马达性能的基础知识

有关马达性能的基础知识

通常在标示马达性能时，会使用如下图所示的记号及单位。

马达性能用語一览表

用语	记号	单位	英语
输入功率	P	W	Input
输出功率	P	W	Output
最高输出	Pmax.	W	Maximum output
电压	V	V	Voltage
电流	I	A	Current
无负荷电流	I0	A	No-load current
停动电流	Is	A	Stall current
效率 (*1)	η	%	Efficiency
最高效率	ηmax.	%	Maximum efficiency
转数	N	r/min(*2)	Speed
无负荷转数	N0	r/min	No-load speed
转矩	T	mN·m, g·cm	Torque
停动转矩	Ts	mN·m, g·cm	Stall torque

表示附加在马达的电气能中，有几成（％）被有效的转化为了机械能。
是指revolutions per minute，表示每分钟的转数。

马达性能变化的主要因素

马达性能是由端子间电压、端子间电阻、磁力的3大要素决定的。在此，我们针对给这些主要因素带来影响、即造成马达性能変化的各种主要因素，具体的举例说明。

电源的电压

只有电源的电压产生变化时，性能与电压的变化部分才能成正比。如图像中所示，因为电源的关系而造成电压产生变化时，旋转线呈平行移动，电流线则几乎都在直线上变化。但是，超过一定的界限范围之后，便不再与电压成正比。

电源的种类

将Constant电源与附电阻电源（具备内部电阻ｒ的电源）相较，附电阻电源会随着内部电阻ｒ产生电压下降的现象，停动电流一开始下降，停动转矩也会随之下降，使旋转线的倾斜度产生变化。

锰电池（1.5V）的内部电阻
単1型	0.15~0.20 (Ω)
単2型	0.25~0.35 (Ω)
単3型	0.40~0.50 (Ω)

马达可用产生和转数成正比电压的发电机，以及与电压成串联的马达端子间电阻来定义。

卷线规格

给马达性能带来重大影响的是卷线规格。
当卷线圈数（卷数）与卷线径产生变化时，其结果各自不同。

当卷线圈数发生变化时

如增加卷线圈数，马达的无负荷转数会同比例地下降。

卷线径产生变化时

如将卷线径加粗，马达的停动转矩与停动电流即和卷线径的平方成正比的增加。（但是，超过一定的界限范围之后，即不再与平方成正比。）

以同一机种变更卷线时的条件

实际的以同一机种的马达变更卷线时，必须采用相近的线积数值。
线积值＝φ²（卷线径的2乘）× n（卷线圈数）

环境温度

环境温度会影响磁铁的磁力及卷线电阻。因此，也会在马达性能上产生变化。

每变化1℃时的变化程度
磁铁的磁力	铁氧体磁铁	-0.19%
磁铁的磁力	稀土类磁铁	-0.13%
卷线电阻		+0.39%

补充说明 : 当温度升高时，对马达的4点性能所带来的影响

N0：无负荷转数
与磁铁的磁力变弱成反比，N0增加。
I0：无负荷电流
与磁铁的磁力成反比，但轴承油粘度变化所产生的损耗对I0的影响更大一些，所以，本公司在进行推定计算时，是假定I0不受温度变化的影响。
Is：停动电流
与卷线电阻成反比，若温度上升，则Is就会减少。
Ts：停动转矩
因磁铁的磁力变弱，电流就会减少，因此，若温度上升Ts就会大幅度下降。

磁铁的种类

磁铁也有各式各样的种类，在这里，主要是指磁力的变化。
因为由湿式异方性磁铁变更为干式异方性磁铁时，磁力会减弱，造成停动转矩(Ts)下降，无负荷旋转数(N0)增加。

辅助套壳的有无

就磁铁的能力而言，当保持磁力的金属壳较薄之时，磁力会漏泄到壳外。而所谓的辅助套壳，是指为了防止磁力泄漏以便确保磁石的能力。a的数值会随着马达磁力的漏泄程度、或辅助套壳的厚度而改变，本公司中有关辅助套壳的有无差别，大约为8~12%，并视 a=1.08~1.12。

位相

相位是表示整流子和电刷的转换位置对磁铁各磁极中心位置的位置关系。
即使在初期将马达组装成中性相位，在负荷运转时，由于转子反作用的现象，在电气上有一段时间会变为迟相位（迟角）。迟角对于马达而言是不良的状态，将导致效率、电气异音、寿命等方面发生恶化。作为改善对策是将相位角度组装成进角，与负荷旋转时的转子反作用互抵，使电气维持中性的进角马达。

将中性的4点性能设定为（N0、I0、Is、Ts），进角的性能设定为（N0'、I0'、Is'、Ts'），进角的性能将如上图所示，无负荷转数N0'有少许增加，其它性能大体上是相似的。当N0'的变化量为12~15°，该进角为6~8%。
但是，根据中间转矩性能求取Ts时，可能进角会变得比较小。

有关进角马达的注意点

如果让进角马达在该状态下逆转，会变成迟角，导致整流作用恶化，在电气异音及寿命两方面会出现不利因素，所以，旋转方向必须是单方向。