這個伺服馬達扭力計算器能做什麼
本計算器只需三個容易取得的電氣與轉速數據——工作電壓、工作電流,以及以 RPM 表示的轉速——就能估算出伺服馬達可輸出的機械扭力。你不必翻遍規格書裡複雜的扭力曲線,就能快速得到扭力估算值,無論是初步馬達選型、比較不同伺服機,或是在採購硬體前先驗證設計是否合理,都相當實用。
計算結果以牛頓·米(N·m)表示,工具同時會換算成牛頓·毫米(N·mm)——這是小型玩具與機器人伺服機常見的標示單位。
你需要輸入的數據
- 工作電壓(V):伺服機運轉時所供應的電壓。
- 工作電流(A):伺服機在該工作點所消耗的電流。
- 轉速(RPM):輸出軸的轉速,以每分鐘轉數表示。
公式說明
計算器會先算出電功率,再把功率與轉速換算成扭力:
- 功率(W)= 電壓 × 電流
- 扭力(N·m)=(功率 × 9.549)÷ 轉速
常數 9.549 來自 60 ÷(2π),用來在 RPM 與每秒弧度之間換算,因為功率等於扭力乘以角速度。接著工具再把扭力乘以 1000,得到以 N·mm 表示的扭力數值。
請注意,這是一個理想化的估算,假設電功率完全等於機械輸出——實際的伺服機會因發熱、摩擦與齒輪傳動而損耗能量,因此真實扭力會略低一些。
實際範例
假設某伺服機在 6 V 電壓下運轉,消耗 1.5 A 電流,轉速為 60 RPM:
- 功率 = 6 × 1.5 = 9 W
- 扭力 =(9 × 9.549)÷ 60 = 85.94 ÷ 60 ≈ 1.43 N·m
- 換算成 N·mm:1.43 × 1000 ≈ 1432 N·mm
因此這顆伺服機在該工作點約可產生 1.43 N·m 的扭力。
常見問題
為什麼轉速越高,扭力反而越低?在功率固定的情況下,扭力與轉速會互相消長。同樣的功率若分攤到更多的每分鐘轉數,可用於軸端的扭力自然就變少了。
這是我的伺服機實際能輸出的扭力嗎?不是——這是假設 100% 效率下的上限估算值。請依照你關心的負載狀況(例如堵轉電流或額定電流)輸入電流值,並預期實際扭力會因損耗而更低。
如何把結果換算成 kg·cm?把 N·m 乘以約 10.2 就能得到 kg·cm,這是許多玩具伺服機採用的單位(例如 1.43 N·m ≈ 14.6 kg·cm)。