伺服电机如何选型？

来源：雷竞技官网官方网站入口    发布时间：2024-03-12 11:59:57

  伺服电机的特点：往往具有高的转速精度、高的动态响应、非常宽的调速范围、非常高的位置精度，也是由于这些特点决定了伺服电机在应用上与普通电机有一些不同点。

  1、负载机构（确定机构类型以及其细节数据，如滚珠丝杆长度、滚珠丝杆的直径、行程和带轮直径等）。

  2、动作模式（决定控制对象部分的动作模式，时间与速度的关系；将控制对象的动作模式换算为电机轴上的动作形式；确定运行模式，包括加速时间（ta）、匀速时间（tu）、减速时间（td）、停止时间（ts）、循环时间（tc）和运动距离（L）等参数）。

  3、负载的惯量、转矩和转速（经换算可得到电机轴上的全负载惯量和全负载转矩）。

  然后在选用对应伺服电机规格选用要关注以下6个方面（这一些信息通常会出现在电机的铭牌上，当然选型手册上会有更加全面和细致信息）：

  5、抱闸（制动器）（根据动作机构的设计，考虑在停电状态或静止状态下，是否会造成对电机的转动趋势。如果有转动趋势，就要选择带抱闸的伺服电机）

  6、体积、重量、尺寸（西门子电机可以在DT Configurator 查询电机的外形图）

  改进的措施有：增加减速机构、变更速度曲线、选择大容量电机和降低负载惯量等方法。

  上面关于伺服电机选型的介绍都是具有共性的电机选型方法，当然很多厂商也会提供各自品牌的电机选型软件，而西门子的选型工具软件SIZER也涵盖了西门子很多系列的伺服电机。能够在一定程度上帮助客户更高效的完成选型工作。

  以下的链接是我参考的一些西门子官网上资料，由于有其他的答案比较完整详细的回答了计算方面的问题，所以计算的部分和具体实例我就不在这里写了，如果兴趣的知友可以看一看下面的链接，里面包含了完整公式以及实例。

  西门子提供免费的、功能强大的产品选型工具软件Sizer，通过Sizer软件可以再一次进行选择合适的电机及驱动、控制系统。Sizer软件下载地址

  西门子提供免费的、功能强大的产品图纸工具软件CAD-Creator。通过CAD-Creator软件可以生成电机及驱动、控制系统的2维尺寸图和3维立体示意图。CAD-Creator 软件下载地址

  我在西门子的工业支持中心-全球技术资源库中下载了一些最新的资料作为参考。当我找到下面这个文档时，很震撼！西门子竟然有如此之多伺服电机型号，作为伺服电机的研发工程师，也非常开心看到了我和我部门同事负责开发的产品也在这个列表中。

  在运动控制传动领域中可明显感受到的趋势 ：电机的结构越来越紧凑，动态性能日益提高，功率范围不断扩大，电机型号更为广泛，以及采用机械集成解决方案。为满足这种多样化的需求，西门子公司在全球范围内提供了品种繁多的伺服电机和主流传动产品。根据应用需求不同进行分类，丰富的种类实现如量身定制般的产品，不管您的实际要求是什么，我们总能为您提供最佳电机。功率范围涵盖 0.05kW ~1,340kW（转矩范围从 0.18Nm ~ 12,435Nm）；转速范围 0rpm ~ 20,000rpm 适用于各种运动控制应用。

  由于整个运动控制行业也在一致不断地发展、进步。从前的应用范围主要应用于辅助的驱动(如车床加工机械)，而现在则遍及每一个有高动态性能要求的领域。

  上面这段听起来可能有点像广告词的介绍，却恰恰完美地诠释了西门子伺服电机的优点以及目前运动控制行业应用的新动向。

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  伺服电机选择的时候，首先一个要考虑的就是功率的选择。一般应注意以下两点： 1。如果电机功率选得过小．就会出现“小马拉大车”现象，造成电机长期过载，使其绝缘因发热而损坏，甚至电机被烧毁。 2。如果电机功率选得过大．就会出现“大马拉小车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。

  也就是说，电机功率既不能太大，也不能太小，要正确选择电机的功率，必须经过以下计算或比较：

  (其中P是计算功率 ，单位是KW，F是所需拉力，单位是N，V是工作机线速度 m/s)

  此外．最常用的是采用类比法来选择电机的功率。所谓类比法，就是与类似生产机械所用电机的功率进行对比。

  具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电机，然后选用相近功率的电机进行试车。试车的目的是验证所选电机与生产机械是否匹配。

  验证的方法是：使电机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电机的工作电流，将测得的电流与该电机铭牌上标出的额定电流进行对比。

  如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大，则表明所选电机的功率合适。

  如果电机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70％左右．则表明电机的功率选得过大，应调换功率较小的电机。

  如果测得的电机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40％以上．则表明电机的功率选得过小，应调换功率较大的电机。

  P — 功率，kW；n — 电机的额定转速，r/min；T — 转矩，Nm。

  自动化行业从业者，外资企业项目经理，负责的项目中伺服电机选型是必不可少的。

  浏览了一下高赞的回答，内容详尽，原理讲的很清楚了，对具体的计算涉及的不多。其实浏览这个问题的朋友，很多时候是刚好遇到了电机选型的项目，正在抓耳挠腮，项目时间很紧急，没有很多时间研究。手边正好有一本伺服电机的样本，有一个具体电机选型的案例，能够帮助大家快速选型。

  本人实名靳海龙。在垃圾公司新时达遭遇武玉会欺诈抢功，武玉会，原上海ABB高压电机总经理，现上海新时达电气总经理，其从原公司带过来了一批走狗心腹，为求业绩欺诈加暴力抢劫本人所建伺服电机业务框架。

  武玉会，刚开始跟我说只要花一个月补下IPD流程就让我大规模招人成立电机公司，在我为此积极配合提交核心设计文件后突然用其心腹走狗取代本人做项目负责人，并安来数位其它走狗进项目组，从而完成摘桃子抢功劳。其事性质恶劣犹如杀人抢劫！其人品德低劣！本人拼死反抗，恶犬杨仕富、朱姓丑女人等污蔑贬损强制离职不补偿。

  机器人在运行过程中，是通过伺服电机的驱动实现多自由度的运动的。如果对机器人运行的动作速度、精度要求高的话，实际就是要求伺服电机的响应速度、控制精度要足够高。因此，在选择伺服电机的时候，一定要把问题考虑周全。

  有些系统如传送装置，升降装置等要求伺服电机能尽快停车，而在故障、急停、电源断电时伺服器没有再生制动，无法对电机减速。同时系统的机械惯量又较大，这时对动态制动器的要依据负载的轻重、电机的工作速度等进行选择。

  有些系统要维持机械装置的静止位置，需要电机提供较大的输出转矩，且停止的时间较长。如果使用伺服的自锁功能，往往会造成电机过热或放大器过载，这种情况就要选择带电磁制动的电机。

  有的伺服驱动器有内置的再生制动单元，但当再生制动较频繁时，可能引起直流母线电压过高，这时需另配再生制动电阻。再生制动电阻是否需要另配，配多大，可参照相应样本的使用说明来配。

  如果选择了带电磁制动器的伺服电机，电机的转动惯量会增大，计算转矩时要进行考虑

  工业机器人使用频率非常高，经常会二十四小时工作，因此对机器人零件的质量要求非常高，伺服电机是工业机器人的核心装置，伺服电机选型就变得尤为重要，为了选择高品质的伺服电机，大家也可以从价格，重量，体积等多个指标来选择。

  明确负载机构的运动条件要求，即加/减速的快慢、运动速度、机构的重量、机构的运动方式等。

  初选伺服电机的最大输出转矩必须大于加速转矩+负载转矩;如不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符合要求。

  初选伺服电机的额定转矩必须大于连续瞬时转矩，如果不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符合要求。

  步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。

  电动机作为力矩输出的元件，其过载一定是机械部分轴力矩大且超过电动机允许的数值，与电流无关。但现象的表征是电流增大，或等于或超过额定电流。通常情况下电动机配置设计时，其选择的电动力矩大于机械的轴力矩10~15%，所以，当电动机运行电流达到或略超过85%的额定电流时，基本上可以认定是达到了机械的满负荷，超过90%时，可以认定为机械(设备)过负荷。

  如果保护不动作的话;电机不转，电机温度升高，达到一定温度后，就保持这个状态不变了。

  电机不动了，看下伺服放大器是否报警，报警了的话通过错误代码来找解决方法，一般可能是过载报警，增大刚性参数试试

  应该是伺服电机开始接收到运转指令，并开始运转，结果电机未能正常运转起来，所以，此时通往电机的电能被转换了热能，并释放出来，导致电机过热;

  第一，给了运转指令，有如下可能：参数设置不合适;接线不正确;伺服电机功率小，拖不动负载;

  第二，未给运转指令。此时，只是上电，并未给运转指令，但由于接线错误，或者是电磁干扰的原因，导致伺服系统受到干扰，失控了。

  目前对机器设计的要求已经不只是几个电机的转动和接触器，继电器的吸合。它的解决方案已上升到机器的柔性控制。包括传动电机的运转，伺服电机的电子齿轮运动和电子凸轮的运动，机械手臂的快速抓取以及机器人控制等等复杂运动。

  因此，小施也请到了施耐德电气全球技术专家李幼涵为大家做了一系列伺服电机选型的讲解视频。

  在第一讲视频里，李幼涵老师从基础理论讲起，通过案例介绍了如何使用选型软件来选择正真适合的伺服电机和驱动器，为大家带来伺服电机选型的深入浅出的讲解。

  本期视频李老师讲解了驱动滚珠丝杠完成工艺曲线的计算方法以及修改工艺曲线和机械参数来满足工艺要求的做法。

  相信很多工控人都会遇到这样的情况，有时候我们本已调好工艺，却突然收到客户的新要求。这一讲，李幼涵老师讲解了如何基于客户的机械来重新规划从而达到新的指标。

  光听得懂不灵，还得玩得转，理论联系实际。这期视频，李老师以剪板机为例，讲解伺服电机如何选型。

  最后，我们把视频中使用的选型软件Motion Sizer和相关使用手册打包分享给大家，有需要的可以移步百度网盘自取哦。

  施耐德电气公司工业自动化运动控制部工程师，技术支持及培训经理，施耐德电气全球技术专家。

  近30年的自动控制设计、调试经验，有机械，电气综合设计组织、管理、实施能力。丰富的行业背景经验，为企业提供了各种控制问题的解决方案。在施耐德电气公司组织并完成了多个项目的设计及调试工作。出版的专著有《伺服运动控制管理系统的结构及应用》，《LEXIUM05伺服驱动器技术指南及案例》，《运动控制技术与应用》,《机器设计中伺服电机及驱动器的选型》，《施耐德SoMachine控制器应用及编程指南》，《施耐德EcoStruxure Machine 控制器应用及编程进阶》。

  工业控制的话建议选择交流伺服，推荐松下和台达。把你的机械结构，负载特征和伺服电机的额定值作比较，或者把详情告诉经销商他们会为你做出完备的原型。交流伺服有着严格的检测环节，指标别超过额定值。直流伺服的话根据项目需求可大致分为选用直流空心杯电机或者步进电机，建议学习一下两种电机的电压特性与负载特性。楼上说的哈工程出的自控元件里关于选型的章节很值得借鉴。

  最简单的方法：找一个供货商，提出你的要求，人家有一个非常成熟的流程，用一个专业软件，效果很好，

  这个选型的话 第一 看你的传动形势 第二通过传动形式来考虑用什么方式计算 第三 根据计算结果 扭矩的要求 结合实际的项目需求 来选项合适功率的伺服