微型直流减速电机工作原理「图解」
一. 微型直流电机工作原理
电机的能量转换
电机的功能是将电能转化械械能，为机构的运转提供动力源。
为何要选择直流微电机
很多终端应用要求大的启动扭矩，直流微电机具有降速，高扭矩特性，这使其能够处理起动扭矩大的应用，并且容易吸收负载的突变，电机转速可以调整以适应负载。而且直流微电机几乎是产品小型化应用的唯一方案。
影响电机性能的主要因素
1. 输入电压：输入电压降低会令N0、Is、Ts参数降低，电压的调节请不要超出给定的工作范围。
2. 温度：环境温度或者电机温度的上升将令N0增大，Is及Ts降低。电机温度过高可能会对电机产生退磁作用甚至烧毁。
电机的特性曲线
直流微电机的特性曲线由以下4个关键参数构成：
1、空载转速（No）:电机在额定电压下无负载运行时的测得的转速，单位为RPM（转每分钟）；
2、空载电流（Io）：电机在额定电压下无负载运行时，在电机两端子间测得的输入 电流，单位A（安倍）；
3、堵转电流（Is）：电机在额定电压下运行，因负载导致电机停转时瞬间测得的电流，单位A（安倍）；
4、堵转扭矩（Ts）：电机在额定电压下运行，因负载导致电机停转时瞬间测得的最大转矩，单位gf.cm（克.厘米）。
电机的性能曲线以输出转矩为横坐标，以转速、电流、效率及转出功率为纵坐标，描绘相应的曲线：转速曲线N、电流曲线I、效率曲线?、输出功率曲线P。
扭矩与转速的关系 电机产生的扭矩与转速是相互影响。这是直流电机的基本特性，转速与扭矩呈线性关系。这常用作计算空载转速和起动扭矩。
直流电机的输出功率的曲线可以从扭矩和转速曲线中推导出。
扭矩-转速和输出功率曲线取决于电机的供电电压。
可以提供不同的电压（通常在额定电压的-50%~+100%之间），假如电压低于额定电压，电机的功率降低，假如高于额定电压，电机的输出功率增大，但是容易发热。
电压在-25%~+50%之间不断变化，新的扭矩和转速曲线关系，平行于以前的曲线。起动扭矩和空载转速与供电电压变化的百分比相同。最大输出功率乘以（1+ ?）2 ：
例如： 电压增加20%
起始扭矩增加 20%（x1.2）
空载转速增加 20%（x1.2）
输出功率增加 44%（x1.44）
扭矩与电流的关系
这是直流电机的第二个重要特性：
电流和电机扭矩呈线性关系，用来计算空载电流和转子静止时的电流（起动电流）。
扭矩-转速，扭矩-电流曲线用于确定输入功率和电机转速的函数关系
效率
1. 电机的效率等于机械输出功率除以电机输入功率
输出功率和输入功率随着转速的变化而变化，给定的转速大于空载速度的50%时可获得最大效率。
2. 减速器传动效率：电动机配置减速器以后输出转矩的效率。其大小受轴承、齿轮的摩擦力以及润滑条件的影响。
一般而言，经过一级传动的齿轮减速器效率为90%，二级传动的效率是81%，减速比越大，其传动级数越多，其传动效率就越低。
安装减速器的电机明显提升负载能力，一般齿轮减速器的减速比1：200，行星齿轮减速器的减速比可达到1：4500。
二．如何选用各种型号的微型直流减速电机
由于多种因素的影响，很难确定一个通用状态来衡量电机的寿命。
以下是我们在选取电机时必须考虑的因素：
1.负载：大电流会加快电气损耗。因些，我们建议您在选择电机时要留有一定的余地；
2.转速：转速过高会加大机械磨损；
转速大于2000RPM—直流电机
转速介于1000-200RPM—直流电机或者直流减速电机
转速低于500RPM—直流减速电机
3.工作状态：频繁起动、正反转会缩短寿命；
4.环境因素：温度、湿度、振动及安装方式等。
特别注意 WARNING
l 根据对电压-扭矩-转速的特性，要求在20℃时连续运行,仅可以是间歇式负载超出操作条件.没有特殊说明的，在客户实际应用中必须检查所有极端的操作条件，以确保操作安全。
l 为抑制电机的干扰信号，小型减速电机安装时，可以在正极与负极之间焊接一个0.1uF(63V)的涤纶电容，负极要接地。或者致电本公司，在电机里安装抗干扰压敏电阻。
永磁直流电机的堵转转矩一般是额定转矩的5~6倍，在安装、调试、使用中应该避免堵转现象发生；
附表1．微型直流减速电机类型性能对比：
| 性能类型 | 机械换向有刷 | 电子换向 | 交流电交变特征换向 | |||
| 永磁直流电机 | 串激电机 | 无刷电机 | 步进电机 | 同步电机 | 感应电机 | |
| 机械结构 | 复杂 | 复杂 | 简单 | 简单 | 简单 | 简单 |
| 寿命 | 短 | 短 | 长 | 长 | 长 | 长 |
| 噪音 | 大 | 大 | 小 | 小 | 较大 | 较大 |
| 震动 | 小 | 大 | 小 | 小 | 较大 | 较大 |
| 起动力矩 | 大 | 大 | 大 | 大 | 小 | 小 |
| 效率 | 40-70% | 40-60% | 70-90% | 30-40% | 40-60% | 30-50% |
| 转速 | 中 | 高 | 高 | 中 | 不可调速 | 小 |
| 调速范围 | 大 | 大 | 大 | 大 | 不可调速 | 小 |
| 调速方式 | 变压 | 变压 | 变压变频 | 变频 | 变频？？ | 变压充频 |
| 成本 | 低 | 低 | 中 | 高 | 高 | 中 |
附表2 力矩单位制 Torque unit Conversion chart
| gf.cm | Kgf.cm | N.cm | N.m | oz.in | Lb.in | Lb.ft | |
| gf.cm | 1 | 10^-3 | 9.8×10^-3 | 9.8×10^-5 | 0.01389 | 8.68×10^-4 | 7.233×10^-5 |
| Kgf.cm | 10^3 | 1 | 9.8 | 9.8×10^-2 | 13.89 | 0.868 | 0.07233 |
| N.cm | 102 | 0.102 | 1 | 0.01 | 1.416 | 0.0885 | 7.376×10^-3 |
| N.m | 1.02×10^4 | 10.2 | 100 | 1 | 141.6 | 8.85 | 0.7276 |
| oz.in | 72.1 | 0.0721 | 0.706 | 7.06×10^-3 | 1 | 0.0625 | 5.21×10^-3 |
| Lb.in | 1152 | 1.152 | 11.3 | 0.113 | 16 | 1 | 0.0833 |
| Lb.ft | 1.383×10^4 | 13.83 | 135.6 | 1.356 | 192 | 12 | 1 |