运动控制

伺服电机快速选型指南

2020年07月10日

　　正因电机选型对于运动控制的性能表现至关重要，常偶遇选型困惑综合症的用户伙伴。在处处“乘风破浪”的时代，如何忍受如此繁文缛节的选型姿势？

　　前台小编辑联合后台资深应用大叔、资深电磁设计大叔奉献一篇简短有效的Quick Launch助力诸君在《精纳电机选型资料库》里拨开云雾乘风破浪。

　　伺服电机选型快速定型指标有哪些？

　　额定转矩 | 额定转速 |尺寸 | 惯量

　　除以上四大基本指标之外当然还有更多指标需要考量，但这里是快速选型索引。
　　有一个万能公式：Pn*9.55=Tn*nN
　　额定输出功率(单位W）=9.55*额定转矩（N.m)*额定转速(rpm)

　　一旦选定额定转矩和额定转速就可以计算出电机功率。当然峰值转矩和最高转速需要兼以考量，最好的方法就是看工作曲线。

　　经常遇到用户就以功率等级为主区分伺服电机，然而对于伺服电机来说，用额定转矩等级区分更为恰当。

伺服电机各选型指标背后的相互关系

　　近年伺服电机的研发具有小型化、高性能的趋势。固定尺寸下的电机输出的转矩是有限制的，转速及对应功率很大程度上只是受限于驱动器输入的电压，对于确定法兰机座号的伺服电机来说，负载转矩的大小才是决定电机长度尺寸的主要因素。

　　听到的典型需求有：
　　“越短越好且能输出大扭矩”
　　 “法兰和长度不变，请把转速降低一半，扭矩提升到2倍”

　　我们需要理解伺服电机设计的生态平衡系统：
　　转矩决定了电机的尺寸，电机的机械尺寸决定了惯量。

　　“ 法兰和长度不变，请把转速降低一半，扭矩提升到2倍”
　　虽然说整体看来需求的功率等级未变，但是在设计角度来看，这确是两个完全不同的设计需求，对应的设计也会完全不同。

　　在伺服电机的设计中：转矩决定了电机的尺寸，电机的机械尺寸决定了惯量。

　　基于固定设计温升条件的前提下，一旦长度固定了，额定转矩就基本确定了。
　　在一个固定长度内额定转矩能达到的水平相差无几，如果一定要在轴向尺寸一定的情况下提升额定转矩，只能通过增加电机的径向尺寸来达成（也就是增加机座法兰号）同时长度越长，电机转子转动惯量越大，电机的响应性能会变差。

　　有人可能觉得只要无限增加长度就能实现大扭矩了，其实不然，电机还需要考虑长度和直径的合适比例。转矩和叠高成正比但尺寸的增加也会降低转速。我们资深电磁设计教授打了一个形象比喻：就像每个人的体力和高矮胖瘦需要协调一样。以上指标定型之后，一款伺服电机的基本轮廓就定出来了。电流和驱动器匹配性、反馈装置、接插件、颜值、防护、工作环境都需额外考虑。

　　总之，先定转矩、转速、尺寸、惯量、明白伺服电机设计是一个生态平衡系统、就能根据应用快速选出最佳适配电机。

　　精纳自2020年1月以来推出的全新“短小精悍”的G2系列，是近10年来我们对于“伺服电机设计生态平衡系统”做的最佳权衡—更好的性能、更短的长度。