DC电机作为发电机运行

有刷和无刷DC电机均可作为发电机运行。但在设计驱动装置时，必须考虑一些重要因素。

用户常常问我：maxon DC电机是否适合用作发电机运行。即使在发电机运行模式下，我们的电机效率也非常高。转速和电压以及电流和转矩之间的基本计算非常简单。为保证发电机运行，以下是成功选择正确驱动装置的一些规则。

DC电压或AC电压？

规则#1：如果需要产生DC电压，应该选择有刷DC电机或使用带电压整流器的无刷EC (BLDC) 电机。如果需要产生AC电压，应该选择无刷EC电机，并且只连接2个相位。无刷电机上不需要霍尔传感器。

转速常数kn

许多发电机通常以1000 rpm或以下的转速运行。对于小型电机来说，这是一个相当低的转速。以1000 rpm的转速产生10 V或以上的电压，只需要100 rpm/V或以下的转速常数。在maxon的产品组合中，不容易找到相应的绕组。只有大型电机上的少数大电阻绕组才能满足这一要求。较小的电机具有较高的转速常数。

表1中显示的是一些具有低转速常数的电机（或高发电机常数 = 每单元转速下生成的电压）。在一般情况下，只有电阻最高的电机绕组才会得到低于100 rpm/V的转速常数。

规则#2：在不考虑负载的情况下，绕组的转速常数应该是kn < n/u或者更小。作为一种替代方法，可以使用齿轮箱来提高电机转速（请阅读下面的内容）。

电阻

规则#2要求发电机常数较高的电机。可惜的是，这些绕组同样具有很高的电阻。大电阻会降低负载下的输出电压，而且输出电压对于负载电流反应非常敏感。

规则#3：如果需要在一定负载范围内稳定输出电压，应该选择较大型的电机，这类电机即使发电机常数较大，电阻也更低。

从这个角度来看，EC-i 40 High Torque电机是一种不错的选择。

功率限制

选择电机发电机时，不能只考虑功率要求。为了满足转矩的要求，可能需要一台额定功率比生成的功率高得多的电机；尤其是在发电机转速显著低于典型电机转速的情况下更是如此。

转矩和转速限制

发电机的转矩决定电机发电机的尺寸和类型。选择一种连续转矩高于发电机转矩的电机型号。在计算转矩或电流负载时，必须考虑运行方式。发电机是长时间持续运行，还是间歇性周期运行，或者只在很短的时间间隔内运行？根据上述问题的答案，就可以相应选择具有足够连续转矩或电流的电机尺寸。另外还必须考虑电机型号的最大转速。但由于转速一般都很低，因此几乎不会产生任何问题。

电流和电压限制

给定电机型号最适合的绕组由电流及生成的电压要求决定。在此，需要选择即使在负载情况下也能生成所需电压U的绕组。假设发电机的固定转速为n，我们需要一个大于U的绕组所生成的电压Ut

在不考虑负载的情况下，根据规则#2选择转速常数，即具有足够大电阻的绕组。由于电流电容会随着电阻的提高而降低，因此需要验证持续电流是否仍然足够大。

U_t = n/k_n – R_mot · I_L > U

该图表非常清楚地展示不同绕组的相互矛盾效应。

• 绕组电阻越大，生成的（空载）电压就越高。
• 但是，绕组电阻越大，生成的电压对于负载电流的变化也越敏感。

通过选择更大的电机，可以在一定程度上消除这些相互矛盾的影响，大电机在发电机常数相同的情况下会表现出更低的电阻（根据规则#3）。

转速为500 rpm时，配备稀有金属电刷的RE 40电机的不同绕组的电压-电流特性曲线。请注意每一个绕组的不同斜度。

减速电机组合

规则#4：使用齿轮箱可以提高极低的转速。但是，maxon的齿轮箱在通过输出驱动方面并不是特别理想。这时应该使用可以反向驱动的齿轮箱，即最高两级的行星齿轮箱或正齿轮箱。（或专门设计的齿轮箱）。

使用减速电机组合的原因在于：发电机中的驱动装置非常缓慢；例如通过风力或水力涡轮机进行驱动，或者甚至手动驱动。以下提出几点意见和建议：

• 在这类情况下需要使用反向运行的齿轮箱。但是，maxon的齿轮箱并不是真正为反向运行设计的，因此效率较低。
• 高减速比的齿轮箱（3级或更高）不可反向驱动；也就是说，在以最大允许的转矩通过输出驱动时不会转动。可以使用1级或2级行星齿轮箱；它们可通过输出驱动。
• 应该优先使用正齿轮箱，而不是行星齿轮箱。正齿轮箱更容易反向驱动，并且反向驱动的效率一般会更高。

特殊情况：DC电机作为DC测速机

规则#5：对于DC测速机，应使用配备稀有金属电刷的DC电机，这样才更适合小电流。根据应用中所需的测速电压和转速范围选择绕组。只要确保负载电阻达到几千欧姆 (kΩ) 以保持电流相对较小，就无需担心绕组电阻。