微型直流電機在應用中為提高驅動及響應需要對直流電機負載慣量進行匹配，那么直流電機轉子轉動慣量是如何計算的呢？下面天孚微電機來帶大家來了解下直流電機的轉動慣量計算方法。

轉子的轉動慣量的大小對直流電機的啟動與制動性能都有直接影響，至于轉子轉動慣量的大小，在國家標準中沒有具體要求規定，一般是與微電機廠家根據實際要求來商定，直流電機的轉子轉動慣量可以用計算與測試兩種方法來實現，我們先來說計算方法，可以將直流電機的轉子看成一個密度均勻的圓柱體，秤其質量后，通過圓柱體轉動慣量公式來計算，如下：

式中，

J為轉動慣量（kg.m2）；

M為轉子質量（kg）；

R為轉子半徑（m）。

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實測法：單鋼絲轉子轉動慣量測試法

可用假轉子輔助的單鋼絲實測法和附加輔助扭轉擺的單鋼絲實測法，假轉子輔助的單鋼絲實測法由于需制作一個假轉子，試驗也較費時。

● 假轉子制作要求

（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）盡量使其質量及形狀與被試轉子相同。

制作完成后，精確測量出它的外形尺寸，并通過公示計算出它的轉動慣量Ja（kg·m2）。

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● 測試步驟

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

（2）試驗時，將假轉子旋轉30°-45°，然后松手，讓其靠鋼絲的扭力來回自由旋轉。用秒表記錄假轉子旋轉一個周期所用的時間（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，為一個擺動周期。）。為了計時正確，第1-2個周期不計時，然后記錄幾個周期的時間，取其平均值作為假轉子一個旋轉周期所用的時間Ta（s）。計時起點和終點應在擺動速度最大的位置，即擺動中心位置；

（3）用已調好動平衡的被試轉子換下上述假轉子，用同樣的方法求出被測試真轉子的擺動周期T（s）；

（4）通過下面公式計算求出被試轉子的轉動慣量（kg·m2）。

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我們再看一個角動量公式：

L=Iω

公式中，

L為角動量；

I為轉動慣量；

ω為角速度。

角動量=合外力矩×時間，在轉動系統中，如果合外力矩不變，從ω1變化到ω2的時間與轉動慣量是成正比的。

首先需要加工兩個已知轉動慣量的剛性轉子，分別標記為轉子1和轉子2，可以在三維軟件中計算轉動慣量，轉子加工出來后用電子秤稱量實際重量后再修正一下軟件計算的值。然后微型直流電機需要安裝一個比較精確的測速裝置，比如光電編碼器，用上位機采集光電編碼器的角速度。再準備一個剛性聯軸器，最好是密度均勻形狀規則的，稱重后計算轉動慣量。

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將直流電機軸和轉子1通過聯軸器固定到一起，然后控制直流電機啟動，等到轉速平穩不再變化時，斷開電源，讓直流電機處于自由剎車的狀態，直到完全停轉。觀察直流電機的速度曲線，在速度下降階段取其中一段，比如直流電機從最高轉速4000降到0，取中間速度為3000和1000的兩個點，找到這兩個點對應的時間，計算時間差得到T1。同樣的方法，將轉子1更換為轉子2，得到時間差T2。

在斷開電源后的減速過程中，系統受到的合外力矩由兩個部分構成，直流電機固有的摩擦力矩和轉子的空氣阻力力矩。其中摩擦力矩是和轉速相關的一個一次函數，兩次測試中這個摩擦力矩的變化是可以忽略的。而轉子的空氣阻力力矩由于是回轉體，空氣阻力小，可以忽略。所以最終：

T1/T2=I1/I2

I1=直流電機轉子的轉動慣量＋聯軸器的轉動慣量＋轉子1的轉動慣量；

I2=直流電機轉子的轉動慣量＋聯軸器的轉動慣量＋轉子2的轉動慣量。

只有一個直流電機轉子的轉動慣量是未知量，通過計算即可得出。

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以上就是直流電機的轉子慣量的計算確定方法，更多有關微型直流電機資訊，請繼續關注天孚微電機。