电机转矩的计算

电机转矩的计算

以近红外系统为例：

电机 电位计 小齿轮 消间隙齿轮 螺旋槽套筒 光学镜筒

2 小齿轮 消间隙齿轮 螺旋槽套筒 光学镜筒 以下式中参数意义：

M(g) 8 86 18 81 J(g*mm) 213（J1） 49353（J2） 3335（J3） 2909（J4） R(mm) 8 16 14 11 T——力矩J——转动惯量——角度——角速度——角加速度P——功率E——能量

式1：电机带动小齿轮1转动

bTT J11111mTm电机转矩、T1是在齿轮传动中，其他齿轮作用在小齿轮1上的负载力矩、b1是黏性摩擦

系数，下同； 式2：

T11T22

T2是小齿轮传递给消间隙齿轮的力矩，1、2分别是两齿轮转动的角度

式3：小齿轮1传动给消间隙齿轮

bTT J222232T3是在齿轮传动中，作用在消间隙齿轮上的负载力矩，包括螺旋套筒的转矩（与消间隙齿

轮固定在一起，因此其转矩可不包括在负载力矩中）以及其与直线套筒之间的摩擦力矩、光学镜筒的力矩及其与直线套筒之间的摩擦力矩、电位计齿轮对其的负载力矩等； 式4：消间隙齿轮带动光学镜筒运动和电位计小齿轮

F4RT4T3

F4是使光学镜筒做直线运动的力，T4是消间隙齿轮传递给电位计齿轮的力矩，电位计齿轮

与电机齿轮同样大小

F4maf

f为光学镜筒与套筒之间的摩擦力。若要准确算F4，还需考虑倾斜角度

式5：消间隙齿轮传动给电位计小齿轮

T42T51

T5是作用在电位计小齿轮上的力矩，简化T5的计算得：

式6：

bTT J111165T6是使电位计旋转的力矩，可从电位计的数据手册上查到，按3~5mNm计算。

角速度和角加速度的确定：

调焦距离：+-3mm

若调焦时间定为3s（直线速度为1mm/s），消间隙齿轮转动的角度为90o，则角速度约为π/6，加速时间若为0.1s，则角加速度约为5π/3，即：

22 26523小齿轮与消间隙齿轮的传动比设为：1:4，则

121123203

光学镜筒做直线运动，则

s3mm1mmsa10mms2

由于黏性摩擦系数未知，只计算无摩擦时的力矩，未知变量太多（主要是黏性摩擦系数），

此方法无法计算

从能量的角度出发，计算功率P：

E122JPTTJ



已知转动惯量、估算出角速度、角加速度、求力矩：

式1：小齿轮

E1J112

式1：消间隙齿轮、螺旋槽套筒

E2(J2J3)22

式3：光学镜筒——做直线运动

E3mv22mgs

E2E1E2E3PtETP

得出T=15*10Nm （怀疑偏小）

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另一种算法：

输出功率= 输入功率* 效率

输出功率是镜筒的直线运动以及电位计的旋转运动，输入功率是电机功率，效率与齿轮传动效率以及摩擦有关，得出与前面相似（力矩的数量级相同）的结论