Electric motor scaling laws and inertia in robot actuators
2 months ago
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- 讨论了电机比例定律与机器人执行机构中的惯性问题，重点阐述基本原理而不限定具体解决方案
- 比较了三种不同电机尺寸与齿轮减速比的执行机构设计，以反射惯量（定义为转子惯量与齿轮比平方的乘积）为评价指标
- 探讨一阶电机比例定律，揭示转矩、质量、功率损耗和转子惯量如何随电机长度和半径变化
- 引入与尺寸无关的品质因数(FoM)，通过质量和电机半径归一化，实现不同尺寸电机效率的横向比较
- 该品质因数与反射惯量和齿轮比相关联，证明反射惯量本质上是特定转矩下功率损耗的函数，与齿轮比或电机尺寸无关
- TQ无框电机的实测数据验证了该品质因数在大多数电机尺寸中的普适性，仅短叠厚型号存在例外
- 电机拓扑结构通常对品质因数影响不大，但横向磁通电机等突破洛伦兹力限制的设计除外
- 分析同时指出了局限性：未考虑峰值转矩、磁饱和、热传导等因素，且假设齿轮为理想状态（无质量、无惯量、100%效率）
- 核心结论：理论和实证数据均表明，执行机构的反射惯量由特定转矩下的功率损耗决定，与齿轮比或电机尺寸无关