伺服电机方案选型五要素及主流应用场景

发布时间:2023-11-22 阅读量:529 来源: 我爱方案网 作者: bebop

随着工业4.0的蓬勃发展,工业自动化成为主流趋势,而伺服电机在其中占有重要地位,通常用于项目中较精确的速度或位置控制部件的驱动。自动化设备的工程师常常需要面临各种各样不同需求的电机选型问题,而供应商提供的电机也是五花八门,参数多如牛毛,常常使初学者一头雾水,我爱方案网分析师从伺服电机应用场景及关键技术分析得出此文,望能够给工程师提供一些选型帮助。

伺服电机主流应用场景
自动化领域的控制型电机可分为伺服电机、步进电机、变频电机等。在需要较为精确的速度或位置控制的部件,会选择伺服电机驱动。
常见的伺服电机应用场景如下:
1. 工业自动化领域
伺服电机在工业自动化领域中应用广泛,主要用于各种需要精密控制的机器人、自动化生产线、CNC机床、印刷机、包装机、注塑机等设备中。
2. 机器人领域
伺服电机在机器人领域中应用广泛,主要用于各种需要精密控制的机器人,如工业机器人、服务机器人、医疗机器人等。
3. 医疗设备领域
伺服电机在医疗设备领域中应用广泛,主要用于各种需要精密控制的医疗设备,如手术机器人、CT机、X光机等。
4. 航空航天领域
伺服电机在航空航天领域中应用广泛,主要用于各种需要高精度、高可靠性的航空航天设备,如飞行控制系统、导航系统、卫星通信设备等。
5. 汽车制造领域
伺服电机在汽车制造领域中应用广泛,主要用于各种需要高精度、高速度、高扭矩的汽车制造设备,如机器人焊接设备、喷涂设备、组装设备等。
伺服电机选型要素解析:
要素一:负载惯量
选型伺服电机时,首先需要考虑的是负载惯量。负载惯量通常指承载物体在运动中具有的抗扰动能力,是影响电机性能的重要因素之一。如果负载惯量过大或过小,都会直接影响电机的转速、响应速度、准确性等方面的性能。
因此,在选型伺服电机时,需要根据负载的惯量大小来选择相应的电机负载惯量,这样才能保证电机的性能和稳定性。
要素二:最大转速
另一个影响伺服电机选择的因素是最大转速。最大转速是指电机所能达到的最高转速,它决定了电机的运动速度和响应速度。对于需要高速度运行的自动化设备来说,选择一个具有较大最大转速的电机非常重要。
需要注意的是,在选择电机时,最大转速并不是越大越好,因为过大的最大转速会导致电机运行不稳定,影响电机的寿命。因此,在选型伺服电机时,需要综合考虑负载惯量、最大转速等因素,根据实际需要选择最适合的电机型号。

要素三:功率

伺服电机的功率应与其所需的扭矩匹配。如果你的应用需要大量的扭矩,那么你可能需要一个具有更高功率的伺服电机。 

要素四:尺寸和重量

伺服电机的尺寸和重量应与其安装位置相适应。如果空间有限或需要移动设备,那么较小和较轻的伺服电机可能是更好的选择。 

要素五:控制器
控制器是影响伺服电机性能的重要因素,它是伺服电机的控制和驱动核心。选型伺服电机时,需要根据实际需求来选择适合的控制器,这样才能实现更加精确的控制。
需要注意的是,不同型号的伺服电机所配备的控制器可能存在差异,因此在选型时需要仔细比较不同型号之间的差异,选择最适合的电机和控制器组合。
最后,选择合适的伺服电机并不总是简单的任务,上述五个选型伺服电机的关键要素只能作为参考,具体电机型号和控制器选型还需要与供应商或工程师进行深入的讨论,以确定最适合你需求的电机类型和参数。

作为国内领先的高性能MCU研发企业,先楫半导体芯片产品可应用于伺服驱动器领域,先楫HPM6000系列芯片产品采用全新的RISC-V芯片系统架构定义、全新CPU内核、大量自主创新的IP设计,以及完整的配套生态,打造出了高性能的国产MCU系列,使我们的客户可以在不必增加成本和功耗的前提下,满足更高效的工业控制,更丰富的显示功能和更强大的数据处理要求。


下列为先楫半导体在电机驱动领域的一些主控芯片与方案:


HPM6700/6400


先楫主打产品HPM6700/6400系列不仅拥有816MHz的主频、还有LCD驱动、2D图形加速、JPEG解码、音频输入等多媒体外设,具备17个串口、双千兆以太网等通讯外设,还具备4组电机控制模块,能输出32路PWM输出、接4个编码器,可以完成单芯片驱动4个电机。可以实现LCD显示、音频信号处理、数据转发透传、电机控制等功能,主要应用于工业自动化、电机控制、电源管理、物联网等领域。



图片


先楫HPM6750单芯片4轴驱显一体伺服方案


图片


方案简介:四轴伺服解决方案采用高性能的 HPM6750 作为主控,单芯片实现 HMI 与四轴伺服运动控制,稳定性好、响应速度快、控制精度高,无需总线通信反馈与交互控制,片内完成所有数据采集、处理和显示,对伺服控制和四电机的同步控制效率大大提高。


方案特点:

  • 816MHz 主频控制器,性能强悍

  • 多伺服电机控制,高精度位置控制

  • 集传感器数据采集、显示、交互、多电机控制于一体

  • 相比模块化的伺服控制系统,方案性能和效率大大提高

应用场景:多轴协同场景,如

  • 机器人:工业机器人、SCARA机器人

  • 机床加工、伺服方案


HPM5300


HPM5300是先楫半导体面向工业自动化、新能源及汽车电子三大应用领域推出的一款高性能运动控制微控制器产品。


图片


HPM5300 支持双精度浮点运算及强大的 DSP 扩展,主频 480MHz,达到甚至超越国际主流高性能 MCU 产品,满足大多数应用场景下的开发需求。


目前,HPM5300系列产品已经广泛应用于工业自动化中的编码器和伺服驱动器,新能源中的微型逆变器,汽车电子中的 IMU、ECU 和汽车座椅门控模块等产业中。


磁编码器方案


图片


主控芯片:先楫HPM5300系列


方案特点:

  • 分辨率:17b

  • 支持最高转速:6000RPM

  • 支持增益偏差校正

  • 支持温漂补偿

  • 支持掉电多圈保存

  • 支持Offset校正


先楫优势:

  • 高算力:480MHz

  • 2 X 16b ADC

  • 输出协议丰富

  • 片内可编程运放,支持差分输入

  • 低功耗:1.5uA

  • 小封装:QFN 48


应用场景:伺服驱动器、机器人等


先楫HPM6200高速3D打印解决方案


图片


方案简介:基于HPM6280高性能CPU,内置FOC算法+H桥驱动芯片,以50K电流环频率实现4轴步进电机开环控制,步进电机速度>1200RPM。该方案是专业为3D打印行业订制,也适合舞台灯光、雕刻机、飞达、横机等行业应用。


方案特点:该行业定制化方案相比3D打印行业传统TMC控制方案,具有高速打印、低系统成本、高同步性的优势。


应用领域:3D打印机



申请样片,方案技术资料,请扫二维码。

图片


相关资讯
龙芯超声波流量计方案五大应用场景案例

超声波流量计广泛应用于工业、水利、环保、石油等领域的流量测量

窄带物联网(NB-IOT)技术常见应用场景及方案选型要素

NB-IoT属于低功耗广域网(LPWAN)范畴,能够连接需要少量数据、低带宽和长电池寿命的设备

瑞芯微RK3588、兆易创新GD32,盘点2024工程师最喜欢的国产芯片

我爱方案网团队根据所积累的芯片厂商数据、市场分析以及厂商第一手调研采访,精心挑选出10颗国产芯片

如何选择高可靠性的DC-DC模块电源

数字电源SoC需要满足电源模块高输出精度要求、任何拓扑的发波需求以及足够多的PWM外设接口

工业控制系统中用到的核心半导体技术

工业控制主要是通过电力电子、仪器仪表测量和信息通讯等技术对工业生产过程进行检测与控制