伺服電機（servo motor）廣泛應用于自動化領(lǐng)域，通常用于驅(qū)動更準確的速度或位置控制元件。自動化設備的設計師往往需要面對不同要求的電機類型，供應商提供的電機種類繁多，參數(shù)眾多，往往讓初學者感到困惑。本文僅根據(jù)作者的實際工作經(jīng)驗進行分享，希望能為有需要的人提供一些幫助。
1.應用場景
自動化領(lǐng)域的控制電機可分為servo motor、步進電機、變頻電機等。對于需要更精確速度或位置控制的部件，將選擇servo motor驅(qū)動。
變頻器+變頻電機的控制方式是通過改變輸入電機的功率頻率來改變電機轉(zhuǎn)速的控制方式。一般只用于電機的速度控制。
與步進電機相比，servo motor:
a)servo motor采用閉環(huán)控制，步進電機采用開環(huán)控制；
b)servo motor采用旋轉(zhuǎn)編碼器測量精度，步進電機采用步距角。在普通產(chǎn)品層面上，前者的精度可以達到后者的百倍；
c)類似的控制模式(脈沖或方向信號)。
2.電源
servo motor按電源可分為交流servo motor和DCservo motor。
兩者是更好的選擇。對于一般自動化設備，甲方將提供標準的380伏工業(yè)電源或220伏電源。此時選擇相應電源的servo motor，避免了電源類型的轉(zhuǎn)換。但有些設備，如立體倉庫中的穿梭板、AGV小車等，由于其移動性，大多使用自己的DC電源，所以一般采用DCservo motor。
抱閘
根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的設計，考慮在斷電或靜止狀態(tài)下是否會造成電機反轉(zhuǎn)趨勢。如果出現(xiàn)逆勢，需要選擇帶剎車的servo motor。
4.類型選擇計算
在選型計算之前，首先要確定的是機構(gòu)末端的位置和速度要求，然后確定傳動機構(gòu)。此時，可以選擇伺服系統(tǒng)和相應的減速器。
在選型過程中，主要考慮以下參數(shù):
4.1功率和速度
根據(jù)結(jié)構(gòu)和最終負載的速度和加速度要求，計算電機所需的功率和速度。值得注意的是，通常需要根據(jù)所選電機的轉(zhuǎn)速來選擇減速器的減速比。
在實際選型過程中，比如載荷是水平的，由于各傳動機構(gòu)摩擦系數(shù)和風載系數(shù)的不確定性，無法明確計算公式P=T*N/9549(扭矩無法準確計算)。但在實踐中也發(fā)現(xiàn)，servo motor所需的最大功率往往處于加減速階段。因此，通過T=F*R=m*a*R，可以定量計算出所需電機的功率和減速器的減速比(m:負載質(zhì)量；a:載荷加速度；r:負載旋轉(zhuǎn)半徑)。
應注意以下幾點:
a)電機的功率裕度系數(shù)；
b)考慮機構(gòu)的傳動效率；
c)減速器的輸入輸出扭矩是否符合標準，有一定的安全系數(shù)
d)后期有沒有提速的可能？
值得一提的是，在傳統(tǒng)行業(yè)，如起重機等行業(yè)，一般采用普通感應電機驅(qū)動，對加速度沒有明確要求，計算過程中采用經(jīng)驗公式。
注:載荷垂直運行時，注意重力加速度的計算。
4.2慣性匹配
為了實現(xiàn)負載的高精度控制，需要考慮電機和系統(tǒng)的慣性是否匹配。
對于為什么需要慣性匹配的問題，網(wǎng)上沒有統(tǒng)一河湖的說法。個人理解有限，這里就不解釋了。感興趣的朋友可以自己去看看，讓我們知道。慣性匹配的原則是:考慮系統(tǒng)的慣性相當于電機軸，慣性與電機的比值不大于10(西門子)；比值越小，控制穩(wěn)定性越好，但需要的電機越大，性價比越低。具體計算方法不明白，請在大學補上“理論力學”。
4.3精度要求
在更換減速器和傳動機構(gòu)后，計算電機的控制精度是否能滿足負載要求?；蛘邷p速器的某些傳動機構(gòu)有一定的回程間隙，需要考慮。
4.4控制匹配
這方面主要是和電氣設計人員溝通確認，比如伺服控制器的通訊方式是否與PLC匹配，編碼器的類型以及數(shù)據(jù)是否需要導出等。
5.品牌
目前市場上servo motor品牌眾多，性能差異較大。一般來說，如果不缺錢，我們會選擇歐美產(chǎn)品，稍微缺錢的，日本產(chǎn)品，臺灣省和大陸產(chǎn)品再來。不是作者崇洋媚外，而是實際運用的教訓。根據(jù)以往的經(jīng)驗，國產(chǎn)servo motor的基本性能沒有問題，主要伺服控制器的控制算法、集成度和穩(wěn)定性都有一定的差距。希望國內(nèi)廠商繼續(xù)努力縮小與國外產(chǎn)品的差距。
如果讀者有使用效果好的國產(chǎn)品牌，請推薦給大家。畢竟，國產(chǎn)產(chǎn)品需要我們這一代人的支持，才能自強不息。
值得注意的是，做自動設計時，要學會借用外部力量。特別是非標自動化，面對過多的設備選型與計算，常常不堪重負，加班當狗也很正常。目前，由servo motor制造商提供技術(shù)支持。無論您對其提供負載、速度、加速度等參數(shù)要求，它們都有自己的軟件自動幫您計算正確選擇servo motor，十分方便。
