质量惯量比—— 动态运动控制系统设计专家建议 电机设计和惯量比 电机设计和惯量比 在当今的运动控制系统中，电机与负载之间恰当的惯量比 λ 往往是实现精确性能与避免系统不稳定的关键因素。本文将从实际应用层面，剖析电机设计的关键要素，以及阐述如何有效改善不利的惯量比情况。质量惯量比 λ，指的是电机转子惯量与负载惯量的比值。 任务对动态特性要求越高，λ 应越小。这表明，若要让负载快速且精准地加速并定位，电机惯量需尽可能贴近负载惯量。 举个日常生活中的例子，想象您要推着购物车转弯。购物车空载时（惯量低），转弯轻松又迅速；可要是装上几箱饮料（惯量高），购物车就变得难以操控，很难迅速且精准地转弯，甚至还会拽着人走。 改善不利惯量比的方法 1. 使用变速箱 – 变速箱能显著改善惯量比，原因在于计算时减速比 i 会进行平方运算。 示例：在机器人应用场景中，惯量比达到 150 是不可取的。 而使用传动比 i=8 的变速箱，可将 λ 值优化至 2.3 这对于此类应用来说是个不错的值。 像皮带驱动这类外部传动装置，也能起到相同的作用。 用配备变速箱的 BLDC 替换步进电机，能为新的解决方案创造可能。使用编码器同样可以实现定位 2. 转子的转动惯量较大的电机 – 般来说，其法兰尺寸也更大。对于 BLDC 电机，外转子也有独特优势。 3. 降低加速斜坡 – 制动斜坡尤为重要。4. 对于步进电机：使用编码器 – 虽然不能改善惯量比，但通过位置反馈可以在发生过冲后修正位置误差，还能为控制器带来更多调节选项，并能够实现前馈控制。
