机电产品中的重要环节，它能提供最高水平的动态响应和扭矩密度，所以拖动系统的发展趋势是用交流伺服驱动取替传统的液压、直流、步进和AC变频调速驱动，以便使系统性能达到一个全新的水平，包括更短的周期、更高的生产率、更好的可靠性和更长的寿命。为了实现伺服电机的更好性能，就必须对伺服电机的一些使用特点有所了解.伺服驱动器对于伺服电机所带的负载惯量的要求是，适用负载惯量为小于电机转子惯量的5倍，所以，较大的电机转子惯量，可带较大的负载惯量，但电机的机械时间常数会增大，电机对速度的响应会降低：较小的电机转子惯量，电机的机械时间常数小，电机对速度的响应反应快，但所容许电机所带的负载惯量不能大。由于步进电机运行于开环状态，所以一般步进电机的电气参数中无此指标。功率：表示电机在单位时间内，在一定的转速下，输出一定的转矩所做的功。表达式如下：式中：P—机械功率(单位：W),n—转速(单位：转/分),T—转矩(单位：Na).电机的机械输出功率和电机的转速、转矩紧密相关，指定功率时还必须要说明转速或转矩中由于步进电机的输出转矩随转速的变化而变化，所以，步进电机没有一个确定的功率指标。何服驱动器对何服电机采用矢量控制，间服电机的转矩在零速～额定转速内，可以保持恒转矩输出，所以伺服电机有一个确定的功率指标——额定功率。在伺服电机电气参数表中标明的功率，就是指电机在额定转速下保持一定转矩的机械输出功率。较为准确地描述伺服电机和步进电机的参数指标，是电机的转矩。转矩：伺服电机和步进电机的转矩单位均为Nm,它表示电机出力的大小。伺服电机的转矩可分为零速转矩和额定转矩二种。零速转矩是仅对伺服电机而言。当电机的转速升高时，由于电机的铁损、机械损耗等损耗增大，为了使电机的温升不超过允许值，电机在高速时的转矩会略有下降。而电机铁损等损耗，与驱动器的PWM调制频率的高低、电流谐波等指标有相当大的关系。所以，零速转矩是指，伺服电机在极低转速下，当相电流为额定电流时产生的转矩。额定转矩是指在伺服电机相电流为额定电流时，电机运行在额定转速下产生的转矩。ST-M系列伺服电机和EP100系列伺服驱动器配套时，伺服驱动器产生优良的电流指标后，ST-M伺服电机的零速转矩即为额定转矩。由于伺服电机是闭环控制运行，在Id=0的控制方式下(矢量控制),电机转矩的大小与供给行，过载倍数由驱动器输出的过载电流决定(ST-M系列电机过载倍数为4倍),过载时间由驱由于步进电机的特点，动态转矩会随转速的升高而下降，并且动态转矩均小于保持转矩(华伺服驱动器对于伺服电机所带的负载惯量的要求三相交流永磁同步伺服电机简称交流伺服电机(ACservermotor)或伺服电机，由于它具有高进的控制算法及伺服电机优良的性能，二种产品参数达到了无缝联接，则：图中Ta为因加速时间t1形成的加速转矩，Tb为由于减速时间t3形成的制动转矩，Tf为在t2时间内产生的负载转矩，T0为在停止时间t4产生的锁定转矩，n为工作时电机的转速。Ta、Tb、Tf、TO、n均为通过机械传动装置折算到电机轴上的参数。Ta、Tb可参见下式确定：),JⅡ—折算到电机轴上的负载惯量由下式确定一个周期电机转矩的均方根值：确定预选电机的额定转矩大于Trms值；确定预选电机的额定转速大于实际运行的最高转转速：查预选电机适配驱动器的T—M图，其过载转矩大于Ta、Tb中最大值，即可选定何服电机。加在电机轴上的负载惯量，对伺服电机的灵敏度及快速移动、精确定位有很大的影响，较大的负载惯量，当指令速度发生变化时，电机达到指令速度的时间会较长；多轴同时运动时，会使形成的轨迹偏离指令轨迹过大，造成较大的误差。所以，选择机械传动机械，使折算到电机轴上的负载惯量合适，是伺服电机选型中重要的过程。机械传动不仅要满足脉冲当量、转矩(功率)放大等技术要求，更要注重负载惯量与电机的适配。负载惯量是否与电机相适配的标准，是指负载惯量折算到电机轴上的负载惯量J,其数值与电机转子惯量的倍数关系，最佳的倍数关系是，折算到电机轴上的负载惯量J1,与选用的电机依据这个倍数关系，机械传动比的最佳比例为：在实际应用中，机械传动比不容易满足J1=Jm惯量比的倍数关系，但一般不要超过5倍的倍数关系。J1值过大，不仅使Ta、Tb、Trms值增大，电机选定的额定转矩大，还会使起停频率受到影响。J1与电机起停关系参见下表所示：华大电机公司的ST-M系列伺服电机，有不同的机座号之间有相同额定转矩，但电机转子惯量不同的品种，其设计意图就是给客户在负载惯量方面有所选择。不机座号相同转矩，不同转子惯量的伺服电机见下表：机座号附：园柱休的转动惯量可由下式计算：式中：D—园柱体直径(cm),L—园柱体长度(cm),J—园柱体转动惯量,kg·cm·g²,,故对于钢园柱体可近拟计算如下：综上所述，合理地确定指标参数，综合机械传动装置设计，可选择高性价比的伺服电机与适配的伺服驱动器。华大电机公司与迈信公司联合推出的伺服电机与伺服驱动器适配表，正是基于公司对客户使用环境和使用条件长期调查分析，为客户提出的合理配置的全套产品。何服电机安装：伺服电机采用立式方形凸缘安装方式，通过法兰盘和止口固定在机械装置上电机轴伸标准形式为光轴，客户可通过弹性联接器或涨紧套，与负载相联。如果电机轴伸端安装刚性联轴器时，应确保安装电机的法兰盘止口与平面垂直，同时应确保法兰盘与刚性联轴器同心，以防损坏和磨损电机的轴伸端和轴承。伺服电机15芯插头连接线(编码器插头),必须使用优质的双绞屏蔽线，每对双绞线接相应该配置中，电机转速与转矩的关系。A区为连续工作区，B区为电机短时工作区(过载)。B区最大值除以A区最大值即为该配置的过载倍数。华大电机公司提供的适配表，着重于性价比，客户可依据实际情况(主要是过载能力),核失电制动器：失电制动器仅是在电机失电(断电)的情况下，保持电机位置，防止移位的制失电制动器上电(不制动)时序的前提是，电机已通电锁住，在这种情况下，才能上电使制动器不制动；失电制动器断电(制动)时序的前提是，电机已停止运行并仍在通电，在这种情况下，才能断电使制动器制动，再断开电机(驱动器)的电源。(不报警),伺服电机不可能丢步或走不准。进入EP100驱动器监视方式中的位置指令显示(dP-CPa.、dP-CPo),记录这两个数据的初始个或减少N个(增加或减少与电机的旋转方向有关)值、例：初始值dP-CPo.=0000000000,dP-CPo=12345,总值为000000000012345,当上位机发了100个脉冲后，dP-CPo.应为0000000000,dP-CPo应为12445或12245。如果驱动器在N个脉冲发完后，显示的数据不是上述规律时，则说明可能是上位机发出的脉如果驱动器在N个脉冲发完后，显示的数据是上述规律，表明驱动器正确的收到了上位机发出的全部信号。这时，应进入进入EP100驱动器监视方式中的一转中转子绝对位置(脉冲)显APo的数值应是，初始值增加或减少N个脉冲×电子齿轮比的结果值(增加或减少与电机的旋转方向有关)。例：dP-APo的初始值为1234,电子齿轮比为2:1,当上位机发了100个脉冲后，dP-APo应为1434或1034。T1T1j²ɔT41ZA-伺服电机是采用矢量控制原理来进行控制和驱动的。矢量控制要求为此电机制造厂家在电机出厂前，要将该电机按配套驱动器的零点要求，将电机的Id机表现转矩不够(无力),重者电机不能运行。所以，请客户不要自行调整编码器的机械安装不运行(零点不对),或者电机会产生飞车(由负反馈变成正反馈)。所以，必须与驱动器相6.编码器线数为2500线，为何伺服电机的分辩率为0.036度?由于EP100系列伺服驱动器采用了四倍频技术，使编码器的脉冲数倍频至10000,所以，伺服电机的分辩率为0.036度。7.型号代码参数与伺服电机的关系EP100系列伺服电机内存了ST-M系列伺服电机全部的电机参数，当伺服驱动器对伺服电机进行精确控制时，在控制算法中需使用电机的参数，所以，每台驱动器驱动的伺服电机，应该是使用了该电机的参数，即驱动器的型号代码参数中电机型号，应是当前控制的电机型号，否则电机的运行效果会不佳。因为EP100系列伺服驱动器内存了ST-M系列伺服电机全部的电机参数，所以，只要该驱动器的容量满足了电机电流的要求、及客户对过载的要求，驱动器与电机可以互换，但必须保证驱动器的型号代码参数是当前电机的型号，如果不符，请修改型号代码，并使用驱动器恢复缺省功能，详情请参见EP100伺服电机驱动器使用说明书。8.驱动器对电机的控制方式主要有几种?EP100系列伺服电机对ST-M系列伺服电机的三种主要的控制方式为：位置控制、速度控和转位置控制方式的特点，是驱动器对电机的转速、转角和转矩均于控制，上位机对驱动器发脉冲串进行转速与转角的控制，输入的脉冲频率控制电机的转速，输入的脉冲个数控制电机旋转的角度。脉冲频率f与电机转速n(rpm)、脉冲个数P与电机旋转角度B的关系参见下式：速度控制方式的特点，是驱动器仅对电机的转速和转矩进行控制，电机的转角由上位机取驱动器反馈的A、B、Z编码器信号进行控制，上位机对驱动器发出的是模拟量(电压)信号，范围为+10V～~10V,正电压控制电机正转，负电压控制电机反转，电压值的大小决定电机的转数。转矩控制方式的特点，是驱动器仅对电机的转矩进行控制，电机输出的转矩不在随负载变，只听从于输入的转矩命令，上位机对驱动器发出的是模拟量(电压)信号，范围为+10V~-10V,正电压控制电机正转，负电压控制电机反转，电压值的大小决定电机输出的转矩。电机的转速与转角由上位机控制。9.什么是电子齿轮比?速度环比例增益、积分时间常数仅对电机在运行时(有速度)起作用。速度环比例增益的大速度环参数调整的原则，是保证速度环系统稳定(不振荡)的前提下，允许超调并只有一个位置环比例增益调整的原则是，在保证位置环系统稳定工作，位置不超差(过冲)的前提下，发生位置超差(过冲),然后再降低一点位置环的比例增益，即为刚度较好位置环比例增益。步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速选择步进电机需要进行以下计算：(1)计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下：i=(φ.S)/(360.A)(1-1)式中φ--步进电机的步距角(o/脉冲)S-丝杆螺距(mm)(2)计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/式中Jt--折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.Js