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伺服電機(jī)

“伺服”一詞源于希臘語“奴隸”的意思。“伺服電機(jī)”可以理解為服從控制信號指揮的電機(jī)：在控制信號發(fā)出之前，轉(zhuǎn)子靜止不動;當(dāng)控制信號發(fā)出時，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動;當(dāng)控制信號消失時，轉(zhuǎn)子能即時停轉(zhuǎn)。

伺服電機(jī)是自動控制裝置中被用作執(zhí)行元件的微特電機(jī)，其功能是將電信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。伺服電動機(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī)，在自動控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。

步進(jìn)和交流電機(jī)運(yùn)行性能

步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。

伺服電機(jī)選型

針對伺服電機(jī)選型問題，有兩種情況，一種是參數(shù)選型，一種是設(shè)計選型。

參數(shù)選型：機(jī)械機(jī)構(gòu)已確定，且已知轉(zhuǎn)速、扭矩、慣量等選型參數(shù)。此時，可根據(jù)伺服電機(jī)規(guī)格表直接選型。

設(shè)計選型：發(fā)生的機(jī)械設(shè)計階段，此時需要根據(jù)機(jī)械末端的位置、速度、精度、動態(tài)特性等要求，確定機(jī)械機(jī)構(gòu)和減速裝置。在機(jī)械設(shè)計過程中，需計算得出電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、慣量比等參數(shù)。而后根據(jù)伺服電機(jī)規(guī)格表選型。

伺服電機(jī)慣量比

負(fù)載映射慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量的比值即慣量比。

機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計完成后，要合理選擇伺服電機(jī)，把慣量比限制在一定的范圍內(nèi)，使負(fù)載映射慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量相匹配。慣量匹配需要根據(jù)設(shè)備的動態(tài)特性、精度要求、負(fù)載變化范圍等因素綜合設(shè)計。高動態(tài)設(shè)備的慣量比一般小于3，比如機(jī)床、金屬加工設(shè)備等。普通設(shè)備慣量比，一般小于7，如普通焊接機(jī)、包裝設(shè)備等。低要求設(shè)備，一般小于10，如皮帶傳輸、重載變位機(jī)等。

可結(jié)合選擇減速比進(jìn)行慣量匹配。如前文所述，負(fù)載在電機(jī)軸上的映射慣量與減速比的平方成反比。增大減速比，可以顯著減小負(fù)載映射到電機(jī)軸上的慣量，即減小伺服電機(jī)的負(fù)載。此時，在負(fù)載機(jī)械慣量不變的情況下，選擇大減速比的減速機(jī)，可對應(yīng)選擇容量較小的伺服電機(jī)，降低綜合成本。