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慣量對電機有影響嗎？
閱讀：2508 發(fā)布時間：2022-6-29為什么會有慣量？這不得不提我們力學(xué)的祖師爺牛頓。根據(jù)牛頓定律，任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止。這種物體保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，稱為慣性。同樣對于旋轉(zhuǎn)繞軸轉(zhuǎn)動的剛體，回轉(zhuǎn)物體也有保持其勻速圓周運動或靜止的特性。物質(zhì)（物體）運動的慣性量值中，質(zhì)量是對物體直線運動時慣性大小的量度；而轉(zhuǎn)動慣量是剛體繞軸轉(zhuǎn)動時慣性的量度。
電機轉(zhuǎn)動慣量與其負載轉(zhuǎn)動慣量，存在一定的匹配關(guān)系——電機如同拉車的馬，負載如同馬車，馬和馬車必須大小匹配才能獲得良好的使用效果。如果小馬拉大車，則可能把小馬直接累死；如果大馬拉小車，則對于馬的能力來說，是一種浪費。因此，要根據(jù)負載的轉(zhuǎn)動慣量，選用合適的電機，這個過程也稱為慣量匹配。舉個例子，一輛跑車，一輛土方車，馬力都是1000，同樣拖了10噸的土，問哪個車啟動的快，停的穩(wěn)？肯定是土方車。另外問，兩個車什么都不帶，哪個車啟動的快？肯定是跑車。這就是負載慣量和電機慣量匹配的關(guān)系。對于電機的加減速來說相當重要。如果不能很好的匹配慣量,電機的動作會很不平穩(wěn).一般來說，小慣量的電機制動性能好，啟動，加速停止的反應(yīng)很快，高速往復(fù)性好，適合于一些輕負載，高速定位的場合,如一些直線高速定位機構(gòu)。中、大慣量的電機適用大負載、平穩(wěn)要求比較高的場合，如一些圓周運動機構(gòu)和一些機床行業(yè)。如果負載比較大或是加速特性比較大，而選擇了小慣量的電機，可能對電機軸損傷太大，選擇應(yīng)該根據(jù)負載的大小，加速度的大小，等等因素來選擇。
影響伺服電機響應(yīng)的主要負載是負載慣量。伺服電機驅(qū)動器對伺服電機的響應(yīng)控制，值為負載慣量與電機轉(zhuǎn)子慣量之比為一，不可超過五倍。通過機械傳動裝置的設(shè)計，可以使負載慣量與電機轉(zhuǎn)子慣量之比接近一或較小。當負載慣量確實有這樣大，機械設(shè)計不可能使負載慣量與電機轉(zhuǎn)子慣量之比小于五倍時，則可使用電機轉(zhuǎn)子慣量較大的電機，即所謂的大慣量電機。使用大慣量的電機，要達到一定的響應(yīng)，驅(qū)動器的容量應(yīng)要大一些。
對于直線運動的物體，其慣量即為質(zhì)量；而對于回轉(zhuǎn)運動的物體，其慣量為：I=mr^2（m 表示剛體的某個質(zhì)元的質(zhì)量，r 表示該質(zhì)元到轉(zhuǎn)軸的垂直距離）
（1）、對于細桿
當回轉(zhuǎn)軸過桿的中點并垂直于桿時
I=mr^2/12；
當回轉(zhuǎn)軸過桿的端點并垂直于桿時
I=mr^2/3；
（2）、對于圓柱體
當回轉(zhuǎn)軸是圓柱體軸線時
I=mr^2/2；
（3）、對于細圓環(huán)
當回轉(zhuǎn)軸通過環(huán)心且與環(huán)面垂直時，
I=mr^2；
當回轉(zhuǎn)軸通過環(huán)邊緣且與環(huán)面垂直時，
I=2mr^2；
（4）、對于薄圓盤
當回轉(zhuǎn)軸通過中心與盤面垂直時，
I=mr^2/2 ；
當回轉(zhuǎn)軸通過邊緣與盤面垂直時，
I=mr^2/1.5；
（5）、對于空心圓柱
當回轉(zhuǎn)軸為對稱軸時，
I=（mr1^2+mr2^2）/2
r1和r2分別為其內(nèi)外半徑。
（6）、對于球殼
當回轉(zhuǎn)軸為中心軸時，
I=mr^2/0.67；
當回轉(zhuǎn)軸為球殼的切線時，
I=mr^2/1.67；
R為球殼半徑。
（7）、對于實心球體
當回轉(zhuǎn)軸為球體的中心軸時，
I=mr^2/0.4；
當回轉(zhuǎn)軸為球體的切線時，
I=mr^2/1.4；
R為球體半徑。
（8）、對于立方體
當回轉(zhuǎn)軸為其中心軸時，
I=mr^2/6；
當回轉(zhuǎn)軸為其棱邊時，
I=mr^2/0.67；
當回轉(zhuǎn)軸為其體對角線時，
I=mr^2/0.1875；
（9）、對于長方體
當回轉(zhuǎn)軸為其中心軸時
I=(mr1^2+mr2^2)/12
式中r1和r2是與轉(zhuǎn)軸垂直的長方形的兩條邊長。