除了扭矩或速度外，在確定電機(jī)尺寸時(shí)還應(yīng)考慮另一個(gè)因素。

你有沒有想過為什么賽車的車輪和輪胎與山地自行車不同?這是因?yàn)橘愜囀褂酶p、更薄的車輪來提高性能。更輕、更薄的車輪降低了車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;讓它更容易兜售。在以毫秒為單位的比賽中，一點(diǎn)意味著很多。

什么是“慣性”?

慣性來自拉丁詞 iners ，意思是閑置或遲鈍。 慣性被定義為任何物理對(duì)象對(duì)其速度的任何變化的抵抗力。慣性越大，加速或減速的阻力越大。

什么是“負(fù)載慣量”?

負(fù)載慣性或慣性矩是任何物理對(duì)象從旋轉(zhuǎn)軸的角度對(duì)其速度的任何變化的阻力。對(duì)于旋轉(zhuǎn)負(fù)載，它是其質(zhì)量與質(zhì)量與軸的垂直距離的平方的乘積。負(fù)載慣量通常稱為“J”。

什么是“容許負(fù)載慣量”和“慣量比”?

電機(jī)無法驅(qū)動(dòng)無限大的負(fù)載慣量。制造商通常會(huì)為電機(jī)提供允許的負(fù)載慣量或慣量比值，以幫助確定電機(jī)尺寸。 允許的負(fù)載慣量值是通常為交流和無刷電機(jī)提供的指南(示例在帖子末尾給出)。 慣量比s 通常是針對(duì)步進(jìn)或伺服電機(jī)給出的，它們是通過將負(fù)載慣量總量(或反映的負(fù)載慣量，如果有齒輪)除以電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量來計(jì)算的。如果超過這些值，電機(jī)可能會(huì)失步、失速或振動(dòng)。閉環(huán)電機(jī)可以處理比開環(huán)電機(jī)更大的慣性比。

示例：推薦的允許慣性比

請(qǐng)記住，這是一個(gè)安全準(zhǔn)則，如果設(shè)置正確，可能會(huì)超過這些值。我記得和一個(gè)為賭場(chǎng)制造老虎機(jī)(帶杠桿的老式老虎機(jī))的人交談過。他的團(tuán)隊(duì)正在使用步進(jìn)電機(jī)來旋轉(zhuǎn)氣缸，以確定您是否保留日常工作。通過正確的運(yùn)動(dòng)曲線、緩慢的加速和減速斜坡以及反復(fù)測(cè)試，他們能夠使用超過這些允許值的電機(jī)……大大超過了很多。

提示：如果您需要超過負(fù)載慣量比...

如何計(jì)算負(fù)載慣量?

讓我們看一些常見的例子，看看負(fù)載慣量是如何計(jì)算的。首先，慣性 (J) 的基本方程如下所示。

基本慣性 (J) 方程

不用擔(dān)心。這個(gè)公式有簡(jiǎn)化的形式。下面顯示了針對(duì)實(shí)心圓柱體、空心圓柱體、矩形物體、偏心軸矩形物體和直線運(yùn)動(dòng)物體的五種常見載荷(物體)的五個(gè)不同簡(jiǎn)化方程。

根據(jù)以下條件選擇適當(dāng)?shù)姆匠淌剑?/p>

運(yùn)動(dòng)中負(fù)載(物體)的形狀

旋轉(zhuǎn)軸(x 或 y)

提供的詳細(xì)信息(您有負(fù)載的重量嗎?)

例如，如果提供了重量，并且您正在計(jì)算圍繞其 x 軸旋轉(zhuǎn)的實(shí)心圓柱體，請(qǐng)使用下面的第一個(gè)方程式 ( Jx )(質(zhì)量為“ m ”)。如果未提供重量，但您有負(fù)載的直徑、厚度和材料密度，則可以使用下面的第二個(gè)方程 ( Jx)計(jì)算負(fù)載慣量(密度為“ p ”)。

圓柱體或圓盤的慣性(從 x 或 y 軸開始)

空心圓柱的慣性(從 x 或 y 軸開始)

矩形物體的慣性(從 x 或 y 軸開始)

具有偏心軸的矩形物體的慣性

直線運(yùn)動(dòng)物體的慣性

測(cè)量單位

慣性單位通常以兩種方式使用，即 oz-in2 和 oz-in-sec2。前者包括重力，后者僅包括質(zhì)量。理論上，慣性是質(zhì)量的一個(gè)因素，所以它不應(yīng)該包括重力，但實(shí)際上我們不能輕易地測(cè)量地球上的質(zhì)量。

Oriental Motor 通常以 oz-in2 為單位提供慣量。然后，當(dāng)我們計(jì)算加速扭矩時(shí)，我們將總慣性除以重力。

重力 = 386 英寸/秒2

oz-in2 = 基于重量的慣性

oz-in-sec2 = 基于質(zhì)量的慣性

從 oz-in2 到 oz-in-sec2 的轉(zhuǎn)換

要完成這些計(jì)算，您可能需要一些額外的信息，例如材料密度來完成您的計(jì)算。這是計(jì)算物體重量所必需的。通過簡(jiǎn)單的在線搜索可以找到更多內(nèi)容。

示例：負(fù)載慣量計(jì)算

嘗試計(jì)算以下應(yīng)用的負(fù)載慣量。您需要計(jì)算哪些部分?

您需要將電機(jī)驅(qū)動(dòng)的所有組件的所有負(fù)載慣量值相加。這包括負(fù)載、皮帶和滾筒。您需要使用 2 個(gè)不同的方程式。

根據(jù)我們?cè)?中學(xué)到的知識(shí)，這里是負(fù)載扭矩計(jì)算。 < >電機(jī)選型基礎(chǔ)知識(shí)第 1 部分 - 負(fù)載轉(zhuǎn)矩

處理大負(fù)載慣性?使用減速電機(jī)

如果您要處理大量的負(fù)載慣量，有一種簡(jiǎn)單的方法可以按指數(shù)方式減小它。負(fù)載慣量按齒輪比的平方減小。結(jié)果值是反映的負(fù)載慣性，它是電機(jī)軸上的負(fù)載慣性(與齒輪箱軸上的負(fù)載慣性相反)。

如果您有興趣了解更多信息，請(qǐng)參閱此處的白皮書，其中討論了如何使用減速機(jī)來降低負(fù)載慣性。這是專門針對(duì)步進(jìn)電機(jī)的。

< >白皮書：如何使用步進(jìn)電機(jī)解決尺寸和重量增加的負(fù)載問題

在哪里可以找到“允許的負(fù)載慣量”?

現(xiàn)在您已經(jīng)計(jì)算出您的總負(fù)載慣量值，您如何找到可以處理它的電機(jī)?

以下是BLE2 系列 200/400 W 無刷電機(jī)(來自我們的目錄)的允許負(fù)載慣量圖表示例。由于我們已經(jīng)計(jì)算出每個(gè)傳動(dòng)比的最大允許負(fù)載慣量值，因此您不必計(jì)算。 盡量不要超過這些值。如果超過這些值，電機(jī)可能仍會(huì)工作，但不能保證。

如果您沒有我們的目錄，我們還在網(wǎng)站上列出了允許的負(fù)載慣量值。

對(duì)于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，允許的負(fù)載慣量值未公布，因此請(qǐng)使用推薦的慣量比指南。

這就是現(xiàn)在的負(fù)載慣性。請(qǐng)記住，負(fù)載慣量只是成功確定電機(jī)選型所需的三個(gè)計(jì)算之一(不要忘記扭矩和速度)。在下一篇電機(jī)選型基礎(chǔ)知識(shí)文章中，我將解釋負(fù)載慣性如何影響扭矩的另一個(gè)組成部分 -加速扭矩，這對(duì)于確定應(yīng)用的總扭矩需求也很重要(這也是賽車比普通自行車更容易騎行的主要原因自行車)。

審核編輯：湯梓紅