伺服电机的惯量是怎么回事？值得收藏！
发布时间：
2024-10-29 17:05
来源：
在上期伺服系统的选型视频中，“惯量”一词，引起了很多伙伴的探讨。小部分伙伴表示选择伺服电机时，常常忽略了它。大部分伙伴疑问伺服电机的惯量到底如何选？
那么，现在不妨花上两分钟，从生活中的小案例来轻松解决掉我们的“惯量困惑”。
1. 什么是伺服电机的惯量？
在日常生活中，我们不难发现有些东西推起来很轻松，而有些则需要很大的力气。
比如推婴儿车时，你几乎不花费多大力就可以推动它。但推满载水泥的斗车时，却需要很大的力气。
推动这两种车的不同反应速度和力道需求，其实就是“惯量”在发挥作用。
伺服电机的惯量也是类似的概念，它代表了伺服电机对加速或减速反应的敏感度。
可以理解为伺服电机在启动和停止时所需的“努力程度”：
·惯量大，电机需要更多的力气来启动；
·惯量小，启动力气轻且能够迅速响应。
另外，伺服电机的惯量一般包含转子惯量和负载惯量。
转子惯量是电机内转子的惯量，而负载惯量则是由电机驱动的装置或机械的惯量。
理想情况下，转子惯量和负载惯量之间的比例应当适中。也就是说，转子惯量与负载惯量的比例无限接近于1:1，才能更轻松、高效、节能地发挥出伺服电机性能。
⬆ 如果负载惯量过大，相当于让伺服电机推“满载斗车”，会导致加速和减速的响应时间慢，甚至可能导致系统不稳定；
⬇ 而负载惯量过小，则可能无法有效发挥伺服电机的运动性能，出现抖动错位。
所以，在伺服电机实际应用中，惯量的重要性就在于如何平衡加速/减速的响应与稳定性。就比如机器人手臂抓取物品时需要反应灵敏，而注塑机械手则更需要持续的动力和稳定性，这背后都离不开对惯量的精细控制。
2. 伺服电机惯量分为几种？
根据不同需求，伺服电机的惯量分为三类：低惯量、中惯量和高惯量。
低惯量伺服电机
低惯量伺服电机反应非常灵敏，启动和停止都很快，适合那些需要频繁快速动作的设备。
例如，机器人夹爪在流水线上快速抓取物品，低惯量电机能迅速启动和停止，确保工作效率和精准度。
中惯量伺服电机
中惯量伺服电机适用于中等负载和适度运动变化的情况。
例如，在自动化装配线上，传送带需要搬运一定重量的产品，但速度不是特别快，此时中惯量电机能够提供稳定的支持。还有电动缝纫机，既需要精准的控制速度，又要有足够的力量推针穿透厚布料，中惯量伺服电机就很适合。
高惯量伺服电机
这种伺服电机的转子较重，适用于重载且要求稳定的场合。
例如，大型机械手在搬运重物时，使用高惯量电机能够确保系统在低速运行时依然平稳。还有升降平台、电梯、数控机床等。
3. 惯量选择需要考量哪些？
选择适合的惯量需要考虑以下几点：
负载情况
首先要了解伺服电机要驱动的负载。如果负载较轻且需要频繁启动、停止，选择低惯量伺服电机是明智的；而如果负载较重，则应考虑中或高惯量伺服电机，以确保稳定性。
响应速度要求
在需要快速反应的场合，例如高速机械手臂，低惯量电机能快速适应变化。而在需要保持恒定速度的应用中，例如运输重物的输送带，高惯量电机则更为适合。
精度要求
惯量匹配也影响伺服电机的精度。在对精度要求较高的应用中，选择合适的惯量至关重要。如果电机和负载的惯量比例不合适，可能导致响应速度过慢，从而影响整体精度。因此，对于高精度要求的场合，中惯量伺服电机通常是更好的选择。
启动与停止频率
如果设备需要频繁启动和停止，比如生产流水线中的机械手臂，低惯量电机可提供迅速的反应，减少惯量带来的迟滞。而对于持续工作的设备，例如搅拌机或恒速传输设备，高惯量电机则更为合适。
我们知道通常在伺服系统选型时，除考虑电机的扭矩和额定速度等参数外，我们还需要先计算得知机械系统换算到电机轴的惯量，再根据机械的实际动作要求及加工件质量要求来具体选择具有合适惯量大小的电机。
所以，小奥也为大家提供一份伺服电机“惯量”计算的各种小妙招文档，扫描下方二维码，添加好友备注“惯量”，即可获取。
作为运动控制与智能感知领域的自主创新者，奥通不但提供优质的产品和综合运动控制解决方案，更热烈欢迎与各位大拿一起共创共赢，为中国制造加速与世界融合贡献力量
惯量,电机,伺服,负载,伺服驱动器