有刷直流电机的特性

一路上

前言

前面介绍有刷直流电机的驱动原理，连接：有刷电机单开关和半桥电路驱动和H桥电路驱动有刷直流电机的原理；本文将介绍有刷直流电机的基本特性。

有刷直流电机的特性

简而言之，当将电源电压施加到有刷直流电机时，电流流动并且有刷直流电机旋转。电源电压、转速和转矩等特性之间都是彼此相关的。下面使用有刷直流电机的等效电路和公式进行说明。

1.闭合电路直流关系表达式：闭合电路直流关系表达式

Ea：电源电压，R：电枢电阻，Ia：电机电流，
Ec：电机感应电压

电源电压Ea是电枢电阻R与电机电流Ia相乘的值再加上感应电压Ec而得到的值。电枢电阻是绕组和铁芯的电阻分量。欧姆定律本身就是电阻×电流等于电压。感应电压是由电机的旋转产生的电压（发电），是新增的电压。

2.有刷直流电机 等效电路电机感应电压：有刷直流电机 等效电路电机感应电压

Ec：电机感应电压，Ke：反电动势系数，N：转速

电机的感应电压Ec是反电动势常数Ke乘以转速N而获得的值。因此，电机的感应电压与转速成正比。

3.电机转矩：电机转矩

T：转矩，Kt：转矩常数，Ia：电机电流

电机的转矩T是转矩常数Kt乘以电机电流Ia而获得的值。因此，电机转矩与电流成正比。

4.转速和转矩之间的关系：转速和转矩之间的关系

该公式汇总了上述电机感应电压和转矩的公式，并给出了转速N和转矩T之间的关系。通过公式可以看出，因为Ke和Kt是常数，所以1）当施加扭矩T时，转速N以恒定值减小，并且2）当扭矩T恒定时，转速N与电源电压Ea成正比地增加。

上图中汇总了上面的关系。
转矩-转速（T-N）特性是当施加转矩时转速以恒定值减小，也就是成反比。另外，当提高电源电压时，施加到电机的电压将增加，转速提高。当转速为零时转矩最大。
转矩-电流（T-I）特性是当施加转矩时，电机电流以恒定值增加，即与施加的转矩成正比。在最大转矩时，也就是转速为零时，电机电流最大。

在驱动电机时，应基于该关系来考虑驱动条件。

电机参数的单位

由于在前面的说明中提到了一些电机参数，所以在此列出这些电机参数的常用单位。

转速N：min-1，rpm，rad/s
转矩T：N・m
反电动势系数Ke：V・s/rad，V/rpm
转矩常数Kt：N・m/A

有些电机参数有多个单位表示法，但是作为将电能转换为机械能时的单位，需要按照粗体显示的单位N·m、rad / s、V·s / rad来统一。