【導讀】我們通常會認為：在電機轉速輸出允許范圍內，對于相同的負載扭矩需求，傳動減速比越大，所需要的電機扭矩越小。從原理上看，這并沒有什么問題，系統輸出扭矩與傳動減速比成反比，通過傳動機構的減速，提升了系統轉矩輸出。 ? ? ? ? ?

那么，讓我們通過下面這個簡單的傳動模型推測一下其中的規律。

負載需要的加速扭矩為：

那么電機側需要作用在負載的加速扭矩即為：

接下來計算要滿足負載加速度需求，電機需要作用在自身的扭矩大小。

電機的加速度為：

那么作用在電機上的扭矩為：

于是我們得出需要電機輸出的總扭矩為：

于是我們發現總扭矩和速比之間的關系函數是一條正比例曲線和一條反比率曲線的疊加。

而這條曲線的趨勢取決于電機和負載之間的慣量關系（注意，這不是負載慣量比的意思）。

這正驗證以下幾點結論：

首先隨著速比的升高，速比和負載慣量成反比，使得電機更容易驅動負載，所需扭矩自然小了。

另外一方面，由于速比的提高，電機自身的轉速需求提高了，使得其自身需要更高的加速度以滿足負載的運行速度，而加速度的提升就帶來了扭矩需求的提高。

關鍵問題在于，在電機轉速范圍內，以上兩個扭矩變化的趨勢哪個是主導呢？這就要看電機的慣量大小了。

通過調整電機慣量的的級別，我們可以看一下扭矩需求隨速比的變化趨勢。

曲線趨勢圖說明：

主坐標（左側）為轉矩

副坐標（右側）為代入減速機構后的傳動系統慣量比

橫坐標為傳動減速比

如果電機慣量很小，只有負載的1%－5%，那么趨勢是這樣的。

如果電機慣量繼續增大，將看到扭矩的最低點逐漸向速比較小的趨勢靠近。

從上面的趨勢我們可以了解的是：

1、適當的調整傳動比可以減小對電機扭矩的需求，在一定速比范圍內，速比的增大可以幫助減小對電機扭矩輸出的需求，而超出這個范圍，傳動比的增大反而會增大扭矩需求。從經濟性（或者節能環保）角度看，這個范圍的臨界值恰恰是扭矩曲線的最低點，此時的速比所需的電機最小，可以認為“最佳”

2、上面說的這個“范圍”－“最佳點”，是和電機本身慣量大小有關的。當電機慣量越小，這個速比可調節范圍就越大；電機慣量越大，這個速比可調節范圍就越小。

3、由于電機慣量和速比存在著這樣的關系，不同的電機其所代表的最佳傳動比都是不同的，因此在實際選型設計的時候，每更換一款電機的時候，都需要重新考慮速比的最佳匹配，可以按照應用需求將上述的趨勢曲線列出來，然后找到匹配最好的“電機”和“速比”的組合。

4、需要注意的是，在負載不變的情況下，電機慣量的增大，其實也在某種程度上增大了對電機扭矩的輸出需求――也就是說需要選擇更大的電機了。看看上面的曲線分析，當電機慣量增大十倍，其扭矩需求也增加了好幾倍，而在使用低慣量電機時，我們可以通過調整傳動比改善負載慣量比，而在大慣量電機時，速比調整空間很小。因此實際上我們并不推薦使用中慣量或者大慣量電機。

編輯：黃飛

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