2012年5月10日 星期四

High-inertia motor is not always better and the low-inertia motor is not always worse. It depends on application.

1. High-inertia motor is not always better and the low-inertia motor is not always worse. It depends on application.
T= I x α (Torque = Inertia x Angular Acceleration)
P= T x ω (Power Rating = Torque x Angular Acceleration)
P = I x α x ω
Therefore, with the same power, if the inertia is increased, the acceleration must be decreased which means the characteristics of the acceleration and deceleration are worse. Of course, the angular speed will be changed, too. Here, we assume that the operating speed remains the same.
“I “ is a fixed value. After a system (such as flying shear system, the flying shear will not change. But if it is used for conveyer belt, the inertia will change. When the goods on the belt become more, the drag force should be strengthened.) is set, the users can use the formula (T=I*α) to estimate the acceleration and deceleration, and the required torque.
α = (target speed- initial speed)/ (needed time from initial speed to target speed)
If a system needs the torque of 1 N-m, and using either high-inertia or low-inertia motor is able to achieve the performance, the low-inertia motor is a better choice if a quick response and a high speed are desired.
Therefore, it can be easy to explain why low-inertia motor is better by the above formula. Because the rotor inertia of the low-inertia motor is lower and the rotor is lighter also, so when the motor stops, the regenerative power will be less. By the same logic, hitting the wall at the same speed, the power of the fat person is bigger than the thin person’s.
In conclusion, if the application requires quick response and good acceleration and deceleration characteristics, the low-inertia motor is more applicable (if the torque force is enough). If the application needs large torque, such as heavy lifting system, the high-inertia motor would be more suitable.

並不是高慣量就一定好,低慣量就一定差,要看其應用場合

1. 並不是高慣量就一定好,低慣量就一定差,要看其應用場合。
T= I x α (扭力 = 慣量 x 角加速度)
P= T x ω (功率 = 扭力 x 角速度)
P = I x α x ω

所以,同樣的功率之下,若慣量提升,加速度必下降,即加減速的特性變差了,當然,角速度也會相對變化,在此我們先假設其運轉速度不變。

I是固定的,當一個系統設定好後 (如飛刀系統,因為飛刀不變,但如果用於輸送帶,慣量則會變,當輸送帶上的物品變多時,拖的力量需加大)。
所以,你可以利用T= I x α 來估其加減速的大小及所需的扭力
α = (目標轉速 - 初始速度) / (初始速度到目標速度所需時間)

若一個系統需1 N-m的扭力,則高慣量與低慣量的馬逹皆可逹成時,如果要其反應快一點,轉快一點,則低慣量會是比較理想的選擇。用以上的公式,也可以輕而易舉的解釋,因為低慣量馬逹,其轉子慣量比較低,轉子比較輕,所以要停下來,回生的能量比較少,以同樣的速度撞牆,胖子撞的力量會比瘦的大。

總而言之,如果要反應快,加減速特性好,如果扭力值夠的話,選用低慣量的馬逹會比較理想,如果要求是要大扭力的,如舉重物,則可能要選用高慣量的馬達。

2. 補充說明:
包裝機的切刀軸,通常是做變速度運轉,速度的變化會隨切長比(產品長/單位切刀周長)而變!
當切長比與1差別愈大,切刀速度變化愈大。

與系統慣量的關聯:
當一個愈胖的人,靈活性就愈差。同理:系統慣量愈大,做加減速愈難。
也就是加速時需要更大的電流(容易產生AL006警報),減速時產生回升能量也愈高
(容易產生AL005警報)!

處理方法:
1) 換慣量小的馬達。
2) 外加回升電阻,可消耗更大的回升能量。
3) 將DC Bus並聯,獲取更大的系統電容(目前此法暫不建議使用)。
4) 更換外徑不同的切刀,以適合不同範圍的產品長度,使切長比接近1,可以讓加減速緩和。
5) 調整凸輪曲線,讓加減速更平緩(搭配韌體V1.029 sub02以上版本)

3. JL: 負載慣量;JM: 馬達慣量;

1) 較低負載慣量比,工作效果較佳,但是當JL / JM < 3 時,就不需要再特別增大JM 來降低 JL / JM ; 因為這樣子JL+JM 就會更大了,不利整體加減速時間。 2) 當連結的機構是較軟的方式 (例如皮帶,鋼絲等) 負載慣量比過大時(>10),當要加減速較快時,則容易表現不佳,例如:超調。
橫機就是4米長的皮帶傳動,這時候選擇較高慣量會較佳。

3) 當連結機構是直聯或是剛性極高的,此時馬達軸與負載可視為一體。
i) 當應用是屬於高頻度的加減速來回或是走停運動,則低慣量馬達效果較佳,但JL / JM > 5,低慣量馬達的意義就變淡了。
ii) 若應用是要求低速穩定性高,需抵抗外力做良好加工,則選擇高慣量馬達效果較佳。