【導(dǎo)讀】我們通常會(huì)認(rèn)為：在電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出允許范圍內(nèi)，對(duì)于相同的負(fù)載扭矩需求，傳動(dòng)減速比越大，所需要的電機(jī)扭矩越小。從原理上看，這并沒(méi)有什么問(wèn)題，系統(tǒng)輸出扭矩與傳動(dòng)減速比成反比，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的減速，提升了系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩輸出。 ? ? ? ? ?

那么，讓我們通過(guò)下面這個(gè)簡(jiǎn)單的傳動(dòng)模型推測(cè)一下其中的規(guī)律。

負(fù)載需要的加速扭矩為：

那么電機(jī)側(cè)需要作用在負(fù)載的加速扭矩即為：

接下來(lái)計(jì)算要滿足負(fù)載加速度需求，電機(jī)需要作用在自身的扭矩大小。

電機(jī)的加速度為：

那么作用在電機(jī)上的扭矩為：

于是我們得出需要電機(jī)輸出的總扭矩為：

于是我們發(fā)現(xiàn)總扭矩和速比之間的關(guān)系函數(shù)是一條正比例曲線和一條反比率曲線的疊加。

而這條曲線的趨勢(shì)取決于電機(jī)和負(fù)載之間的慣量關(guān)系（注意，這不是負(fù)載慣量比的意思）。

這正驗(yàn)證以下幾點(diǎn)結(jié)論：

首先隨著速比的升高，速比和負(fù)載慣量成反比，使得電機(jī)更容易驅(qū)動(dòng)負(fù)載，所需扭矩自然小了。

另外一方面，由于速比的提高，電機(jī)自身的轉(zhuǎn)速需求提高了，使得其自身需要更高的加速度以滿足負(fù)載的運(yùn)行速度，而加速度的提升就帶來(lái)了扭矩需求的提高。

關(guān)鍵問(wèn)題在于，在電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，以上兩個(gè)扭矩變化的趨勢(shì)哪個(gè)是主導(dǎo)呢？這就要看電機(jī)的慣量大小了。

通過(guò)調(diào)整電機(jī)慣量的的級(jí)別，我們可以看一下扭矩需求隨速比的變化趨勢(shì)。

曲線趨勢(shì)圖說(shuō)明：

主坐標(biāo)（左側(cè)）為轉(zhuǎn)矩

副坐標(biāo)（右側(cè)）為代入減速機(jī)構(gòu)后的傳動(dòng)系統(tǒng)慣量比

橫坐標(biāo)為傳動(dòng)減速比

如果電機(jī)慣量很小，只有負(fù)載的1%－5%，那么趨勢(shì)是這樣的。

如果電機(jī)慣量繼續(xù)增大，將看到扭矩的最低點(diǎn)逐漸向速比較小的趨勢(shì)靠近。

從上面的趨勢(shì)我們可以了解的是：

1、適當(dāng)?shù)恼{(diào)整傳動(dòng)比可以減小對(duì)電機(jī)扭矩的需求，在一定速比范圍內(nèi)，速比的增大可以幫助減小對(duì)電機(jī)扭矩輸出的需求，而超出這個(gè)范圍，傳動(dòng)比的增大反而會(huì)增大扭矩需求。從經(jīng)濟(jì)性（或者節(jié)能環(huán)保）角度看，這個(gè)范圍的臨界值恰恰是扭矩曲線的最低點(diǎn)，此時(shí)的速比所需的電機(jī)最小，可以認(rèn)為“最佳”

2、上面說(shuō)的這個(gè)“范圍”－“最佳點(diǎn)”，是和電機(jī)本身慣量大小有關(guān)的。當(dāng)電機(jī)慣量越小，這個(gè)速比可調(diào)節(jié)范圍就越大；電機(jī)慣量越大，這個(gè)速比可調(diào)節(jié)范圍就越小。

3、由于電機(jī)慣量和速比存在著這樣的關(guān)系，不同的電機(jī)其所代表的最佳傳動(dòng)比都是不同的，因此在實(shí)際選型設(shè)計(jì)的時(shí)候，每更換一款電機(jī)的時(shí)候，都需要重新考慮速比的最佳匹配，可以按照應(yīng)用需求將上述的趨勢(shì)曲線列出來(lái)，然后找到匹配最好的“電機(jī)”和“速比”的組合。

4、需要注意的是，在負(fù)載不變的情況下，電機(jī)慣量的增大，其實(shí)也在某種程度上增大了對(duì)電機(jī)扭矩的輸出需求――也就是說(shuō)需要選擇更大的電機(jī)了。看看上面的曲線分析，當(dāng)電機(jī)慣量增大十倍，其扭矩需求也增加了好幾倍，而在使用低慣量電機(jī)時(shí)，我們可以通過(guò)調(diào)整傳動(dòng)比改善負(fù)載慣量比，而在大慣量電機(jī)時(shí)，速比調(diào)整空間很小。因此實(shí)際上我們并不推薦使用中慣量或者大慣量電機(jī)。

編輯：黃飛

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