微特電機的選用第十一講 直流力矩電動機的選用
宋立偉 宋凌鋒 張千帆(哈爾濱工業大學150001)
1概述
直流力矩電動機是一種能夠長期處于起 動（堵轉）狀態下工作的低轉速、大轉矩的執行元件，是由伺服電動機和驅動電動機結合起來發展而成的特殊電機。力矩電動機可以不經過齒輪減速而直接驅動負載，這樣不僅可以省去復雜的減速機構，同時還能夠消除齒輪間隙引起的誤差，因此，力矩電動機除了具有反應速度快、轉矩和轉速波動小、能在很低轉速下穩定運行、機械特性和調節特性線性度好等優點之外，還具有精度高的特點。
2工作原理
直流力矩電動機與普通直流伺服電動機的工作原理相同，不同點在于，普通直流伺服電動機為了減小轉子的慣量，大多具有細長的外形；而直流力矩電動機為了有大力矩、低轉速的特點，通常做成扁平形狀，其結構示意圖如圖1所示。
通過圖2所示的簡單模型，能夠說明直流力矩電動機的外形尺寸變化對轉矩、轉速的影響。圖2a的電磁轉矩為：
假設兩種情況下的電流一樣，則導體直徑也一樣，因圖2b電樞鐵心的截面積為圖2a的4倍，故其電樞總導體數也近似為圖2a的4倍，這樣，就可以得到圖2b的電磁轉矩為：
所以，在體積、氣隙平均磁密、導體中的電流都相同的情況下，電磁轉矩與直徑成正比，故直流力矩電動機的轉矩大。
另外，由于電樞的感應電勢為：
在理想空載時，電機的電樞電壓u。和反電勢e。相等，可得：
由于當電樞體積和導體直徑不變時，nl近似不變，所以在相同電壓和氣隙平均磁密時，理想空載轉速與電樞直徑成反比，故直流力矩電動機的轉速低。
3產品的選擇
3.1結構型式的選擇
直流力矩電動機的總體結構型式有分裝式和內裝式兩種。分裝式結構包括未組裝的定子、轉子和電刷架三部分，機殼和轉軸由用戶根據安裝方式自行選配；內裝式則與普通電機相同。用戶在使用直流力矩電動機時，應根據實際情況，首先確定總體結構型式。
3.2主要技術指標的選擇
3.2.1連續堵轉轉矩l
連續蝠轉轉矩t。是指電機在長期堵轉運行時，在規定的環境溫度下，電機的穩定溫升不超過允許值時所能輸出的****轉矩。這時的電流叫作連續堵轉電流i。與之相對應的還有連續堵轉電壓和連續堵轉功率。
3.2.2峰值堵轉轉矩了
由于永磁直流力矩電動機。電樞電流對磁鋼有去磁作用，因此對電樞電流要有一定的限制，否則，永磁體會產生不可逆去磁，使電動機的空載轉速升高，轉矩下降。永磁直流力矩電動機受定子永磁體去磁限制的允許****電樞電流及與之對應堵轉轉矩、電樞電壓和輸入功率分別稱為峰值堵轉咆流i、峰值堵轉轉矩tm、峰值堵轉電壓和峰值堵轉功率。
3.2.3轉矩靈敏度kr
直流力矩電動機輸出特性具有很高的線性度，其輸出轉矩和電樞電流成正比，兩者的比值稱為轉矩的靈敏度kt，它與峰值堵轉轉矩、峰值堵轉電流以及連續堵轉轉矩、連續堵轉電流的關系為：
3.2.4****空載轉速
直流力矩電動機的****空載轉速是指電樞電壓為峰值堵轉電壓時，電機的空載轉速。
4 主要應用場合
由于直流力矩電動機具有精度高、反應速度快、機械特性和調節特性線性度好、硬度大以及能在堵轉和低速下 |
