扭矩是什么 怎样应用于电机

在基础物理学中，你可能习惯于考虑线性力，例如，重力将物体垂直向下拉，或者在推动物体时施加在购物车上的力。扭矩类似于线性力，但是当线性力导致物体沿直线移动时，扭矩会导致物体旋转。

如果您曾经打开过门，您可以直观地了解扭矩。当您打开门时，您会在离铰链最远的门侧施加一个力。由于门是刚性的，因此在距离门的旋转中心（铰链）一定距离处作用的力会使门旋转并打开。您可以通过推动最靠近铰链的门的侧面来打开门，但是，如您所知，这需要更多的力才能让门打开。这是因为通过减小您与门的旋转中心之间的距离来减少扭矩。

通过乘以线性力和力从旋转中心施加的距离来计算扭矩。扭矩的典型例子是用在螺母上的扳手。如果你有一个20厘米长的扳手，你用2公斤力向下推动扳手，螺母上的扭矩是（20厘米x 2千克=）40千克ᐧ厘米。

使用扳手固定扭矩的典型扭矩示例螺母。

当我们查看电机时，扭矩的计算是相同的 - 一个力倍增

唯一的区别在于，与使用电机施加力的扳手不同，电机在旋转中心直接施加扭矩，在此处产生线性力。手臂的尽头。在考虑电机的扭矩时，您可以想象电机使用手臂来举重。电机能够提升的最大重量将是其最大扭矩。

在电机中，扭矩施加在旋转中心以产生线性力。

设计用于提供更大扭矩的电机能够对其他物体施加更大的力。

为什么Torque很重要？

扭矩，特别是设计带有能够提供正确扭矩的电机的系统，在各种不同的应用中都非常重要。

假设您正在构建一个机器人。如果你想建造一个更大的机器人，或者一个能够提升较重物体的机器人，你需要更强大的电机，能够提供更大的扭矩，让机器人移动。看一下下面的视频，其中显示了如果您在没有花时间计算电机需要传递多少扭矩的情况下构建机器人会发生什么。

对于飞机，电机提供的扭矩直接决定了螺旋桨可以产生的最大升力。

如果你正在制造一辆汽车并希望它加速更快，那么你需要更多来自电机的扭矩 - 在车辆中，推动它的力量向前是（大致）发动机的扭矩除以轮胎的半径。

电动汽车，如特斯拉Model S，以其快速加速而闻名，因为它们的电动机产生大量的扭矩。该扭矩直接转化为轮胎在道路表面上施加的大的力。正如在基础物理学中所教导的那样，对物体施加更大的力会使它更快地加速。

影响电机额定扭矩的因素

当涉及到电机的最大扭矩额定值时，有三种不同但相互关联的限制试剂。

材料的力学性能

首先是所涉及材料的机械性能。不同的伺服模型就是这种设计考虑的一个很好的例子。

更便宜，更低扭矩的伺服系统使用塑料齿轮，通常由尼龙制成。塑料齿轮的生产成本低廉，使得尼龙齿轮的伺服系统制造起来更便宜并且购买起来更便宜。与金属相比，尼龙齿轮也是轻质的，这是机器人或飞机的重要考虑因素。但是，如果在这些尼龙齿轮上施加过大的扭矩，它们就会断裂。

具有更高扭矩额定值的伺服系统具有金属齿轮，因此它们可以提供更高的扭矩而不会断裂。电机结构中使用的材料在确定电机能够提供多大扭矩方面发挥着重要作用。

电动机采用多种材料制造，但通常用金属制成的电动机的扭矩等级高于尼龙或其他塑料制成的电动机。

电机的最大电压

影响电机最大转矩的第二个因素是电机设计接受的最大电压。如果您查看任何伺服规格页面，您会发现不同电压的额定扭矩。更高的电压使电机具有更大的功率以提供更高的扭矩。但是，电机及其驱动电路在过热和烧坏之前只能接受如此多的电压。电机可以接受的最大电压，无失效因素达到其最大额定扭矩。

电机的最大电压在制造商提供的规格中给出。

电机的发热量

这使我们了解电机最大转矩的最终限制因素。当电动机工作时，它们会产生废热。电机工作越困难，它产生的热量就越多。

对于业余爱好项目中使用的大多数电机，从直流电机，伺服电机到步进电机，废热都可以简单地辐射到空气中。 》没有像你所能找到的主动冷却，例如电动车。因此，电机受到多少转矩（以及速度）的限制而不会有热故障风险。