【半導體精講】這絕對是2026年講到最好的半導體教程，從工藝概述到半導體設備設計！帶你從零基礎學會半導體知識！少走99%的彎路！ P33 - 設備——放卷機構通過慣量匹配計算來選擇一款合適的伺服電機

大家好 今天我們來講解一下卷繞機放卷部分 它的這個灌料匹配的一個算法 我是本集課主講老師江黎 大家可以關注一下我 每天呢 我會在這裏給大家分享飛鞭設計知識 那麼我們首先看到呢 前面有個料卷 這個料卷呢 它的重量大概是60公斤到100公斤左右 然後呢 我們後面的這個電機呢 需要驅動這個前面的料卷的進行放料操作 當然它肯定是有這個加速度要求的 我們需要呢 在一秒鐘內的加速到一米每秒 也就是加速度呢 它的這個表面的限速度的這個加速度 它要達到一一米每平方秒 好 這是我們這些初始要求 這裏之所以我們對它呢 直接進行這個灌料匹配啊 是因爲你灌料匹配完了以後呢 這個電機它的功率是可以滿足要求的 下面呢 我們就來看一下到底如何去對它的灌料進行一個匹配 究竟是怎麼算的 首先呢 我們要把這個負載灌料呢 把它算出來 然後這裏呢 還有個前提條件是什麼呢 就是我們這個減速筆 它也要參與到這個灌料計算當中去啊 它的這個公式是怎樣的 我們首先來把這個減速筆交代一下 首先呢 我們與這個四副電機呢 安裝的這個減速機 它的減速筆呢 是四筆 然後我們在這個在這個傳動軸這個部分 我們有我們有個錯位傳動 採用了這個同步帶 這邊的有個減速筆呢 是1.5 有的人會問爲什麼我們還要進行這個逐級減速呢 其實不是逐級減速的問題啊 我們完全可以採用一個六筆減速機 但是呢 有個前提條件就是什麼 我們這邊採用的是一個氣脹軸來脹緊前面的這個物料 我們需要在這個末端通壓出空氣 所以呢 才使用了這樣一個錯位傳動 用了同步帶同步帶呢 它同時能夠起到緩衝減震的作用 同時你在這個位置要選擇一個什麼高速旋轉接頭 因爲呢 這個旋轉接頭氣接氣的這個部分是不動的 然後呢 這個軸是需要旋轉的 好 那麼交代這一些的以後呢 我們的這個減速筆是如何參與到慣量計算當中來的 首先呢 我們的慣量匹配顧名思義呢 就是將我們的負載慣量負載慣量 比上這個電機的轉子慣量 好 那麼如果在這個電機的前面的加了這個減速機的話呢 或者加了這個減速筆的話 我們在這個轉子慣的技術上的還要乘以減速筆的平方 也就是i的平方 那麼我們這邊換算下來四筆的1.5筆的這邊是相乘 那麼他就是一個什麼六的平方六筆嗎 六筆的相當於個六筆的減速機 好 那麼我們剩下的只需要把這個負載慣量和這個電機管轉子慣量求知就可以了 負載慣量可以求得轉子慣量的話呢 我們直接找到相對應品牌的伺服電機呢 去進行選擇就可以了 好 那麼把這個公式最終呢 我們要小於等於某個值 如果是使用的這個進口電機 我們大概就是30 然後呢 如果使用的是國產伺服電機的話呢 我們最好匹配到10啊 以避免一些意外發生 好 那這個話呢 我們就來算一下這個負載慣量究竟是怎麼算的 那麼對於這種工況的話呢 我們可以默認這個前面的這個料卷呢 我們把它默認爲一個語言盤或者是圓柱體類型的 那麼這種類型呢 它的這個慣例計算方法呢 是j等於八分之一乘以m乘以d的平方 這邊的這個所代表的意思啊 我們把它換算成這個換算成d 還有這個密度 還有這個高度來進行這個計算的話呢 這公式可以換成我們第一個這邊寫了 這等於π除以32乘以肉乘以l乘以d的四次方 然後這然後這裏的話呢 肉是密度 l是這個圓柱體的高度 d呢 是圓柱體的直徑 好 通過這種算法的話呢 我們就來計算一下 首先我們這個鋁嘛 正極是鋁 鋁的密度呢 是2700 也就是2.7乘以10的三次方千克每立方米 這個單位一定要搞清楚 然後呢 再乘以這個0.4 0.4呢 就是我們這個圓柱體的高度 0.4米 然後呢 我們這個圓柱體的它的直徑的是0.5 乘以0.5的四次方 最終呢 得出來 咱們的這一個 咱們計算出來的這個值呢 是3.125 好 然後呢 我們拿着這個負載慣量再去除以什麼 i的平方再去除以再去乘以咱們的這個電子電機的這個轉動慣量 大家看一下我們先除以i的平方嘛 得出來這個值再去除以這個轉的慣量就可以了 除以i的這個平方的話呢 是0.086 然後這個0.086呢 我們要求除以某個值呢 小於30 那麼我們以這個臺達電機爲例 好 請記住我們剛剛算得的值呢 是0.086 那麼以這個臺達品牌的電機爲例 那大家呢 看在這個位置可以看到它的額定功率 它有這個低慣量系列的和這個中高慣量系列的 一般來說我們普通場合選個低慣量的完全是夠用的 然後這個位置的話 我們也來裏面看一下 看一下這個2.0的也就是2000瓦的這個低慣量的它的轉子慣量能不能滿足我們這個小於30的要求 好 這個呢 是我們的電機轉子慣量 這個轉子慣量是4.95乘以10的4次方 大家注意一下這個單位乘以10的-4次方 4.95乘以10的-4次方 那麼我們就可以呢 在這個位置來計算一下 4是0.086除以這個 除以這個4.95乘以10的-4次方 也就是4.95乘以0.0001 沒算錯啊 等於 這邊的話呢 應該是這樣子的啊 要打個括號 如果不打括號就不行 我們這樣子的話 我們除兩次嘛 0.086除以 直接吧 直接打吧 0.000495等於173 很明顯的話呢 我們這個173要遠遠大於這個慣量匹配的30對不對 所以這個這款電機是不行的 選低慣量的是不行的好 然後我們再看到右邊的這個高慣量系列的 我們看一下這個2000瓦的 它合不合適啊 這邊2000瓦的話呢 它分別對應的這個15和這個37 很明顯的 我們剛剛算的那個幾的有100多啊 這個15的我們排除 我們用直接用這個37的來算一算 如果這個不夠的話呢 我們再往上面進選擇好 這個37的話就是拿我們剛剛算出的 0.086除以這個37.86 就是0.003786 0.003786 乘以10的 它是乘以10的負四次方 1234對沒錯 37.86等於22 那麼我們經計算得出 這個是比較適合的 它是小於這個30的 但如果我們選的是國產電機呢 那這個時候呢 大家要要把這個慣量匹配的升高 慣量匹配降低啊 降低到10對不對 那我們再往後呢 進選擇我們選擇一個這個3000瓦的 57.06的來試試看 除以0.005706等於15 好發現的話呢 這個選擇3000瓦的還不夠 那我們呢可以找到廠家的選擇更高 這個看有沒有更高慣量的 或者是呢 再把這個減速比呢加大一個啊 加大一個好 那本期就講到這裏 我們的慣量匹配的這個算法 你學會沒有 感謝大家觀看