微特電機(jī)的選用第十一講 直流力矩電動機(jī)的選用
宋立偉 宋凌鋒 張千帆(哈爾濱工業(yè)大學(xué)150001)
1概述
直流力矩電動機(jī)是一種能夠長期處于起 動（堵轉(zhuǎn)）狀態(tài)下工作的低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩的執(zhí)行元件，是由伺服電動機(jī)和驅(qū)動電動機(jī)結(jié)合起來發(fā)展而成的特殊電機(jī)。力矩電動機(jī)可以不經(jīng)過齒輪減速而直接驅(qū)動負(fù)載，這樣不僅可以省去復(fù)雜的減速機(jī)構(gòu)，同時還能夠消除齒輪間隙引起的誤差，因此，力矩電動機(jī)除了具有反應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速波動小、能在很低轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行、機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性線性度好等優(yōu)點(diǎn)之外，還具有精度高的特點(diǎn)。
2工作原理
直流力矩電動機(jī)與普通直流伺服電動機(jī)的工作原理相同，不同點(diǎn)在于，普通直流伺服電動機(jī)為了減小轉(zhuǎn)子的慣量，大多具有細(xì)長的外形；而直流力矩電動機(jī)為了有大力矩、低轉(zhuǎn)速的特點(diǎn)，通常做成扁平形狀，其結(jié)構(gòu)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(jī)的外形尺寸變化對轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的影響。圖2a的電磁轉(zhuǎn)矩為：
假設(shè)兩種情況下的電流一樣，則導(dǎo)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(dǎo)體數(shù)也近似為圖2a的4倍，這樣，就可以得到圖2b的電磁轉(zhuǎn)矩為：
所以，在體積、氣隙平均磁密、導(dǎo)體中的電流都相同的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩與直徑成正比，故直流力矩電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩大。
另外，由于電樞的感應(yīng)電勢為：
在理想空載時，電機(jī)的電樞電壓u。和反電勢e。相等，可得：
由于當(dāng)電樞體積和導(dǎo)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(zhuǎn)速與電樞直徑成反比，故直流力矩電動機(jī)的轉(zhuǎn)速低。
3產(chǎn)品的選擇
3.1結(jié)構(gòu)型式的選擇
直流力矩電動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)型式有分裝式和內(nèi)裝式兩種。分裝式結(jié)構(gòu)包括未組裝的定子、轉(zhuǎn)子和電刷架三部分，機(jī)殼和轉(zhuǎn)軸由用戶根據(jù)安裝方式自行選配；內(nèi)裝式則與普通電機(jī)相同。用戶在使用直流力矩電動機(jī)時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，首先確定總體結(jié)構(gòu)型式。
3.2主要技術(shù)指標(biāo)的選擇
3.2.1連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩l
連續(xù)蝠轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩t。是指電機(jī)在長期堵轉(zhuǎn)運(yùn)行時，在規(guī)定的環(huán)境溫度下，電機(jī)的穩(wěn)定溫升不超過允許值時所能輸出的****轉(zhuǎn)矩。這時的電流叫作連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流i。與之相對應(yīng)的還有連續(xù)堵轉(zhuǎn)電壓和連續(xù)堵轉(zhuǎn)功率。
3.2.2峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩了
由于永磁直流力矩電動機(jī)。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(chǎn)生不可逆去磁，使電動機(jī)的空載轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)矩下降。永磁直流力矩電動機(jī)受定子永磁體去磁限制的允許****電樞電流及與之對應(yīng)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、電樞電壓和輸入功率分別稱為峰值堵轉(zhuǎn)咆流i、峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩tm、峰值堵轉(zhuǎn)電壓和峰值堵轉(zhuǎn)功率。
3.2.3轉(zhuǎn)矩靈敏度kr
直流力矩電動機(jī)輸出特性具有很高的線性度，其輸出轉(zhuǎn)矩和電樞電流成正比，兩者的比值稱為轉(zhuǎn)矩的靈敏度kt，它與峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、峰值堵轉(zhuǎn)電流以及連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流的關(guān)系為：
3.2.4****空載轉(zhuǎn)速
直流力矩電動機(jī)的****空載轉(zhuǎn)速是指電樞電壓為峰值堵轉(zhuǎn)電壓時，電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速。
4 主要應(yīng)用場合
由于直流力矩電動機(jī)具有精度高、反應(yīng)速度快、機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性線性度好、硬度大以及能在堵轉(zhuǎn)和低速下 |
