永磁式直流力矩电动机
永磁式直流电动机的工作原理
永磁式直流电动机的工作原理
永磁式直流电动机通过维持磁铁产生的恒定磁场和电流之间的相互作用来实现工作。
该电动机包含一个磁铁，产生一个静态的磁场。
在电动机的固定部分（称为定子）上布置了多个线圈，这些线圈将一些铜导线绕在磁场之上。
当通过这些线圈通电时，它们将产生一种由电流引起的磁场。
由于导线和磁铁之间的相互作用，线圈被吸引或排斥，从而使马达开始转动。
电源将电流输入到线圈中，形成了一个磁场。
因为线圈的导线是绕在磁铁上的，磁场与线圈中的电流相互作用。
根据楞次定律，电流通过导线时，它会产生一个磁场，根据右手法则，磁场的方向与线圈中电流的方向相互垂直。
当线圈中的电流改变方向时，磁场的方向也改变。
线圈中的磁场与磁铁的磁场相互作用，根据电动机的工作原理，这种相互作用将导致线圈发生力矩。
这个力矩使得线圈开始旋转，在旋转过程中，线圈中的电流方向将不断改变，电流的变化又会引起磁场的变化，从而形成了一个连续的旋转运动。
根据马克斯韦方程组的规律，线圈在旋转的过程中会产生感应电动势，这个感应电动势与电流方向相反。
因为电源不断地向线圈输送电流，所以即使线圈转动，电动机仍然能继续工作。
总结起来，永磁式直流电动机的工作原理是基于磁铁产生的静
磁场与线圈中的电流相互作用，通过不断改变电流方向和磁铁之间的相对位置，产生旋转力矩从而驱动电动机运转。
永磁式直流电动机的工作原理
永磁式直流电动机的工作原理
永磁式直流电动机是一种以永磁体作为励磁源的直流电动机。
它的主要工作原理如下：
1. 永磁体励磁：首先，永磁体的磁场会被电源直接或间接地激活，使其成为一个永磁体。
这个永磁体可以是强磁铁或电磁体，不需要外部励磁。
2. 电流产生：当外部电源将电流加入到电动机的线圈上时，线圈会产生一个电磁场。
这个电磁场与永磁体的磁场相互作用，并产生力矩。
3. 力矩与转动：由于电流产生的力矩作用，电动机的转子开始转动。
转子的运动会导致电刷与换向器之间的接触点改变，使得电流方向逆转。
这种逆变换向操作会产生一个恒定的力矩，使电机持续运转。
4. 自激励：永磁体的磁场能够产生恒定磁势，而磁势又会产生反电动势。
这个反电动势与加在电机上的电压相抵消，限制了电流的流动。
因此，永磁式直流电动机可以称为"自激励"的电
动机。
总而言之，永磁式直流电动机的工作原理是利用永磁体产生的磁场与外部电流产生的电磁场相互作用，形成力矩，驱动转子转动。
同时，永磁体产生的恒定磁势也起到反电动势的作用，限制电流的流动。
这种自激励的工作原理使得永磁式直流电动机具有高效率和稳定运行的特点。
永磁电机的工作原理
永磁电机的工作原理永磁电机是一种利用永磁体产生磁场来实现电能转换的电动机。
它具有结构简单、体积小、效率高、响应快等优点，被广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
永磁电机的工作原理可以分为直流永磁电机和交流永磁电机两种类型。
下面将分别介绍它们的工作原理。
一、直流直流永磁电机是利用直流电源提供电流，通过电流在电枢和永磁体之间产生力矩，进而实现电能转换的电机。
其工作原理如下：1. 电枢部分：电枢由绕组和电刷组成。
绕组通电后会产生磁场，磁场与永磁体的磁场相互作用，产生力矩。
电刷则用于将电流引入电枢绕组。
2. 永磁体部分：永磁体是直流永磁电机的关键部分，它产生一个恒定的磁场。
当电枢通电后，电枢的磁场与永磁体的磁场相互作用，产生力矩，使电机转动。
3. 电流控制：直流永磁电机的转速可以通过控制电枢电流来实现。
增大电枢电流可以增加转速，减小电枢电流可以降低转速。
二、交流交流永磁电机是利用交流电源提供电流，通过电流在定子和转子之间产生力矩，进而实现电能转换的电机。
其工作原理如下：1. 定子部分：定子由绕组和铁芯组成。
绕组通电后会产生一个旋转磁场，旋转磁场与转子的永磁体相互作用，产生力矩。
铁芯则用于集中磁场，增强磁力。
2. 转子部分：转子由永磁体和铁芯组成。
永磁体产生一个恒定的磁场，与定子的旋转磁场相互作用，产生力矩，使电机转动。
3. 电流控制：交流永磁电机的转速可以通过控制电源频率和电压来实现。
增大频率或电压可以增加转速，减小频率或电压可以降低转速。
总结：永磁电机的工作原理可以简单概括为利用电流在电枢和永磁体之间或定子和转子之间产生力矩，从而实现电能转换。
直流永磁电机通过直流电源提供电流，交流永磁电机通过交流电源提供电流。
永磁体产生恒定的磁场，与电流产生的磁场相互作用，产生力矩，使电机转动。
电流的控制可以实现电机的转速调节。
永磁电机由于其结构简单、效率高等特点，被广泛应用于各个领域。
直流力矩电机工作原理
直流力矩电机工作原理
直流力矩电机是一种常用的电动机，其工作原理基于洛伦兹力和电流之间的相互作用。
在直流力矩电机中，有两个主要部分：定子和转子。
定子是由磁极和线圈组成的固定部分。
磁极通常由永磁体制成，可以产生一个稳定的磁场。
线圈则是由导线绕制而成，通过外部电源提供电流。
转子是电机中的旋转部分，通常由导体制成。
转子上有几个导体，它们被称为绕组。
绕组上的导体将与定子的磁场相互作用，从而产生力矩。
当电流通过定子的线圈时，它会产生一个磁场。
这个磁场与定子上的磁场相互作用，从而产生一个力矩，使得转子开始旋转。
根据右手定则，当电流方向和磁场方向相互垂直时，会产生最大的力矩。
为了保持转子的运动，电流需要不断地改变方向。
这通常通过使用一个叫做换向器的装置来实现。
换向器会改变定子线圈的电流方向，从而使得转子继续旋转。
直流力矩电机的转速可以通过改变电压和电流来控制。
提高电压和电流会增加转速，而降低电压和电流会减慢转速。
此外，还可以通过改变定子和转子之间的磁极数量来调整转速。
总之，直流力矩电机是利用电流与磁场之间相互作用产生力矩的电机。
通过控制电流和电压，可以精确地控制其转速和运动。
力矩电机工作原理
力矩电机是一种电动机，利用电流在磁场中产生的力矩来实现机械转动。
它基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力原理工作。
下面是力矩电机的工作原理：
1.磁场：力矩电机通常由一个固定磁场和一个可旋转的电枢组成。
固定磁场可以由永磁体
或电磁线圈产生。
2.电流引入：当外部电源施加在电枢上时，电流会通过电枢绕组。
3.电流与磁场相互作用：根据洛伦兹力原理，当电流通过电枢绕组时，会在电枢绕组内产
生一个磁场。
这个电流产生的磁场与固定磁场相互作用，导致电枢受到力矩的作用。
4.力矩：根据左手定则（也称为螺旋定则），电流和磁场之间的相互作用会导致一个力矩
作用在电枢上。
这个力矩使得电枢开始旋转。
5.机械输出：随着电枢的旋转，力矩电机将机械能转化为旋转运动。
这个旋转运动可以用
于驱动其他机械装置，如风扇、泵或传动系统。
需要注意的是，力矩电机的工作原理有多种类型，包括直流力矩电机（DC torque motor）和交流力矩电机（AC torque motor），每种类型有各自的特点和应用场景。
此外，不同型号和设计的力矩电机可能有细微的差异，但总体上遵循相似的工作原理。
永磁直流电机的主要结构
永磁直流电机的主要结构永磁直流电机是一种将直流电能转换成机械能的电动机。
它的主要结构包括永磁体、转子、定子、电刷和端子等部分。
下面将从这几个方面进行详细介绍。
一、永磁体永磁直流电机的永磁体通常采用稀土永磁材料或钴磁铁氧体材料制成。
这些材料具有高磁导率和较高的剩磁，可以提供强大的磁场，使电机具有较高的输出功率和效率。
永磁体通常呈环形，固定在电机的转子外侧，通过磁场与定子产生转矩。
二、转子转子是永磁直流电机的旋转部分，它由轴、铁芯和绕组组成。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，以降低铁损。
绕组通常采用导线绕制在铁芯上，根据不同的电机类型和性能要求，绕组的形式和连接方式也有所不同。
转子通过与永磁体之间产生的磁场相互作用，从而实现电能到机械能的转换。
三、定子定子是永磁直流电机的静止部分，它的主要结构包括铁芯和绕组。
铁芯通常也是由硅钢片叠压而成，以降低铁损。
绕组通常采用导线绕制在铁芯上，并与电刷相连。
当电流通过定子绕组时，产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，从而产生力矩，驱动转子旋转。
四、电刷永磁直流电机的电刷通常由碳材料制成，它们与转子的集电环相接触，传递电流到定子绕组。
由于电刷与集电环之间存在摩擦和磨损，因此电刷通常需要定期更换。
电刷的质量和接触情况直接影响永磁直流电机的性能和寿命。
五、端子永磁直流电机的端子是电机的外部引出接口，用于连接外部电源和负载。
通常有两个端子用于接入电源，两个端子用于连接负载。
端子的数量和形式根据具体的电机类型和应用需求可能会有所不同。
综上所述，永磁直流电机的主要结构包括永磁体、转子、定子、电刷和端子等部分。
这些部分相互作用，共同实现了电能到机械能的转换，并为电机的运行提供了基础。
对永磁直流电机的结构有清晰的了解可以帮助我们更好地理解其工作原理和能力，从而更好地进行选型和应用。
永磁直流电动机问答
电动机大多设计成长径 比很小 的圆盘形结构 。
５为什 么 永 磁 直 流 力 矩 电动 机 常 采 用 槽 楔 式 换 向 器？ 它 有何 优 缺 点？
永磁直流力矩 电动机一般转速不 高 ， 对换 向器 的结构强 度要求也不高 ， 楔式换 向器 不但 能简化 换 向器工 艺 ， 槽 节约 承载能力差 ， 结构强度低 ， 换向器与铁心 的爬 电距 离短 ， 易受
隙 磁 通 人 手 ， 应 从 怎 样 减 小 电枢 电 阻 人 手 。 例 如 电刷 接 触 座号力矩 电机上 ， 而 而大机座号力矩 电机仍 多采用 整体式换 向
电阻是否太大？或者绕 组线 径是 否小 了？ 因在 气 隙磁通 一
定的情况下 ， 电枢 电 阻 越 大 ， 流 电 动 机 的 机 械 特 性 越 软 ， 直 空
断开 。断开时 ， 电机处于正常的低转 速运行 ； 接通 时 ， 不改 在
变 电枢 电压的情况下 ， 电机处 于一种 高转 速运行 状 态 ， 即在
不 改 变 永磁 直 流 电动 机 电枢 电 压 的 条 件 下 ， 三 只 电刷 可 获 用
４永磁 直 流 力矩 电动机 为 什么 大 多设 计成 长径 比很 小 的 圆盘 形 ？
第三 只电刷与为一只 电刷接通 ， 等效 于电枢 的有效元 件 会增 加嵌 线和磁钢 粘贴 工艺难 度。而直 流 电动机 的 电磁 转 数减少 ， 电机反 电势系数 降低 ， 以在 同样 的 电枢 电压 下所 矩和 电枢直径 Ｄ 所 成 正 比， 以永 磁直 流力矩 电动机 要获 得 所 以电机 的转速会升高 ， 调速简单 的优点则在这里 。 大转矩 ， 增大 电枢直径最有效 。虽然增 加电枢铁 心长度也 可 但与转矩 仅是 正 比关 系 ， 不如 电枢 直径 以平 方 ２直流 电动机 加 额 定 负 载 时 转 速 偏 低 ， 否 通 过磨 获得大转矩 ， 可 电机 相 小 电枢 外 圆 ， 小 气 隙 磁 通 来 提 高 电 动 机 额 定 转 正比关 系增 大 电磁 转矩 更有效 。另 外 ， 常数 （ 当于驱 减
gjb971规格汇总
中华人民共和国电子行业军用标准J250LYX01型和J250LYX02型永磁式直流力矩电动机详细规范Torque motor,d.c, permanent magnet,Type J250LYX01and J250LYX02,detail specification for1 范围1.1 t题内容本规范规定了军用J250LYXOI型和J250LYX02型永磁式直流力矩电动机的详细要求。
1.2适用范围本规范适用于军用J250LYX01型和J250LYX02型永磁式直流力矩电动机（以下简称电机）。
2引用文件GB/T 1804—92一般公差线性尺寸的未注公差GJB 971A—99永磁式直流力矩电动机通用规范3要求3.1 外形及安装尺寸电机为分装式结构，外形及安装尺寸应符合图l的规定。
3.2 电路图电机的电路幽见图2。
3.3性能参数、环境条件和检验程序电机的性能参数、环境条件和检验程序见表1 0高、低温试验用的试验支架见图3。
●■●■“02型束注尺寸公差按GBfr 1804--m图1套简材料：锚合金支座材料：铝合金图3序号检验项目要求试验方法的章条号鉴定检验样品质量一致性检验A组C组J250LYX01型J250LYX02型1 外观 4.7.1 1,2 √-2 外形及安装尺寸按GJB 971中的规定 4.7.2 1,2 √-3 出线方式和标志见图1 4.7.8 1,2 √-4 绝缘电强波按GJB971中3.12.2 4.7.9 1,2 √-5 绝缘电阻按GJB971中3.13 4.7.10 1,2 √-6 旋转方向按GJB971中.3.14 4.7.11 1,2 √-7 电枢电阻8.2 ±1.03 5.5±0.68 4.7.12 1,2 √-8 电枢电感22±6.6mH 20±6mH 4.7.13 1,2 √-9 最大空载转速≤80r/min ≤116r/min 4.7.14 1,2 √-10 峰值堵转转矩≥49N.m ≥49N.m 4.7.151,2√-12 峰值堵转电压8A 11A13 峰值堵转电流6060±7.5V14 连续堵转转矩≥24N.m ≥29.5N.m 4.7.19 1,2 - -15 连续堵转电流3.9A 6.6A16 连续堵转电压31±4V 36±4.5V17 堵转转矩灵敏度≥6.00N.m/A ≥4.46N.m/A 4.7.23 1,2 - -18 转矩波动系数≤5％≤1.8％ 4.7.25 1,2 -19 重量≤19kg ≤12kg 4.7.27 1,2 -20 引出线强度按GJB971中3.12.34.7.28 1，2 - -21 转矩-电流曲线按GJB971中3.27 4.7.31 2 - √22 转子转动惯量≤0.061kg.m2 ≤0.088kg.m2 4.7.28 2 - √23 低温按GJB971中3.31.2 -55℃ 4.7.8.3 2 - √24 高温按GJB971中3.32 85℃ 2 - √25 高频震按GJB971 mm或加速度100m/S2 4.7.32.1 2 - √动26 规定脉冲冲击按GJB中3.36.1中峰值加速度500m/S2 持续时间11S2 - √27 耐湿按GJB971中3.38 10d 4.7.34 2 - √28 寿命按GJB971中3.39 500h 4.7.35 1 - √4质量保证规定4.1样机质量提供样机2台作鉴定检验用。
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图中阴影线包围的部分即为连续工作区。
5. 四象限运行特性
不良换向区
不良换向区
Ⅰ
0 Ⅲ 不良换向区
Ⅳ 不良ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ向区
图 2 永磁式直流力矩电动机的运行特性 图 2 表示力矩电机的运行特性。是由一系列速度-转矩特性所组成。
水平轴代表转矩，垂直轴代表转速，每一斜线代表某一电压下的速度转矩曲线。这组曲线可以提供力矩电机在任何速度、转矩或外加电压（正 负均可）情况下工作点的情况（4 象限运行）。标有 4 个双曲线以外的区 域为换向不良区。
力矩电机在空载时加以峰值堵转电压所达到的稳定速度。 4.电动机的工作特性
永磁式直流力矩电动机的工作特性见下图：
n 0max
Uf
n0
连续工作区
Ml
Mf
图 1 永磁式直流力矩电动机的转速—转矩特性和连续工作区
图中：
Mf—峰值堵转转矩
n 0max—最大空载转速
Ml—连续堵转转矩
Uf—峰值堵转电压
n 0—对应连续堵转电压时的空载转速
试选力矩电机时首先应选用电机的峰值堵转转矩大于负载的最大静 摩擦转矩及负载所需的加速转矩之和，并留有足够大的余量；而且，电 机连续工作区能满足长期运行的要求，电机的尺寸和重量又能在限定范 围之内。
要注意： 1）.不能按功率瓦数来选用力矩电机
实际力矩电机输出力矩大，而功率并不大（因转速低），而样本上
给出的峰值控制功率和连续控制功率是提供设计功率放大器用的输入 控制功率。 2）.不能将峰值堵转转矩作为长期使用的额定转矩
实际峰值堵转转矩是提供起动加速用的转矩，仅几十毫秒的持续时 间，并不能长期堵转使用，电机会过热。 3）.不能要求在开环下调电压达到低的速度
实际开环调电压低速不稳定，或抖动、或停转，必须在闭环控制下 才能达到很低的速度。
永磁式直流力矩电动机
1.概述 永磁式直流力矩电动机是一种特殊的控制电机，是作为高精度伺服
系统的执行元件，适应大扭矩、直接驱动系统，安装空间又很紧凑的场 合而特殊设计的控制电机。
实际上，许多自动控制系统控制对象的运动速度相对是比较低的， 比如：地面搜索雷达天线的控制系统；陀螺平台的稳定系统；单晶炉的 旋转系统；精密拉丝系统等等，在这些控制系统中如果采用齿轮减速驱 动，将会大大降低系统的精度，增加系统的惯量和反应时间，加大传动 噪声。如果采用力矩电机组成的直接驱动系统，就能够在很宽的范围内 达到低速平稳运行，大大提高系统的精度，降低系统的噪声。还有一些 负载运行在很低的速度，接近堵转状态，或是负载轴端要加一定的制动 反力矩，这些场合，都适合采用力矩电机。
图中：Ⅰ象限——正向转矩、正向转速，为电动运行状态。 Ⅲ象限——负向转矩、负向转速，电压为负，亦为电动运行 状态。 Ⅱ象限——负向转矩、正向转速，为发电运行状态或制动运 行状态。相当于电机被外机械拖动超过给定控 制电压方向的转速；或大于电机负向转矩而拖 动电机正向旋转。 Ⅳ象限——正向转矩、负向转速，为制动运行状态或发电运 行状态。相当于负载大于电机堵转转矩而拖动 电机反向旋转；或在负向电压下拖动电机超过 给定控制电压方向的转速。
开环控制: U
负载
TM 力矩电机
控制信号e 功率驱动 PWM
负载
TM 力矩电机
图 3 开环控制示意图
闭环控制:
PWM
控制 e 比较 信号 ε
功率驱动
负载 TM 力矩电机
反馈信号
位置或速度传感器
图 4 闭环控制示意图 7.如何选用力矩电机
控制系统一般分为位置系统和速度系统。位置系统除选用力矩电机 外还要选用位置误差测量传感器，如光电编码器、旋转变压器等，要同 轴连接，组成系统。速度系统除选用力矩电机外还要选用测速发电机， 同轴连接，组成系统。或选用力矩—测速机组。
对应峰值堵转转矩时输入的最大电流。 3.3 峰值堵转电压
对应于产生峰值堵转电流时的电枢电压。 3.4 连续堵转转矩
电机受发热、散热条件及电机绝缘等级条件限制，允许的长期堵转 输出的转矩。 3.5 连续堵转电流
对应连续堵转转矩时施加的电流。 3.6 连续堵转电压
对应于产生连续堵转电流时的电枢电压。 3.7 最大空载转速
根据以上力矩电机的四象限运行特性就可以灵活地选用电机以 适应各种系统运行状态。 6.开环与闭环控制
应用永磁式直流力矩电机只是在某些要求不高的场合采用开环运行， 即简单地加以一定控制电压使电机运转，或采用功率驱动器和脉宽调制 调速，但没有闭环反馈量，由于电机本身的转矩波动和负载的外来干扰 转矩的影响，如负载自身的传动摩擦和振动，因而不可能达到高精度、 低转速平稳运行的目的。直流力矩电机主要用于直接驱动闭环控制伺服 系统中（位置系统和速度系统）。
2.性能特点 永磁式直流力矩电动机的性能有以下特点：
2.1 高的转矩惯量比 一方面力矩电机设计成在一定体积下输出尽可能大的转矩，另一方 面，实现无齿轮传动，从负载轴端看，折算到负载轴上转矩与惯量之 比比齿轮传动大一个齿轮传动比的倍数，使系统加速能力大大增加。 2.2 高的藕合刚度 力矩电机直接装置于负载轴或轮毂上，没有齿隙，没有弹性变形， 传动链短，使系统伺服刚度得以提高。 2.3 快的响应速度 力矩电机具有高转矩惯量比，使电机机械时间常数比较小，同时， 电气时间常数也很小，保证了在宽广运行速度下都能快速响应，大大提 高系统的硬度和品质。 2.4 高的速度和位置分辩率 与齿轮或液压传动系统相比，没有齿隙引起的零点死区，减少了传动 链 中传动部件的非线性因素，使系统的分辩率仅取决于误差检测元件的精 度。 2.5 高线性度 转矩的增长正比于输入电流，不随速度和角位置而变化，转矩～电 流
特性基本通过零点，非线性死区很小。 2.6 结构紧凑 典型的力矩电机设计成分装式的薄环形状（由定子、转子、电刷架三 大
件组成），安装时占用较小的空间，尤其在对轴向尺寸、体积、重量要 求严格的场合，具有较大的结构适应性和灵活性。 3. 性能指标说明 3.1 峰值堵转转矩
电机受磁钢祛磁条件限制及设计中考虑最佳性能时，施加峰值电流 电机处于瞬间堵转状态，此时输出的转矩为峰值堵转转矩。 3.2 峰值堵转电流