如何判断伺服电机的性能

伺服电机，按照通常的区分划分为步进电机、直流有刷伺服电机、直流无刷伺服电机、交流伺服电机， 随着科技的日益进步，很多特种伺服电机应运而生，比如压电陶瓷电机、直线电机以及音圈电机，在这里我 们主要讲讲通常意义下伺服电机的选择。 选择什么样的伺服电机，在很大程度上取决于负载的物理特性，负载的工作特性、系统要求以及工作环 境。一旦系统要求确定后，无论选择何种形式的伺服电机，首先要考虑的是选择多大的电机合适，主要考虑 负载的物理特性，包括负载扭矩、惯量等。在伺服电机中，通常以扭矩或者力来衡量电机大小，所以选电机 首先要计算出折算到电机轴端负载扭矩或者力的大小。计算出扭矩以后需求留出一部分余量，一般选择电机 连续扭矩>=1.3倍负载扭矩，这样能保证电机可靠的运行。除此外还需求计算折算到轴端负载惯量的大小， 一般选择负载惯量：电机转子惯量<5：1，以保证伺服系统响应的快速性。假如出现电机和负载之间惯量， 扭矩不匹配的情况，那么只能牺牲速度，在电机和负载间增加减速机了，这时你需求权衡。 选择出用多大扭矩的电机后，需求做的是了解负载的工作特性和工作环境。负载的工作特性包括如负载 是高速还是低速运行，加速度需求达到多少，是否需求频繁起停，频率需求达到多少，系统运行精度等等。 这时选择伺服电机也并没有什么特定的规律可循，关键的是你所选择的电机必须适应你负载运动的工作要 求。比如在系统精度要求不高、运动速度在几百转以下（不超过500转）但不至于过低（大于1转），不需 要频繁起停的情况下，步进电机是一种很好的选择。这是由于步进电机开环控制，控制精度低，速度太高， 电机扭矩会下降的很快，将带不动负载，速度过低会出现转动不连续的爬行现象，而且步进电机的响应也不 快，不适合频繁启动的应用场合。当运动速度几转到3000多转以下时，控制精度相对要求较高，可以选择直 流或者交流伺服电机。一般情况下，交流伺服电机低速特性不如直流伺服电机，假如负载工作于较低速，建 议选择直流伺服电机。而有刷直流电机由于存在电刷换相，会有换相环火产生，在真空防暴水下等场合是 不能使用的，并且由于环火使电机轴膨胀以及传导给连接部件，在系统精度要求高的场合也不能使用。现在 产业应用中广泛应用的交流伺服电机为交流永磁同步电机，由于其在额定转速以下呈现的恒扭矩特性，所以 多用于负载扭矩恒定或者变化不大的场合，比如机床进给系统。选择是相对的，同一种应用，可以用交流也 可以用直流，有时取决于环境，比如有的机器人项目，交流电源相对而言比较难得到，那就只能用直流伺服 电机了。还有很多特殊应用场合，常规意义的伺服电机是很难完成任务的，比如超低速平稳运行，有的甚至 低到每年几转，一般的伺服电机完成不了这个要求，只能选择力矩电机来完成任务了。又比如需求频繁起 停、快速响应、高加速度，普通伺服也很难满足要求，一般交流伺服电机带负载频繁起停频率不会高于 5HZ，而直线电机就不差未几了，可以做到高加速度有的达30G，起停频率可到20HZ。选择电机唯一的规律就是 了解负载特性，了解工作环境，了解电机特性，只有这样才能选择合适的伺服电机。