在基礎(chǔ)物理學(xué)中，你可能習(xí)慣于考慮線性力，例如，重力將物體垂直向下拉，或者在推動(dòng)物體時(shí)施加在購(gòu)物車上的力。扭矩類似于線性力，但是當(dāng)線性力導(dǎo)致物體沿直線移動(dòng)時(shí)，扭矩會(huì)導(dǎo)致物體旋轉(zhuǎn)。

如果您曾經(jīng)打開(kāi)過(guò)門，您可以直觀地了解扭矩。當(dāng)您打開(kāi)門時(shí)，您會(huì)在離鉸鏈最遠(yuǎn)的門側(cè)施加一個(gè)力。由于門是剛性的，因此在距離門的旋轉(zhuǎn)中心（鉸鏈）一定距離處作用的力會(huì)使門旋轉(zhuǎn)并打開(kāi)。您可以通過(guò)推動(dòng)最靠近鉸鏈的門的側(cè)面來(lái)打開(kāi)門，但是，如您所知，這需要更多的力才能讓門打開(kāi)。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)減小您與門的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離來(lái)減少扭矩。

通過(guò)乘以線性力和力從旋轉(zhuǎn)中心施加的距離來(lái)計(jì)算扭矩。扭矩的典型例子是用在螺母上的扳手。如果你有一個(gè)20厘米長(zhǎng)的扳手，你用2公斤力向下推動(dòng)扳手，螺母上的扭矩是（20厘米x 2千克=）40千克?厘米。

使用扳手固定扭矩的典型扭矩示例螺母。

當(dāng)我們查看電機(jī)時(shí)，扭矩的計(jì)算是相同的 - 一個(gè)力倍增

唯一的區(qū)別在于，與使用電機(jī)施加力的扳手不同，電機(jī)在旋轉(zhuǎn)中心直接施加扭矩，在此處產(chǎn)生線性力。手臂的盡頭。在考慮電機(jī)的扭矩時(shí)，您可以想象電機(jī)使用手臂來(lái)舉重。電機(jī)能夠提升的最大重量將是其最大扭矩。

在電機(jī)中，扭矩施加在旋轉(zhuǎn)中心以產(chǎn)生線性力。

設(shè)計(jì)用于提供更大扭矩的電機(jī)能夠?qū)ζ渌矬w施加更大的力。

為什么Torque很重要？

扭矩，特別是設(shè)計(jì)帶有能夠提供正確扭矩的電機(jī)的系統(tǒng)，在各種不同的應(yīng)用中都非常重要。

假設(shè)您正在構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人。如果你想建造一個(gè)更大的機(jī)器人，或者一個(gè)能夠提升較重物體的機(jī)器人，你需要更強(qiáng)大的電機(jī)，能夠提供更大的扭矩，讓機(jī)器人移動(dòng)。看一下下面的視頻，其中顯示了如果您在沒(méi)有花時(shí)間計(jì)算電機(jī)需要傳遞多少扭矩的情況下構(gòu)建機(jī)器人會(huì)發(fā)生什么。

對(duì)于飛機(jī)，電機(jī)提供的扭矩直接決定了螺旋槳可以產(chǎn)生的最大升力。

如果你正在制造一輛汽車并希望它加速更快，那么你需要更多來(lái)自電機(jī)的扭矩 - 在車輛中，推動(dòng)它的力量向前是（大致）發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩除以輪胎的半徑。

電動(dòng)汽車，如特斯拉Model S，以其快速加速而聞名，因?yàn)樗鼈兊碾妱?dòng)機(jī)產(chǎn)生大量的扭矩。該扭矩直接轉(zhuǎn)化為輪胎在道路表面上施加的大的力。正如在基礎(chǔ)物理學(xué)中所教導(dǎo)的那樣，對(duì)物體施加更大的力會(huì)使它更快地加速。

影響電機(jī)額定扭矩的因素

當(dāng)涉及到電機(jī)的最大扭矩額定值時(shí)，有三種不同但相互關(guān)聯(lián)的限制試劑。

材料的力學(xué)性能

首先是所涉及材料的機(jī)械性能。不同的伺服模型就是這種設(shè)計(jì)考慮的一個(gè)很好的例子。

更便宜，更低扭矩的伺服系統(tǒng)使用塑料齒輪，通常由尼龍制成。塑料齒輪的生產(chǎn)成本低廉，使得尼龍齒輪的伺服系統(tǒng)制造起來(lái)更便宜并且購(gòu)買起來(lái)更便宜。與金屬相比，尼龍齒輪也是輕質(zhì)的，這是機(jī)器人或飛機(jī)的重要考慮因素。但是，如果在這些尼龍齒輪上施加過(guò)大的扭矩，它們就會(huì)斷裂。

具有更高扭矩額定值的伺服系統(tǒng)具有金屬齒輪，因此它們可以提供更高的扭矩而不會(huì)斷裂。電機(jī)結(jié)構(gòu)中使用的材料在確定電機(jī)能夠提供多大扭矩方面發(fā)揮著重要作用。

電動(dòng)機(jī)采用多種材料制造，但通常用金屬制成的電動(dòng)機(jī)的扭矩等級(jí)高于尼龍或其他塑料制成的電動(dòng)機(jī)。

電機(jī)的最大電壓

影響電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的第二個(gè)因素是電機(jī)設(shè)計(jì)接受的最大電壓。如果您查看任何伺服規(guī)格頁(yè)面，您會(huì)發(fā)現(xiàn)不同電壓的額定扭矩。更高的電壓使電機(jī)具有更大的功率以提供更高的扭矩。但是，電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路在過(guò)熱和燒壞之前只能接受如此多的電壓。電機(jī)可以接受的最大電壓，無(wú)失效因素達(dá)到其最大額定扭矩。

電機(jī)的最大電壓在制造商提供的規(guī)格中給出。

電機(jī)的發(fā)熱量

這使我們了解電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的最終限制因素。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生廢熱。電機(jī)工作越困難，它產(chǎn)生的熱量就越多。

對(duì)于業(yè)余愛(ài)好項(xiàng)目中使用的大多數(shù)電機(jī)，從直流電機(jī)，伺服電機(jī)到步進(jìn)電機(jī)，廢熱都可以簡(jiǎn)單地輻射到空氣中。 》沒(méi)有像你所能找到的主動(dòng)冷卻，例如電動(dòng)車。因此，電機(jī)受到多少轉(zhuǎn)矩（以及速度）的限制而不會(huì)有熱故障風(fēng)險(xiǎn)。