如何在使用时选择合适的伺服电机？

随着伺服电机的广泛运用，它的选型问题也成为大家关注的焦点。有很多第一次使用伺服电机的客户并不知道怎么选型，甚至有时还会面临选错型号无法更换的尴尬。

首先要明确伺服电机的使用场合，例如机床、包装机、输送机等。这将有助于确定所需的电机型号、规格和性能。例如，在机床上使用需要电机速度快且精度高，电机转矩大;而在包装机上使用需要电机速度可调，简单控制，稳定性好等。

其次确定所需电机的输出功率、转速、转矩、控制精度、动态响应和负载性能等特性。这些特性将有助于找到最适合您应用场合的电机。例如在输送机上使用的电机如果需要承受大的负载，其输出功率和转矩应该是比较大的。

选择合适的电源，伺服电机从供电电源上区分可分为交流伺服电机和直流伺服电机。二者还是比较好选择的。一般的自动化设备，甲方都会提供标准的380V工业电源或220V电源，此时选择对应电源的伺服电机即可，免去电源类型的转换。但有一些设备，比如立体仓库中的穿梭板、AGV小车等，由于本身的移动性质，大部分使用自带直流电源，所以一般使用直流伺服电机。

选型过程中有几个点是需要我们去考虑的

(1)惯量匹配

要实现对负载的高精度控制，需要考虑电机与系统的惯量是否匹配。对于为什么需要惯量匹配的问题，网上并没有给出一统江湖的说法。个人理解有限，在这里就不解释了。有兴趣的朋友可以自行考证一下并告知一声。惯量匹配的原则为：考虑系统惯量折合到电机轴上，与电机的惯量比不大于10;比值越小，控制稳定性越好，但需要更大的电机，性价比更低。具体的计算方法如有不明白的请自行补学大学"理论力学"。

(2)精度要求

计算经过减速机和传动机构的变化后，电机的控制精度是否能够满足负载的要求。减速器或某些传动机构有一定的回程间隙，都需要考虑。

(3)控制匹配

这个方面主要是与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，编码器类型及是否需要引出数据等。

(4)需要的功率和速度

根据结构形式和最终负载的速度和加速度要求，计算电机所需功率和速度。值得注意的是，通常情况下需要结合所选电机的速度选取减速机的减速比。在实际选型过程中，比如负载为水平运动，因为各个传动机构的摩擦系数和风载系数的不确定性，公式P=T*N/9549往往无法明确计算(无法精确计算扭矩的大小)。而在实践过程中，也发现使用伺服电机所需功率最大处往往是加减速阶段。所以，通过T=F*R=m*a*R可定量计算所需电机的功率大小和减速机的减速比(m：负载质量;a：负载加速度;R：负载旋转半径)。

有以下几点需要注意：

a) 电机的功率富余系数;b) 考虑机构的传动效率;c) 减速机的输入和输出扭矩是否达标，并有一定的安全系数;d) 后期是否会有加大速度的可能性。值得一提的是，在传统行业中，例如起重机等行业，使用普通的感应电机驱动，加速度无明确要求，计算过程使用的是经验公式。注：负载垂直运行的情况下，注意把重力加速度计算在内。

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。计算出扭矩以后需要留出一部分余量，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。除此外还需要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。如果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，这时你需要权衡。