2016/12/27 13:26:08
设备应用中，我们可能会遇到一些情况，需要对电机进行替换，也就是用更新款的伺服电机替换原有型号产品。这些情况可能包括，产品过期淘汰、节约成本考虑、货期问题或者新技术的应用。尽管看上去仅仅是简单的产品替换，但在涉及到每一个应用的具体细节时，这其中还是会有诸多重要的影响因素是需要考虑的。
在电机替换过程中有哪些需要经常考虑和注意的要点。
合理的动机：
无论电机的替换是在何种情况和原因下进行的，其中有一个最重要的方面是必须清楚且时刻牢记的：风险的规避。
设备在“升级”过程中可能会出现各种问题，一个好的产品替换应能够做到让这些潜在问题数量最小化。如果对电机替换中可能出现的潜在风险不采取非常谨慎管理措施，将极有可能带来设备系统的故障和失效。
这就是说，产品价格和硬件成本不应该成为产品替换的唯一控制因素。 好的产品替换，应该可以兼顾风险的最小化和系统成本的优化，而不是简单的压低采购成本而接受更高的潜在风险。
轴稳定性：
惯量匹配 是非常重要的，这个我们在前文书曾经多次提到过，但事实上却时常被忽视。伺服电机在替换时应该确保转子惯量与原来的电机相同，或者尽可能接近。这样做的目的是为了确保在替换新电机后系统依然能够保持已有的稳定性。当然，前提是原有系统已经具备了所需的稳定性。
如果原有的系统分辨率较低，比如采用旋变反馈等低分辨率的速度或位置反馈设备，那么就非常值得考虑使用高分辨率的反馈设备，比如分辨率可以达到超过每圈 220 线的Sin/Cos 类型编码器。 这样做可以在负载/转子惯量匹配时获得更好的灵活性。 例如，使用高分辨率设备提升系统反馈分辨率，将有机会在电机替换时使用转子惯量仅为原来电机 1/3～ 1/2 的电机。这种方法已经在很多案例中被成功应用。
速度与扭矩
速度与扭矩的匹配同样是十分重要的。新的替换电机的性能需要能够达到或者超过原有电机。因此在电机替换时非常有必要审视和评估电机的每一项参数值（连续扭矩、额定转速...等等），以确保没有短板。
将每一台电机在整个转速范围内的扭矩值进行比对也是非常关键的。此时图形化的比较可能更有帮助，也就是电机的速度/扭矩（矩频特性）曲线的比较，并且将关键运行速度点的扭矩进行列表比对。例如，在 1000 RPM 时，A 电机的连续扭矩为 X Nm，B 电机的为 Y Nm，以此类推可以在整个运行转速范围内作这样的比较。
电机尺寸
尽管并不太影响电机的性能，但不可否认，如果新电机的安装尺寸与原有电机完全一致，那么整个“改造”过程将变得更加顺畅。因此，电机替换设计时，还是需要评估新老电机的外形尺寸图的，以尽量确保二者的一致性。而即使是具备通用工业安装尺寸标准的电机，如 IEC 或 NEMA，这样的评估也是非常必要的。这些“标准”尺寸的电机通常包含了相同的法兰、导向盘、子口和法兰安装孔（半径）尺寸，但经常却有着完全不同的轴尺寸（如轴径和轴长度）。因此，即便是在替换 NEMA 34 标准的电机，不同厂家的产品关于安装尺寸的定义可能是完全不同的。
其他考虑
电机是否是设备中唯一需要更换的部分呢？通常一台伺服电机的替换也意味着一些相关组件的更换，如：驱动器、电缆，有时甚至还涉及到控制器。那么在这种情况下，电机绕组的不同也就成为我们需要考虑的因素了（如果遵循厂家建议的话）。
如果新的替换电机需要与原有的驱动器匹配使用，那么这样的评估就是必须的了。绕组数据（包括某些电机常数 Kt 和 Ke） 、反馈设备类型以及分辨率、电缆插针...等等，仅仅是很少一部分需要仔细检查、校验和匹配的参数。此外，不同的伺服电机厂家经常在这些参数中使用不同的单位和通讯方式，此时就不能只通过这些参数的定义和单位来区分不同的电机了。
还有一些值得考虑的方面，可能包括：整体封装尺寸和体积、环境指标、制动抱闸、轴承和承载寿命、以及特殊应用场合。
最后必须在这里提醒大家，这样一篇推文并不能成为电机替换指导的“检查清单 Check List” 的全部。我们更希望将其作为实现有效伺服电机替换的一个“起点”，并且从此风险可以被认真的考虑并被管理起来。