齿轮马达选择指南（如何选择高扭矩齿轮马达）

一、引言

A. 简介：如何选择高扭矩齿轮马达

本文旨在提供一个 综合的 和 实用指南 帮助工程师、学者和 DIY 爱好者了解 微型齿轮马达，掌握它们的基本参数，如 电压, 当前的, 速度, 扭矩, 力量, 体积 和 重量并根据这些因素选择合适的齿轮马达。本文还将介绍不同的 电机类型 和 变速箱，分析各自的优缺点，并探讨选择大扭矩齿轮马达的关键因素。

二、齿轮马达的基础知识

• A.什么是齿轮马达？
• B. 齿轮马达工作原理
• 三、齿轮马达的应用是什么

A.什么是齿轮马达？

齿轮马达是一种结合了 带电动机的变速箱电动机将外部输入的电能转换为动能，然后通过变速箱内的内部齿轮减速机构调节动能，降低电动机的输出转速，同时增加其扭矩。

B. 齿轮马达工作原理

发动机 ：电机的工作原理是将输入 电能 进入 机械能电流通过绕组（通常是铜线线圈）产生磁场。该磁场与电机内部的一个或多个磁铁相互作用，使电机旋转。一般情况下，电机的输出端通过电机轴输出。转换后的机械能可以表示为 扭矩 和 转速 输出 输出轴.

变速箱 ：减速机的工作原理是基于齿轮传动的工作原理，通过齿轮传动减速，使电机输出轴的转速降低，扭矩增大。根据齿轮传动的类型，减速机可分为 正齿轮箱, 行星齿轮箱, 蜗轮蜗杆变速箱, 谐波齿轮箱等。变速箱的主要功能是 降低速度, 增加扭矩 和 改变输出方向.

三、齿轮马达的应用是什么

齿轮马达由于其高扭矩、低速工作特性，被广泛应用于一些机械传动领域。

东辰合作案例

以上案例只是与东森电机合作开发的定制微型齿轮马达。齿轮马达可广泛应用于自动变速箱领域，而不仅仅是上述应用。如果您有设计或开发微型齿轮马达的需求， DONCEN 的工程团队 我们将全天候为您服务。我们的工作理念是提供 有价值的服务 对我们的客户。

三、齿轮马达基本参数（选购齿轮马达需要了解的知识）

• A. 电压
• B. 当前
• C.速度
• D. 扭矩
• E. 电源
• F. 尺寸（体积）
• G. 重量

A. 电机电压

电机电压是电源推动电流通过电路的压力（直销）。电机的电压通常是指电机正常工作所需的电源电压。

电机的电压是选择齿轮电机时的一个重要参数，电机电压直接决定了电机的输出功率。

功率=U*I 对于同一台电机来说，输入电压越高，输出功率越大。

在电池容量范围内，我们通常建议使用高压电机。24V电机大约 功率提升 4 倍 比12V电机更省电。

12V 或 24V 直流电机？探索电压对电机性能的影响？→

B. 电机电流

电机中的电流是在线圈中流动的，电机是通过电流切割磁场线产生的电磁效应，将电能转化为机械能。

我=U / R ：电机电流和电压有直接关系，电压越大，电机电流越大

我= T / Kt ：（T=电机转矩/Kt为电机转矩常数。） 注意！！ 当电机电流小于额定电流时，电流和转矩成正比，当电流超过额定电流，铁芯磁饱和时，如果再增加电流，转矩就不会增加了。

P = I² * R ：电流与电机的功率损耗有直接关系，电流增大，电机的发热量也随之增大，电流越大，电机内部温度越高，电机的效率越低。

了解电机电流（额定电流、启动电流、峰值电流、空载电流）→

C. 电机转速

齿轮马达的输出速度取决于 额定转速 电机和 传动比 变速箱。

额定转速：电机的额定转速是电机制造商在特定工作条件下，通常为额定电压和额定负载下，建议电机长期连续运行的最高转速。例如，空载转速为6000 rpm的电机，其额定转速约为5500 rpm。

齿数比：齿轮比（传动比）是输入轴转速与输出轴转速之比。从数学上讲，齿轮比 否 通常定义为：

N=输入轴转速（RPM）/输出轴转速（RPM）

例如，如果输入轴转速为6000 RPM，输出轴转速为600 RPM，则减速比为1：10。

但是齿轮传动也会有一定的能量损失，也就是说电机最终的输出转速还需要考虑变速箱的工作效率。

N （输出） = 电机额定转速 * 齿轮比 * 变速箱效率

电机转速 – 如何计算齿轮电机转速→

D. 扭矩

电机的扭矩是表示电机输出轴旋转力的物理量，通常单位为牛顿米（N·m）。

扭矩（Nm）= 9.5488 x 功率（kW）/ 转速（RPM）

电机扭矩直接由输出功率和电机转速决定，电机的输出功率越大，电机的转速越低，电机的输出扭矩越大。

例子 ： 基于 图 1 假设电机以恒定速度运转，电机的扭矩为 T =毫克*r

 T=0.025×9.8×0.002=0.00049牛米。 那么如果轴以 1000 rpm 的速度旋转， 功率= 0.49W

电机扭矩：定义、如何计算电机扭矩和扭矩应用 →

E. 电源

电机功率是描述电机单位时间内完成功或转换能量的能力的物理量。电机功率通常以瓦特（W）或千瓦（kW）为单位

在电机的选择上，东辰电机认为需要关注两个功率，P1（输入功率）和P2（输出功率）。

P1=U*I U 为电源电压 / I 为电流

P2=T*w T 是扭矩 / w 是速度

F. 尺寸

马达尺寸：工程师会根据应用区域内电机的安装空间大小来考虑电机的尺寸，一般来说电机的尺寸与电机的功率成正比。

变速箱尺寸：变速箱的体积和形状与内部齿轮的数量以及齿轮减速结构有关。 平行轴减速器 结构齿轮箱（正齿轮箱）可以制成扁平状。 行星齿轮箱 可以实现较高的空间利用率。工程师必须根据应用需求选择变速箱结构。

G. 重量

齿轮电机的整体重量也是电机选型的重要考虑因素之一，例如在机器人关节中，工程师对电机的重量有严格的要求。

四、齿轮马达的种类及特点

A. 电机类型

电机是减速电机的核心部件。选择合适的电机对于您的应用至关重要。作为全球领先的减速电机制造商，我们提供高品质 直流电机 / 交流电机 / BLDC 电机 和 外转子 BLDC 电机.您可以根据我们下面的分析为您的应用选择合适的电机类型。

1.直流有刷电机

一个 有刷直流电机 是一种使用电刷和换向器来转换 电能 进入 机械能。 直流有刷电机结构设计简单，控制稳定，生产成本低，是目前最 常用, 开发时间最长， 和 最具成本效益 市场上微型传动领域的首选。东森电机提供 数百 标准化的直流有刷电机，同时我们还可以提供直流有刷电机的定制服务。

了解更多直流有刷电机 “什么是直流有刷电机”

2.BLDC 电机

一个 无刷直流电机 （无刷直流电机）是利用无刷变换器实现转子磁场与定子磁场同步旋转的电机。与传统有刷直流电机相比，BLDC电机通过电子控制器控制转子的转动，从而避免了电刷摩擦产生的机械损耗和电火花产生的电磁干扰，效率更高，寿命更长。

3.交流电机

交流电机是利用交流电作为电源的电动机。根据电机的结构和工作原理，交流电机可分为 异步电动机 和 同步电机相较于直流有刷电机，交流电机寿命更长，工作效率更高，因此在一些家用电器或工业领域，交流电机可能是更合适的选择。

4.外转子无刷直流电机

外转子无刷电机 是一种无刷直流电动机。T 型定子安装在转子的外部。这种配置可以更有效地利用空间，并产生比其他无刷电机设计更高的功率重量比。与内转子无刷直流电机相比，外转子无刷直流电机重量更轻、功率更高、扭矩更大。外转子无刷电机通常用于需要高功率和/或速度的应用。

B.变速箱类型

变速箱是另一个 核心组件 齿轮箱分为pur 变速箱/行星齿轮箱/蜗轮蜗杆变速箱/谐波齿轮箱 根据不同的 齿轮减速结构不同类型的变速箱有不同类型的优点和缺点。在以下章节中，我们将分析不同类型的变速箱的优点和缺点，并告诉您 如何选择正确的变速箱。

1. 正齿轮箱

正齿轮结构通常采用 平行轴齿轮，齿轮的齿面与轴线平行，通过齿轮之间的相互啮合，达到降低机械运动速度、增大扭矩的目的。

齿轮马达中的正齿轮箱通常使用 双联齿轮（图1）双联齿轮（又称双层齿轮）是一种特殊的齿轮结构，通常由两个独立但并排的齿轮圈组成，共用一根轴线或紧密连接。在机械运动中，通过大齿轮和小齿轮之间的相互作用，使大齿轮传递的转速降低，扭矩增大。同时，双联齿轮中的小齿轮将机械能传递给大齿轮上的 垂直轴然后大齿轮再与另一对双齿中的小齿轮相互作用，达到逐级减速的效果。

2.行星齿轮箱

行星齿轮箱的内部结构由行星齿轮系统组成。行星齿轮是一种行星齿轮系统，由以下部分组成： 齿轮 和 齿圈. 在行星齿轮系统中， 太阳齿轮 用作行星齿轮系统的输入。三个或更多行星齿轮在系统内围绕太阳齿轮旋转。最后，行星齿轮从内部与环形齿圈啮合，形成内部正齿轮设计（行星齿轮系统）。

1. 太阳齿轮： 位于变速箱中心的齿轮。
2. 行星齿轮： 围绕太阳齿轮旋转的一组齿轮。
3. 行星载体： 用于支撑和连接所有行星齿轮。
4. 齿圈： 行星齿轮在其中运转的内部齿圈齿轮。

3. 蜗轮蜗杆减速器

蜗轮蜗杆减速机的内部齿轮结构主要由 蜗轮涡轮 和 蜗轮机械能是通过涡轮和蜗杆相互作用来传递的，蜗轮结构的特点是可以改变输出方向，由于涡轮减速机的特殊结构，蜗轮减速机的输出方向和输入方向可以改变90°。

1. 蜗轮蜗杆：带有一个或多个斜齿的轴
2. 蜗轮：正齿轮，与蜗杆涡轮上的斜齿配合

4.谐波齿轮箱

谐波齿轮装置采用基于 金属弹性力学与其他齿轮减速器类型相比，谐波齿轮的最大优点是 零间隙 特性并节省重量和空间。谐波齿轮箱仅由三个基本部件组成。它们是： 波发生器, 柔性花键 和 圆形花键.

1. 波发生器： 用于驱动外部齿轮的带有高压气体或液体的橡胶圆柱体或金属芯。
2. 柔轮： 薄壁柔性圆形齿轮，有少量外齿，通过波发生器产生变形，与刚性内齿轮接触。
3. 刚性内圆齿轮（圆形花键）： 具有较多外齿的固定圆形齿轮。外齿数通常比柔性外齿轮多2到3个。

五、选择高扭矩齿轮马达的关键因素

1. 申请

根据需求选择合适的减速电机非常重要 应用作为工业产品，减速电机的选型需要考虑 批量成本举个简单的例子，高价的外转子无刷直流电机适用于 高附加值 机器人项目。但是它不能应用于一些低成本的家用电器。选择减速电机时，首先需要确认您的应用领域是哪些。您可以根据应用选择合适的电机类型和减速机类型。

2.工作环境

环境因素对电机运行的影响主要体现在性能和寿命方面，针对一些特殊的环境因素，工程师需要选择不同类型的减速电机，以下是一些特殊的环境因素：

• 高温： 高温环境可能造成电机内部过热，减少绝缘材料的寿命，并可能导致电机效率下降。
• 低温： 低温可能会影响润滑剂的性能，从而影响变速箱的运行。
• 高湿度： 可能会导致电机内部的绝缘材料退化或腐蚀，增加短路的风险。
• 低湿度： 低湿度可能会产生静电，从而影响电机的电子控制系统。
• 腐蚀和化学暴露： 在腐蚀性极强或存在化学物质暴露风险的环境中，可能需要选择具有特殊涂层或材料的电机来提供额外的保护。
• 灰尘和污染：在振动或冲击较大的环境中，电机需要额外的机械稳定性和耐用性。

因此，了解减速电机的工作环境，并根据这些因素进行选择，不仅可以保证电机的可靠性和效率，还可以避免因选择不当而造成的额外成本和安全隐患。

六、结论和建议

选择减速电机的两个核心点是选择合适的组合 发动机 和 变速箱. 我们建议工程师选择专业的减速电机厂家，这样减速电机厂家可以根据您的需求为您量身定制减速电机，提升产品的竞争力。

八、附录

常问问题