用戶選擇伺服電機(jī)的關(guān)鍵是價(jià)格因素嗎？伺服電機(jī)選型計(jì)算方法！

近日，就伺服電機(jī)應(yīng)用情況展開了一次調(diào)查，調(diào)查問卷主要涉及伺服電機(jī)的品牌、選擇伺服系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)、近期采購計(jì)劃等問題。本次調(diào)查僅以網(wǎng)上填寫調(diào)查問卷的形式展開，截止到7月10日，共回收到的62份有效問卷的參與，參與調(diào)查的用戶分別來自機(jī)床、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、冶金、電子、電力等行業(yè)。由于本次調(diào)查的范圍很小，收集的樣本有限，以下分析結(jié)果僅供大家參考。

調(diào)查結(jié)果顯示，價(jià)格是用戶在選擇伺服電機(jī)系統(tǒng)時(shí)最看重的因素，占74％，排在第二位和第三位的分別是安裝方式和防護(hù)等級(jí)，分別占32％和24％，其余各項(xiàng)分別為標(biāo)準(zhǔn)尺寸（21％），EMI/RFI防護(hù)（19％），普通外殼（13％），集成止動(dòng)閘（6％）。

同時(shí)調(diào)查還顯示，用戶最看重的伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵性能有設(shè)置和調(diào)整軟件、轉(zhuǎn)矩慣性比、低速時(shí)的高扭矩，分別占45％，44％和40％。其余各項(xiàng)為寬速度區(qū)間（34％）、高功率密度（31％）、高輸出扭矩（23％）、低扭矩抖動(dòng)（16％）、內(nèi)部永磁體轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)（6％）、多轉(zhuǎn)子慣量（3％）。

在62位反饋者中，有42％的用戶表示在未來半年內(nèi)有采購伺服系統(tǒng)產(chǎn)品的計(jì)劃，購買伺服產(chǎn)品時(shí)也會(huì)考慮購買成套伺服系統(tǒng)，包括運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)的占79％。分別購買電機(jī)和驅(qū)動(dòng)等各部件的占21％。

伺服電機(jī)的選型計(jì)算方法

伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的性能比較 　　

步進(jìn)電機(jī)作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。

 一、控制精度不同 　　

兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)通過細(xì)分后步距角更小。如山洋公司（SANYO DENKI）生產(chǎn)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。 　　

交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以山洋全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。 

• 低頻特性不同 　　

步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。 　　

交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。 

• 矩頻特性不同 　　

步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。

• 過載能力不同 　　

步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以山洋交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有這種過載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。 

• 運(yùn)行性能不同　　 　　

步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。

 六、速度響應(yīng)性能不同 　　

步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以山洋400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。 　　

綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。 

伺服電機(jī)的選型計(jì)算方法 注意三點(diǎn)：

轉(zhuǎn)數(shù)：根據(jù)客戶實(shí)際要求，對于同等功率的電機(jī)可以選配不同轉(zhuǎn)數(shù)的電機(jī)，一般來說，轉(zhuǎn)數(shù)越低，價(jià)格越便宜。 　　

扭矩：必須滿足實(shí)際需要，但是不需要像步進(jìn)電機(jī)那樣留有過多的余量?！?　　

慣量：根據(jù)現(xiàn)場要求選用不同慣量的電機(jī)，如機(jī)床行業(yè)一般選用Ｐ１系列大慣量的伺服電機(jī)。