粗枝大葉篇
事先申明：我的選型方法屬于簡單實用，但不精準。精準需要具體問題具體分析，經過計算才能給出結果。
電機粗淺地分為兩大類，動力電機和控制電機。
動力電機，以動力轉換為目的，例如普通的交流異步電機，把電能轉換為機械能，一般采用簡單的電氣電路就可以控制啟動和停止。
控制電機，除了承擔能量和動力轉換外，更重要的是準確地控制速度和精度，它必須配套使用驅動器或者放大器，通過控制信號（脈沖、模擬量電壓、總線數(shù)據(jù)）進行控制和調節(jié)，例如步進電機和伺服電機?？刂齐姍C是自動化控制的核心元件，尤其伺服電機和步進電機是3C行業(yè)廣泛大量使用的產品，如果不聊伺服電機，同行工程師之間都不好意思打招呼。
控制電機選型分為三步，功率、速度、精度。
1. 功率/力矩（二者相通）
首先必須保證電機帶得動負載，如果帶不動，一切都為零。電機功率與電機的尺寸大小是正比關系——胖子力大，看日本相撲運動員即知。大功率電機必然對應大尺寸和大體積。如果電機體積小，功率指標卻很大，則一定有某些使用方面的限制，例如溫升。
功率必須保證有一定余量，既要滿足勻速運行階段也要滿足加減速階段。加減速階段要比勻速階段的力矩大幾倍，以保證提供足夠的力矩產生加速度。勻速運行時，盡管電機的速度可以很高，但是由于只需要維持勻速運動，所需力矩往往非常小。
誤區(qū)：認為電機加速和減速所需要的時間相等。真實情況是減速耗時總是比加速耗時長，原因很好理解，運動的能量只能由驅動器完全消耗完，電機才能徹底停下來。
直線運動場合：功率=力×速度（單位：W=N×m/s）
旋轉運動場合：功率=力矩×轉速÷10（單位：W=N.m×rpm）
產品樣機階段務必多預留一些功率的余量。功率小了，設計時電機安裝尺寸就小，如果需要更換大功率電機時，由于安裝空間不夠，導致無法安裝，有時候機械的強度也不夠。從成本角度看，選大功率電機額外增加的成本總是比較小的。
2. 速度
速度分為工藝速度和電機速度，兩者之間有一一對應關系，且匹配必須合適。
工藝速度往往是如下表述：每分鐘多少米放料速度；8秒鐘一個生產周期；1小時生產36000瓶啤酒等等。
電機速度分為靜態(tài)精度和動態(tài)精度（后續(xù)再詳講）
以點膠機為例，完成正方形的點膠，它的邊長100mm，機械結構X-Y平臺，電機+絲桿，絲桿螺距20mm。工藝速度是要求4秒鐘完成點膠。
4段邊長，每段邊長之間需要0.1s的暫停時間，則實際用于點膠的時間：4-0.1×4=3.6s；每段邊用于點膠的時間：3.6÷4=0.9s
點膠平均線速度：0.1÷0.9=0.11m/s
電機轉速：0.11÷0.02=5.5rps=333rpm
關于速度，由于國情和客戶的瘋狂追求，肯定要求最快，甚至要求天馬行空的速度。針對此，一定要先了解行業(yè)已有的速度，以這個速度為基準，凡是超出這個基準很多的指標就不具有可行性，屬于一廂情愿的自以為是。因為行業(yè)現(xiàn)行速度總是由工藝、材料、整個設備的機械設計共同決定了，強行提高某一個技術指標，往往其它方面就會拖后腿。例如速度提高了，整個設備運行時產生巨大的震動和噪音，設備運行的壽命也縮短了。
舉例說明行業(yè)已有的速度：印刷速度范圍是60~100m/min，機床空回速度1m/s，3C行業(yè)加工速度是以秒作為計時基準。
3. 精度
精度分為工藝精度和電機精度，兩者之間有一一對應關系，且匹配必須合適。
工藝精度往往是如下表述：切割精度是多少？軌跡精度是多少？同步精度是多少？
電機精度分為靜態(tài)精度和動態(tài)精度（后續(xù)再詳講）。
盲目的追求更高精度是不智的，花錢無數(shù)，收益卻很少，甚至適得其反。有時候精度似乎提高的不多，實現(xiàn)起來成本卻很高，有時候是不可承受的成本，甚至原有整個方案都需要推倒重來。
以多色印刷為例，套印精度±0.05mm，通過機械換算，可以算出0.05mm對應的電機精度——電機編碼器的精度，即電機旋轉一圈對應編碼器的線數(shù)。
關于速度和精度，兩者一定是矛盾的，速度快了精度就差，速度慢了精度就高，因此需要兼顧考慮成本/性能（投入/產出），找到兩者的最佳平衡點。解決速度和精度之間的矛盾時，我們寧可犧牲速度，也要保證精度，速度不夠導致的生產效率低下，可以采用多購置設備來解決。
選型除了理論分析和計算，更為重要的是必須積累大量的現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)，融合貫通永遠不能離開實際應用?；钌默F(xiàn)場比抽象的數(shù)據(jù)令人印象深刻，一次街頭打架比武館練拳三年更能行走江湖！
發(fā)布日期：2022-05-18 02:46:11
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