爱华网我们选伺服电机，一般为了高速定位，资料上都推荐负载惯量比电机转子惯量，不大于3。可是我就不明白了： 这关电机转子惯量啥事？ 电机只管输出转矩就行了！换句话说，两台电机输出同样的假设可以输出同样的力矩，那么应该是电机转子惯量越小的越好啊！因为电机克服自身惯量所需要的力就少了！而且电机惯量越小，越利于高速启停啊。那为啥还得电机惯量和负载惯量匹配呢？
刘志斌8楼回复时间：2008-7-1710:41:42
“本质问题是电机惯量小，力矩就小的缘故”，楼上的是这个意思吗？
踏沙行9楼回复时间：2008-7-1710:44:27
基本是这个意思。之所以受到制约，就是因为加工和设计工艺的原因。
这也是为什么有些电机有这个指标：扭矩质量比。
牛x的伺服厂家，这个指标很高的。不牛的厂家，一般都不提。
波恩 18楼回复时间：2008-7-1721:08:51
系统追求快速性的本质在于运动部件的加减速能力，因而才会有“小马拉大车，还是大马拉小车”的比喻，在这里马的大小指的是力矩能力，车的大小指的是系统惯量，要追求系统的加减速能力，就必须以相对更大的力矩去拖动目标惯量，在业内关于几倍惯量匹配之说，只不过是一种概念性的指导，同样力矩的伺服电机，完全可以有不同的转子惯量，同理，相同的转子惯量，也可能对应不同的力矩能力，因此单纯以惯量比来衡量系统的快速性，显然是存在差异的。所以说，对于最终系统而言，需要关心不是转子与负载的惯量比，而是电机力矩能力与系统总惯量（电机惯量与负载惯量之和）的比，即系统加减速能力。
至于电机的惯量大小与力矩大小的关系，其实并不存在严格的对应关系，在特定的电磁设计水平下，电机的力矩正比于气隙所围成的圆柱体的体积，这个体积越大，力矩越大，在相同的体积下，转子越细长，惯量越小，越短粗惯量越大。
刘志斌 23楼回复时间：2008-7-1810:54:34
为了说明问题，我现举例说明几种情况：
1、大家都坐小车，如果小车的底盘很轻，你会有什么感觉？
2、惯性飞轮为什么要增大惯量？
3、为什么有重的鎯头，还有轻的鎯头，什么时候用重的，什么时候用轻的？
5、用一个质量小弹球去打击一个质量大的钢块，是谁被打飞了？
6、这个问题既不是小马拉大车的问题，也不是电机惯量小，力矩就小的缘故！
7、之所以要“电机惯量和负载惯量匹配”的本质是，在电机与负载相互作用过程中，动量突变过程中，或者说出现冲击时，惯量小的一方加速度太大，速度变化太大而出现相互撞击或脱离失去控制的缘故！！！
8、就是说，在电机带动负载运行期间，电机转子与负载之间在惯量匹配的情况下，相互撞击或冲击的作用就很小！否则就很大！
“大家都坐小车，如果小车的底盘很轻，你会有什么感觉？”
1、当小车底盘轻时，在路面不平事，就会出现激烈颠簸，这是因为车在与地面之间相互作用时，因为车的惯量小而产生的；
2、当你坐在车里，在激烈颠簸时，你会离开座位飞起来，是因为你得惯量太小，换一个200公斤的巨人就不会离开座位了；
刘志斌 28楼回复时间：2008-7-1817:16:04
1、从公式：角加速度=启动力矩/（负载转动惯量+电机转子转动惯量）来看，电机转子转动惯量越小越好！
2、而搂主的问题是，电机惯量和负载惯量匹配的问题：
1）电机惯量和负载惯量匹配的问题，考虑的不是“角加速度=启动力矩/（负载转动惯量+电机转子转动惯量）”！
2）电机惯量和负载惯量匹配的问题，考虑的是电机惯量和负载惯量之间的相互作用，与外力矩无关！
3）如果电机惯量和负载惯量不匹配，就会出现电机惯量和负载惯量之间动量传递时发生较大的撞击！！！
枫叶29楼回复时间：2008-7-1817:41:42
28楼说的很有道理，其实就是负载惯量的匹配问题
用过伺服驱动器的人都知道，伺服系统参数的调整跟惯量比有很大的关系，惯量比越大，参数调整越趋边缘化，也越难调整，振动抑制能力也越差。
所以惯量比大了，系统参数调整将会是一件很难做的事情。
在没有自适应调整的情况下，系统的默认参数在1-3倍惯量下，系统会达到最佳工作状态。
firstrazor 30楼回复时间：2008-7-1820:15:04
基本同意刘志斌的，很形象地解释了惯量比关乎系统稳定性的问题。
firstrazor 31楼回复时间：2008-7-1820:19:26
枫叶解释也同意。自适应调整就是测出实际系统的惯量比，这是一个已确定的系统中唯一与负载有关的变数。有了惯量比和其他一些系统固有参数，就可以决定控制系统的调整参数了。
刘志斌35楼回复时间：2008-7-199:24:59
“负载和电机轴之间的联轴器松了，那肯定不行”
1、电机惯量和负载惯量匹配的问题，就是针对转子与负载之间的动量传递时的撞击及稳定性的问题；
2、楼上说的非常好，如果把转子与负载连成一个整体，那就是定子与负载的问题了，如果把定子与地球连成一个整体，那就是负载与地球之间的问题了；
3、其实你在说话中，早已接受“电机惯量和负载惯量匹配”的结论了，并且提出了解决的办法，就是将联轴器千万别搞“松了”，要紧固好！
刘志斌36楼回复时间：2008-7-199:31:05
“电机选型本质上还是要力矩，只不过一些工程计算上为负载力矩计算可能太麻烦，所以才有一个经验公式。而这个经验公式依赖的依据是：一般来讲，惯量大的电机，那么输出的力矩也大。”
1、电机选型是要“力矩”；
2、电机选型也要“电机惯量和负载惯量匹配”
3、一个是做功的问题，一个是系统稳定的问题，它们之间是独立的概念问题，是两回事；
firstrazor 37楼回复时间：2008-7-199:46:18
再次同意一下刘志斌的说法
刘志斌38楼回复时间：2008-7-1910:37:36
我举个物理实验的例子：
1、两个质量、大小完全相同的小球，以不同速度在一条直线轨道上同向运动，在碰撞后，两球交换速度同向运行；
2、两个质量、大小完全不相同切相差很大的小球，以不同速度在一条直线轨道上同向运动，在碰撞后，两球可能以不同速度反向运行；
波恩39楼回复时间：2008-7-1910:46:17
"而这个经验公式依赖的依据是：一般来讲，惯量大的电机，那么输出的力矩也大"———这么多年来，业界这个似真似假的误导的源头正在于这个“一般来讲”！
以三菱的J2系列伺服为例，HC-KFS73型小容量超低惯量电机的转子转动惯量为1.51kg*cm*cm，HC-MFS73型小容量超低惯量电机的转子转动惯量为0.6kg*cm*cm，HC-UFS73型小容量扁平式电机的转子转动惯量为5.9kg*cm*cm，HC-SFS73型中容量中惯量电机的转子转动惯量为6.6kg*cm*cm，这4款电机的额定力矩同为2.4Nm或2.39Nm，而转子自身的转动惯量的差额已最高可达11倍之多，试问该如何套用1～3倍的负载惯量比的选型原则？
刘志斌40楼回复时间：2008-7-1910:52:43
1、一台机器，总是由若干个部件构成，机器在运行一段时间后，各个部件之间会松动，也是同样的原因；
2、ShowFine 网友，如果你跟机器打交道时间长了，你就会发现有些“联轴器经常松动”，而有些“联轴器不经常松动”，除了联结的方法问题外，还有就是相互联结的两个物体之间惯量比的问题！
3、还有很多工作在剧烈振动条件下的机器设备，如打桩机、打夯机、冲床等等，铁匠打铁用的惯量很大的“铁砧子”等等！
刘志斌41楼回复时间：2008-7-1910:59:16
“一般来讲，惯量大的电机，那么输出的力矩也大”应该怎么说呢？
1、我想这不是一条定律，就不要把它当一条定律来用；
2、输出力矩大的电机，体积做得大，惯量大。原因是力矩大，所以要体积做得大，惯量大；
3、不是因为体积做得大，惯量大，所以力矩大！
刘志斌42楼回复时间：2008-7-1911:04:34
要分清楚讨论问题的性质，不能考虑动力矩，与动力矩无关，是电机惯量和负载惯量之间的事情，是电机惯量和负载惯量之间的碰撞、冲击、松动的问题！
双片机55楼回复时间：2008-7-1922:08:43
刘志斌分析得是有点道理，可是把转子和负载看成一个整体的话，又觉得不对呀！
到底真理是什么？
刘志斌56楼回复时间：2008-7-1922:21:24
1、转子和负载是相互作用的个体，所以有惯量匹配问题；
2、如果把“转子和负载看成一个整体”，那定子与负载是相互作用的个体，所以有定子与负载的惯量匹配问题；
3、如果把定子与地球看成一个整体，那地球与负载是相互作用的个体，所以有地球与负载的惯量匹配问题；
刘志斌57楼回复时间：2008-7-1922:23:58
1、转子和负载是相互作用的个体，所以有惯量匹配问题；
2、不匹配就容易松动，产生撞击声；
3、如果转子惯量过小，转子振动加大，容易机械损伤；刘志斌72楼回复时间：2008-7-2116:24:40
“在伺服系统应用中讲“惯量匹配”的根本目的就是要追求快速性与稳定性的平衡，绝不仅仅是稳定性。”
1、在伺服系统应用中讲“惯量匹配”的根本目的就是要追求“稳定性”，仅仅是“稳定性”！
2、“追求快速性”与追求“稳定性”是一对矛盾，“追求快速性”就必须减小转子惯量，可是追求“稳定性”却要增大转子惯量，这就是前边讨论出现过的争论之一；
3、例如：在车辆设计制造中，也同样遇到此矛盾，小车的底盘“要重”就是为了“稳”，而小车的底盘“要重”却影响车的快速性和灵活性；
刘志斌75楼回复时间：2008-7-2116:55:31
1、“稳定性”与“响应快速性”是一对矛盾，搞机械的无人不知！
2、“稳定性”相关的概念就是“惯量匹配”；
3、“响应快速性”相关的概念就是动力学方程；
4、从稳定性出发，需增大转子惯量；
5、从“响应快速性”出发，需要减小转子惯量；
刘志斌 78楼回复时间：2008-7-2117:33:01
“究竟是停止、是反向，取决的是质量和速度的乘积。而惯量是什么？是物体的固有属性啊，和速度有关系么？没有！！！”
1、质量就是平动物体的惯量，由于是转动，对应的就是转动惯量，所以质量就是惯量都是物体的固有属性；
2、碰撞后，两物体究竟是停止、是反向，取决的是质量比，就是惯量比；
刘志斌80楼回复时间：2008-7-2117:41:15
“根本理论依据就是转动定律。”
1、在物理学中，为什么把“碰撞”现象列出来讲？
2、在物理学中，为什么用“动能”和“动量”两个物理量来描述物体的状态？
3、在物理学中为什么有“动量守恒”而不一定“动能守恒”？
刘志斌81楼回复时间：2008-7-2117:53:59
“只是不想看到个别人脱离伺服系统这样一个高度应用化的系统背景，空谈割裂的貌似都正确的概念而已，我不打算纠缠脱离系统的概念”
1、搂主的问题是“惯量匹配”，讨论这个概念的物理实质和意义，有碍什么哪？
2、你愿意讨论别的没有人反对，例如“快速性”的问题，你不能用系统需要“快速性”反对系统也需要“稳定性”吧！
3、如果知道“惯量匹配”是系统稳定的需要，“转动定律”是系统“快速性”的需要，不就能更好的处理好伺服系统这样一个高度应用化的系统吗？
4、讨论“惯量匹配”的概念，怎么就是“空谈割裂的貌似都正确的概念而已”？
我love工控85楼回复时间：2008-7-2120:11:11
楼上各位大虾都各抒己见的表达的自己对电机惯量和负载惯量匹配问题的认识。
那我想请问，谁？能如何的确定电机惯量和负载惯量匹配呢？
刘志斌86楼回复时间：2008-7-2120:48:54
“如何的确定电机惯量和负载惯量匹配呢？”
1、如果明确电机惯量和负载惯量匹配是电机转子惯量与负载转动惯量之间相互动量传递中运动量变化量越小，即系统越稳定的条件；
2、那么根据物理知识质量比越接近于1，电机惯量和负载惯量越匹配；
3、但是考虑伺服系统要求“响应的快速性”，电机惯量不能太大，平衡考虑“负载惯量比电机转子惯量，不大于3”。
