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標題: 關于電機的討論 [打印本頁]

作者: hl90 時間: 2024-8-10 18:11
標題: 關于電機的討論
眾所周知；

不管是步進電機還是伺服電機，亦或是調速電機，重要的是計算選型他的速度和負載，伺服電機重要精密場合還會算到慣量；

轉矩的計算是按電機出來的軸徑？

畢竟軸是不一樣的粗的，而且軸上面還固定著轉子，那計算出來的慣量，是按照電機出力軸的軸徑算的，實際轉起來，或者停下來，軸帶著轉子，就比如咱們算慣量，軸的直徑是12mm，但是轉子比如都已經30mm了，那計算出來的慣量肯定是不一樣的；

其實只算負載和速度的選型還好一點，如果算慣量，那豈不是算出來的慣量的錯的？

我曹。有點懵逼了；

有哪位大佬給解解惑；

電機軸是不一樣粗的，如圖是目前拆的步進電機，拆了42和57的步進里面的軸，大的57的軸，小的42的軸；

(, 下載次數: 61)

作者: 學渣渣 時間: 2024-8-10 18:54
拆了步進，這電機就廢了哦

作者: 2年機械小白 時間: 2024-8-10 19:24
不懂

作者: 逐夢2020 時間: 2024-8-10 21:21
計算慣量不是算的負載的慣量嗎？跟電機軸有什么關系？不是拿負載慣量和電機慣量做對比嗎？

作者: m2006410 時間: 2024-8-10 23:40
電機減速器直驅外置剎車軸離合變矩移動物過高重的慣只要別太涉及精密復雜不算

作者: hl90 時間: 2024-8-10 23:57

學渣渣發表于 2024-8-10 18:54
拆了步進，這電機就廢了哦

本來是準備買幾個沒有維修價值的電機拆的；

今天剛好路邊有個回收廢舊電器的，在哪兒拆解，路邊散落了一地的步進電機

我就湊上去拆的；

作者: hl90 時間: 2024-8-10 23:59

逐夢2020 發表于 2024-8-10 21:21
計算慣量不是算的負載的慣量嗎？跟電機軸有什么關系？不是拿負載慣量和電機慣量做對比嗎？

電機的慣量選型是分段式的

比如絲桿電機；

需要計算軸的慣量，聯軸器的慣量，絲桿的慣量

然后把三者加起來

才是所有的慣量，

去比電機相應的慣量，才是慣量比

作者: 逐夢2020 時間: 2024-8-11 01:00

|hl90發表于 08-10 23:59 電機的慣量選型是分段式的 比如絲桿電機； 需要計算軸的慣量，聯軸器的慣量，絲桿的慣量 然后把三者加起來 才是所有的慣量， 去比電機相應的慣量，才是慣量比

軸上零件的慣量是需要計算，但是電機軸本身的慣量不是應該已經包含在電機慣量（轉子慣量）里面了嗎？難道電機的慣量只是指電機軸上的轉子慣量嗎？

作者: ytzhanggj007 時間: 2024-8-11 06:23
電機的慣量是有說明的，當然這是對有控制要求的電機說的，伺服電機都是有標注慣量的。但是對沒有控制要求的電機，比如普通y系列電機，再要求標注慣量就有點過了，標準中都沒有要求，自然現實中就沒有人去做。就比如印度那摔跤手，因為體重超差100g被取消資格，咱們平時體重超差10kg也沒人在意

賽道不同，要求迥異

作者: 學者11 時間: 2024-8-11 08:40
你文中這意思是什么玩意兒？云神霧躁，說了半天沒說出什么來呀

作者: wgary 時間: 2024-8-11 08:51
應該跟磁場有關

作者: EnochGo 時間: 2024-8-11 11:03
首先說結論吧，電機手冊的慣量跟出力軸尺寸無關。你可以轉變下思路，把這幾個物理量跟實際運動聯系起來，這個是在中學就教到的方法。

線性運動---《力》                   ---【*質量*】【---線速度--- 線加速度---動量】
旋轉運動---《扭矩//力矩//轉矩》---【*慣量*】【---角速度---角加速度---角動量】

這兩組可以說是在概念上高度對照，我用印象中的知識來解釋一下：
   對于線性運動，質量是一個關于保持靜止/勻速線性運動的特性，力是改變運動狀態的條件【大白話：質量越大也就是東西越重，想要讓他動起來，或者讓他剎住車，需要的力就越大】這個就是我們經常說的慣性，質量可以看作慣性的一個指標；
   對于旋轉運動，慣量是一個關于保持靜止/勻速圓周轉動的特性，而力矩則是改變旋轉運動狀態的條件【大白話：慣量好比在圓周運動里的質量，想要保持靜止或者讓他停轉，慣量越大，需要的力矩就越大】對照上一節說的物體在線性運動中的慣性問題，在旋轉運動中，慣量還有一個名稱叫慣性矩；

   再回到如何看待電機的慣量問題。實際上慣量的單位已經排除了尺寸的影響，在不特意說明的情況下，慣量是指物體沿著它自己的質量中心旋轉時的一個特性。舉個例子：如果兩個物體的慣量相同，它的外形不一定一致，可能一個輕一些但尺寸更大，而另一個中一些但尺寸更小。但對于他們而言，想要達到同樣的運動狀態（假設受力一致），需要的力矩其實都是一樣的。
   看到這里是不是感覺有點跟質量聯系變弱了，好像更復雜了？實際上這兩者還是強相關，區別在于要明白旋轉運動相對線性運動多了一個條件，轉動中心。我們在處理線性運動的時候，已經把一個立體的受力對象抽象成一個質點，所有的質量都集中在這個點上，這個點在一條線上來回跑動，這個就是線性運動。那么到了旋轉運動，我們把原本只在一條線上運動的點，放到一個需要考慮上下左右的平面上，在這個平面上，物體相對于某一個點在做旋轉，假設轉速是60r/min，如果我保持這個中心不變，把這個物體不斷地拉遠，那我們需要讓他保持同樣的轉速，是不是需要的力矩就越來越大。
   這里就引申出來我們在機構慣量匹配中的兩個問題。
   1、對于電機而言，手冊上標出來的慣量就是相對軸心，它本身的結構我們已經不關心了；
   2、對于我們設計的執行端，根據絲杠/帶傳動等等，質量相對于轉動中心的分布是復雜，加上減速比影響，電機轉一圈，后面的結構并不是對應一圈。
所以在計算慣量比時，我們多了一步《折算到電機軸》?！墩鬯愕诫姍C軸》其實就是根據我們后面設計的結構特征，把原本復雜的運動統一成在電機軸這一個旋轉中心的旋轉運動。
【大白話：不管多復雜，我先把它當成一邊是電機，另一邊是折算后的負載，兩個在一根軸上連著，電機轉一圈，折算后的負載也轉一圈】那么在這種情況下，如果電機的慣量太小，那是不是電機剎住了，軸那邊的負載還能拉著電機再轉一下？這個就又回到我們開頭，把慣量跟質量聯系到一起，一個小質量的物體跟一個大質量的物體，用一根剛軸連在一起，如果是小馬拉大車，那是不是小馬停下來的時候，大車往前一頂，能把小馬戳死？反而言之，如果是大馬拉小車，大馬剎住了，小車往前一頂，大馬什么感覺都沒有，輕輕松松。
   這個折算的具體的公式我就不贅述了。另外再偏題一下，慣量比（負載/電機）為什么一直都是大于1，也就是我們一直用小馬拉大車，而且還得算一下小馬能多小。為什么不拿大馬拉小車呢？這個解釋其實大家都能想到的，錢！小馬自己也要跑，它跑起來也要看自己的慣量，我們在執行段隨便放點小東西，他可能離電機軸稍微遠一些，對于電機來說就是很大的慣量了。而這么大一個慣量，我電機本身的慣量還想比你大的話，那我不是得選一個巨無霸電機，相對的功率跟工藝導致造價是好幾十倍，這個怎么可以。當然我不排除有大馬拉小車的情況，但是好比大伙做工掙口吃的一樣，老板肯定想少糧多出力嘛。
分享一下，像我在匹配慣量比的時候，第一步就是先找到a《電機的慣量》，這個就是放在軸左邊的【小馬】。第二步是分析執行結構的質量分布情況，根據公式計算負載折算到減速機這里的慣量多大，第三步就是檢查減速比，計算出來《負載慣量/（減速比的平方）》，這個就是b《折算到電機軸的慣量》，而這個b才是我們說的【大車】。最后一步就是計算慣量比=b/a，檢查下到底合不合適。（關于匹配問題，這個可以看論壇上的帖子，講的特別到位http://www.ytsybjq.com/forum.php?mod=viewthread&tid=477980）
再討論下之前看到的一些問題，減速機的慣量，聯軸器的慣量怎么處理？
對于減速機，一般情況下，很多廠商根本不會提供他們產品的慣量，想要計算都無從入手。但是如果有提供，這個慣量應該是相對于輸入端而言，也就是要b=《負載慣量/（減速比的平方）》+《減速機慣量》。
對于聯軸器，要看情況，如果一個小扭矩的場合，用的一個鋁合金聯軸器幾百克，然后我們聯軸器放在哪里？放在減速機后面，也就是如果考慮的話，現在的b=《負載慣量/（減速比的平方）》+《聯軸器慣量/（減速比的平方）》，后面這個值只有在聯軸器本身很大體積很大質量，它才是一個需要我們注意的值。這個處理方法，其實還是我們常用的，依據精度需求，適當地忽視一些因素影響。
綜上，這個是我本人對慣量的一份理解，請各位機友過目斧正。

補充內容 (2024-8-11 13:59):
慣性矩的叫法其實我不太贊同，很容易跟抗彎的I混淆。從個人觀點，我們在經典力學里面用的F=ma，m叫做《慣性質量》，而對于旋轉運動公式的T=Jα（阿爾法），J叫做《質量轉動慣量》是比較好的對比。

補充內容 (2024-8-12 16:24):
@599142655提到的是一個應用問題，也是從能量角度去看待質量m和慣量J。
能量才是運動的核心，相同的運動速度，質量越大動能越大。這個準則是線性+旋轉運動都適用。

補充內容 (2024-8-12 16:26):
對比兩者的公式組，不難發現旋轉運動多了一個尺寸指標，質量是kg，慣量是kg*m^2，這個m^2其實是旋轉中心到物體的一個尺寸。
抽象一點，可以說旋轉運動是線性運動的升維，從這個方面去理解也更容易看出兩者的統一

補充內容 (2024-8-12 17:13):
今天還看到慣量比折算時減速比的影響。
提供一個角度，還是一端電機一端負載的模型。想象下沒有減速比，那么電機一圈負載一圈。引入減速比后，電機1圈負載0.2圈，相當于負載的旋轉半徑變小5倍，旋轉更集中了。

作者: EnochGo 時間: 2024-8-11 11:10

EnochGo 發表于 2024-8-11 11:03
首先說結論吧，電機手冊的慣量跟出力軸尺寸無關。你可以轉變下思路，把這幾個物理量跟實際運動聯系起來，這 ...

后話，慣量計算方法，慣量單位是kg*mm^2，相同質量的物體，如果我們讓他沿著不同的中心轉動，這個物體的質量中心到旋轉中心的距離，就干系到物體的慣量。樓主被電機出力軸尺寸困擾的一點，就是少了一步共識，手冊上的電機慣量，就是認為電機沿軸線旋轉這個運動中，電機本身的一個慣量特性。
同樣對比線性運動中的質量，為什么質量那么簡單，而慣量很容易混淆呢？因為對于線性運動，物體只能有一種運動，無論是往左邊跑還是右邊跑，我都是在一條線上。而對于旋轉運動，我們如果只在一個平面上看，物體可以自己轉圈圈，也可以圍著a點轉，還可以圍著b點轉，這個旋轉中心就干系到慣量的計算。

作者: EnochGo 時間: 2024-8-11 13:02
@逐夢2020
如果是說電機本身運轉的加減速特性，確實跟它的慣量有關。
但是我們放在傳動設計里面去考慮，其實加減速時間是有一個大概的范圍，這個范圍我們公司內部一般定在0.3-0.8s之間，這個是電氣部門去給定的一個標準。我這邊其實偏結構工作，所以沒有細究這個數值的測試方法。我在網上看到一些網友分享的也大概在0.1-1s之間，這個主要是兩方面，一個是電機加速一般是超額定扭矩工作，過大的加速時間是一個異常的工況。另外一個是受限于電機本身特性，以及控制器的問題，加速時間沒辦法無限短。
至于你說的加減速時間怎么確認，我們一般都是選0.5，然后根據這個加減速時間+負載行程要求，去初步選型電機選型結構，然后根據運動曲線去核算瞬時功率，如果瞬時功率沒有超出我們的標準（小于3倍的額定功率）。那么下一步檢查下這個運動曲線下的總耗時，如果耗時太高，那就嘗試下探加速時間，改成0.3s看末端執行結構能不能達到設計要求。
當然這部分只是設計計算，后面還要校核強度，這個過程不是一步步來的，滿足不了一個指標就回頭看哪里可以改，換電機改減速比去匹配慣量，結構尺寸放大來保證強度。
這個設計模式其實是很標準的機械手冊設計方法，搞機這一行，很多東西不懂的話，靜下心去消化手冊里的內容是最好的，當然還要結合實際環境，有條件就是做測試去驗證。

作者: hl90 時間: 2024-8-11 13:31
步進電機的零件結構，電機的永磁鐵是粘在軸上的，很牢固，我用的80的大錘砸出來的

作者: 走在大路上 時間: 2024-8-11 16:04
要精確，分別算求和

作者: 棲格瑪 時間: 2024-8-11 16:30
軸的尺寸會影響慣量，但是電機廠家在設計之初會把轉子和軸的慣量考慮進去，在選型的時候按負載慣量匹配即可

作者: 加肥貓devil 時間: 2024-8-12 10:16
步進電機選型手冊上就有電機本身的慣量啊，不需要管軸粗多少，這個慣量是包含了轉子和軸的吧，供應商是提供的，我們只需要算自己工況的慣量然后去比對就可以了。

作者: 溫嶺第一機械師 時間: 2024-8-12 11:11
樓上有個大佬學習一下

作者: 599142655 時間: 2024-8-12 14:14
一般只有伺服系統才會考慮慣量。因為伺服系統要控制精度，需要盡快完成運動。加速和減速時間都有要求。普通電機一般定速都是連續運行。只要功率夠大就行。不用考慮減速。

作者: 游離縉云 時間: 2024-8-12 14:53
電機慣量有說明書，計算負載就行了

作者: 管理團隊 時間: 2024-8-20 14:37
公眾號留言選取
(, 下載次數: 47)

作者: wmb123 時間: 2024-8-22 08:53
轉子慣量一般都會直接在產品介紹中給出來，不用再單獨計算吧

作者: cangzhoumj 時間: 2024-8-22 13:25
說明啥意思

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