微型直流电机在应用中为提高驱动及响应需要对直流电机负载惯量进行匹配，那么直流电机转子转动惯量是如何计算的呢?下面天孚微电机来带大家来了解下直流电机的转动惯量计算方法。

转子的转动惯量的大小对直流电机的启动与制动性能都有直接影响，至于转子转动惯量的大小，在国家标准中没有具体要求规定，一般是与微电机厂家根据实际要求来商定，直流电机的转子转动惯量可以用计算与测试两种方法来实现，我们先来说计算方法，可以将直流电机的转子看成一个密度均匀的圆柱体，秤其质量后，通过圆柱体转动惯量公式来计算，如下：

公式1

式中，

J为转动惯量(kg.m2);

M为转子质量(kg);

R为转子半径(m)。

实测法：单钢丝转子转动惯量测试法

可用假转子辅助的单钢丝实测法和附加辅助扭转摆的单钢丝实测法，假转子辅助的单钢丝实测法由于需制作一个假转子，试验也较费时。

● 假转子制作要求

(1)材料密度均匀，最好采用轧制圆钢;

(2)外圆圆整，端面平整;

(3)尽量使其质量及形状与被试转子相同。

制作完成后，精确测量出它的外形尺寸，并通过公式计算出它的转动惯量Ja(kg·m2)。

● 测试步骤

(1)将假转子可靠地悬挂在钢丝下。钢丝的另一端牢固地系于一个支架上。应注意钢丝必须系在假转子的直径中心，使其自然下垂时轴线竖直。钢丝长度在2m左右，其截面直径视假转子质量而定，即当假转子悬挂后应不使其有明显的伸长变形，但又不能太粗，否则会影响测试摆动及钢丝本身不直而引起较大误差;

(2)试验时，将假转子旋转30°-45°，然后松手，让其靠钢丝的扭力来回自由旋转。用秒表记录假转子旋转一个周期所用的时间(由原静止位置想到左边最大角度后，返回到原静止位置，然后提到右边最大角度位置后返回到原静止位置，为一个摆动周期。)。为了计时正确，第1-2个周期不计时，然后记录几个周期的时间，取其平均值作为假转子一个旋转周期所用的时间Ta(s)。计时起点和终点应在摆动速度最大的位置，即摆动中心位置;

(3)用已调好动平衡的被试转子换下上述假转子，用同样的方法求出被测试真转子的摆动周期T(s);

(4)通过下面公式计算求出被试转子的转动惯量(kg·m2)。

公式2

我们再看一个角动量公式：

L=Iω

公式中，

L为角动量;

I为转动惯量;

ω为角速度。

角动量=合外力矩×时间，在转动系统中，如果合外力矩不变，从ω1变化到ω2的时间与转动惯量是成正比的。

首先需要加工两个已知转动惯量的刚性转子，分别标记为转子1和转子2，可以在三维软件中计算转动惯量，转子加工出来后用电子秤称量实际重量后再修正一下软件计算的值。然后微型直流电机需要安装一个比较精确的测速装置，比如光电编码器，用上位机采集光电编码器的角速度。再准备一个刚性联轴器，最好是密度均匀形状规则的，称重后计算转动惯量。

将直流电机轴和转子1通过联轴器固定到一起，然后控制直流电机启动，等到转速平稳不再变化时，断开电源，让直流电机处于自由刹车的状态，直到完全停转。观察直流电机的速度曲线，在速度下降阶段取其中一段，比如直流电机从最高转速4000降到0，取中间速度为3000和1000的两个点，找到这两个点对应的时间，计算时间差得到T1。同样的方法，将转子1更换为转子2，得到时间差T2。

在断开电源后的减速过程中，系统受到的合外力矩由两个部分构成，直流电机固有的摩擦力矩和转子的空气阻力力矩。其中摩擦力矩是和转速相关的一个一次函数，两次测试中这个摩擦力矩的变化是可以忽略的。而转子的空气阻力力矩由于是回转体，空气阻力小，可以忽略。所以最终：

T1/T2=I1/I2

I1=直流电机转子的转动惯量+联轴器的转动惯量+转子1的转动惯量;

I2=直流电机转子的转动惯量+联轴器的转动惯量+转子2的转动惯量。

只有一个直流电机转子的转动惯量是未知量，通过计算即可得出。