伺服电动机的选型原则和计算方法

目前，伺服电动机生产厂家一般都会提供伺服电动机的相关工作参数。其工作参数包括额定功率、额定转矩、最大转矩、额定转速、最大转速、额定电流和最大电流。

伺服电动机的工作特性与普通电动机的工作特性区别是：伺服电动机在从零速到额定速度的整个区间都可以连续输出额定转矩。这使得伺服电动机在低速区间也具有额定转矩的工作特性，这一工作特性特别适合于工作速度不高的压力机。伺服电动机还有一个参数是最大转矩，最大转矩一般是额定转矩的3倍。伺服电动机可以在最大转矩下运行，但运行时间极短，一般在3s以内，因此，最大转矩是一个很重要的参数。对于冲压机械而言，其最大工作压力时间极短，可以利用其最大转矩的特性工作。由于伺服电动机成本昂贵，不同功率的伺服电动机价格相差巨大，所以正确选择伺服电动机的额定转矩和最大转矩极其重要。图2-1所示为伺服电动机的速度-转矩特性曲线。

图2-1 伺服电动机的速度-转矩特性曲线

伺服电动机选型计算以做功相等为原则。压力机的机械传动结构一般是伺服电动机→减速机→丝杠→滑块。所以，滑块以“额定工作压力”移动一个“螺距”所做的功应该等于伺服电动机以“额定转矩”带动减速机所做的功。

PL=2πRFi

式中 T——电动机转矩（N·m）；

F——电动机工作扭力（N）；

R——电动机轴半径（m）；

P——压力机公称压力（kN）；

L——丝杠螺距（mm）；

i——减速比。

由于

T=RF

2πTi=PL

则

假设压力机公称压力P=1000kN，i=12，L=20mm，则

即在以上机械参数下，再考虑机械效率，需要伺服电动机的额定转矩大于265N·m。

1.三菱HA-LFS-37A14伺服电动机的参数

以三菱HA-LFS-37A14伺服电动机为例，其额定转矩T=353N·m，最大转矩T_max=883N·m，额定转速n=1000r/min，最大转速n_max=1200r/min，允许瞬间转速n_瞬间=1380r/min。

设减速比i=12，丝杆螺距L=20mm，则额定压力P为(www.xing528.com)

P=（353×2×3.14×12/20）kN=1330kN

最大压力P_max为

P_max=（883×2×3.14×12/20）kN=3320kN

额定速度v为

v=（1000×20/12）m/min=1.67m/min

最大速度v_max为

v_max=（1200×20/12）m/min=2m/min

允许瞬间转速v_瞬间为

v_瞬间=（1380×20/12）m/min=2.3m/min

2.三菱HA-LFS-50K1M4伺服电动机的参数

以三菱HA-LFS-50K1M4伺服电动机为例，其额定转矩T=318N·m；最大转矩T_max=796 N·m；额定转速n=1500r/min，最大转速n_max=2000r/min，允许瞬间转速n_瞬间=2300r/min。

设减速比i=12，丝杆螺距L=20mm，则额定压力P为

P=（318×2×3.14×12/20）kN=1200kN

最大压力P_max为

P_max=（796×2×3.14×12/20）kN=3000kN

额定速度v为

v=（1500×20/12）m/min=2.5m/min

最大速度v_max为

v_max=（2000×20/12）m/min=3.33m/min

允许瞬间转速v_瞬间为

v_瞬间=（2300×20/12）m/min=3.8m/min

以上两种伺服电动机都适合配置在公称压力为1200kN的压力机和公称压力为3000kN的冲压机上，但额定转速不同。

由于伺服电动机与普通电动机一样也是在额定转速下具有最好的工作状态，所以在选择减速比时，最好使滑块的正常工作速度等于伺服电动机的额定工作速度。当然必须首先考虑满足压力机公称压力的要求，经过综合平衡选择减速比。