电机惯量的疑问 点击:15510 | 回复:181



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发表于:2008-07-16 08:56:44
楼主

我们选伺服电机,一般为了高速定位,资料上都推荐负载惯量比电机转子惯量,不大于3。

可是我就不明白了: 这关电机转子惯量啥事? 电机只管输出转矩就行了! 换句话说,两台电机输出同样的假设可以输出同样的力矩,那么应该是电机转子惯量越小的越好啊! 因为电机克服自身惯量所需要的力就少了!  而且电机惯量越小,越利于高速启停啊。

那为啥还得电机惯量和负载惯量匹配呢? 那位能给讲明白?谢谢!



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刘志斌

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发表于:2008-07-19 10:59:16
41楼

“一般来讲,惯量大的电机,那么输出的力矩也大”应该怎么说呢?

1、我想这不是一条定律,就不要把它当一条定律来用;

2、输出力矩大的电机,体积做得大,惯量大。原因是力矩大,所以要体积做得大,惯量大;

3、不是因为体积做得大,惯量大,所以力矩大!

刘志斌

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发表于:2008-07-19 11:04:34
42楼
要分清楚讨论的问题,不能考虑动力矩,与动力矩无关,是电机惯量和负载惯量之间的事情,是电机惯量和负载惯量之间的碰撞、冲击、松动的问题!

波恩

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发表于:2008-07-19 11:32:19
43楼
to 41楼:“刘志斌”总是喜欢在技术问题上玩哲学和逻辑!

cheng47

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发表于:2008-07-19 11:40:03
44楼

能在技术上玩哲学玩得通的都是牛人,因为哲学具有普遍性,一般的人都好理解,我什么时候能上升到这个层次,就有前途了,呵呵

波恩

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发表于:2008-07-19 14:27:25
45楼

修改后公式显示不正常,重贴于后,见谅!

刘志斌

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发表于:2008-07-19 14:27:49
46楼

这个问题还没有涉及哲学问题!

刘志斌

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发表于:2008-07-19 14:36:20
47楼

1、“转动惯量大的电机力矩未必一定大”,对!

2、“转动惯量大的电机力矩未必一定大”,就是对也与“电机惯量和负载惯量匹配”的问题无关;

波恩

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发表于:2008-07-19 14:40:47
48楼

电机的力矩正比于气隙围成的圆柱体的体积,其间的比例系数就是单位气隙面积的出力系数,因此电机的出力可以用公式表示为:

T=1/2*π*σ*D^2*L=2*σ*V

其中D为气隙直径,L为气隙长度,σ为单位气隙面积的出力系数,V为气隙围成的圆柱体的体积

从这个意义上将,的确电机的出力大,体积就必须相应跟着要大,因此可以认为电机的出力能力取决于电机的铜铁和磁材的体积消耗,不过材料消耗量并不能简单的等同于电机的转动惯量。如果认为转子是均匀的圆柱体,且D和L与气隙围成的圆柱体相同,则转子的转动惯量为:

J=1/32*π*ρ*D^4*L

其中ρ为转子的平均材料密度

根据上述公式,如果将气隙围成的圆柱体的轴向长度改为nL,并保持气隙围成的圆柱体体积不变,在单位气隙面积出力系数不变的前提下,则电机的力矩也不变,但是请注意:此时电机的转子惯量则会变为原来的1/n,因此同样出力的电机,细长转子的转动惯量小,而短粗或扁平转子的转动惯量大,因此转动惯量大的电机力矩未必一定大,关于这一点可以结合本人在39楼给出的实例得到验证。

结论:在同等电磁设计水平下(即单位气隙面积出力系数相同)

1.电机出力取决于气隙围成的圆柱体体积,亦即电机的铜铁和磁材的体积消耗量

2.同样出力,即气隙围成的圆柱体体积相同时,电机转子转动惯量取决于转子的长径比,转动惯量大不等于出力也大

波恩

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发表于:2008-07-19 14:53:32
49楼

to “刘志斌”:所谓“对”还算是勇于承认错误的良好表现,不过从『就是对也与“电机惯量和负载惯量匹配”的问题无关』看来“刘志斌”就显然是要死抗下去了

刘志斌

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50楼

 

管理 刘志斌 8楼 回复时间:2008-7-17 10:41:42

“本质问题是电机惯量小,力矩就小的缘故”,楼上的是这个意思吗?

刘志斌

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发表于:2008-07-19 18:21:14
51楼

这是我对网友的观点发问,并不是我就认同这个观点,我并没有对这个观点表态,波恩!!!

刘志斌

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52楼
“转动惯量大的电机力矩未必一定大”,我同意你的这个观点!

刘志斌

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发表于:2008-07-19 18:24:54
53楼
但我认为这个命题与搂住讨论的“电机惯量和负载惯量匹配”问题不相干!

刘志斌

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54楼

      “看来“刘志斌”就显然是要死抗下去了”

1、我“要死抗”什么?

2、我的观点是楼主的问题与你说的问题无关,不是一个性质的问题!

3、如果你要认为“电机惯量和负载惯量匹配”问题与电机力矩有关系,那我和你观点不同,否则没有意见分歧???

双片机

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发表于:2008-07-19 22:08:43
55楼

刘志斌分析得是有点道理,可是把转子和负载看成一个整体的话,又觉得不对呀!

到底真理是什么?

刘志斌

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发表于:2008-07-19 22:21:24
56楼

1、转子和负载是相互作用的个体,所以有惯量匹配问题;

2、如果把“转子和负载看成一个整体”,那定子与负载是相互作用的个体,所以有定子与负载的惯量匹配问题;

3、如果把定子与地球看成一个整体,那地球与负载是相互作用的个体,所以有地球与负载的惯量匹配问题;

刘志斌

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发表于:2008-07-19 22:23:58
57楼

1、转子和负载是相互作用的个体,所以有惯量匹配问题;

2、不匹配就容易松动,产生撞击声;

3、如果转子惯量过小,转子振动加大,容易机械损伤;

双片机

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发表于:2008-07-19 22:44:03
58楼

呵,老刘真能贴,怪不得有一万一千多分了.

刘志斌

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发表于:2008-07-19 22:50:42
59楼

看我把问题说清楚了没有?还有疑问吗?(那个分真害人,影响讨论)

 

波恩

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发表于:2008-07-20 11:50:48
60楼

在这里需要看看“惯量匹配”的目的是什么?个人以为在系统应用中,惯量匹配的目的可以从多个方面寻求到依据:

1.是大家最容易理解,也是最容易提及的伺服系统的稳定性的需要,在这个概念上,可以认为与电机的出力无关;

2.是系统的快速性需求的需要,在这个概念上,必须综合考虑电机出力和折算到电机轴端的系统总惯量之间的关系;

3.对于重负载系统而言,还有电机的散热能力和热容的需要。


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