Зависимость крутящего момента электродвигателя от его объёма

Сначала поясним теоретически, почему крутящий момент можно оценивать по объёму двигателя. Возьмём ротор с окружной шириной W и длиной L. Полную тангенциальную силу найдём через площадь поверхности ротора: предположим, что по ширине W протекает аксиальный ток I = WA, где A — ток на единицу ширины. Весь этот ток находится в радиальной магнитной индукции B, поэтому тангенциальная сила равна B*WA*L, то есть по формуле магнитной силы F=BIL. Площадь поверхности ротора составляет WL, поэтому сила на единицу площади равна F/Wl=B*A. Мы видим, что произведение этих двух удельных нагрузок (магнитной и электрической) представляет собой среднее тангенциальное напряжение на поверхности ротора. Чтобы получить полную тангенциальную силу, нужно умножить её на площадь круглой поверхности ротора, а чтобы получить полный крутящий момент — умножить силу на радиус ротора. Следовательно, для ротора диаметром D и длиной L полный крутящий момент равен   

T = ( B— A—)×(π D L)× D / 2 = (B— A—)D² L

Это уравнение имеет принципиальное значение. Член D²L пропорционален объёму ротора, поэтому при заданных удельной магнитной нагрузке B и электрической нагрузке A крутящий момент любого электродвигателя пропорционален объёму его ротора. Мы вольны выбрать длинный тонкий ротор либо короткий и широкий, но, зафиксировав объём ротора и удельные нагрузки, мы тем самым фактически задаём и крутящий момент. Важно подчеркнуть: нет необходимости сосредоточиваться на каком-то конкретном типе двигателя — вопрос создания момента рассматривается здесь с полностью общей позиции. По сути, этот вывод отражает тот факт, что все электродвигатели сделаны из железа и меди и различаются лишь способом обработки этих материалов. Однако на практике имеет значение общий объём двигателя, а не объём ротора. И всё же опыт показывает, что независимо от типа двигателя для машин с близким крутящим моментом общий объём и объём ротора связаны достаточно тесной зависимостью.

Можно с уверенностью и вполне точно утверждать, что общий объём электродвигателя определяется крутящим моментом, который он должен развивать, а именночем больше объём, тем выше момент, разумеется, из этого правила бывают исключения, однако как общее руководство при выборе двигателя оно чрезвычайно полезно.