在确定伺服电机的尺寸时，不要只考虑马力

当试图为特定的运动控制应用正确大小伺服电机时，使用与马力或千瓦额定值一样宽的测量是不够的。马力决定了电机可以产生多少工作，但必须考虑几个因素，以确保为特定应用选择正确的电机。

在进行所需的计算以满足具体要求之前，必须知道这种电机将用于什么样的工作。这份工作最关键的方面是什么?是速度吗?扭矩?每种情况都是独特的。

也许在一种情况下，某人需要一个必须能够每分钟做X次循环的电机，而另一种情况要求所需的特定扭矩。在确定特定工作可能需要的要求之后，进入数学并选择正确的电机成为一项关键任务。电机必须能够提供所需的扭矩，速度和精度，如果系统是执行其工作以最大的效率。

我经常看到我们的行业按马力或千瓦对伺服电机进行分类。这对于感应电机来说可能已经足够了，但对于需要伺服电机的应用来说，根据特定的马力选择伺服电机并没有多大意义。在这种情况下，马力并没有告诉我我需要知道的一切。它告诉我马达能做多少功，但它没有告诉我功是如何平衡的。它工作得快吗?它拉的载荷很大吗?所有这些都是特定工作的关键信息。

对于感应电机，只要告诉我产生的马力就足够了。这是因为感应电动机的大小和选择是基于马力曲线。例如，如果某人正在为每小时需要泵出1000加仑水的泵确定电机尺寸，他或她将通过查看泵曲线来选择电机，该曲线指定了在给定的水头压力下泵输出该水量所需的马力要求。

只要所选电机的马力在这条线以上，并且电机能达到泵的转速要求，电机就不会过热。然而，在电机必须经常启动和停止的应用中，当电机必须快速加速到某个速度，减速和停止时，通常需要伺服电机，马力不再是足够的测量。必须能够理解电机控制速度、位置和转矩的能力。

马力的计算方法是将扭矩(单位为ft/lb f)乘以速度(单位为rpm)，再除以一个常数5252。这意味着，有许多组合的扭矩和速度，将实际上落在一个特定的马力线。两个伺服电机可以有相对相似的马力数字，但仍然不同的操作。这意味着每个工作都必须通过确定期望的结果来理解。

例如，骑手割草机和卡丁车可能具有相同的马力，但它们的齿轮方式和电机的额定速度不同。一个会有更高的速度，而另一个将能够拉动更多的负荷(或割更多的草)。

同样，在为特定工作选择伺服电机时，必须确保该工作落在电机的扭矩/速度曲线之下。

转矩/速度曲线显示了电机在运行的不同阶段产生的转矩是如何变化的。这条曲线对于了解任何特定电机设计用于处理的各种工作至关重要。为了安全起见，在选择伺服电机时，一个很好的经验法则是考虑工作所需的扭矩和速度的最坏情况，并确保这落在系统扭矩/速度曲线的连续工作区域内。这将确保所选择的电机在任何给定时间都是足够的。

在为特定工作选择伺服电机时必须考虑的另一个关键因素是负载的惯性，这直接影响到需要什么样的电机。为了正确选择电机，考虑到惯性，必须计算一个称为惯性失配比的数字。这个数字反映了负载的惯量相对于电机的惯量有多大。

我不建议这个数字超过10::1。也就是说，负载的惯量不应超过电机本身转子惯量的10倍。我看到这个建议并没有得到密切关注，但随着这个数字越来越高——负载的惯量是转子惯量的10倍以上——很难期望电机具有非常动态的性能。

选择伺服电机时要考虑的最后一点信息是具体工作所呈现的物理限制和约束。这些规则的尺寸伺服电机正确可以适用于电机，在所有的物理尺寸。伺服电机的大小可以小到一卷硬币，重可达50磅至60磅。

因此，根据项目的物理需求和空间考虑，有许多不同的物理尺寸选项可用。值得庆幸的是，对速度、扭矩和惯性的要求保持不变。

约翰·布罗考是华菱公司的一名应用工程师。

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