力矩电机用途
YLJ系列力矩三相异步电动机
YLJ系列力矩三相异步电动机一、简介YLJ系列力矩三相异步电动机是一种机械性软、线性度好和调速范围宽、具有独特电气性能的电动机。
当负载增加时，电动机转速随之下降，而输出转矩增加，保持与负载平衡。
由于电动机具有较大的阻抗，堵转电流远较一般电动机小，且最大转矩发生在堵转附近，可稳定运行的范围很广，可以在接近同步转速一直到堵转都能稳定运行（见图1）。
同时，较小的负载变化即能引起电动机的转速相应改变（见图2）；较小的电压变化即能引起转矩或转速的相应改变，是一种理想的调压无级调速电动机。
图1 图2T —转矩 n —转速 n0—同步转速 n m —最大转矩时转速YLJ系列力矩三相异步电动机适用于造纸、电线电缆、橡胶、纺织以及金属材料加工部门作卷绕、开卷、堵转和调速等设备的动力，也可以利用其能堵转、反转的特点，而使用于频繁正、反转的装置或其他类似动作的各种机械，如挤压、夹紧、张、拉、螺杆转动等转速、转矩随意变化的场所。
二、应用范围（1）卷绕：YLJ系列电机用途很广，主要是用于卷绕方面。
在金属材料、纤维、造纸、塑料、橡胶及电线电缆等加工时，卷绕是最后一道工序，也是最重要的工序。
随着产品卷绕，卷筒的直径逐渐增大，要求任何时间都能保持均匀的张力，使产品厚薄均匀、线材直径无变化。
卷绕时张力变化的最大因素是由于产品卷绕到卷盘径的增大，卷绕力矩随卷径增大而增大，而主传动的速度是固定不变的，因此必须使卷盘转速随卷径增加而降低。
该系列电动机的机械特性是能满足上述要求的。
根据在卷绕过程中要求恒张力恒线速传动，则P=F，v=常数，即Tn=常数（P=功率、F=张力、v=线速、T=转矩、n=转速），因此对这样的传动要求机械特性T- n应为一个双曲线。
图3为典型的力矩电机转矩一转速特性与卷绕张力的匹配曲线，两条曲线相交之间的阴影部位，卷绕特性最为理想，亦即在1/3n0到2/3n0范围（卷径比1:2）时，相对功率近似不变，而张力正比于功率，所以在要求张力控制的情况下，这个特性说明在这个范围内力矩电机将固有地保持张力恒定不变。
导线对点的磁力矩
导线对点的磁力矩导线对点的磁力矩是指通过导线形成的磁场对于另一点的力矩。
在电磁学中，磁场是由电流产生的，而导线是电流的载体。
当电流通过导线时，会在周围形成磁场，这个磁场可以对其他导线或磁性物体产生力矩作用。
导线对点的磁力矩的大小与方向与导线中电流的大小和方向有关。
根据右手定则，当右手握住导线，大拇指指向电流的方向，其他手指所形成的方向就是磁场的方向。
根据这一规律，我们可以推导出导线对点的磁力矩的方向。
当导线中的电流方向与磁场方向垂直时，导线对点的磁力矩最大。
此时，导线对点的磁力矩的方向垂直于导线和磁场的平面，且遵循右手螺旋定则。
右手螺旋定则是指当右手握住导线，大拇指指向电流的方向，其他手指的弯曲方向就是导线对点的磁力矩的方向。
根据这一定则，我们可以判断导线对点的磁力矩的方向。
导线对点的磁力矩的大小与电流的大小和导线与点之间的距离有关。
根据比奥-萨伐尔定律，电流元产生的磁场对于离它距离为r的点的磁力矩的大小与电流元的大小和距离的平方成反比。
这一定律表明，导线对点的磁力矩的大小与电流的平方成正比，与导线与点之间的距离的平方成反比。
导线对点的磁力矩在实际应用中具有广泛的用途。
例如，在电机中，磁力矩的作用可以使电机转动，从而实现能量转换。
另外，在电子设备中，导线对点的磁力矩可以被用来控制电流的方向和大小，从而控制设备的工作状态。
导线对点的磁力矩还可以应用于测量和检测领域。
例如，磁力矩可以被用来测量电流的大小，从而实现电流的测量。
另外，磁力矩还可以被用来探测磁性物质的存在，如金属探测器等。
导线对点的磁力矩是电磁学中的一个重要概念，它描述了导线产生的磁场对于其他点的力矩作用。
磁力矩的大小和方向与电流的大小和方向、导线与点之间的距离有关。
导线对点的磁力矩在工程和科学研究中具有广泛的应用，可以用于能量转换、电流测量和物质探测等方面。
通过对导线对点的磁力矩的研究，我们可以更好地理解和应用电磁学的知识。
第5章-自整角机(力矩式自整角机讲)
失调角也是随动系统中常用术语之一)。 由图 5 - 18 明
显可见δ=90°-γ, 代入式(5 - 11)得
第5章 自整角机
E2=E2max cos(90°-γ)=E2max sinγ
(5 - 12)
上式说明自整角机变压器 (ZKB)的输出电势与失调 角γ的正弦成正比, 其相应曲线形状如图 5 - 21 所示。 图上若在0°<γ<90°的范围内, 失调角γ增加输出电势 E2也增大； 若90°<γ<180° 时, 输出电势E2将随失调 角 γ增大而减小； γ=180°时 , 输出电势E2 又变为零。 但是, 当失调角γ变负时, 输出电势E2的相位将变反。
也就是失调同样的角度所获得的信号电压大, 因此系统
的灵敏度就高。
第5章 自整角机
图 5 - 23 输出电压在γ=0时的切线
第5章 自整角机
5.4 带有“ZKC”的控制式自整角机
自整角机除了作成对 (ZKF 和 ZKB) 运行外 , 还可在 ZKF 和 ZKB 之间再接入控制式差动发送机即 ZKC 作控 制式运行。 其目的是用来传递两个发送轴的角度和或 角度差。 第 5.2 节已说明差动式自整角机的结构特点: 转子采用隐极式结构, 而且转子铁心的槽中放置有三相 对称分布绕组, 并通过三组集电环和电刷引出, 参考图 5 - 9； 定子和普通自整角机完全相同, 属三相对称绕组, 参考图 5 - 7(a)和图 5- 8。
第5章 自整角机
(4) ZKB的输出电势的有效值E2=E2max sinγ, 其中γ叫
失调角。 失调角γ=90°-δ,γ角 是实际ZKB转子绕组轴 线(从Z2′到Z1′方向)偏移(超前)协调位置( 方向)的角 X t 度(取正号)(图 5 - 20 所示)。 协调位置为输出电势等于 零的位置。 在失调角比较小时, U 2=U 2max γ, 这里γ的 单位取弧度(rad)。
电机扭矩 有效范围
电机扭矩有效范围
电机的扭矩是指电机产生的力矩，用来驱动机械装置或者车辆等。
电机的扭矩有效范围取决于多个因素，包括电机的类型、设计、尺寸和用途等。
一般来说，电机的扭矩有效范围可以从静止到额定
转速的范围内进行调节。
首先，电机的类型对其扭矩有效范围有影响。
直流电机、交流
异步电动机和同步电动机等不同类型的电机在扭矩有效范围上有所
不同。
直流电机通常具有较宽的扭矩有效范围，而交流异步电动机
和同步电动机的扭矩特性会受到额定转速和电源频率的影响。
其次，电机的设计和尺寸也会影响其扭矩有效范围。
一般来说，大型电机通常具有更宽的扭矩有效范围，因为它们可以容纳更多的
电磁线圈和磁铁，从而提供更大的扭矩输出。
而小型电机由于尺寸
限制可能扭矩有效范围较窄。
另外，电机的用途也会影响其扭矩有效范围。
例如，用于工业
生产的电机可能需要在不同的负载条件下提供不同的扭矩输出，因
此需要更宽的扭矩有效范围。
而用于家用电器的电机可能只需要在
特定的负载条件下工作，因此其扭矩有效范围相对较窄。
总的来说，电机的扭矩有效范围是一个复杂的参数，受到多个
因素的影响。
在选择和应用电机时，需要综合考虑电机类型、设计、尺寸和用途等因素，以确保其扭矩输出在所需范围内，并能够满足
实际工作条件的要求。
电机中的堵转电流
电机中的堵转电流：将电机轴固定不使其转动，通电，这时的电流就是堵转电流。
一般的交流电机，不允许堵转。
由交流电机的外特性曲线，交流电机在堵转时，会产生“颠覆电流”烧坏电机。
堵转电流和启动电流在数值上是相等的，但电机启动电流和堵转电流的持续时间不同，启动电流最大值出现在电机接通电源后的0.025以内，随着时间的推移按指数规律衰减，衰减速度与电机的时间常数有关系；而电机的堵转电流并不随时间的推移而衰减，而是保持不变的。
我们通常说的启动电流含义与我们所认为的堵转电流含义基本一致，实际上的启动电流是动态的，在一个较短的时间内有显著变化，其峰值的大小与时间以及接通电源瞬间电压的相位等很多因素有关，有一定的随机性，有些电机启动时间很短，很难用一个有效值来准确表示。
堵转电流的字面意义很清楚，但大电机的实际测量不可能在额定电压下进行，所以派生出各种不同的实验方法测量后换算，有降压的，如用100V，或其它值，如用额定电流的，等等。
堵转电流是把电动机转子固定住送100V的电压所产生的电流，启动电流是电机在刚一起动瞬间所产生的电流。
在电机正常启动的情况下,电机的启动电流并不是固定不变的,是随时间推移而变化的。
电机的堵转电流对于特定的电机来说是固定不变的，电机在工作时，不允许堵转电流延续。
二者可以简单的理解为：电机的堵转电流就是电机启动的最大电流。
堵转电流是额定电流的 1.2倍左右,但启动电流则是额定电流的3-8倍不等.所以说堵转电流是跟启动电流是不相同的!由此看来启动电流要比堵转电流大得多,而且堵转电流基本上是不变的,而启动电流是视负载而变化的。
两个不同的概念可不要混淆了!特别是选择热过载继电器时就要清楚堵转电流的概念,要不然选出来的过载继电器电流就可能偏大,而起不到保护电机的目的!电机的堵转电流不是铭牌额定电流。
铭牌额定电流是电机正常工作时允许的最大电流，堵转电流大于额定电流。
电动机都标有额定功率和额定电流，如果实际电流超过额定电流，就是过载，过载最严重的就是堵转。
电动机的分类及用途
电动机的分类及用途电动机的分类及用途如下：1、控制电机控制电机主要是应用在精确的转速、位置控制上，在控制系统中作为“执行机构”。
可分成伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机、直流无刷电机等几类。
2、伺服电机伺服电机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。
一般地，伺服电机要求电机的转速要受所加电压信号的控制;转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化;转矩能通过控制器输出的电流进行控制;电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。
伺服电机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。
伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电机是一般的直流电机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。
当前随着永磁同步电机技术的飞速发展，绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。
3、步进电机所谓步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构;更通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。
我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的;同时还可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
目前，比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。
步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。
但步进电机在控制精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统闭环控制的直流伺服电机;所以主要应用在精度要求不是特别高的场合。
由于步进电机具有结构简单、可靠性高和成本低的特点，所以步进电机广泛应用在生产实践的各个领域;尤其是在数控机床制造领域，由于步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。
电机的机械转矩的作用
电机的机械转矩的作用
电机转矩，简单的说，就是指转动的力量的大小。
但电动机的转矩与旋转磁场的强弱和转子笼条中的电流成正比，和电源电压的平方成正比所以转矩是由电流和电压的因素所决定的。
力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。
这种电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。
电机的机械转矩的定义是力乘以力臂，通俗的例子就是你用手和扳手拧螺栓的螺母，拧动同样大小的螺母，用大扳手会省力些，因为力臂增大了。
三个转矩，属于电动机的三个性能指标，简单叙述如下：
1、最大转矩指的是电动机能够保持正常运转时的转矩，通俗的讲就是所能带动的最大负载，实际上还有一个最小转矩的性能指标，也就是所能带动的最小负载。
超出这些性能指标，电机就不能正常运转：超出最大转矩后电机有烧毁的危险、超出最小转矩后电机属于耗能大出力小的运行状况。
2、额定转矩指的是在额定电流下（ 可理解为额定功率）的最佳运行状况，此时是电机的最佳工况，效率最高。
3、堵转转矩又叫短路转矩，指的是给电机施以额定电压，
但用外力迫使电机转不动时的转矩，它直接反映了电机的启动性能。
一般情况下，堵转转矩越大越好，但是堵转转矩太大会使启动电流同时增大，从而造成对电网的冲击。
所以，在国家标准中对堵转转矩做了最小限制、同时又对启动电流做了最大限制。
电机详细介绍
电机泛指发电机和电动机。
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。
电动机也俗称马达，在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。
发电机在电路中用字母“G”表示。
它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能…等推动发电机转子来发电。
电动机按照发热情况划分为三种工作方式：连续工作方式（需要长时间工作，温升可达稳定温升）、短时工作方式（相对停歇时间较长。
工作时达不到稳定温升；停止时降到环境温升）、周期性工作方式（断续工作制。
工作时达不到稳定温升；停止时降不到环境温升）。
电动机的温升是指电动机在额定运行状态下，定子绕组的温度高出环境温度的数值（环境温度规定为35℃或40℃以下，如果铭牌上未标出具体数值，则为40℃）。
电动机的主要技术参数1．直流电动机的额定参数（铭牌上的数据）有：①额定功率 Pn (kW)②额定电压 Un (V)③额定电流 In (A)④额定转速 n (r/min)⑤励磁方式和额定励磁电流 Ifn (A)⑥额定励磁电压 Ufn (V)推导参数：额定转矩(N·m) = 9550 * Pn / n在额定状态（各个参数与额定值相同）下工作，电动机可靠地工作，并具有良好的性能。
如果长期运行在电流低于额定电流的状态（欠载），则运行效率不高，浪费能量；如果长期运行在电流超过额定电流的状态（过载），可能会因过热而烧坏电动机。
2．交流电动机的额定参数（铭牌上的数据）有：①额定功率 P (kW)②额定电压 U (V)③额定电流 I (A)④额定转速 n (r/min)⑤额定频率 f (50Hz)⑥额定功率因素cosφ⑦绝缘等级与温升⑧定子的接线方法（星形/三角形）推导参数：额定转矩(N·m) = 9550 * P / n同步转速：n0 = 60f/p （p为磁极对数）额定效率：电机的分类1．按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。
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力矩电机技术及其应用
北京伊贝格技术有限公司邵传伟
西泰克（CyTec）公司的名字是最近几年随着力矩电动机双摆头一起进入中国市场的，CyTec凭借其独特的力矩电动机直接驱动专利技术，以及外转子力矩电动机技术，这个只有200人的德国小公司，让机床行业深深记住了他的名字，也让电动机行业的几大工业巨人深深地栽了一个跟斗。
除了双摆头CyTec的产品还包括系列化的力矩电动机转台
一、力矩电动机基本知识
力矩电动机Torque Motor, 也有人翻译为扭矩电动机，它本质上是低速大扭矩的伺服电动机，与我们熟悉的伺服电动机分类相同，分为直流、无刷直流、正弦交流交流几种；为提高扭矩，力矩电动机的极数较多，所以转速一般只有一百转到几百转，以下是西泰克（CyTec）力矩电动机与普通伺服电动机参数的比较（见表１）
表１
由以上参数可以看出，力矩电动机额定电流很小，用很
小的伺服模块就可以驱动扭矩很大的力矩电动机力矩电动机
的结构形式，由外转子、内转子两种；内转子结构有明显优
势因为相同扭矩的电动机体积可以更小，在机床行业，相同
的性能，体积小就有很大的优势Cy Te c采用的是外转子结构（见图１）。
图１ CyTec 外转子机构的力矩电机
力矩电动机其实是一种很早就有的技术，我所了解的力矩电动机最早的应用是导弹上的陀螺电动机，但扭矩相对很小，在机床上的应用是最近10年才出现的。
随着高速加工技术的发展，市场需要一种高精度、高加速度的旋转机构，而齿轮或蜗轮蜗杆传动，事实证明是达不到要求的。
随着交流伺服技术的进步，力矩电动机的扭矩很快达到了实用的程度，力矩电动机直接驱动在机床上很快得到了应用。
二、力矩电动机直接驱动是实现高速高精度旋转运动的最佳选择
图２力矩电动机直接驱动的摆头
机床上的旋转运动，例如摆头和转台（见图２和图３），传统的解决方法是采用伺服电动机蜗轮蜗杆或齿轮实现，这种方式的缺点也很明显：首先是磨损，机械部件长期连续运行的磨损是不可避免的，尤其是蜗轮蜗杆转台的耐用性是很大的问题，精度保持性很差；其次是速度与加速度低，在加工高速曲面时，如果旋转轴的速度低于曲面的加速度，就会出现过切现象。
图３采用力矩电动机的双轴转台
力矩电动机的转子直接驱动旋转部件的运动，它没有中间的传动环节，是一种不接触的传动，没有反向间隙，没有磨损，配合高精度编码器，可以实现编码器级别的精度；力矩电动机一般可以实现60r/min的转速，这对摆动机构来说，已经是很高的速度了。
都采用±2.5”的编码器反馈情况下, 力矩电机与齿轮、蜗轮蜗杆传动的比较（见表２）：
表２
力矩电动机蜗轮蜗杆齿轮
定位精度±3” ±10” ±7”
速度360°/s 60°/s 120°/s
加速度1300°/s² 300°/s² 400°/s²
精度保持性精度不变精度易损精度保持性较好
摆动扭矩小中大
三、力矩电机的应用
采用力矩电机的机床部件，主要有摆头和转台，图４为这两种产品的典型结构图。
图４
CyTec的产品在国内主要用于五轴龙门铣摆头、卧式工中心转台、齿轮磨床、叶片磨床摆动轴、曲线磨床头架、万能磨床砂轮架转位等（见图５、图６）。
图５采用力矩电动机摆头的五轴龙门铣
图６采用双轴力矩电机转台的叶片磨床
图７卧式加工中心转台
图８落地镗床
四、力矩电动机的发展与应用走向
力矩电动机在国外已是成熟产品，国内尚处于萌芽状态。
采用力矩电动机的产品目前在国内应用还不是很多，价格是最大的制约因素，其次受制于某些系统参数不开放。
降低价格最好的办法是提高产量；目前国内已有几家公司在致力于力矩电动机的生产，会迫使国外产品降价，从而推动消费市场。
国外产品的研制生产体制可以借鉴，例如Cy Te c与Ac he n大学合作，成立专门的力矩电动机研究机构，将技术直接注入企业去生产，企业将利润返回研究机构作进一步的研究。
C y Te c之所以能够与一些大企业抗衡，主要是由于有Ac h en 大学这样一个技术背景。