伺服電機的慣量是怎么回事？值得收藏！
發布時間：
2024-10-29 17:05
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在上期伺服系統的選型視頻中，“慣量”一詞，引起了很多伙伴的探討。小部分伙伴表示選擇伺服電機時，常常忽略了它。大部分伙伴疑問伺服電機的慣量到底如何選？
那么，現在不妨花上兩分鐘，從生活中的小案例來輕松解決掉我們的“慣量困惑”。
1. 什么是伺服電機的慣量？
在日常生活中，我們不難發現有些東西推起來很輕松，而有些則需要很大的力氣。
比如推嬰兒車時，你幾乎不花費多大力就可以推動它。但推滿載水泥的斗車時，卻需要很大的力氣。
推動這兩種車的不同反應速度和力道需求，其實就是“慣量”在發揮作用。
伺服電機的慣量也是類似的概念，它代表了伺服電機對加速或減速反應的敏感度。
可以理解為伺服電機在啟動和停止時所需的“努力程度”：
·慣量大，電機需要更多的力氣來啟動；
·慣量小，啟動力氣輕且能夠迅速響應。
另外，伺服電機的慣量一般包含轉子慣量和負載慣量。
轉子慣量是電機內轉子的慣量，而負載慣量則是由電機驅動的裝置或機械的慣量。
理想情況下，轉子慣量和負載慣量之間的比例應當適中。也就是說，轉子慣量與負載慣量的比例無限接近于1:1，才能更輕松、高效、節能地發揮出伺服電機性能。
? 如果負載慣量過大，相當于讓伺服電機推“滿載斗車”，會導致加速和減速的響應時間慢，甚至可能導致系統不穩定；
? 而負載慣量過小，則可能無法有效發揮伺服電機的運動性能，出現抖動錯位。
所以，在伺服電機實際應用中，慣量的重要性就在于如何平衡加速/減速的響應與穩定性。就比如機器人手臂抓取物品時需要反應靈敏，而注塑機械手則更需要持續的動力和穩定性，這背后都離不開對慣量的精細控制。
2. 伺服電機慣量分為幾種？
根據不同需求，伺服電機的慣量分為三類：低慣量、中慣量和高慣量。
低慣量伺服電機
低慣量伺服電機反應非常靈敏，啟動和停止都很快，適合那些需要頻繁快速動作的設備。
例如，機器人夾爪在流水線上快速抓取物品，低慣量電機能迅速啟動和停止，確保工作效率和精準度。
中慣量伺服電機
中慣量伺服電機適用于中等負載和適度運動變化的情況。
例如，在自動化裝配線上，傳送帶需要搬運一定重量的產品，但速度不是特別快，此時中慣量電機能夠提供穩定的支持。還有電動縫紉機，既需要精準的控制速度，又要有足夠的力量推針穿透厚布料，中慣量伺服電機就很適合。
高慣量伺服電機
這種伺服電機的轉子較重，適用于重載且要求穩定的場合。
例如，大型機械手在搬運重物時，使用高慣量電機能夠確保系統在低速運行時依然平穩。還有升降平臺、電梯、數控機床等。
3. 慣量選擇需要考量哪些？
選擇適合的慣量需要考慮以下幾點：
負載情況
首先要了解伺服電機要驅動的負載。如果負載較輕且需要頻繁啟動、停止，選擇低慣量伺服電機是明智的；而如果負載較重，則應考慮中或高慣量伺服電機，以確保穩定性。
響應速度要求
在需要快速反應的場合，例如高速機械手臂，低慣量電機能快速適應變化。而在需要保持恒定速度的應用中，例如運輸重物的輸送帶，高慣量電機則更為適合。
精度要求
慣量匹配也影響伺服電機的精度。在對精度要求較高的應用中，選擇合適的慣量至關重要。如果電機和負載的慣量比例不合適，可能導致響應速度過慢，從而影響整體精度。因此，對于高精度要求的場合，中慣量伺服電機通常是更好的選擇。
啟動與停止頻率
如果設備需要頻繁啟動和停止，比如生產流水線中的機械手臂，低慣量電機可提供迅速的反應，減少慣量帶來的遲滯。而對于持續工作的設備，例如攪拌機或恒速傳輸設備，高慣量電機則更為合適。
我們知道通常在伺服系統選型時，除考慮電機的扭矩和額定速度等參數外，我們還需要先計算得知機械系統換算到電機軸的慣量，再根據機械的實際動作要求及加工件質量要求來具體選擇具有合適慣量大小的電機。
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