电流和电压与无刷电动机的转矩和速度有何关系？

我知道电动汽车的性能取决于电池和电动机，但是尚不清楚电气和机械单元之间的关系。

有人可以帮忙吗？

100V电动机在斜坡上的提升是否比50V电动机更好？

可以这样计算电动机的电气特性和机械性能之间的关系（注意：这是对理想的有刷直流电动机的分析，但其中一些仍应适用于非理想的无刷直流电动机）。

直流电动机可近似为带有电阻器和反电动势源的电路。电阻器模拟电动机绕组的固有电阻。反电动势对由磁场中的移动电流产生的电压进行建模（基本上，直流电动机可以用作发电机）。也可以通过串联添加一个电感器来建模电动机的固有电感，但是在大多数情况下，我忽略了这一点，并假设电动机处于准稳态，或者电动机的时间响应受时间响应支配。机械系统的时间响应，而不是电气系统的时间响应。这通常是正确的，但不一定总是正确的。

发电机产生与电动机速度成比例的反电动势：

$$V_{emf} = k_i * \omega$$

哪里：

ω = 电机速度，单位rad /

$$k_i = \text{a constant.}$$ $$\omega = \text{the motor speed in}\ \text{rad}/\text{s}$$

理想情况下，在失速速度下没有反电动势，在无负载速度下，反电动势等于驱动源电压。

然后可以计算出流过电动机的电流：

V S = 电源电压R =

$$I = (V_S - V_{emf}) / R = (V_S - k_i * \omega) / R$$ $$V_S = \text{source voltage}$$ $$R = \text{motor electrical resistance}$$

现在，让我们考虑一下电机的机械方面。电动机产生的扭矩与流过电动机的电流量成正比：

$$\tau = k_t * I$$

τ =

$$k_t = \text{a constant}$$ $$\tau = \text{torque}$$

使用以上电气模型，您可以验证在失速速度下电机流过的电流最大，因此转矩也最大。同样，在空载转速下，电动机没有转矩，也没有电流流过。

电动机何时产生最大功率？好吧，可以通过以下两种方法之一来计算功率：

电功率：

$$P_e = V_S * I$$

机械功率：

$$P_m = \tau * \omega$$

如果绘制这些图，您会发现，对于理想的直流电动机，最大功率为空载速度的一半。

因此，考虑所有因素，电动机电压如何累积？

对于同一电机，理想情况下，如果施加两倍的电压，则空载速度将增加一倍，转矩将增加一倍，功率将增加三倍。当然，这是假设直流电动机不会烧毁，达到违反这种简单的理想电动机模型的状态等。

但是，在不同的电动机之间，仅基于额定电压就无法确定两个电动机之间的性能比较。那么，您需要比较两个不同的电动机吗？

理想情况下，您希望了解额定电压和失速电流，以便可以适当地设计电子设备，并且希望了解空载速度和失速扭矩，从而可以计算电动机的机械性能。您可能还需要查看电动机的额定电流（如果将电动机停转太长时间，可能会损坏某些电动机！）。这种分析在某种程度上也忽略了电动机的效率方面。对于完美高效的电机，，或者说 P e = P $k_i = k_t$$P_e = P_m$。这将导致使用两个方程式的功率计算相等（即，电功率等于机械功率）。但是，实际的电机并非完全有效。有些接近，有些则没有。

ps在我的计算中，我将电机速度设为$\text{rad}/\text{s}$Hz$\text{rev}/\text{s}$$2\pi$

在使用和研究电动汽车4年之后，我发现“可爬坡性”（提高特定坡度的坡度的能力）取决于电动机转矩，而转矩取决于电流。

电压反而“调节”了电动机的运行速度：电动机可以达到的最大速度是电动机产生的电压（称为“反电动势”）的速度，该电压等于其从电池接收的电压（忽略）功率损耗和摩擦以简化操作）。

施加电压时，电机可以承受多少电流取决于线圈线的粗细（厚=电流大=扭矩大），这归因于线圈的内阻（电阻越大，直到导线产生的热量越高）熔化）。

考虑1000W电机：

• 提供100V / 10A，您将可以达到高速，但是您将不能提高很多斜率。

• 提供10V / 100A，您会非常缓慢地移动，但是您可以攀登高坡度（假设电动机可以承受100A）。

电动机可以承受的最大电流称为“额定电流”，它比电动机的“失速电流”要低得多，即在施加电压且电动机保持停机状态时在电动机电线中流动的电流。电机不能忍受自己的堵转电流，该堵转电流很快会使导线熔化。这就是电子设备将最大电流限制为额定电流值的原因。

在任何电动机中，基本原理都非常简单：

• 转速与施加的电压成比例
• 扭矩与拉电流成正比

100伏电动机是最大可承受100伏的电动机，而50伏电动机是最大可承受50伏的电动机。由于100伏马达可以承受更多伏特，因此如果其他所有条件都相同，则可以提供更高的最大速度。

但是电压差不会影响扭矩。为了获得更大的扭矩，您需要为电动机提供更大的电流。可以吸收更大电流的电动机（以及可以提供更大电流的电池和电动机控制器）将为您提供更大的扭矩，以帮助您上坡。

可以在相当宽的电压和电流范围内设计电动机，以实现相同的速度和扭矩输出。仅比较两个电动机的预期工作电压并不能告诉您这些电动机最终可以做什么。设计用于大功率的电机的确会在更高的电压下工作，但这主要是为了使电流可以在合理的范围内。

要比较特定任务的两个电机，您必须查看输出参数。这些将是扭矩，速度范围和功率。

电机的机械性能当然将主要取决于其物理构造，而不一定取决于其标称电压。大功率电机将在更高的电压下运行，但这并不能告诉您太多。

我不会详细说明，但是当您想通过外观估算电动机的参数时，有一个很好的经验法则。较长的电动机将实现更高的rpm，而较大的电动机将能够传递更大的扭矩。您也许可以想象这是如何工作的-宽电机将具有宽转子，因此内部磁场的力将产生更大的转矩。

因此，如果您有两个长度相同的电动机，但其中一个电动机较宽，则可以预期，电动机越宽，能够产生更大的转矩。

用非常基本的术语来说（Helloworld的答案涵盖了科学领域）：

功率是电压*电流（P = IV）。对于给定的功率（例如1000瓦/ 1千瓦），您可以设计一个使用100 A的10 V电动机或一个使用10 A的100 V电动机来获得相同的标称功率：

10 V * 100 A = 1000 watts
100 V * 10 A = 1000 watts

您接下来要考虑的是各种效率如何叠加-对于动力传动系统的每个部分，将有一些构建每个部分的最佳方法，这些方法可以为价格提供最佳效率。例如，如果您选择了10 V的电源，则需要大量的粗电线（或母线）来承受100 A的电流，而10 A的电流会很顺畅地流向很细的细电线。

但是，也许要构建一个工作电压为100 V的控制单元/充电器比工作电压为10 V的困难（如果没有高电压让手指伸进去，对于普通用户来说肯定是更安全的）。

因此，要弄清楚系统是如何堆叠的，需要做一些杂耍工作-对于您投入的每瓦功率，您可以从另一端得到多少有用的能量？

这有点像大型懒惰V8和尖叫的涡轮马达之间的区别，两者都可以产生相同的功率，但是每个问题的答案截然不同。

电压和电流是功率的基本组成部分，也就是执行工作的能力。用旋转机械进行作业需要旋转作用力- 扭矩。工作进行的速度（引入时间），测量结果变为电能。更大的功率-增加电流或电压或同时增加两者。

您只需要考虑额定功率和标称电压即可。如果您施加的电压很高（必须在电压范围内），那么它将消耗更少的电流和更少的扭矩，这确实可以从固定电压的速度-扭矩曲线中找到。

电压与速度成正比，转矩与电流成正比。它可能需要的最大电流是额定电流，并且可以从速度扭矩曲线中找到相应的扭矩（您知道电压的速度（rpm = k * v），其中k是电动机的速度常数）。