彭高峰

【摘 要】伺服电机作为一种高精度机械，其在设计选型时需要进行很多计算和考虑。本文就伺服电机的不同用途，不同优势进行了分析，为相关企业的伺服电机选型提供参考。在提高设计选型效率的同时，减少出现错选误选的可能。

【关键词】伺服电机；选型；选型原则

一、伺服电机如何选型

伺服电机的选型要注意很多方面，首先是根据交流伺服电机的特点挑选。交流伺服电机的特点是运行范围广泛，没有自转现象，启动转矩较大。对比传统的步进电机，伺服电机的优点是控制的精度有所提高，在低频运行时有较好的稳定性，不会出现异常震动。伺服电机转矩大的特点也就决定了其具有很好的过载能力，承受过载的程度比步进电机高三倍。伺服电机的可靠性更高，是因为其具有高效的控制系统，其采用闭环控制的特点，利用各个区域部件的反馈，很好的控制速度起到提高伺服电机运行精度的作用。

交流伺服电机因其超高的稳定性，以及良好的控制系统常被应用到一些高精度的机械设备。这些高尖端设备往往对伺服电机的型号有不同要求，下面笔者来详细介绍如何选型。

（1）选择正确的负载电机惯量比

所选伺服电机的惯量比关系着伺服电机能否发挥最大效能。尤其对于那些高精度机械而言，只有选择好合适的惯量比，才能够保证机器平稳运行，以及关系到能否生产出合格产品。惯量比为何能影响产品加工精度，以及为何对高精度机器影响巨大，这是由伺服电机运行特点所决定的。

首先，如果惯量比要比实际所选用数值大就会导致发生异常震动，不利于操控机器。导致生产不够精细，导致机器反应时间变慢影响整个系统的稳定性和运行精度。不同机型伺服电机的允许负载电机惯量比不同，这就要相关技术人员在挑选时要多方面分析计算负载惯量，查选伺服电机参数手册，选择合适自己的机型。

（2）转速、转矩适合

电机的转速、转矩决定输出功率以及机器运行时的稳定性。首先在电机额定转速下运行，其输出的功率要与所用机器所需功率相近，避免不必要的浪费。在进行机器的转速调节时，值得注意的是恒转矩调节，恒转矩调节是指在电机不论是高转速运行还是低转速运行它们所输出的转矩都是恒定不变的。这种输出情况下是最稳定的[1]。

伺服电机的转矩的要求是要接近所需的，余量不可以太大。如短时间内增大电机的运转速率，各种电机的最大转矩也会有所不同。这要求相关从业人员挑选适合，计算出电机最大转矩，选择好必要的电机容量。

（3）伺服电机的连续性

在实际的生产中，有些机械往往需要频繁的转换频率造成了电机容易发热的问题。这个问题很常见，因此在使用之前技术人员要计算好在使用过程中的电机转矩数值。在选型时注意要挑选额定转矩大于计算数值转矩的电机。只有所选电机符合以上的标准，才能更好的胜任工作减小故障的发生率[2]。

二、伺服电机选型事项

（1）伺服电机制动

不同型号的伺服电机在电机制动上是不同的，主要有电磁制动，再生制动，动态制动三种制动方式。动态制动是指，在电机中，通过特定的装置改变电机轴的运动状态从而起到制动的作用。二是再生制动，其实质上是通过电器元件，如进行电机减速时产生的能量通过回路传送回母线，再回收到阻容中。电磁制动，是通过线圈通断电来控制制动器结合或者分离来达到制动的目的。制动的问题应该得到挑选者的重视，因为这关系到故障发生时电机是否具有及时做出反应的能力。

这几种制动方式各有不同，所应用的条件也有所不同。比如再生制动，只是被动发生，在伺服电机正常运行才能发生。如果出现机器故障，以及断电时其就无法起到制动的作用。这种特性决定了在选型时要选择适合自身的制动。例如，在升降的装置中，多数要求断电制动防止物体自重引起下滑的作用，而再生制动明显不符合。要选用动态制动，并且充分考虑到起降机在运行时会面临的载重，运行速度等因素。原则上选用大于实际计算数值的制动值，以备不时之需。

（2）伺服电机的速度监控

高精度的伺服电机时通过特殊的控制装置进行控制，其控制无非速度以及转过位置量两个方面。这也就意味着只有良好的速度监控，才可以进行高精度的控制。如何进行速度监控，一般情况下是通过旋转编码器进行的。编码器的各项显示有所不同，有的是针对高速有的是针对低速。有些编码器对高速进行监控时，会出现反应不及时造成速度监控异常，这就要求相关设计人员在设计时充分考虑到这个方面因素。

三、伺服电机安装注意事项

（1）伺服电机的水油侵蚀保护

水和油的侵蚀对伺服电机的影响是很大的，首先它与步进电机相比精度很高。高精度的设计在零件的选择上也就更加细致，这就导致其对水油的耐受性更差，容易受到侵蚀损坏甚至停止运行。另外，伺服电机是有一定的防水防油设计的，但这不意味着可以直接放置在水中使用。其防护设计只是局部防护，不具备整体防护的功能。因此在实际的使用安装中，要注意避开伺服电机直接接触水、油。

（2）电缆安装

伺服电机的电缆安装时应该注意，避免电缆安装到容易发生弯曲的区域。在电缆的出口以及两段电缆连接部位最易发生弯曲。这些弯曲不利于伺服电机运行，首先是应该避免的。另外，在安装好电缆后对伺服电机进行移动时也应注意，不要弯曲电缆。可以通过延长固定的方式避免弯曲。

伺服电机安装还要注意不要使用外力撞击机器外壳，这容易损伤轴端。从而影响机器运行的稳定性。在轴端的联轴器安装时要注意，尽量采用柔性连接器进行连接。这样的好处是减低经向负载减小连接的压力，安装更加牢固不易损毁。在不得不安装刚性连接时，要注意安装强度避免因弯曲过度损坏零部件。

四、总结

伺服电机的特殊性决定了在选型时要注意各方面的事项，本文就选型的注意事项，以及如何安装做出了分析。为相关从业人员的挑选合适的伺服电机提供了参考。

【参考文献】

[1]蒲军.桁架式机械手伺服电机选型[J].制造业自动化，2019（06）.

[2]李雪冬.仿人雙臂护理机器人控制系统的研究[D].北京建筑大学，2019.