•                                            力矩電動(dòng)機(jī)

    力矩電動(dòng)機(jī)，是一種具有軟機(jī)械特性和寬調(diào)速范圍的特種電機(jī)，具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過(guò)載能力強(qiáng)、響應(yīng)快、特性線性度好、力矩波動(dòng)小等特點(diǎn)。力矩電動(dòng)機(jī)的軸不是以恒功率輸出動(dòng)力而是以恒力矩輸出動(dòng)力。

分類(lèi)

   總述

    力矩電機(jī)包括：直流力矩電機(jī)、交流力矩電機(jī)、和無(wú)刷直流力矩電機(jī)。它廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、紡織、造紙、橡膠、塑料、金屬線材和電線電纜等工業(yè)中。

直流力矩

    一種特殊形式的直流伺服電動(dòng)機(jī)。大多采用永磁勵(lì)磁。其基本要求與直流伺服電動(dòng)機(jī)相似。為了獲得大的輸出轉(zhuǎn)矩和低的轉(zhuǎn)速，一般作成扁平結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖）。電機(jī)電樞鐵心長(zhǎng)

度和外徑之比很小（圖中僅 0.2左右）。為了使電機(jī)工作穩(wěn)定，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不能超過(guò)最大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。后者又稱(chēng)峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。與峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的電樞電流稱(chēng)為峰值堵轉(zhuǎn)電流。如果電樞電流超過(guò)峰值堵轉(zhuǎn)電流，電機(jī)便去磁，需要重新充磁才能正常工作。為了減小轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的脈動(dòng),定子采用多對(duì)磁極,電樞選用較多的槽數(shù)、換向片數(shù)和串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)。力矩波動(dòng)△M表示電樞處于不同位置時(shí)的輸出力矩的變化，

   直流力矩電動(dòng)機(jī)采用大內(nèi)孔扁平結(jié)構(gòu)，有利于電機(jī)直接套在負(fù)載軸上，提高系統(tǒng)的耦合剛度，使系統(tǒng)反應(yīng)迅速，頻帶展寬，穩(wěn)定工作，滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)性能要求。

電機(jī)常數(shù)KL是力矩電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，它表示峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與輸入峰值堵轉(zhuǎn)功率平方根之比

(千克力米/瓦1/2)。KL既反映了電機(jī)本身的利用率,又考慮到電機(jī)所消耗的功率。

直流力矩電動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)可分為分裝式和組裝式兩種。分裝式是由定子、電樞和刷架3大件組成,其余支承部分由用戶(hù)根據(jù)整機(jī)安裝要求自行選定。組裝式與一般電機(jī)相同，電機(jī)成一獨(dú)立整體。

    為了克服直流力矩電動(dòng)機(jī)采用電刷、換向器帶來(lái)的弊病,70年代末發(fā)展了無(wú)刷直流力矩電動(dòng)機(jī),其原理、結(jié)構(gòu)與無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)相同。

交流力矩

其基本要求和交流伺服電動(dòng)機(jī)相同。通過(guò)增加轉(zhuǎn)子電阻獲得寬廣的調(diào)速范圍和較軟的機(jī)械特性。與一般同機(jī)座號(hào)異步電動(dòng)機(jī)相比，交流力矩電動(dòng)機(jī)輸出功率要小好幾倍，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大，堵轉(zhuǎn)電流小得多。

交流力矩電動(dòng)機(jī)一般采用籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，靠增多極對(duì)數(shù)獲得低的轉(zhuǎn)速,主要運(yùn)行在大負(fù)載、低轉(zhuǎn)速狀態(tài),也可短期或長(zhǎng)期運(yùn)行在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。

交流力矩電動(dòng)機(jī)的速度控制通過(guò)測(cè)速電機(jī)速度反饋和控制張力大小二種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

70年代以來(lái)，交流力矩電動(dòng)機(jī)已使用于電影膠片沖洗、輕工化纖、紡織、電纜、塑料及造紙等卷繞裝置上。

結(jié)構(gòu)

   交流力矩電動(dòng)機(jī)與一般鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)原理是完全相同的，但結(jié)構(gòu)上有所不同，它是采用電阻率較高的材料（例如黃銅、康銅等）作轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條及端環(huán)。因此，力矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻比普通鼠籠式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻大得多。力矩電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與普通鼠籠式電動(dòng)機(jī)是不同的。

   由于采用不同的設(shè)計(jì)參數(shù)，力矩電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和用途分為兩類(lèi)：卷繞特性的力矩電動(dòng)機(jī)和恒轉(zhuǎn)矩特性的力矩電動(dòng)機(jī)。卷繞特性力矩電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)恒張力傳動(dòng)，適用于生產(chǎn)過(guò)程中需要使產(chǎn)品維持恒定的張力和用恒定的線速度把產(chǎn)品卷繞在輥筒上的場(chǎng)合，例如，印染機(jī)械上，卷繞織物的輥筒，隨著織物不斷卷繞到輥筒上，輥筒直徑逐漸增大，負(fù)載也相應(yīng)增加。由力矩電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可見(jiàn)，負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速自動(dòng)下降，從而維持一定的線速度和張力，實(shí)現(xiàn)了工藝要求。這類(lèi)力矩電機(jī)常用于紡織、印染、造紙、橡膠、電線電纜等方面。

原理

    恒轉(zhuǎn)矩特性力矩電動(dòng)機(jī)，能在一般較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，使轉(zhuǎn)矩基本恒定，適用二轉(zhuǎn)速變化時(shí)，要求恒定轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)場(chǎng)合。例如，印染機(jī)械中，用若干輥軸傳送織物時(shí)，由于織物并不卷繞在輥軸上，而只是貼在輥軸表面上靠它來(lái)傳動(dòng)，輥軸直徑是不改變的，這種場(chǎng)合宜使用恒轉(zhuǎn)矩特性電動(dòng)機(jī)，以保證在任何速度下，轉(zhuǎn)矩恒定，織物的張力恒定。

    力矩電動(dòng)機(jī)允許長(zhǎng)期低速運(yùn)轉(zhuǎn)（甚至堵住不動(dòng)），它的發(fā)熱很?chē)?yán)重，通常采用外加鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷。使用力矩電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意檢查鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況是否良好，其周?chē)鷳?yīng)有良好的通風(fēng)環(huán)境，不允許有干燥易燃物。易燃粉塵或揮發(fā)性可燃油類(lèi)等靠近。

    由于使用情況不同，由力矩電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的機(jī)械所卷繞或傳遞的材料種類(lèi)和規(guī)格不同，需要的張力不同，要求調(diào)節(jié)力矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，或要求在一定范圍內(nèi)變速，通常采用調(diào)節(jié)施加在力矩電動(dòng)機(jī)上的電壓以實(shí)現(xiàn)這些要求。改變力矩電動(dòng)機(jī)的輸入電壓通常使用調(diào)壓器，在要求提高機(jī)械特性硬度和調(diào)節(jié)精度的場(chǎng)合，也可以采用可控硅速度負(fù)反饋控制電路進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，但系統(tǒng)較復(fù)雜。

應(yīng)用

    力矩電動(dòng)機(jī)還可根據(jù)其多種特點(diǎn)靈活應(yīng)用：可部分代替直流電機(jī)使用，可應(yīng)用在啟閉閘（閥）門(mén)以及阻力矩大的拖動(dòng)系統(tǒng)中，還可以使用于頻繁正、反轉(zhuǎn)的裝置或其他類(lèi)似動(dòng)作的各種機(jī)械上。

調(diào)節(jié)方法

調(diào)壓調(diào)節(jié)

使用調(diào)壓器調(diào)節(jié)的形式常見(jiàn)的有以下幾種：

（1）三相平衡調(diào)節(jié)。采用三相調(diào)節(jié)器，接成星形聯(lián)接，同軸控制，同時(shí)調(diào)節(jié)三相電壓使之平衡，力矩電動(dòng)機(jī)能在平衡狀態(tài)下運(yùn)行，調(diào)節(jié)范圍較廣，效果好，但需要使用三相調(diào)壓器，不甚經(jīng)濟(jì)。

（2）兩相電壓調(diào)節(jié)。用兩只單相調(diào)壓器作U形連接，同軸調(diào)節(jié)，例如，調(diào)節(jié)A、C兩相時(shí)，調(diào)壓器的滑動(dòng)電刷a和c同時(shí)對(duì)稱(chēng)滑動(dòng)，也能實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)。但采用這種方法時(shí)必須注意，U形接法的單相調(diào)壓器的端電壓為電源線電壓，所使用的單相調(diào)壓器的額定電壓應(yīng)適應(yīng)于電源線電壓的要求。生產(chǎn)的單相調(diào)壓器的額定電壓大多為220V，所以不能用于普通的三相380V電源系統(tǒng)，而只能用于電源電壓為三相220V的系統(tǒng)。

（3）單相調(diào)節(jié)。單相調(diào)節(jié)只使用一個(gè)單相調(diào)壓器調(diào)節(jié)一相電壓。

調(diào)壓方法

力矩電動(dòng)機(jī)在不平衡狀態(tài)下運(yùn)行，調(diào)節(jié)性能較差，但由于設(shè)備簡(jiǎn)單，這種調(diào)節(jié)形式應(yīng)用較多，常用的單相調(diào)壓方法有以下兩種：

1、 調(diào)壓器接在兩相之間。

2、 調(diào)壓器接在一相和零線之間，采用單相調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)注意，在調(diào)壓器調(diào)至電壓低于某一數(shù)值后，會(huì)在某一速度下出現(xiàn)負(fù)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電壓調(diào)至0V時(shí)，整個(gè)速度范圍內(nèi)都將出現(xiàn)負(fù)轉(zhuǎn)矩。如果力矩電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的是紡織品或塑料品、紙張等東西時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)此時(shí)存在一個(gè)制動(dòng)力矩，會(huì)造成張力不正常。造成負(fù)轉(zhuǎn)矩的原因是由于力矩電動(dòng)機(jī)的特性較軟。