电机的电气特性和机械性能之间的关系可以这样计算（注意：这是对理想有刷直流电机的分析，但其中一些仍应适用于非理想无刷直流电机）。

直流电机可以近似为带有电阻器和电压反电动势源的电路。电阻器模拟电机绕组的固有电阻。反电动势模拟磁场中移动电流产生的电压（基本上直流电动机可以用作发电机）。也可以通过串联一个电感器来模拟电机的固有电感，但是在大多数情况下，我忽略了这一点，并假设电机处于准稳态电状态，或者电机的时间响应由时间响应控制机械系统的时间响应，而不是电气系统的时间响应。这通常是正确的，但不一定总是正确的。

发电机产生与电机速度成正比的反电动势：

$$V_{emf} = k_i * \omega$$

在哪里：

$$k_i = \text{a constant.}$$ $$\omega = \text{the motor speed in}\ \text{rad}/\text{s}$$

理想情况下，在失速速度下没有反电动势，在空载速度下，反电动势等于驱动源电压。

然后可以计算流过电机的电流：

$$I = (V_S - V_{emf}) / R = (V_S - k_i * \omega) / R$$ $$V_S = \text{source voltage}$$ $$R = \text{motor electrical resistance}$$

现在让我们考虑电机的机械方面。电机产生的转矩与流过电机的电流量成正比：

$$\tau = k_t * I$$

$$k_t = \text{a constant}$$ $$\tau = \text{torque}$$

使用上述电气模型，您可以验证电机在失速速度下流过的电流最大，因此扭矩最大。此外，在空载速度下，电机没有扭矩，也没有电流流过它。

电动机什么时候产生的功率最大？好吧，可以通过以下两种方式之一来计算功率：

电功率：

$$P_e = V_S * I$$

机械功率：

$$P_m = \tau * \omega$$

如果您绘制这些图，您会发现对于理想的直流电机，最大功率来自空载速度的一半。

所以考虑到所有因素，电机电压是如何叠加的？

对于相同的电机，理想情况下，如果施加双倍电压，则空载速度翻倍，扭矩翻倍，功率翻四倍。这当然是假设直流电机没有烧毁，达到违反这个简单的理想电机模型的状态等。

但是，在不同的电机之间，仅根据额定电压无法判断两个电机的性能如何。那么你需要什么来比较两个不同的电机呢？

理想情况下，您想知道额定电压和失速电流，以便您可以适当地设计您的电子设备，并且您想知道空载速度和失速扭矩，以便您可以计算电机的机械性能。您可能还想查看电机的额定电流（如果您将它们停转太久，某些电机可能会损坏！）。这种分析在某种程度上也忽略了电机的效率方面。对于完美高效的电机，，或者更确切地说是。这将导致使用这两个方程的功率计算相等（即电功率等于机械功率）。然而，真正的电机并不是完全有效的。有些很接近，有些没有。$k_i = k_t$$P_e = P_m$

ps 在我的计算中，我使用电机速度作为。这可以通过除以转换为或 ..$\text{rad}/\text{s}$Hz$\text{rev}/\text{s}$$2\pi$

在使用和研究电动汽车 4 年后，我发现“爬坡能力”（提高特定坡度的能力）取决于电机扭矩，而扭矩取决于电流。

相反，电压“调节”了电机的运行速度：电机可以达到的最大速度是电机产生电压（称为“反电动势”）的速度，该电压等于它从电池接收的电压（忽略为简单起见，功率损失和摩擦）。

施加电压时电机可以承受多少电流取决于线圈线的粗细（更粗=更高电流=更高扭矩），由于线圈内部电阻（电阻越高，产生的热量越高，直到电线熔化）。

考虑 1000W 电机：

• 提供 100V/10A 可以达到高速，但不能提高太多坡度。

• 提供 10V/100A 时，您将移动非常缓慢，但您将能够爬上高级斜坡（假设电机可以承受 100A）。

电机可以承受的最大电流称为“额定电流”，它远低于电机“堵转电流”，即当施加电压且电机保持停止时流经电机导线的电流。电机不能容忍其自身的失速电流，这将很快熔化电线。这就是电子设备将最大电流限制为额定电流值的原因。

在任何电机中，基本原理都非常简单：

• 转速与施加的电压成正比
• 扭矩与拉电流成正比

100 伏电机是最大可承受 100 伏电压的电机，而 50 伏电机是最大可承受 50 伏电压的电机。由于 100 伏电机可以承受更多电压，如果其他条件相同，它可以为您提供更高的最大速度。

但电压差不影响扭矩。为了获得更大的扭矩来上山，您需要为电机提供更多电流。可以消耗更多电流的电机（以及可以提供更多电流的电池和电机控制器）将为您提供更大的扭矩以帮助您上山。

电动机可以设计在相当宽的电压和电流范围内，以实现相同的速度和扭矩输出。仅比较两个电机的预期工作电压并不能告诉您这些电机最终可以做什么。为大功率设计的电机确实倾向于在更高的电压下工作，但这主要是为了使电流可以在合理的范围内。

要比较特定工作的两个电机，您必须查看输出参数。这些将是扭矩、速度范围和功率。