如何判斷伺服電機(jī)的性能？

伺服電機(jī)按照通常的區(qū)分劃分為步進(jìn)電機(jī)、直流有刷伺服電機(jī)、直流無刷伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)， 隨著科技的日益進(jìn)步，很多特種伺服電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，比如壓電陶瓷電機(jī)、直線電機(jī)以及音圈電機(jī)，在這里我 們主要講講通常意義下伺服電機(jī)的選擇。 選擇什么樣的伺服電機(jī)，在很大程度上取決于負(fù)載的物理特性，負(fù)載的工作特性、系統(tǒng)要求以及工作環(huán) 境。一旦系統(tǒng)要求確定后，無論選擇何種形式的伺服電機(jī)，首先要考慮的是選擇多大的電機(jī)合適，主要考慮 負(fù)載的物理特性，包括負(fù)載扭矩、慣量等。在伺服電機(jī)中，通常以扭矩或者力來衡量電機(jī)大小，所以選電機(jī) 首先要計算出折算到電機(jī)軸端負(fù)載扭矩或者力的大小。計算出扭矩以后需求留出一部分余量，一般選擇電機(jī) 連續(xù)扭矩>=1.3倍負(fù)載扭矩，這樣能保證電機(jī)可靠的運(yùn)行。除此外還需求計算折算到軸端負(fù)載慣量的大小， 一般選擇負(fù)載慣量：電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量<5：1，以保證伺服系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。假如出現(xiàn)電機(jī)和負(fù)載之間慣量， 扭矩不匹配的情況，那么只能犧牲速度，在電機(jī)和負(fù)載間增加減速機(jī)了，這時你需求權(quán)衡。 選擇出用多大扭矩的電機(jī)后，需求做的是了解負(fù)載的工作特性和工作環(huán)境。負(fù)載的工作特性包括如負(fù)載 是高速還是低速運(yùn)行，加速度需求達(dá)到多少，是否需求頻繁起停，頻率需求達(dá)到多少，系統(tǒng)運(yùn)行精度等等。 這時選擇伺服電機(jī)也并沒有什么特定的規(guī)律可循，關(guān)鍵的是你所選擇的電機(jī)必須適應(yīng)你負(fù)載運(yùn)動的工作要 求。比如在系統(tǒng)精度要求不高、運(yùn)動速度在幾百轉(zhuǎn)以下（不超過500轉(zhuǎn)）但不至于過低（大于1轉(zhuǎn)），不需 要頻繁起停的情況下，步進(jìn)電機(jī)是一種很好的選擇。這是由于步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制，控制精度低，速度太高， 電機(jī)扭矩會下降的很快，將帶不動負(fù)載，速度過低會出現(xiàn)轉(zhuǎn)動不連續(xù)的爬行現(xiàn)象，而且步進(jìn)電機(jī)的響應(yīng)也不 快，不適合頻繁啟動的應(yīng)用場合。當(dāng)運(yùn)動速度幾轉(zhuǎn)到3000多轉(zhuǎn)以下時，控制精度相對要求較高，可以選擇直 流或者交流伺服電機(jī)。一般情況下，交流伺服電機(jī)低速特性不如直流伺服電機(jī)，假如負(fù)載工作于較低速，建 議選擇直流伺服電機(jī)。而有刷直流電機(jī)由于存在電刷換相，會有換相環(huán)火產(chǎn)生，在真空防暴水下等場合是 不能使用的，并且由于環(huán)火使電機(jī)軸膨脹以及傳導(dǎo)給連接部件，在系統(tǒng)精度要求高的場合也不能使用?，F(xiàn)在 產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中廣泛應(yīng)用的交流伺服電機(jī)為交流永磁同步電機(jī)，由于其在額定轉(zhuǎn)速以下呈現(xiàn)的恒扭矩特性，所以 多用于負(fù)載扭矩恒定或者變化不大的場合，比如機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)。選擇是相對的，同一種應(yīng)用，可以用交流也 可以用直流，有時取決于環(huán)境，比如有的機(jī)器人項目，交流電源相對而言比較難得到，那就只能用直流伺服 電機(jī)了。還有很多特殊應(yīng)用場合，常規(guī)意義的伺服電機(jī)是很難完成任務(wù)的，比如超低速平穩(wěn)運(yùn)行，有的甚至 低到每年幾轉(zhuǎn)，一般的伺服電機(jī)完成不了這個要求，只能選擇力矩電機(jī)來完成任務(wù)了。又比如需求頻繁起 停、快速響應(yīng)、高加速度，普通伺服也很難滿足要求，一般交流伺服電機(jī)帶負(fù)載頻繁起停頻率不會高于5HZ，而直線電機(jī)就不差未幾了，可以做到高加速度有的達(dá)30G，起停頻率可到20HZ。選擇電機(jī)唯一的規(guī)律就是 了解負(fù)載特性，了解工作環(huán)境，了解電機(jī)特性，只有這樣才能選擇合適的伺服電機(jī)。