力矩電機

力矩電機

一種特種電機
力矩電機是一種具有軟機械特性和寬調速範圍的特種電機。[1]這種電機的軸不是以恒功率輸出動力而是以恒力矩輸出動力。力矩電機包括:直流力矩電機、交流力矩電機、和無刷直流力矩電機。被廣泛應用于紡織、電線電纜、金屬加工、造紙、橡膠、塑料以及印刷機械等工業領域。
    中文名:力矩電機 外文名: 用途: 英文名:Torque motor 本 質:扁平型多極永磁直流電動機 分 類:直流力矩電動機和交流力矩電動機

構造原理

當負載增加時,電動機的轉速能自動的随之降低,而輸出力矩增加,保持與負載平衡。力矩電機的堵轉轉矩高,堵轉電流小,能承受一定時間的堵轉運行。由于轉子電陰高,損耗大,所産生的熱量也大,特别在低速運行和堵轉時更為嚴重,因此,電機在後端蓋上裝有獨立的軸流或離心式風機(輸出力矩較小100機座号及以下除外),作強迫通風冷卻,力矩電機配以可控矽控制裝置,可進行調壓調速,調速範圍可達1:4,轉速變化率≤10%。本系列電機的特性使其适用于卷繞,開卷、堵轉和調速等場合及其他用途,被廣泛應用于紡織、電線電纜、金屬加工、造紙、橡膠、塑料以及印刷機械等工業領域。

主要特點

力矩電機的特點是具有軟的機械特性,可以堵轉。當負載轉矩增大時能自動降低轉速,同時加大輸出轉矩。當負載轉矩為一定值時改變電機端電壓便可調速。但轉速的調整率不好!因而在電機軸上加一測速裝置,配上控制器。利用測速裝置輸出的電壓和控制器給定的電壓相比,來自動調節電機的端電壓。使電機穩定!具有低轉速、大扭矩、過載能力強、響應快、特性線性度好、力矩波動小等特點,可直接驅動負載省去減速傳動齒輪,從而提高了系統的運行精度。為取得不同性能指标,該電機有小氣隙、中氣隙、大氣隙三種不同結構形式,小氣隙結構,可以滿足一般使用精度要求,優點是成本較低;大氣隙結構,由于氣隙增大,消除了齒槽效應,減小了力矩波動,基本消除了磁阻的非線性變化,電機線性度更好,電磁氣隙加大,電樞電感小,電氣時間常數小,但是制造成本偏高;中氣隙結構,其性能指标略低于大氣隙結構電機,但遠高于小氣隙結構電機,而體積小于大氣隙結構電機,制造成本低于大氣隙結構電機。

應用

直接驅動直流力矩電機體積小巧,特别适用于那些要求用最小的體積、重量、動力、響應時間輸出最大效率和最好定位精度的伺服應用。該直流力矩電機是一種可以直接連接到所驅動的負載的伺服執行器。直流力矩電機它具有永磁場和繞線式電樞,共同将電力轉化為力矩。

在紡織、造紙、橡膠、塑料、金屬線材和電線電纜等工業中,需要将産品卷繞在卷筒(盤)上。卷繞的直徑從開始至末了是越卷越大,為保持被卷物張力均勻(即線速度不變),就要求卷筒轉速越卷越小,卷繞力越卷越大。

卷繞

在電線電纜、紡織、金屬加工、造紙等加工時,卷繞是一個十分重要的工序。産品卷繞時卷筒的直徑逐漸增大,在整個過程中保持被卷産品的張力不變十分重要,因為張力過大會将線材的線徑拉細甚至拉斷,或造成産品的厚薄不均勻,而張力過小則可造成卷繞松馳。為使在卷繞過程中張力保持不變,必須在産品卷繞到卷盤上的盤徑增大時驅動卷筒的電機的輸出力矩也增大,同時為保持卷繞産品線速度不變,須使卷盤的轉速随之降低,力矩電動機的機械特性恰好能滿足這一要求。

開卷

開卷亦稱松卷、放卷、放線等,見圖三。在工業生産中,有時需要把卷繞在滾筒上的産品輸送到下一個工序。在輸送過程中,要求施于産品一個與傳動方向相反的張力,同時要求随着筒徑的變化,而保持産品傳動的線速度和反向張力恒定,這就要求電機具有制動恒功率特性。

無級調速

力矩電機的機械特性很軟,當負載增加時,電機的轉速降低,輸出力矩增加,而輸出力矩是正比于電壓的平方。如果負載固定,則電機的轉速将随電壓變化而變化,如圖五所示。因此在負載恒定的裝置上,隻要通過調壓裝置改變電機的輸入電壓,就能獲得任一的轉速。但是力矩電機低速運行時,其效率極低,不利于長期低速運行。

堵轉

在某些特殊場合中,有時要求電機在一段時間内保持一靜止的力矩,如電纜收卷起始階段須保持張緊;大型鍛壓機的鍛件夾持裝置等。由于力矩電機的阻抗較大;其堵轉電流較小,同時采用了強迫通風,所以能滿足一定時間内的堵轉要求。允許堵轉時間應按銘牌上标定值,如需較長的堵轉時間,可選用較大的力矩電機,通過降低力矩電機的端電壓來獲得。

其它

力矩電機還可根據其多種特點靈活應用,如本身具有直流串勵電機特性,可部分代替直流電機使用;又如根據其轉子具有高電阻特性,起動(堵轉)轉矩大,故可應用在啟閉閘(閥)門以及阻力矩大的拖動系統中;也可利用其起動(堵轉)轉矩大,起動(堵轉)電流小,實心轉子的機械強度高的特點,而使用于頻繁正、反轉的裝置或其他類似動作的各種機械上。 

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