还不会扭矩的计算公式？3分钟教会你

扭矩是力对物体产生的旋转效应。然而，对于电机中的扭矩而言，运动是否真正发生起初并不重要。如果扭矩受到等效反作用力或力的组合抵消，则在静止状态下也可以存在扭矩。因此，扭矩不仅可以加速旋转，还可以制动旋转。

起源

另一个常用于表示扭矩的词是“力矩”——这个词最初与时间联系在一起。但电机并非如此。虽然拉丁语“动量”也有时间含义，但它还涵盖了许多其他术语。其中包括：

动力、压力、冲击循环和过程动机、意义、分量、重要性

从这些不同但又明显相关的含义中，我们也可以看出为什么扭矩这个术语用于马达。“动力”将某物带入“循环”，是“运动的原因”，是“重量”或“压力”，作用于连接到旋转轴的垂直杠杆。

也有使用更中性的术语“moment”，以及除“moment”之外，英语中常用的术语“torque”。

定义

该术语指的是牛顿力学中的一个物理量，描述定向力对物体的旋转效应。扭矩与转速一起定义了传输功率，可以用矢量表示。

扭矩是必须以直角作用于杠杆才能使车轮运动的力

可以用以下方式说明：车轮中心安装一根直杆。如果现在用这根杆转动车轮，扭矩就是必须以直角作用于杆上的力，才能使车轮转动。

符号和单位

扭矩的公式符号为“M”，单位为牛顿米 (Nm)。计算方法是将杠杆长度“r”（单位为米）乘以垂直作用力“F”（单位为牛顿）。顺时针扭矩表示为负量，逆时针扭矩表示为正量。

电机计算

计算扭矩的最简单公式是杠杆长度与垂直于杠杆施加的力F的矢量积，即：M =rxF。

实际问题在于，运动通常是动态的。转速和扭矩成反比。这意味着转速越高，扭矩越低。

除此之外，还必须考虑抵消扭矩的力。例如，这包括部件的摩擦力。还必须考虑到作用力的方向并不总是垂直于旋转轴。这是一个理想模型，在实践中并不容易实现。

电机中的实际应用

在电机的实际应用中，扭矩被称为“驱动扭矩”。该术语指的是作用于变速器输入轴并启动电机的扭矩的更具体形式。

一方面，高扭矩为必要的运动提供更多动力——例如，可以在压力机中建立很大的压力。另一方面，它提供了更快的响应速度——这意味着如果可以保持高扭矩，电机可以在静止状态下迅速加速到高速。

电机扭矩——对伺服电机的重要性

扭矩在伺服电机中起着特殊的作用。当必须实现非常精确的运动时尤其如此，例如在纺织行业。如果即使在静止状态下也能保持高扭矩，电机就可以非常迅速地加速和再次减速。这允许精确实现高动态运动。

力矩电机——高电机扭矩

力矩电机是一种能够像电动机一样施加极高扭矩的驱动器。这尤其适用于所有仅需要低转速的应用领域。例如，在工业领域，它们用于挤出机、粉碎机和伺服压力机。在所有这些领域，低速意味着非常高的力要求。

直接驱动的实际优势

直接驱动具有许多其他优势，最终可提高生产过程的效率。这些优势包括：

大幅降低能源成本和二氧化碳排放量无需额外的隔音措施减小机器尺寸或操作空间

此外，它们还提高了机器的整体效率，因为使用直接驱动时无需传动装置。这意味着既不会发生传动损失，也不会发生液压系统（例如液压机）中会发生的压力损失。

总结

扭矩是力对物体产生的旋转效应。在实践中，扭矩在电机性能中起着重要作用。虽然转速与扭矩成反比，但高扭矩允许施加较大的力，例如挤出机、粉碎机和伺服压力机所需的力。当电机保持高扭矩时，也可以实现快速响应和快速加速至高转速。

一文读懂：电动机的槽数和极数是怎么计算的

电动机的槽数和极数是电机设计中两个核心的参数，它们对电机的性能和运行特性有着直接的影响。

一文读懂：电动机的槽数和极数是怎么计算的

一、极数 (Poles)

定义： 极数是指电机定子磁场中磁极的总数量，通常以极对数(P)表示。每个极对包含一个北磁极(N)和一个南磁极(S)。

作用： 极数决定了电机的同步转速，转速与电源频率(f)和极对数(P)的关系为：同步转速=120*f/p(对于60Hz系统)，或同步转速=60*f/p(对于50Hz系统)。

影响： 极数影响电机的扭矩、速度范围和噪音水平。极数越多，电机的转速越低，但通常能产生更高的扭矩。

一文读懂：电动机的槽数和极数是怎么计算的

二、槽数 (Slots)

定义： 槽数是指电机定子铁芯中用于放置绕组线圈的凹槽数量。

作用：槽数与极数配合，决定电机绕组的布局，影响电机的效率、谐波失真和电磁性能。

计算：槽数与极数的关系可以通过计算每极每相槽数(SPP)来体现，即SPP=槽数/相数×极对数。这有助于设计人员优化绕组的分布

三、槽数与极数的关系

槽数和极数之间没有固定的数学比例关系，但是它们共同影响着电机的性能。槽数必须与极数配合得当，以达到最佳的磁场分布和最小的谐波失真。通常，单相电机的槽数是2的倍数，而三相电机的槽数是3的倍数 ，这样可以确保三相绕组的平衡。

槽数和极数的选择也会影响电机的噪音、振动和电磁兼容性(EMC)。设计时，工程师会考虑多种因素，包括电机的预期用途、效率、成本以及制造可行性，来确定最佳的槽数和极数组合。

四、对电机性能的影响

（一）极数 (Poles) 对电机性能的影响

转速： 极数直接决定了电机的同步转速。转速与电源频率和极对数(P)的关系为：同步转速=60*f/p(对于50Hz系统)，其中f是电源频率。极数越多，转速越低;反之亦然。

扭矩： 极数多的电机一般能提供更大的扭矩，适合需要高扭矩的应用场合。

效率： 极数的选择影响电机的效率，不同极数的电机在不同负载下会有不同的效率表现。

噪声和振动： 极数影响电机的电磁力波动，进而影响噪声和振动水平。合理选择极数可以减少噪声和振动。

（二）槽数 (Slots) 对电机性能的影响

磁场分布： 槽数影响绕组的布局，进而影响电机内部的磁场分布，对电机的效率和电磁性能至关重要。

谐波失真： 槽数与极数的配比影响电机的谐波含量，合理的设计可以减少谐波，提高效率和减少噪声。

成本与制造难度： 槽数的增加会提高电机的成本和制造难度，因为需要更多的材料和更复杂的装配过程。

散热性能： 槽数的增加可能会影响电机的散热，因为更多的绕组会产生更多的热量，需要良好的散热设计。

一文读懂：电动机的槽数和极数是怎么计算的

（三）槽数与极数的相互作用

每极每相槽数(SPP)： SPP的值影响绕组的分布和电流的平衡，进而影响电机的性能。SPP的选取需考虑降低谐波、提高效率和简化绕组设计。

并联支路数： 槽数和极数的选择影响电机绕组的并联支路数，这影响电机的可靠性、散热和电流平衡。

电机损耗： 槽数和极数的组合影响电机的铜损和铁损，合理设计可以降低损耗，提高电机效率。

》》》推荐阅读：揭秘：三相电机线圈相连为何不短路?

在电机设计中，槽数和极数的合理匹配是至关重要的，它决定了电机的电磁性能、机械强度以及整体的可靠性和效率。

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