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如何理解伺服电机的低惯量和高惯量

众所周知，伺服电机(servo motor )是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。那么大家对于伺服电机的低惯量和高惯量是否了解呢?今天就为大家介绍一下伺服电机的这两个概念。

一般来说，小惯量的电机制动性能好，启动，加速停止的反应很快，高速往复性好，适合于一些轻负载，高速定位的场合,如一些直线高速定位机构。中、大惯量的电机适用大负载、平稳要求比较高的场合，如一些圆周运动机构和一些机床行业。

如果负载比较大或是加速特性比较大，而选择了小惯量的电机，可能对电机轴损伤太大，选择应该根据负载的大小，加速度的大小等等因素来选择，一般的选型手册上有相关的能量计算公式。

伺服电机驱动器对伺服电机的响应控制，为负载惯量与电机转子惯量之比为一，不可超过五倍。通过机械传动装置的设计，可以使负载。

量与电机转子惯量之比接近一或较小。当负载惯量确实很大，机械设计不可能使负载惯量与电机转子惯量之比小于五倍时，则可使用电机转子惯量较大的电机，即所谓的大惯量电机。使用大惯量的电机，要达到一定的响应，驱动器的容量应要大一些。

伺服马达

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松下伺服马达A5特点：

1、通过开发的全新LSI提高运算速度，实现2.0KHz响应频率；2、采用独特的信号处理技术，开发出新的104万脉冲分辨率的20bit编码器；3、指令输入/反馈输出同时实现4Mpps的定位分辨率指令；4、多功能实时自动增益调整，仅需选择模式和刚性，便可轻松进行佳调整；5、拥有行业多的4个陷波滤波器，设置频率是50-5000Hz；6、制振滤波器增加到4个，设置频率1-200Hz；7、配备了机器模拟功能，不必在装置上测试增益和各种滤波器的效果便可轻松确认；8、实现电机的大幅轻量化、小型化，1.0KW以上功率电机质量减轻10%-25%；9、符合新的欧洲安全标准，低噪音，符合IP67；10、安装支持软件“PANATERM”支持日语、英语、汉语、韩语4种语言，能够预告主要零件寿命。

讲解说明伺服电机驱动器部分内容

何服驱动器是用来控制伺服电动机的一种控制器，又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，主要应用于的定位系统。何服驱动器一般通过位置、速度和转矩三种方式对间服电动机进行控制，实现的传动系统定位。目前，伺服驱动器是传动技术的高产品。伺服驱动器一般采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。

功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠电压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电动机。功率驱动单元的整个过程可以简单地说就是AC-DC-AC的过程。整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。。

一、伺服进给系统的要求

1、调速范围宽，定位精度高

      并且有足够的传动刚性和高的速度稳定性。

2、快速响应，无超调。为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令

     信号的响应要快，因为数控系统在启动、制动时，要求加、减速度足够大，缩短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。

3、棉，低速大转短，过载能力强。

      一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至30min内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可以过载4~6倍而不损坏。”

4、可靠性高

     要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振动环境适应能力和很强的抗干扰能力。

二、对电动机的要求

1、从低速到高速电动机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r/min我更低速时，仍有平稳速度而无爬行现象。

2、电动机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电动机要求在数分钟内过载4~6倍而不损坏。

3、为了满足快速响应的要求，电动机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。

4、电动机应能承受频繁启动、制动和反转。

三、伺服放大器的三种控制方式

1、转矩控制

通过外部模拟量的输入或直接的地址赋值来设定电动机轴对外的输出转矩的大小，主要应用于需要严格控制转矩的场合，属于电流环控制。

2、速度控制

通过模拟量的输入或脉冲的频率对转动速度的控制，属于速度环控制。

3、位置控制

它是伺服中常用的控制。位置控制模式一般是通过外部输入脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲数来确定转动角度，所以一般应用于定位装置。

四、伺服的作用相服

伺服的作用相服能够按照定位指令装置输出的脉冲串，对工件进行定位控制，同时，还具有对伺服电动机锁定的功能。当偏差计数器的输出为零时，如果有外力使伺服电动机转动，由编码器将反债脉冲输入偏差计数器，偏差计数器发出速度指令，旋转修正电动机使之答上在滞留脉冲为零的位置上。该停留于固定位置的功能，称为伺服锁定。另外，伺服还能够进行适合机械负荷的位置环路增益和速度环路增益调整。

五、脉冲当量与电子齿轮比设置

1、脉冲当量

相对于每一脉冲信号的机床运动部件的位移量称为脉冲当量，又称作小设定单位。脉冲增量插补是行程标量插补，每次插补结束产生一个行程增量，以脉冲的方式输图出。这种插补算法主要应用在开环数控系统中，在插补计算过程中不断向各坐标轴发出互相协调的进给脉冲，驱动电动机运动。一个脉冲所产生的坐标轴移动量称为脉冲当量。

脉冲当量是脉冲分配的基本单位，按机床设计的加工精度选定，普通精度的机床一般取脉冲当量为0.01mm，较精密的机床取0.001mm或0.005mm。采用脉冲增量插补算法的数控系统，其坐标轴进给速度主要受插补程序运行时间的限制，一般为1~3m/min。脉冲增量插补主要有逐点比较法、数据积分法、直线函数法等。脉冲当量影响数控机床的加工精度，它的值取得越小，加工精度越高。

2、机械减速比

机械减速比(m/n)是减速器输入转速与输出转速的比值，也等于从动轮齿数与主动轮齿数的比值。机械减速比在数控机床上为电动机轴转速与丝杠转速之比。

3、电子齿轮与电子齿轮比

电子齿轮比就是对伺服接收到上位机的脉冲频率进行放大或者缩小，其中一个参数为分子，一个为分母。如分子大于分母就是放大，如分子小于分母就是缩小。例如输入频率为100Hz，电子齿轮比分子设为1，分母设为2，那么伺服实际运行速度按照50Hz的脉冲来进行。而如果输入频率为100Hz，电子齿轮比分子设为2，分母设为1，那么伺服实际运行速度按照200Hz的脉冲来进行。

4、电子齿轮比的应用和设置

电子齿轮比可以任意地设置每单位指令脉冲对应的电动机的速度和位移量(脉冲当量)，当上位控制器的脉冲发生能力(高输出频率)不足以获得所需速度时，可以通过电子齿轮能(指令脉冲倍频)来对指令脉冲进行N倍频。编码器分辨率(F)表示伺服电动机轴旋转一圈所需脉冲数。先看伺服电动机的铭牌，再对照驱动器说明书即可确定编码器的分辨率。每转脉冲数(f)表示丝杠转动一圈所需脉冲数。

     脉冲当量(p)表示数控系统(上位机)发出一个脉冲时，丝杠移动的直线距离或旋转轴的度数，也是数控系统所能控制的小距离。这个值越小，经各种补偿后越容易得到更高的加工精度和表面质量。脉冲当量的设定值决定机床的进给速度，当进给速度满足要求时，可以设定较小的脉冲当量。

     以上内就是关于伺服驱动器的知识补充，希望可以对大家能够有帮助。另外伺服控制器的各项控制指标(如稳态精度和动态性能等)优于通用变频器。