如何选择合适的伺服电机

伺服电机广泛应用于自动化领域，通常用于驱动更准确的速度或位置控制元件。自动化设备的设计师往往需要面对不同要求的电机类型，供应商提供的电机种类繁多，参数众多，往往让初学者感到困惑。本文仅根据作者的实际工作经验进行分享，希望能为有需要的人提供一些帮助。

1.应用场景

自动化领域的控制电机可分为servo motor、步进电机、变频电机等。对于需要更精确速度或位置控制的部件，将选择servo motor驱动。

变频器+变频电机的控制方式是通过改变输入电机的功率频率来改变电机转速的控制方式。一般只用于电机的速度控制。

与步进电机相比，servo motor:

a)servo motor采用闭环控制，步进电机采用开环控制；

b)servo motor采用旋转编码器测量精度，步进电机采用步距角。在普通产品层面上，前者的精度可以达到后者的百倍；

c)类似的控制模式(脉冲或方向信号)。

2.电源

servo motor按电源可分为交流servo motor和DCservo motor。

两者是更好的选择。对于一般自动化设备，甲方将提供标准的380伏工业电源或220伏电源。此时选择相应电源的servo motor，避免了电源类型的转换。但有些设备，如立体仓库中的穿梭板、AGV小车等，由于其移动性，大多使用自己的DC电源，所以一般采用DCservo motor。

抱闸

根据执行机构的设计，考虑在断电或静止状态下是否会造成电机反转趋势。如果出现逆势，需要选择带刹车的servo motor。

4.类型选择计算

在选型计算之前，首先要确定的是机构末端的位置和速度要求，然后确定传动机构。此时，可以选择伺服系统和相应的减速器。

在选型过程中，主要考虑以下参数:

4.1功率和速度

根据结构和最终负载的速度和加速度要求，计算电机所需的功率和速度。值得注意的是，通常需要根据所选电机的转速来选择减速器的减速比。

在实际选型过程中，比如载荷是水平的，由于各传动机构摩擦系数和风载系数的不确定性，无法明确计算公式P=T*N/9549(扭矩无法准确计算)。但在实践中也发现，servo motor所需的最大功率往往处于加减速阶段。因此，通过T=F*R=m*a*R，可以定量计算出所需电机的功率和减速器的减速比(m:负载质量；a:载荷加速度；r:负载旋转半径)。

应注意以下几点:

a)电机的功率裕度系数；

b)考虑机构的传动效率；

c)减速器的输入输出扭矩是否符合标准，有一定的安全系数

d)后期有没有提速的可能？

值得一提的是，在传统行业，如起重机等行业，一般采用普通感应电机驱动，对加速度没有明确要求，计算过程中采用经验公式。

注:载荷垂直运行时，注意重力加速度的计算。

4.2惯性匹配

为了实现负载的高精度控制，需要考虑电机和系统的惯性是否匹配。

对于为什么需要惯性匹配的问题，网上没有统一河湖的说法。个人理解有限，这里就不解释了。感兴趣的朋友可以自己去看看，让我们知道。惯性匹配的原则是:考虑系统的惯性相当于电机轴，惯性与电机的比值不大于10(西门子)；比值越小，控制稳定性越好，但需要的电机越大，性价比越低。具体计算方法不明白，请在大学补上“理论力学”。

4.3精度要求

在更换减速器和传动机构后，计算电机的控制精度是否能满足负载要求。或者减速器的某些传动机构有一定的回程间隙，需要考虑。

4.4控制匹配

这方面主要是和电气设计人员沟通确认，比如伺服控制器的通讯方式是否与PLC匹配，编码器的类型以及数据是否需要导出等。

5.品牌

目前市场上servo motor品牌众多，性能差异较大。一般来说，如果不缺钱，我们会选择欧美产品，稍微缺钱的，日本产品，台湾省和大陆产品再来。不是作者崇洋媚外，而是实际运用的教训。根据以往的经验，国产servo motor的基本性能没有问题，主要伺服控制器的控制算法、集成度和稳定性都有一定的差距。希望国内厂商继续努力缩小与国外产品的差距。

如果读者有使用效果好的国产品牌，请推荐给大家。毕竟，国产产品需要我们这一代人的支持，才能自强不息。

值得注意的是，做自动设计时，要学会借用外部力量。特别是非标自动化，面对过多的设备选型与计算，常常不堪重负，加班当狗也很正常。目前，由servo motor制造商提供技术支持。无论您对其提供负载、速度、加速度等参数要求，它们都有自己的软件自动帮您计算正确选择servo motor，十分方便。