自动化设备（电气）关键元器件选型-伺服驱动篇

引言

伺服驱动系统作为自动化设备的核心执行机构，其选型的合理性直接决定了设备的性能、精度、稳定性和成本。通常的，在选型伺服驱动系统时，往往将解决方案交予供应商评估，决策，自动化工程师拿到样品后结合使用环境进行闭环测试。今天我们所讲的是，一个成功的选型，需要从应用需求出发，综合考虑电气特性、控制架构、功能安全、机械集成、环境适应性、调试维护及成本等多个维度。本文将系统性地阐述伺服驱动选型的全过程。

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一、 明确需求

这是所有选型工作的起点，必须首先明确。

1.参数计算

• 转矩需求： 计算连续工作转矩和峰值（加速）转矩。这需要结合负载质量、传动机构（丝杠、皮带、齿轮等）的效率与减速比、摩擦系数、加速度等参数。

• 转速需求： 确定设备运行过程中的最高转速。

• 惯量匹配： 计算负载折算到电机轴的转动惯量，并与电机转子惯量进行比较。通常建议负载惯量与电机转子惯量的比值在一定范围内（如 < 10，高性能应用 < 5），过大的惯量比会影响系统响应性和稳定性。

• 精度与分辨率要求： 根据工艺要求，确定系统需要的位置/速度精度，从而决定编码器的分辨率（位数）。

2.曲线分析

• 分析设备的典型运动周期（如T型曲线、S型曲线），明确加速、匀速、减速的时间分布，这对于计算峰值转矩和RMS（有效值）转矩至关重要，是电机热校验的依据。

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二、 电机选型

驱动器与电机通常需要协同选型，电机是驱动器的负载。

1.电机类型

• 旋转伺服电机： 最常见的形式。

• 直驱伺服电机（DDL/DDR）：