微型直流電機(jī)在應(yīng)用中為提高驅(qū)動(dòng)及響應(yīng)需要對(duì)直流電機(jī)負(fù)載慣量進(jìn)行匹配，那么直流電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是如何計(jì)算的呢？下面天孚微電機(jī)來(lái)帶大家來(lái)了解下直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算方法。

轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小對(duì)直流電機(jī)的啟動(dòng)與制動(dòng)性能都有直接影響，至于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有具體要求規(guī)定，一般是與微電機(jī)廠家根據(jù)實(shí)際要求來(lái)商定，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以用計(jì)算與測(cè)試兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，我們先來(lái)說(shuō)計(jì)算方法，可以將直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子看成一個(gè)密度均勻的圓柱體，秤其質(zhì)量后，通過(guò)圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式來(lái)計(jì)算，如下：

式中，

J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.m2）；

M為轉(zhuǎn)子質(zhì)量（kg）；

R為轉(zhuǎn)子半徑（m）。

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實(shí)測(cè)法：?jiǎn)武摻z轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試法

可用假轉(zhuǎn)子輔助的單鋼絲實(shí)測(cè)法和附加輔助扭轉(zhuǎn)擺的單鋼絲實(shí)測(cè)法，假轉(zhuǎn)子輔助的單鋼絲實(shí)測(cè)法由于需制作一個(gè)假轉(zhuǎn)子，試驗(yàn)也較費(fèi)時(shí)。

● 假轉(zhuǎn)子制作要求

（1）材料密度均勻，最好采用軋制圓鋼；

（2）外圓圓整，端面平整；

（3）盡量使其質(zhì)量及形狀與被試轉(zhuǎn)子相同。

制作完成后，精確測(cè)量出它的外形尺寸，并通過(guò)公示計(jì)算出它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ja（kg·m2）。

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● 測(cè)試步驟

（1）將假轉(zhuǎn)子可靠地懸掛在鋼絲下。鋼絲的另一端牢固地系于一個(gè)支架上。應(yīng)注意鋼絲必須系在假轉(zhuǎn)子的直徑中心，使其自然下垂時(shí)軸線豎直。鋼絲長(zhǎng)度在2m左右，其截面直徑視假轉(zhuǎn)子質(zhì)量而定，即當(dāng)假轉(zhuǎn)子懸掛后應(yīng)不使其有明顯的伸長(zhǎng)變形，但又不能太粗，否則會(huì)影響測(cè)試擺動(dòng)及鋼絲本身不直而引起較大誤差；

（2）試驗(yàn)時(shí)，將假轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)30°-45°，然后松手，讓其靠鋼絲的扭力來(lái)回自由旋轉(zhuǎn)。用秒表記錄假轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期所用的時(shí)間（由原靜止位置想到左邊最大角度后，返回到原靜止位置，然后提到右邊最大角度位置后返回到原靜止位置，為一個(gè)擺動(dòng)周期。）。為了計(jì)時(shí)正確，第1-2個(gè)周期不計(jì)時(shí)，然后記錄幾個(gè)周期的時(shí)間，取其平均值作為假轉(zhuǎn)子一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期所用的時(shí)間Ta（s）。計(jì)時(shí)起點(diǎn)和終點(diǎn)應(yīng)在擺動(dòng)速度最大的位置，即擺動(dòng)中心位置；

（3）用已調(diào)好動(dòng)平衡的被試轉(zhuǎn)子換下上述假轉(zhuǎn)子，用同樣的方法求出被測(cè)試真轉(zhuǎn)子的擺動(dòng)周期T（s）；

（4）通過(guò)下面公式計(jì)算求出被試轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m2）。

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我們?cè)倏匆粋€(gè)角動(dòng)量公式：

L=Iω

公式中，

L為角動(dòng)量；

I為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

ω為角速度。

角動(dòng)量=合外力矩×?xí)r間，在轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，如果合外力矩不變，從ω1變化到ω2的時(shí)間與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是成正比的。

首先需要加工兩個(gè)已知轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的剛性轉(zhuǎn)子，分別標(biāo)記為轉(zhuǎn)子1和轉(zhuǎn)子2，可以在三維軟件中計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，轉(zhuǎn)子加工出來(lái)后用電子秤稱量實(shí)際重量后再修正一下軟件計(jì)算的值。然后微型直流電機(jī)需要安裝一個(gè)比較精確的測(cè)速裝置，比如光電編碼器，用上位機(jī)采集光電編碼器的角速度。再準(zhǔn)備一個(gè)剛性聯(lián)軸器，最好是密度均勻形狀規(guī)則的，稱重后計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

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將直流電機(jī)軸和轉(zhuǎn)子1通過(guò)聯(lián)軸器固定到一起，然后控制直流電機(jī)啟動(dòng)，等到轉(zhuǎn)速平穩(wěn)不再變化時(shí)，斷開電源，讓直流電機(jī)處于自由剎車的狀態(tài)，直到完全停轉(zhuǎn)。觀察直流電機(jī)的速度曲線，在速度下降階段取其中一段，比如直流電機(jī)從最高轉(zhuǎn)速4000降到0，取中間速度為3000和1000的兩個(gè)點(diǎn)，找到這兩個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間，計(jì)算時(shí)間差得到T1。同樣的方法，將轉(zhuǎn)子1更換為轉(zhuǎn)子2，得到時(shí)間差T2。

在斷開電源后的減速過(guò)程中，系統(tǒng)受到的合外力矩由兩個(gè)部分構(gòu)成，直流電機(jī)固有的摩擦力矩和轉(zhuǎn)子的空氣阻力力矩。其中摩擦力矩是和轉(zhuǎn)速相關(guān)的一個(gè)一次函數(shù)，兩次測(cè)試中這個(gè)摩擦力矩的變化是可以忽略的。而轉(zhuǎn)子的空氣阻力力矩由于是回轉(zhuǎn)體，空氣阻力小，可以忽略。所以最終：

T1/T2=I1/I2

I1=直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量＋聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量＋轉(zhuǎn)子1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

I2=直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量＋聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量＋轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

只有一個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是未知量，通過(guò)計(jì)算即可得出。

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以上就是直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量的計(jì)算確定方法，更多有關(guān)微型直流電機(jī)資訊，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注天孚微電機(jī)。