Motor Notes 馬達中通過最大電流的條件是什麼？

在使用了馬達的應用中，在確定馬達驅動IC的能力和電源規格時，需要先知道流過馬達的最大電流會有多少。指定的穩態條件下的最大電流可以從馬達規格書中獲取，但在實際使用中，除了穩態正轉和反轉外，還存在啟動、停止（制動）等暫態工作條件。本文中將探討馬達中流過最大電流的條件。

電刷直流馬達中通過最大電流的條件是什麼？

在電刷直流馬達的工作過程中，在什麼條件和狀態下馬達電流達到最大？

在馬達工作時，在某一方向沒有負載且以最大轉速旋轉的狀態下，瞬間使之反轉時，馬達中將流過最大電流。圖1為電刷直流馬達的等效電路圖，圖2為電刷直流馬達以最大轉速旋轉時，使電源極性反轉前後的等效電路圖。

圖1：有刷直流馬達的等效電路

圖2：在有刷直流馬達最大轉速條件下切換電源極性時的等效電路

電刷直流馬達可以等效地表示為電阻、電感和馬達發電電壓的串聯電路。當馬達沿某一方向旋轉且無負載且轉速最大時，馬達的發電電壓也最大，設該值為Ecmax（參見圖2-(a)）。要從該狀態向相反方向旋轉（反轉），就需要將電源的極性反接到馬達（參見圖2-(b)）。

此時，電源電壓和發電電壓之和，被外加到馬達的電阻和電感的串聯電路上。因此，會流過馬達工作中最大的電流。此時的電流變化如圖3中藍線所示。

圖3：使有刷直流馬達在最大轉速條件下反轉時的電流和角速度瞬態波形示例

在縱向的黑色虛線中電源極性反轉的時間點，馬達電流急遽上升。如果設最大電流為Ipk（藍色虛線），則從直流的角度看，應該流過Ipk＝（Ea＋Ecmax）/R的電流，但受電感量影響，在電流上升時產生時間常數，電流的上升雖然急遽但具有一定的斜率，因此實際的峰值電流將不會達到公式所示的最大值。

當使馬達的電源極性反轉時，會流過反向電流，相對於之前方向的旋轉，會有使馬達反向旋轉的轉矩作用，因此轉速會下降。由於馬達的發電電壓與轉速成正比，因此發電電壓也會降低，流過馬達的電流也會減小（由角速度零點交叉的紅色虛線分隔的正轉區域）。

綜上所述，電刷馬達的最大電流發生於從最大轉速時切換到反向旋轉的瞬間之後一點的時間（時間常數）。