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关于伺服电机惯量匹配一系列问题及选型介绍

宣布日期：

2022-12-14

一、“惯量匹配”如何确定？

传动惯量对伺服系统的精度，稳定性，动态响应都有影响。惯量大，系统的机械常数大，响应慢，会使系统的固有频率下降，容易爆发谐振，因而限制了伺服带宽，影响了伺服精度和响应速度，惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利，因此，机械设计时在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。权衡机械系统的动态特性时，惯量越小，系统的动态特性反应越好；惯量越大，马达的负载也就越大，越难控制，但机械系统的惯量需和马达惯量相匹配才行。

差别的机构，对惯量匹配原则有差别的选择，且有差别的作用体现。差别的机构行动及加工质量要求对JL与JM巨细关系有差别的要求，但大多要求JL与JM的比值小于十以内。一句话，惯性匹配简直定需要凭据机械的工艺特点及加工质量要求来确定。关于基础金属切削机床，关于伺服电机来说，一般负载惯量建议应小于电机惯量的5倍。

惯量匹配关于电机选型很重要的，同样功率的电机，有些品牌有分轻惯量，中惯量，或大惯量。其实负载惯量更好照旧用公式盘算出来。常见的形体惯量盘算公式在以前学的书里都有现成的（可以去查机械设计手册）。我们一经做过一试验，在一伺服电机的轴伸，加一大的惯量盘准备用来做测试，结果是：伺服电机低速时停不住，摇头摆尾，不绝地振荡怎么也停不下来。厥后改为：在两个伺服电机的轴伸对接加装联轴器，对其中一个伺服电机通电，作为动力即主动，另一个伺服电机作为从动，即做为一个小负载。原来那个摇头摆尾的伺服电机，启动、运动、停止，运转一切正常！

二、惯量的理论盘算的功式？

惯量盘算都有公式，至于多重负载，好比齿轮又带齿轮，或涡轮蜗杆传动，只要划分算出各转动件惯量然后相加即是系统惯量，电机选型时建议根椐差别的电机进行选配。负载的转动惯量肯定是要设计时通过盘算算出来拉，如果没有这个值，电机选型肯定是不那么合理的，或者肯定会有问题的，这是选伺服的更重要的几个参数之一。至于电机惯量，电机样本手册上都有标注。虽然，对某些伺服，可以通过调解伺服的历程测出负载的惯量，作为理论设计中的盘算的参考。究竟在设计阶段，许多类似摩擦系数之类的参数只能凭据经验来猜，不可能准确。理论设计中的盘算的公式：（仅供参考）通常将转动惯量J用飞轮矩GD2来体现，它们之间的关系为

J=mp^2= GD^2/4g

式中 m与G－转动部分的质量（kg）与重量（N）；D－惯性半径与直径（m）；g=9.81m/s2 －重力加速度飞轮惯量=速度变革率*飞轮距/375

虽然，理论与实际总会有偏差的，有些地区（如在欧洲），一般是接纳中间值通过实际测试获得。这样，相对我们的经验公式要准确一些。不过，在目前照旧需要盘算的，也有牢固公式可以去查机械设计手册的。

三、关于摩擦系数？

关于摩擦系数，一般电机选择只是考虑一个系数加到盘算历程中，在电机调解时通常都不会考虑。不过，如果这个因素很大，或者讲，足以影响电机调解，有些日系通用伺服，据称有一个参数是用来专门测试的，至于是否好用，自己没有用过，预计应该是好用的。有网友发贴说，曾有人爆发过这样的情况：设计时照搬外洋的机械，机械部分号称一样，电机功率放大了50%选型，可是电机转不动。因为样机的机械加工、装配的精度太差，负载惯量是差未几，可摩擦阻力相差太多了，对具体工况考虑不周。

虽然，黏性阻尼和摩擦系数不是同一个问题。摩擦系数是稳定值，这点可以通过电机功率给予赔偿，但黏性阻尼是变值，通过增大电机功率虽然可以缓解，但其实是不对理的�？銮颐挥猩杓埔谰�，这个更好是在机械状态上解决，没有好的机械状态，伺服调解完全是一句空话。另有，黏性阻尼跟机械结构设计、加工、装配等相关，这些在选型时是必须考虑的。并且跟摩擦系数也是息息相关的，正是因为加工水平不敷才造成的摩擦系数未必，差别点相差较大，甚至技术工人装配水平的差别也会导致很大的差别，这些在电机选型时必须要考虑的。这样，才会有包管系数，虽然归根结底照旧电机功率的问题。

四、惯量的理论盘算后，微调修正的简单化

实际情况是，某品牌的产品种种各样的参数已经确定，在满足功率，转矩，转速的条件下，产品型号已经确定，如果惯量仍然不可满足，能否将功率提高一档来满足惯量的要求？

谜底是：功率提高可以发动加速度提高的话，应是可以的。

五、伺服电机选型

在选择好机械传动计划以后，就必须对伺服电机的型号和巨细进行选择和确认。

（1）选型条件：一般情况下，选择伺服电机需满足下列情况：

1.马达更大转速＞系统所需之更高移动转速。

2.马达的转子惯量与负载惯量相匹配。

3.连续负载事情扭力≤马达额定扭力

4.马达更大输出扭力＞系统所需更大扭力（加速时扭力）

（2）选型盘算：

1. 惯量匹配盘算（JL/JM）

2. 回转速度盘算（负载端转速，马达端转速）?

3. 负载扭矩盘算（连续负载事情扭矩，加速时扭矩

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