伺服电机的负载惯量

1.F=ma  M=Jα

m表示物体平动时物体的惯性。

转动惯量(Moment of Inertia)是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母I或J表示。转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，可形象地理解为一个物体对于旋转运动的惯性。

2.惯量是伺服电机的一个重要指标[1]

惯量[inertia] [物]∶物质（物体）运动的惯性量值。其惯性大小的物理量，J= ∫ r^2 dm 其中r为转动半径，m为刚体质量惯量，也是伺服电机的一项重要指标。它指的是转子本身的惯量，对于电机的加减速来说相当重要。

转动惯量对伺服系统的精度、稳定性、动态响应都有不小影响，尤其是在负载加速和减速的过程中 。伺服系统应用中，折算到电机轴的负载惯量与电机的惯量之比不能过大，必须合理取值，否则，系统一般会出现振荡甚至失控。

2.1 作用

         它指的是转子本身的惯量，对于电机的加减速来说相当重要。

2.2 意义

       一般来说，小惯量的电机制动性能好，启动，加速停止的反应很快，适合于一些轻负载，高速定位的场合。如果你的负载比较大或是加速特性比较大，而选择了小惯量的电机，可能对电机轴损伤太大，选择应该根据负载的大小，加速度的大小等等因素来选择，一般有理论计算公式。

2.3 电机的转子惯量

电机的转子惯量是电机本身的一个参数。单从响应的角度来讲，电机的转子惯量应越小为好。但是，电机总是要接负载的，负载一般可分为二大类，一类为负载转矩，一类为负载惯量。

2.4  影响因素——负载惯量

        影响伺服电机响应的主要负载是负载惯量。伺服电机驱动器对伺服电机的响应控制，最佳值为负载惯量与电机转子惯量之比为一，最大不可超过五倍。通过机械传动装置的设计，可以使负载惯量与电机转子惯量之比接近一或较小。当负载惯量确实有这样大，机械设计不可能使负载惯量与电机转子惯量之比小于五倍时，则可使用电机转子惯量较大的电机，即所谓的大惯量电机。使用大惯量的电机，要达到一定的响应，驱动器的容量应要大一些。

3.惯量匹配的含义

对于一个特定的电动机，如果采用减速机构，使归算到电动机轴上的负载惯量与电动机的惯量相匹配（负载惯量等于电机惯量，即惯量比为1），在忽略减速器所增加的惯量和效率损失的情况下，系统就能实现最佳的功率传输，并能得到最大的负载加速度，这就是惯量匹配的涵义。

3.1伺服电机选型时，为什么要惯量匹配？

惯量匹配其实就是个供给侧改革的问题，驱动电机和负载依靠紧固件连接，传递过程是个碰撞过程，惯量比过大类似于小球撞击大球，连接部位肯定要引起冲击振动；惯量比过小类似于大球撞击小球，连接部位也容易一起振动，而且大马拉小车能量浪费。比较理想的惯量比是1：1，两个相同大小的球完全弹性碰撞对连接部分冲击最小，能量传递最快，但是这样电机的成本过高，工程上通常惯量比3-10左右是比较理想的。[2]

4.常见传动机构负载惯量计算方法及实例  [3]

 

5伺服电机负载惯量比的合理取值汇总

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[1]

惯量（物质）_百度百科
https://baike.baidu.com/item/%E6%83%AF%E9%87%8F/227129?fr=aladdin

[2]

作者：本捷明

链接：https://www.zhihu.com/question/41161636/answer/136113113
来源：知乎
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[3]

常见传动机构负载惯量计算方法及实例-惯量计算-技术文章-中国工控网

http://www.gongkong.com/article/201707/75378.html