力矩电动机是一种极数较多的特种电机,可以在电动机低速甚至堵转(即转子无法转动)时仍能持续运转,不会造成电动机的损坏。而在这种工作模式下,电动机可以提供稳定的力矩给负载(故名为力矩电动机)。力矩电动机也可以提供和运转方向相反的力矩(刹车力矩)。力矩电动机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒力矩输出动力。
力矩电机包括:直流力矩电机、交流力矩电机、和无刷直流力矩电机。它广泛应用于机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中。
分类
直流力矩
一种特殊形式的直流伺服电动机。大多采用永磁励磁。其基本要求与直流伺服电动机相似。为了获得大的输出转矩和低的转速,一般作成扁平结构。
直流力矩电动机的工作原理和普通的直流伺服电动机相同,只是在结构和外形尺寸的比例上有所不同。一般直流伺服电动机为了减少其转动惯量,大部分做成细长圆柱形。而直流力矩电动机为了能在相同的体积和电枢电压下产生比较大的转矩和低的转速,一般做成圆盘状,电枢长度和直径之比一般为 0.2 左右;从结构合理性来考虑,一般做成永磁多极的。为了减少转矩和转速的波动,选取较多的槽数、换向片数和串联导体数。
总体结构型式有分装式和内装式两种,分装式结构包括定子、转子和刷架三大部件,机壳和转轴由用户根据安装方式自行选配;内装式则与一般电机相同,机壳和轴已由制造厂装配好。
交流力矩
其基本要求和交流伺服电动机相同。通过增加转子电阻获得宽广的调速范围和较软的机械特性。与一般同机座号异步电动机相比,交流力矩电动机输出功率要小好几倍,堵转转矩大,堵转电流小得多。
交流力矩电动机一般采用笼式转子结构,靠增多极对数获得低的转速,主要运行在大负载、低转速状态,也可短期或长期运行在堵转状态。
交流力矩电动机的速度控制通过测速电机速度反馈和控制张力大小二种方法来实现。
70年代以来,交流力矩电动机已使用于电影胶片冲洗、轻工化纤、纺织、电缆、塑料及造纸等卷绕装置上。
结构
交流力矩电动机与一般鼠笼式异步电动机的运转原理是完全相同的,但结构上有所不同,它是采用电阻率较高的材料(例如黄铜、康铜等)作转子的导条及端环。因此,力矩电动机的转子电阻比普通鼠笼式电动机的转子电阻大得多。力矩电动机的机械特性与普通鼠笼式电动机是不同的。
由于采用不同的设计参数,力矩电动机的机械特性和用途分为两类:卷绕特性的力矩电动机和恒转矩特性的力矩电动机。卷绕特性力矩电动机,实现恒张力传动,适用于生产过程中需要使产品维持恒定的张力和用恒定的线速度把产品卷绕在辊筒上的场合,例如,印染机械上,卷绕织物的辊筒,随着织物不断卷绕到辊筒上,辊筒直径逐渐增大,负载也相应增加。由力矩电动机的机械特性可见,负载增加,转速自动下降,从而维持一定的线速度和张力,实现了工艺要求。这类力矩电机常用于纺织、印染、造纸、橡胶、电线电缆等方面。
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