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關於驅動元件的效率
我經常會遇到關於哪種馬達效率最高的問題。尤其是在談到有電源限制的應用時，例如電池驅動的工具或太陽能板供電的衛星。我認為值得將問題擴展到由控制器、馬達、減速機和其他機械裝置組成的完整驅動系統。表 1 大致說明了不同能源轉換裝置的典型效率。
我們可以看到，在很大程度上是取決於機械的製作方式。機械系統裡的高摩擦會犠牲許多能量。因此，若要改善驅動系統的效率，應一律從機械系統開始。
注意，DC 驅動系統經常採用固定電壓供電。因此，並不是要將整體效率最大化。效率是一個相對參數，說明了單位輸入功率的損耗。但是，在固定的電壓之下，電流消耗（絕對參數）才是必須被最小化的。充分利用所有電源電壓可以降低電流消耗，而且能夠延長電池壽命。
以下是幾個有助於實現高效率和低電流消耗的規則。
機械轉換的規則
- 使用低摩擦的機械結構或完全避免。
- 使用滾動摩擦（摩擦係數 < 0.01）而非滑動摩擦（典型摩擦係數 0.1 … 0.4）。例如，滾珠螺桿系統的摩擦明顯低於導螺桿。但是，滾珠螺桿方案通常無法自行鎖定，而是需要供電才能維持在停止位置。若考慮到整個工作循環，可能會有愛克姆螺桿整體能耗較低的情況。
行星式和正齒輪減速機的規則
- 使用低級數。
- 使用額定轉矩僅稍微高於您的需求的小型減速機。不要選過大的減速機。減速機低負載時的效率非常差。
- 在效率方面，較大的直驅馬達不搭配減速機，通常會比馬達-減速器的組合更好。然而直驅系統可能更大、更重和更貴。
減速機效率與額定輸出轉矩的關係（示意圖）。一旦減速機適當負載，效率幾乎保持恆定且高。
馬達的規則
- 以每分鐘數千轉的轉速運行馬達。
- 不要選擇太大的馬達。不要接近零負載運行。
- 選擇線圈時應注意。選擇能夠在負載之下充分利用電壓來達到轉速的線圈；也就是需要最低電流的線圈。
控制器規則
此處的規則與減速機類似。應適當負載，不要在電流太低的情形下運轉。不要選擇額定電流太高的控制器。使用與所需馬達電流相配的功率級。
最後
充分使用整個電源電壓。如此可以降低電流消耗，您也可以省錢；您會需要一個較小的電源、較小的控制器、較少的電纜屏蔽......或是像我的一位同事所說：電壓是免費的——電流傷成本。
