設計中電機選擇的個人經驗（四）

作者語：社友中很多初學者對伺服電機及慣量匹配比較關心，今天我來給大家詳細整理一下，時間倉促，必有疏漏，這已是第四篇了，長期積累所得，有心人耐下心來看吧！

數控機床中交流伺服電機的選擇原則及容量計算：伺服電動機主要用於位置和速度控制系統中，其動力選擇除了考慮電動機的功率與扭矩參數外，還要考慮系統的轉動慣量匹配問題，一般選擇伺服電動機主要從下面四個方面考慮： 1、負荷轉矩； 2、負載轉動慣量； 3、加速/減速時間； 4、運行模式。1、電動機的最高轉速。電動機選擇首先依據機床等被驅動部件的快速行程速度。快速行程的電動機轉速應嚴格控制在電動機的額定轉速之內。

2、轉動慣量匹配原則。負載慣量對電動機的控制特性和快速移動的加/減速時間有很大的影響。負載慣量增加時，計算機發出指令到伺服電動機執行完畢之間的時間就長，即指令變化後，需要較長的時間達到新指令指定的速度。若機床沿著兩個軸高速運動加工圓弧等曲線，會造成較大的加工誤差。若負載慣量為電動機的3倍以上，則電動機的控制特性就會降低，若為5倍以上則電動機的可操控性大大下降；反之，負載慣量若小於或等於電動機的慣量時，則不會出現上述問題。

保證系統的反應靈敏性和滿足系統的穩定性要求，負載慣量JL應限制在2.5～5倍的電動機慣量JM之內,即：

3、空載轉矩。機床等設備無負載運行時，加在電動機上的力矩應小於電動機的連續額定力矩的50%以下。否則，在切削或加/減速時電動機就可能過熱。

4。負載轉矩。在正常工作狀態下，負載轉矩Tms不超過電動機額定轉矩TMS的80%～90%下面我給大家給出了常見傳動機構的轉動慣量及轉矩換算公式。

根據系統的減速比、電動機軸的負載轉矩和轉速，按一下公式初選電動機功率PZ:

式中TL—對電動機軸換算的負載轉矩，N·m； n—伺服電動機額定轉速，r/min; η—傳動系統的總效率。5、核算加速減速時間對初選電動機根據機型系統的要求。加速度時間必須小於機械系統要求值。通常，負載力矩能夠幫助電動機減速，因此，如果加速能在允許時間內完成，減速也可在相同的時間內完成，因此只需核算加速時間或轉矩即可。加速/減速時間及轉矩計算公式如下。

上圖中的慣性矩指轉動慣量若TL大於初選電動機的額定轉矩，但小於電動機的瞬時最大轉矩（5～10倍額定轉矩），也可以認為電動機初選合適。不同工作方式時的熱校核計算，當電動機工作在頻繁地定位、加/減速以及負載波動工作情況時會使電動機發熱，所以要計算一個工作周期的負載力矩的均方根值Trms，並使其小於電動機的額定力矩。

因為不同工況下出現的參數不同下面這個公式比較通用。一個循環周期的負載力矩的均方根值計算公式為：

當Trms≤Te，即實際轉矩小於額定轉矩，則可以按指定的運行模式連續運行 最後在伺服電動機容量選擇時我們盡量考慮到 1.在允許範圍內，將加速/減速時間加長一些； 2.延長運轉頻率（增加循環時間長度）； 3.當旋轉速度有餘量時，加大減速比； 4.加大電動機容量； 5.當升降機械停止時間長時，加機械制動； 6.在高頻率運行時，盡量加大減速比，減小慣性矩。

上接：設計中電機選擇的個人經驗（一）

設計中電機選擇的個人經驗（二）

設計中電機選擇的個人經驗（三）