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1 min⁻¹ = 1/60 s⁻¹
ZH-HANT|36 種語言
rpm SYMBOL PLATE ISO 80000-3 z 20 z 12 3000 ω = 2πn/60
銘牌展示了什麼

兩個齒數為二十和十二的齒輪相互齧合、反向旋轉,小齒輪恰好比大齒輪快三分之五倍,正如傳動比所要求的那樣。右邊一隻轉速錶的指標在紅區旁擺動,下面編碼器的開槽圓盤帶著閃爍的感測器緩緩轉動,底部一個標記沿刻度一直走到三千。

單位頁
SI 之外 · 轉動力學 第 1/1 頁 · 修訂 2026-09

每分鐘轉數

SI 之外的單位 · 量:轉速 n · 1 min⁻¹ = 1/60 s⁻¹

從電機銘牌上讀取、用燈光閃爍來校驗的單位

每臺電動機的銘牌上,在千瓦和伏特旁邊都印著一個像 1450 這樣的數:這就是軸在額定負載下一分鐘轉過的圈數。這個量最容易想象,也最難看見,因為每分鐘幾百轉時,眼睛就已分不清輪輻,輪子融成一個模糊的圓盤。

所以測量它得靠巧思。機械轉速錶靠離心力把重塊甩開,電子轉速錶用發電機,而頻閃儀做了最簡單的事:用短促的閃光照亮軸,當閃光頻率與轉動頻率相合時,軸上的標記凝住不動,彷彿軸停了。但閃光慢一半時它也會凝住,不少技師就栽在這個陷阱裡。

國際單位制裡沒有每分鐘轉數,只有秒的負一次方和弧度每秒,但機床、電機和唱機仍然用分鐘說話,因為圓整的數恰好裝得下:五十赫茲電網上四極電機 1500,兩極電機 3000,密紋唱片三十三又三分之一。

記號min⁻¹ · r/min · 轉/分 · rpm
用 SI 單位表示1/60 s⁻¹ ≈ 0.01667 s⁻¹
角速度2π/60 rad/s ≈ 0.10472 rad/s
同步轉速50 Hz 時 3000 · 1500 · 1000 · 750
出處ISO 80000-3 · IEC 60034-1
已完成譯本⁦32 / 36⁩
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大小寫

標準寫作 min⁻¹ 或 r/min,中文口語說「轉/分」,rpm 則以小寫活在銘牌和產品目錄上;大寫的 RPM 也常見,但標準不喜歡它。轉數用字母 n 表示,角速度用字母 ω 表示,單位是弧度每秒。

不要混淆

以每秒轉數計的轉速與以弧度每秒計的角速度之間隔著一個 2π 因子:3000 r/min 的軸每秒轉五十圈,但它的角速度約為 314 rad/s。把 ω 寫成「50 Hz」,就錯了六倍多。

01 · 定義
軸 · 傳動 · 閃光 · 陷阱

每分鐘轉數是物體在六十秒內轉過整整一圈時的轉速。它等於秒的負一次方的六十分之一,這種轉動的角速度是 2π/60 弧度每秒,約為十分之一。

轉速的好處在於可以數,而不必測:只要知道在已知時間裡轉了多少圈就夠了。所以它很容易穿過齒輪傳動——一對齒輪按齒數之比把它除或乘——也所以工業如此喜愛它,每臺機床都用一組主軸轉速級來描述。

頻閃儀靠重合來測轉速:閃光頻率等於轉動頻率時,軸上的標記點每次閃光都在同一位置,看上去靜止不動。但如果閃光少整數倍,情形也一樣:軸在兩次閃光之間轉了兩圈、三圈或四圈,眼睛卻察覺不到。檢驗方法是把閃光頻率加倍——真正重合時會出現兩個標記,倍數重合時則依舊靜止。

非同步電動機總是比同步轉速稍慢,用同一電網供電的頻閃儀會把這個差值顯示為標記緩緩向後漂移。數一數標記一分鐘轉了幾圈,技師不用任何轉速錶就能直接得到以轉計的轉差。

1/60 s⁻¹
每分鐘一轉
0.1047 rad/s
同一轉速的弧度表示
n = 60f / k
k 為任意整數時標記都會凝住
互動 · 頻閃儀下的減速器
標記停住了,卻在說謊

橙色輪裝在電機軸上,青綠色輪裝在輸出軸上,上面只亮著一個標記。兩輪始終齧合:小輪齒數少幾倍就轉快幾倍,而且反向轉動。普通光下它們以慢放顯示;開啟頻閃儀,兩個輪子就呈現出閃光所顯示的樣子:靜止不動,緩緩向前或向後爬行,有時同時出現兩三個標記。

左:電機軸,z 右:輸出軸,一個標記,z
輸出
角速度
輸出軸的 ω
閃光
每分鐘,與刻度一致
標記看上去

刻度 · 標記停在哪裡
一把假重合的梳子

軸上是閃光頻率。高高的橙色豎線是唯一真實的重合,每轉落一次閃光;它左邊的青綠色豎線是每兩、三、四轉一次的閃光,標記在那裡也靜止;右邊的紅色虛線是比轉動更頻繁的閃光,標記在那裡變成兩個、三個。白線是你的燈。

左:每分鐘 0 次閃光 標註——每分鐘閃光次數 · k——每次閃光的轉數
本頁公式 n——轉速,min⁻¹ · N——轉數 · z——齒數 · D——直徑 · M——轉矩 · f——閃光頻率,Hz
轉速
n = N / t
角速度
ω = 2πn / 60 ≈ n / 9.549
齒輪副
n2 = n1 · z1 / z2
圓周速度
v = π · D · n / 60
功率與轉矩
M [N·m] = 9550 · P [kW] / n [r/min]
與閃光重合
n = 60 · f / k,k——整數
02 · 換算
單位 · 圓周速度 · 功率與轉矩

從電機銘牌到銑刀刃口

第一個標籤把轉數換算成每秒頻率、弧度和度數。第二個把它換算成不同直徑刀具刃口的圓周速度,第三個顯示在這個轉速下傳遞給定功率需要多大轉矩。

記憶口訣:要得到弧度每秒,把每分鐘轉數除以 9.55;要得到以牛·米計的轉矩,把千瓦乘以 9550 再除以轉數。

注意

非同步電動機銘牌上的轉速是滿載時的額定轉速;空載時軸幾乎以同步轉速旋轉,過載時落後更多。計算傳動用額定數值,用頻閃儀校驗時則看實際情況。

換算表
量數值說明
03 · 數量級 · 轉速,r/min

從地球自轉到牙科渦輪機,相差將近九個數量級,全都用同一個單位書寫,儘管低端用「每圈幾天」、高階用「千赫」會更順手。請注意,自然界的紀錄保持者——已知最快的脈衝星——轉得幾乎和高速銑床的主軸一樣快,只不過它的質量是太陽的一倍半到兩倍,直徑只有幾十公里。

04 · 測量儀器
離心式 · 頻閃儀 · 光電式 · 編碼器

數清看不見之物的四種辦法

儀器 · 離心力
離心式轉速錶
套筒 → 指標
轉速升高,重塊張開

兩個鉸接的重塊轉得越快張得越開,並帶動一個套筒,套筒再轉動指標。同樣的結構當了一百年蒸汽機的調速器:套筒升起就關小蒸汽閥。

儀器 · 重合
頻閃儀
1500 fpm
標記幾乎靜止,緩緩向後滑移

燈以可調頻率閃光,技師不斷調節,直到軸上的標記凝住;儀器刻度直接以每分鐘閃光次數標定。它完全不接觸軸,但需要做加倍檢驗,否則可能讀到真實轉速的一半。

儀器 · 反射光束
光電轉速錶
每轉一個脈衝
反游標記與脈衝計數

在軸上貼一條反光膜,儀器計算反射光束每秒回到光電二極體多少次。這裡沒有「一半陷阱」,卻有另一個:軸上若有第二個亮點,讀數就會加倍。

感測器 · 開槽圓盤
編碼器
1024 脈衝/轉
槽口切斷光束,脈衝送入計數器

一個帶數百或數千個槽口的圓盤直接裝在軸上,轉速等於脈衝數除以時間再除以槽數。每臺伺服驅動器、每臺數控機床都這樣測量,每秒數百次。

05 · 書寫規則
min⁻¹ · r/min · rpm · 不加點

轉既不是赫茲,也不是弧度

轉速用字母 n 和單位 min⁻¹ 或 r/min 書寫,角速度用字母 ω、單位弧度每秒,符號 rpm 用小寫,不加點。

正確
n = 1450 min⁻¹
1450 min⁻¹ · 1450 r/min
ω ≈ 151.8 rad/s
n ≈ 24.2 s⁻¹
主軸 12 000 r/min
33⅓ r/min
錯誤
n = 1450 Hz
ω = 24.2 Hz
1450 r.p.m.
1450 rpm⁻¹
主軸 12 000 轉
1450 min

第一個錯誤把分鐘和秒混為一談,把頻率誇大了六十倍。第二個把角速度寫成赫茲,丟掉了 2π 因子。第三個在沒有點的符號里加點。第四個給已經含有「每分鐘」的單位再加負冪,第五個完全忘了時間,第六個把頻率變成了時長。

06 · 相鄰單位
s⁻¹ · rad/s · 馬力

每分鐘轉數依靠三個鄰居:每秒頻率,除以六十即可換算;角速度,帶著 2π 因子;以及軸與轉矩一起傳遞的功率。

s⁻¹ 頻率
秒的負一次方

轉速的 SI 單位;赫茲在形式上也是秒的負一次方,但按慣例留給週期振動,而不用於轉動。

rad/s 角速度
弧度每秒

轉動的全部力學都用它書寫:功率等於轉矩乘角速度,圓周速度等於角速度乘半徑。

馬力 功率
馬力

瓦特用一匹拉磨的馬來測量它,也就是透過轉數和出力;在測功機上,發動機功率至今仍由轉矩和轉速求得。

分鐘換秒
1 min⁻¹ = 1/60 s⁻¹
同步轉速
ns = 60 · f / p(p——極對數)
盤上的點
N 點 = 60 · 2f 電網 / n

目錄中與它相鄰的是 馬力——瓦特從馬拉磨盤推匯出來的——以及 度電,舊電錶的轉盤也在計轉數,只不過計的不是軸,而是電能。

07 · 歷史部分
檔案 · 人們如何學會看見轉動

從瓦特的重塊到埃傑頓的閃光

通往閥門
瓦特的離心調速器
計量學札記
由電網頻率守護的轉速

每分鐘轉數沒有自己的基準,也不需要:有秒就夠了,圈數按定義來數。但很長時間裡,充當計轉基準的是電網。同步電動機嚴格隨電網頻率轉動,所以唱機轉盤上印著頻閃點:在每秒閃爍一百次的燈光下,一排一百八十個點恰好在每分鐘三十三又三分之一轉時靜止不動。

這種校驗的精度就是電網的精度,而電力系統把每天的周波數控制得如此嚴格,以至於電網時鐘多年內與天文時間的偏差不超過幾秒。於是最普及的轉速基準不在實驗室裡,而在發電廠裡,每個音樂愛好者都在不知不覺中用它校驗自己的唱機。

33⅓ · 50 Hz
轉盤上的頻閃點
量的目錄
轉動力學與機器

SI 基本單位

突出顯示的是秒——轉是無量綱的,只剩下時間
08 · 你的語言
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