1、电动机的工作原理及应用简介 -直流力矩电动机,机制093 夏海星，姚聪迪，严佳宾，黄兴业，郑潮 2012年4月,力矩电动机,一、概述：,在某些自动控制系统中，被控制对象的转速相对于伺服电动机的转速低得多，所以，两者之间常常必须用减速机构连接。但采用减速器会有很多影响，例如：使系统装置变得复杂；使闭环控制系统产生自激振荡。因此，就需要低转速、大转矩的伺服电动机直接带动。,力矩电动机就是其中一种能和负载直接连接产生较大转矩、低速的电动机。力矩电动机又有交流和直流两类。下面以直流力矩电动机为例。,二、直流力矩电动机的结构,直流电动机的工作原理和直流伺服电动机相同，只是在结构上和外形尺寸上有所不同，是
2、一种特殊形式的直流伺服电动机。大多采用永磁励磁，为了获得大的输出转矩和低的转速，一般作成扁平结构。,永磁直流力矩电动机是一种采用特殊结构和特殊设计的永磁直流电动机，它采用了多极波式绕组的形式，主要用于低速直接驱动系统，从而省略了变速机械机构，消除由此产生的误差。直流力矩电动机的定子是永磁结构。由于转速很低，因此，极对数、导体数、槽数都取得较大，因此力矩电动机的直径较大。,二、1 力矩大的原因,从直流电动机基本原理可知：电磁力为：,电枢绕组导体上的电流为 ；,导体的有效长度为 ；,每个磁极下磁感应强度平均值为,电磁转矩为：,式中：N电枢绕组总的导体数； D电枢铁芯直径。,上式表明，电磁转矩与电动
3、机结构参数l、D的关系。,在保持 不变时，当D增大时，铁芯长度l就应减小。其次在相同电流 以及相同用铜量的条件下，电枢绕组的粗细不变，则总导体数N应随l的减小而增加，以保持Nl不变。,二、2 转速低的原因,导体在磁场中运动切割磁力线所产生的感应电动势为：,式中：,如果电枢总导体数N，若一对电刷之间的并联支路数为2，则一对电刷所串联的导体数为N/2，这样电刷间电势为,在理想空转时，电动机转速n，电枢电压U和反电动势E相等，因此：,由上式分析可知：在其他条件相同的情况下，增大电动机直径，减小轴向长度，有利于增加电动机的转矩和降低空载转速，故力矩电动机都做成扁平盘状结构。,三、直流力矩电动机性能特点
4、,1、力矩波动小，低速下能稳定运行 这是力矩电动机的重要性能指标之一，力矩波动将导致运行不平稳或不稳定。2、机械特性和调节特性的线性度3、响应迅速，动态特性好 决定过度过程快慢的两个时间常数是机电时间常数和电磁时间常数。虽然直流力矩电动机电枢直径大，转动惯量大，但由于它的堵转力矩很大，空转转速很低，力矩电动机的机电常数还是比较小的，这样，其电磁时间常数 相对较大。已知 ，其中电枢绕组电感 主要取决于电枢绕组的电枢反应磁链,在上诉的直流几句电动机中，我们可以清楚的发现直流力矩电动机具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点,基于其特点，我们可以发现直流电动机主要有三种
5、应用,一、需要高堵转力矩的定位系统。二、低转速高扭矩的变速系统。三、在位置控制系统和张力系统中提供高速情况下的最适宜扭矩。,所以在我们的生活中，直流力矩电机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；直流力矩电机还可根据其多种特点灵活应用：可部分代替直流电机使用，可应用在启闭闸（阀）门以及阻力矩大的拖动系统中，还可以使用于频繁正、反转的装置或其他类似动作的各种机械上。它为我们的生活也提供了很多的方便。,下面对测速机组的应用做简单的介绍,如下图，是采用SYL5低速直流力矩测速机组来驱动工作台其优点是直接驱动负载，由输入控制电压信号直接调节负载的速度，避免了采用齿轮传动时带来的齿隙“死区”和材料变形所引起的误差，这样既提高了控制精度又保证了系统的稳定性，同时再配以测速机、运算放大器及其校正环节R2C1组成闭环伺服系统，使原有的机电时间常数Tm减小为Tm(1Km)(其中为测速机灵敏度，Km为回路增益)，增大了系统的响应速度，并且这一负反馈使得机器能平稳运行。,而在如今的生活中，直流力矩电动机基于其大量的优点，所以它的应用也越来越广泛，各种不同类型的直流力矩电动机也出现在了我们声旁。,供应直驱的直流力矩电动机,稀土永磁直流力矩电动机,无极调速的直流力矩电动机,谢谢观赏,
