电机的关键参数

电机的三个关键参数：额定功率，额定扭矩，额定转速。这个大家都比较清楚，对应关系公式，可以直接搜索出来。这里还需要特别声明一点，就是电机的转速-扭矩曲线。这里的前提是对应不同的额定电压的。如果电机可以匹配多种电压，那就对应多种不同的转速-扭矩曲线。这些资料，可以跟对应的电机供应商获取。

电机的扭矩类型

电机的扭矩计算，在网上也看了许多视频和文章。都是根据不同的行业和角色来解说对电机扭矩的理解。对于扭矩计算：

首先要了解电机的控制方式。常规的就是梯形控制，先加速，再匀速，最后减速。

再者，我们要了解电机与负载的关系。电机本身能通过电机轴，来驱动对应的负载。1）电机直接驱动负载，典型的有机械臂关节电机，也就是我目前遇到的情况。2）电机通过传动机构来驱动负载，典型的就是滚珠丝杆，带传动，齿轮传动等，在非标行业比较常见的情况。

然后，我们再了解物体运动所需的前提。从静止/匀速到变速运动，改变物体的运动状态。对于匀速状态，典型的有转动匀速或水平移动匀速状态。这里等效为加速度或角加速度为0.那只需要电机的扭矩能力大于负载对转轴的扭矩，就可以实现匀速转动。这里很多文献会把这个力矩，定义为静力矩T静=F*L+mf （F为负载对转轴的作用力，L为负载质心到转轴的中心距，mf为摩擦力矩），看到这里，很容易联想到能量守恒。另一个是匀变速运动。这里很多文献会把力矩，定义为动力矩T动=Ja+mf（J为负载+传动系统，到转轴的等效转动惯量，a为角加速度，mf为摩擦力矩）

然后，电机的扭矩，常见有启动扭矩，额定扭矩，堵转扭矩和最大扭矩。

启动扭矩，就是由静止到运动状态变化，电机所需要输出的最小扭矩，通常就是T静。

额定扭矩，就是电机本身的特性，在特定的电压下，转速-扭矩曲线上，转速稳定的点对应的扭矩值。

堵转扭矩，将电机输出轴固定，测试电机所能输出的能力。这是测试电机在憋死状态下，能输出的扭矩。这个一般是拿来验证电机憋死时，温升的情况。

最大扭矩，在温升设定在一定的高位，电机全速运转所输出的扭矩。

可以知道，最大扭矩>堵转扭矩>启动扭矩>额定扭矩；

从上面的关系可以知道，常规的计算，使用的额定扭矩，通过额定功率与额定转速的转换计算，与实际电机的能力，是存在一定的安全系数的。具体的关系，可以让电机供应商提供电机参数表。

电机的扭矩校核

Ok，通过前面的铺垫，我们进入到本文的重点内容。我们计算扭矩，首先考虑电机启动所需要满足的条件。即电机的启动扭矩>T静，其次是电机的额定扭矩>T动。其次是电机扭矩的安全系数，这里见仁见智吧，在所允许的条件下（安装空间），安全系数1.5及以上。

这里工作上涉及的机械臂，电机转轴有两种状态，1）垂直于平面的转轴，带动其余关节转动的情况。2）竖直向下的转轴，带动其余关节转动的情况。

对于垂直与平面的转轴，需要克服重力场做功（重力势能的变化），电机额定扭矩>T静。

对于竖直向下的转轴，不需要克服重力场做工（重力势能不变），电机额定转矩>T动。

部分文献中，对于垂直与平面的转轴，电机额定扭矩>T静+T动，这里可以理解为一定的安全系数考虑。

电机的选型校核

这里因为项目是机械臂上用的，多采用具有反馈控制的伺服电机。常见的有BLDC，对应的供应商有科尔摩根，哈莫纳克等知名海外品牌。在选型的参数，就是三大妈：额定功率，额定转速，额定扭矩。（知其二可求第三个）。

下一篇就讲讲减速器种类和电机功率，转速，扭矩的关系。

如果有不对的，或者其他的疑问，欢迎大家相互交流。