线性运动系统伺服电机选型的三个关键因素
为线性运动系统选择正确的伺服电机是一项复杂的任务，首先要进行初始假设和组件选择，必须通过一系列计算来检查该组件，并且在大多数情况下，需要反复进行多次迭代，直到适当组合电机和机械原理为止被发现。大多数电机制造商都提供在线调整工具，这些工具可以使过程更轻松，确保选择了最佳组件，并有助于保持设计工程师的理智。但是，作为设计人员，甚至是最终用户，了解伺服电机选型的三个关键参数很重要：惯性，速度和扭矩。
惯性
惯性是物体抵抗速度变化的能力。对于伺服选型，负载惯量与电机惯量之比表示在加速和减速过程中电机可以很好地控制负载。系统中的每个旋转组件都会导致电机必须克服的惯性。通常包括执行器或驱动器(滚珠丝杠，皮带，齿条和小齿轮)，外部(移动的)负载和联轴器。
J L =反映给电动机的负载惯量
J D =执行器或驱动器的惯性(滚珠丝杠，皮带，齿条和小齿轮)
J E =外部(移动)负载的惯性
J C =耦合惯量
当在系统中使用齿轮箱时，还必须包括其惯性。但是，增加齿轮箱会减小齿轮传动比的平方反比的负载分量(执行器，负载和联轴器)的惯性。
J G =变速箱的惯性
i =传动比
从理论上讲，应该以“完美”的1：1惯性匹配为目标，但这很难实现或不实用。伺服定尺的通用经验法则是力争使惯性比为10：1或更小。
速度
系统的运动曲线(在加速，减速和恒定速度上花费的时间)通常可以通过代表速度与时间的三角形或梯形图来近似。
系统的运动曲线通常可以通过描绘速度与时间的梯形图来近似。
由于皮带驱动系统通常具有较高的导程常数(皮带轮每旋转一圈所经过的距离)，因此通常添加齿轮箱以提高电动机速度。例如，如果皮带驱动系统的导程常数为100 mm，并且应用程序的最大速度为1 m / s，则电动机的最大速度将仅为10转/秒或600 rpm。添加比例为3：1的齿轮箱会将所需的电动机速度提高到1800 rpm，并且还可能提供更理想的惯性匹配。
扭力
结合速度，扭矩可能是伺服电机选型中最重要的因素。扭矩的三个组成部分很重要：加速度导致的扭矩，负载引起的扭矩以及摩擦引起的扭矩。基于这些组件，可以进行两个计算：最大扭矩和RMS(均方根)扭矩。将这些与电动机的转矩-速度曲线进行比较，该曲线显示了电动机的连续和间歇运行区域。
转矩-速度曲线显示了电动机的连续和间歇(有限)运行区域。
图片来源东方汽车美国公司
最大或峰值扭矩通常发生在加速过程中，并且包含所有三个分量(加速，负载和摩擦)。由于加速转矩基于系统的总惯量(包括电动机惯量)，因此这也是电动机定型的迭代性质发挥作用的地方。但是由于电动机是未知的，因此必须进行初步选择并将其惯性计入转矩方程式。最大扭矩可能会落入间歇运行区域，因为仅在很短的时间内才需要。
RMS转矩是整个占空比(包括任何停留时间)所需的不同转矩值的时间加权平均值。所需的RMS转矩应落在电动机的连续运行区域内，以确保电动机不会过热。
RMS转矩是整个工作周期所需转矩的时间加权平均值。
可以理解，大多数设计者和最终用户在选择伺服电机时将依赖制造商的选型软件。但是，对伺服电机选型的三个基本组件的了解和理解可以提供洞察力，从而使您可以更好地选择电机，从而最终获得性能更好，更具成本效益的系统。
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