慣性是物體對速度變化的阻力，物體越重或尺寸越大，其慣性就越大。在運動控制或伺服系統中，電機和負載都有慣性，它們的慣量之比將影響系統的性能。

這一比例是電機尺寸調整中最重要的一個方面，也是最容易被忽視的一個方面。電機慣量主要由電機轉子的尺寸驅動。通過將所有運動部件（皮帶、螺釘、齒條和小齒輪、外部負載和聯軸器）的慣性相加，計算出負載慣性。

為了使電機控制系統在加減速過程中有效地控制負載，電機和負載的慣性應盡可能接近相等，但1:1的慣性匹配是很難實現的。許多因素都會影響可接受的慣性比，但最重要的因素之一是系統的符合性或結束。機械部件不是完全剛性的，并且隨著柔順部件的增加，系統將具有更多的柔順性。系統合規性主要由更靈活的部件（如皮帶和聯軸器）驅動，一般來說，柔度越高，慣性比應該越低。

沒有確定理想慣量的公式，但大多數伺服尺寸指南的目標是慣性比10:1或更低，較高的傳動比會導致電機比必要時超負荷工作，并且在劇烈運動時會導致沉降時間增加，從而降低效率，增加運行成本和循環時間。通過適當的慣性比，如果慣性比非常高（超過10:1），則電機可能根本無法控制系統，即使處于靜止狀態。這將導致電機使用過多的功率來保持負載穩定，或者需要大量的工程時間來將系統調節到穩定狀態。

電機制造行業大多采用四種慣量估測技術，以具體應用在電機實際物理結構中，求得準確的電機轉子慣量值，四種方法分別為控制補償法、慣量比較法、分段辨識法及電氣比較法。

控制補償發：1992 洛侖茲(Robert D. Lorenz)提出一種測電機內部 參數方法，求得包括慣、黏滯系數Viscosity) 及摩擦損耗之值，其原由前饋補償之控制論(Feedforward Control)，估得電機參數值，此一作法已大應用于伺服級電機中。

慣量比較法：近來，以色MEA電機測試公司(M.E.A. Testing Systems Ltd.)采用外加一個已知慣值之飛輪，觀察電機加裝飛輪后的加速變化，由已知慣估測未知慣的技術，獲得電機轉子慣值。

分段鑒別法：針對永磁式直有刷電機進系統鑒別(System Identification)，用輸入多次大小同之步階電壓，透過數學矩陣運算，求得電機內部參數，包括電感、電阻、反電動勢常數(Back Electro Motive Force Constant, Back-EMF Constant) 、轉矩常數(Torque Constant) 、轉子慣及黏滯系數。

電氣比較法：已知電機系電能與動能間轉換機構，電機系統可劃分為電氣及機械兩種類別，電氣部分系指輸入電壓、電、電機線圈電阻及電感，機械部分為輸出轉矩、轉速、電機慣及黏滯系數。由自動控制學可知，電氣響應速會比機械響應速來得快。運用方式系改變電機機械參數，對電機慣進調整，故測時間較長。改變電機電氣參數，用控制器調整電機輸入電源，測時間較短。

已知改變電機電氣參數，測時間較為短暫，然而在操作時間上，洛侖茲需調配控制器參數而較為耗時，且慣值估測結果偏差較大，直接影響加速法測準。運用電機電氣參數部分，在影響慣估測前提下，提升電機測系統測試效，達到快速測之目的。

結論

如果慣量比太高，有兩種方法可以降低它：增加傳動比（每轉電機的輸出距離）或使用更大的電機。由于皮帶輪的低機械優勢，在皮帶傳動系統中經常需要變速箱。還可以顯著降低系統的慣性比，因為齒輪比對負載的慣性有平方反比的影響。降低慣性比的第二種方法是使用具有更高慣性的較大電機（有時移動到中等慣性電機）。但是，由于所需的空間和成本，變速箱是首選解決方案。

來源：老趙說制造

審核編輯 黃昊宇