直流力矩电机选型计算资料
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最新 2012 版直流力矩电机资料及 直流力矩电机选型计算及应用
地址：河北省保定市白沟新城五一路 联系人：王东立 电话：0312-2898405 13801336452 e-mail:wdl@139.com
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性能特点：
•可以为理想的定位和速度控制系统提供超低转速和高扭矩，或高的响应速度和最佳转矩； •无框安装模式和可选的大的转矩范围； •高转矩惯量比，快速启动/停止和高加速度； •高转矩功率比，低功率输入要求； •低电气时间常数为优良的命令响应所有运行速度； •线性转矩响应输入电流和速度，没有死角； •长期运行可靠性； •精度高，即使在极低转速也无需齿轮系统； •运行安静、平稳 •设计紧凑、适应性强； •可按要求设计包括永磁材料，叠片槽数，铁芯厚度，供电电压等。
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使用环境：
温度 相对湿度
二级
℃
%
-40-+55 90-95
海拔 米
4000
振动
频率（ HZ） 振幅（mm）
10-55
1.5
冲击 G 7
型号示例：
NH 160 LYX 04 70 LY 53
新型高性能系列
设计序号
力矩电机-永磁-稀土材料
基座代号 此数字为安装止口及 分装式定子外径
SYL-10
设计序号 代表电机转矩 10为0.985N.m (10kg.cm) 系列代号
注意事项：
1． 电机出轴与负载连接时请不要重力敲打、挤压，以免造成轴伸端变形或内部损坏； 2． 严禁与强磁设备共存，请在干燥避光的环境下储存； 3． 电刷寿命符合 GB10401-2008 永磁式直流力矩电动机通用技术条件要求，请及时更
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各系列直流力矩电机的参数范围：
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
系列及 机座号
45LY 45LYX 50LYX 55LY 55LYX 70LY 70LYX 90LY 90LYX 110LY 110LYX J110LYX 130LY 130LYX 160LY 160LYX J160LYX NH160LYX 250LYX
计算 10V 时堵转转矩：
M = 运行电压 峰值堵转转矩
计算方法如下： 峰值电压
=10 ÷ 27×0.314=0.1163N.m
27V 转速 100 转时的转矩和电流：
计算方法如下： M =（1− 运行转速 ）×峰值堵转转矩 最大空载转速
计算方法如下：
I
=（1
−
运行转速 最大空载转速
）× 峰值堵转电流
图 2 表示力矩电机的运行特性。图上是 由一系列速度-转矩特性所组成。横坐标代表 转矩，纵坐标代表转速，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。
Ⅰ象限运行在正向转矩、正向转速，为 电动运行状态。
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2.张力系统选型实例：
材料张力F为：20牛；所需卷绕线速度V为：60米/分；
初始卷绕半径A为0.05米；卷绕最大半径B为0.25米；
求对应的力矩电机特性曲线。
1. 首先计算出我们已知的转矩和转速点，转矩点：M1（初始卷绕半径为0.05米时产生的转矩）， M2 （卷绕最大半径为0.25米时产生的转矩）,转速点：N1（卷绕线速度为：60米/分时，初始卷绕半 径为0.05米时所需的转速）， N2（卷绕线速度为：60米/分时，卷绕最大半径为0.25米时所需的 转速），具体计算方法如下：
60 90 39.2
转速（rpm）范围
低
高
2200
4200
2200
3300
1500 1500 900 890 450 460 400 350 220 400 300 130 120
2400 2000 1400 1500 750 750 600 520 350 600 420 160 190
80
190
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直流力矩电机的选用实例
1.一般参数的计算及相互关系
在计算力矩电机各参数时个参数之间的关系如下：
电压与转速成正比，电流与转矩成正比，同一电压下转速与转矩成反比；
在不同电压下计算转速时计算方法如下：
峰值堵转
型号
转矩
电流 电压 功率
(N.m)
(A)
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开环控制与闭环控制：
开环控制：只对电机电枢两端的电压进行控制，对电 机运行情况无检测环节；控制精度和抑制干扰的特性 都比较差。
2、峰值堵转电压：直流力矩电机产生峰值堵转转矩时施加在电机两端的电压，一般表示 为 Uf，单位为 V；
3、峰值堵转电流：直流力矩电机产生峰值堵转转矩时的电枢电流，一般表示为 If，单位 为 A；
4、峰值堵转控制功率：直流力矩电动机产生峰值堵转转矩时的控制功率，一般表示为 Pf， 单位为 W；
5、连续堵转转矩：直流力矩电机在某一堵转状态下其稳定温升不超过允许值，并可以长 期工作，此状态下产生的转矩被称为连续堵转转矩，一般表示为 Mn，单位为 N.m；
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直流力矩电动机的特点与选用：
永磁式直流力矩电动机属于一种低转 速、大扭矩、可以堵转的伺服电动机，由于 直流力矩电机的特殊性能，在选用时按堵转 转矩和转速来选用。图 1 为永磁直流力矩电 动机的工作特性，永磁直流力矩电动机，根 据电机规格表中的峰值堵转转矩和最大空载 转速作出特性曲线，再根据连续堵转转矩指 标作出连续工作区，被选电机的峰值堵转转 矩必须大于最大负载转矩，包括摩擦转矩和 加速转矩，并留一定的安全系数，而对应连 续工作区的转矩、转速又能满足负载工作点 长期运行的要求，同时电机的外形安装尺寸 和重量也应符合要求。
闭环控制：闭环控制系统是建立在反馈原理基础之 上的，利用电机输出量同反馈（测速发电机、光电 编码器、旋转变压器、高精度电位计等）的偏差对 系统进行控制，可获得比较好的控制性能。闭环控 制系统又称反馈控制系统。 反馈，通过反馈建立 起输入（原因）和输出（结果）的联系。使控制器 可以根据输入与输出的实际情况来决定控制策略， 以便达到预定的系统功能。根据反馈在系统中的作 用与特点不同可以分正反馈和负反馈两种，这里不做过多介绍。
(V)
(W)
70LY51
0.314
1.79
27
48.3
按上表参数计算 10V 时空载转速：
最大空 载转速 (r/min)
1400
转矩 (N.m) 0.1716
电流 (A) 0.96
电压 (V) 14.5
功率 (W) 13.92
n = 运行电压 × 最大空载wk.baidu.com速
计算方法如下： 峰值堵转电压
=10 ÷ 27×1400=518r/min
10、转矩波动系数：直流力矩电机转子一周范围内，输出堵转转矩的最大值与最小值只 差与其最大值与最小值之和之比，用%表示，
11、转矩灵敏度：直流力矩电机的峰值堵转转矩与峰值堵转电流之比，即每安培电流产 生的转矩，一般表示为 Kt，单位为 N.m/A；
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6、连续堵转电压：直流力矩电机产生连续堵转转矩时施加在电机两端的电压，一般表示 为 Un，单位为 V；
7、连续堵转电流：直流力矩电机产生连续堵转转矩时的电枢电流，一般表示为 In，单位 为 A；
8、连续堵转控制功率：直流力矩电动机产生连续堵转转矩时的控制功率，一般表示为 Pn， 单位为 W；
9、最大空在转速：直流力矩电机被施加峰值堵转电压，并不连接负载时的空载转速；一 般表示为 nomax ，单位为 r/min 或 rpm；
SYL
转矩（N.m）范围
小
大
0.061 0.123
0.22 0.44
0.123 0.42 0.314 0.5 0.686 0.7 1.266 3.33
5 1.716 5.5 4.9 11.8
0.245 0.84 0.637
2 1.373 4.2 2.452
10 8 3.432 11 7.36 30
11 30 0.049
M=（1-100 ÷ 1400）×0.314=0.2915 N.m Ｉ=（1-100 ÷ 1400）×1.79=1.66A 已知转矩或电流计算转速：
计算方法如下： n =（1− 已知电流 / 转矩 ）× 最大空载转速 峰值堵转转矩 /电流
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应用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）。
直流力矩电机概述：
直流力矩电机是直接驱动 伺服应用的理想选择，在尽 量减小尺寸，重量，功率和 响应时间的同时，并最大限 度地提高速度和位置精度。 未直流力矩电机提供了一 个伺服驱动器，可以直接连 接到驱动负载。NH-LYX 系 列、LYX 系列、LY 系列和 SYL 系列永磁直流力矩电动机采用钕铁硼稀土永磁体，得到了更高的转矩密度。
80
120
55
1300
电压范围
低
高
12
27
12
27
12
27
12
27
12
27
27
48
27
48
27
48
27
48
12
27
27
48
27
48
27
60
27
48
27
60
27
48
48
60
20
36
各系列直流力矩电机机座号一般为整装式安装止口直径或分装式 定子外径，有个别型号为客户定制外形尺寸不遵循此标准。
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换电刷。
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主要名词解释：
1、峰值堵转转矩：直流力矩电动机受永磁材料去磁限制的最大电流时，所获得的有效转 矩，一般表示为 Mf，单位为 N.m；
应用：
高速定位系统、低速大扭矩转速控制系统、最佳扭矩在高速度的定位，速度，或张紧系统。
精密转台、测控台、机械臂关节、机器人、心肺机、蠕动泵、发电机组的发动机油门控制、 光学设备、数控机床、实验设备、丝带类产品生产中应用于 卷绕或张力元件等，再配合测速 发电机、光电编码器等信号元件使用时，可以组成高精度的速度或位置伺服系统，被广泛应 用于光纤生产、单晶提拉、光学设备、实验设备、医疗仪器等不同场合。是一种高精度伺服 系统功率元件。
Ⅲ象限运行在负向转矩、负向转速，电压为负，亦为电动运行状态。
Ⅱ象限运行在负向转矩、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象限运行在正向转矩、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。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。
直流力矩电机闭环运行基本组合： 1、配低速测速发电机做高精度低速稳速伺服； 2、配高精密电位器做高精度模拟位置伺服； 3、配正余弦旋转变压器做高精度位置伺服； 4、配光电旋转编码器或光栅尺做高精度位置伺服。
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性能特点：
•可以为理想的定位和速度控制系统提供超低转速和高扭矩，或高的响应速度和最佳转矩； •无框安装模式和可选的大的转矩范围； •高转矩惯量比，快速启动/停止和高加速度； •高转矩功率比，低功率输入要求； •低电气时间常数为优良的命令响应所有运行速度； •线性转矩响应输入电流和速度，没有死角； •长期运行可靠性； •精度高，即使在极低转速也无需齿轮系统； •运行安静、平稳 •设计紧凑、适应性强； •可按要求设计包括永磁材料，叠片槽数，铁芯厚度，供电电压等。
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使用环境：
温度 相对湿度
二级
℃
%
-40-+55 90-95
海拔 米
4000
振动
频率（ HZ） 振幅（mm）
10-55
1.5
冲击 G 7
型号示例：
NH 160 LYX 04 70 LY 53
新型高性能系列
设计序号
力矩电机-永磁-稀土材料
基座代号 此数字为安装止口及 分装式定子外径
SYL-10
设计序号 代表电机转矩 10为0.985N.m (10kg.cm) 系列代号
注意事项：
1． 电机出轴与负载连接时请不要重力敲打、挤压，以免造成轴伸端变形或内部损坏； 2． 严禁与强磁设备共存，请在干燥避光的环境下储存； 3． 电刷寿命符合 GB10401-2008 永磁式直流力矩电动机通用技术条件要求，请及时更
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各系列直流力矩电机的参数范围：
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
系列及 机座号
45LY 45LYX 50LYX 55LY 55LYX 70LY 70LYX 90LY 90LYX 110LY 110LYX J110LYX 130LY 130LYX 160LY 160LYX J160LYX NH160LYX 250LYX
计算 10V 时堵转转矩：
M = 运行电压 峰值堵转转矩
计算方法如下： 峰值电压
=10 ÷ 27×0.314=0.1163N.m
27V 转速 100 转时的转矩和电流：
计算方法如下： M =（1− 运行转速 ）×峰值堵转转矩 最大空载转速
计算方法如下：
I
=（1
−
运行转速 最大空载转速
）× 峰值堵转电流
图 2 表示力矩电机的运行特性。图上是 由一系列速度-转矩特性所组成。横坐标代表 转矩，纵坐标代表转速，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。
Ⅰ象限运行在正向转矩、正向转速，为 电动运行状态。
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2.张力系统选型实例：
材料张力F为：20牛；所需卷绕线速度V为：60米/分；
初始卷绕半径A为0.05米；卷绕最大半径B为0.25米；
求对应的力矩电机特性曲线。
1. 首先计算出我们已知的转矩和转速点，转矩点：M1（初始卷绕半径为0.05米时产生的转矩）， M2 （卷绕最大半径为0.25米时产生的转矩）,转速点：N1（卷绕线速度为：60米/分时，初始卷绕半 径为0.05米时所需的转速）， N2（卷绕线速度为：60米/分时，卷绕最大半径为0.25米时所需的 转速），具体计算方法如下：
60 90 39.2
转速（rpm）范围
低
高
2200
4200
2200
3300
1500 1500 900 890 450 460 400 350 220 400 300 130 120
2400 2000 1400 1500 750 750 600 520 350 600 420 160 190
80
190
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直流力矩电机的选用实例
1.一般参数的计算及相互关系
在计算力矩电机各参数时个参数之间的关系如下：
电压与转速成正比，电流与转矩成正比，同一电压下转速与转矩成反比；
在不同电压下计算转速时计算方法如下：
峰值堵转
型号
转矩
电流 电压 功率
(N.m)
(A)
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开环控制与闭环控制：
开环控制：只对电机电枢两端的电压进行控制，对电 机运行情况无检测环节；控制精度和抑制干扰的特性 都比较差。
2、峰值堵转电压：直流力矩电机产生峰值堵转转矩时施加在电机两端的电压，一般表示 为 Uf，单位为 V；
3、峰值堵转电流：直流力矩电机产生峰值堵转转矩时的电枢电流，一般表示为 If，单位 为 A；
4、峰值堵转控制功率：直流力矩电动机产生峰值堵转转矩时的控制功率，一般表示为 Pf， 单位为 W；
5、连续堵转转矩：直流力矩电机在某一堵转状态下其稳定温升不超过允许值，并可以长 期工作，此状态下产生的转矩被称为连续堵转转矩，一般表示为 Mn，单位为 N.m；
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直流力矩电动机的特点与选用：
永磁式直流力矩电动机属于一种低转 速、大扭矩、可以堵转的伺服电动机，由于 直流力矩电机的特殊性能，在选用时按堵转 转矩和转速来选用。图 1 为永磁直流力矩电 动机的工作特性，永磁直流力矩电动机，根 据电机规格表中的峰值堵转转矩和最大空载 转速作出特性曲线，再根据连续堵转转矩指 标作出连续工作区，被选电机的峰值堵转转 矩必须大于最大负载转矩，包括摩擦转矩和 加速转矩，并留一定的安全系数，而对应连 续工作区的转矩、转速又能满足负载工作点 长期运行的要求，同时电机的外形安装尺寸 和重量也应符合要求。
闭环控制：闭环控制系统是建立在反馈原理基础之 上的，利用电机输出量同反馈（测速发电机、光电 编码器、旋转变压器、高精度电位计等）的偏差对 系统进行控制，可获得比较好的控制性能。闭环控 制系统又称反馈控制系统。 反馈，通过反馈建立 起输入（原因）和输出（结果）的联系。使控制器 可以根据输入与输出的实际情况来决定控制策略， 以便达到预定的系统功能。根据反馈在系统中的作 用与特点不同可以分正反馈和负反馈两种，这里不做过多介绍。
(V)
(W)
70LY51
0.314
1.79
27
48.3
按上表参数计算 10V 时空载转速：
最大空 载转速 (r/min)
1400
转矩 (N.m) 0.1716
电流 (A) 0.96
电压 (V) 14.5
功率 (W) 13.92
n = 运行电压 × 最大空载wk.baidu.com速
计算方法如下： 峰值堵转电压
=10 ÷ 27×1400=518r/min
10、转矩波动系数：直流力矩电机转子一周范围内，输出堵转转矩的最大值与最小值只 差与其最大值与最小值之和之比，用%表示，
11、转矩灵敏度：直流力矩电机的峰值堵转转矩与峰值堵转电流之比，即每安培电流产 生的转矩，一般表示为 Kt，单位为 N.m/A；
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6、连续堵转电压：直流力矩电机产生连续堵转转矩时施加在电机两端的电压，一般表示 为 Un，单位为 V；
7、连续堵转电流：直流力矩电机产生连续堵转转矩时的电枢电流，一般表示为 In，单位 为 A；
8、连续堵转控制功率：直流力矩电动机产生连续堵转转矩时的控制功率，一般表示为 Pn， 单位为 W；
9、最大空在转速：直流力矩电机被施加峰值堵转电压，并不连接负载时的空载转速；一 般表示为 nomax ，单位为 r/min 或 rpm；
SYL
转矩（N.m）范围
小
大
0.061 0.123
0.22 0.44
0.123 0.42 0.314 0.5 0.686 0.7 1.266 3.33
5 1.716 5.5 4.9 11.8
0.245 0.84 0.637
2 1.373 4.2 2.452
10 8 3.432 11 7.36 30
11 30 0.049
M=（1-100 ÷ 1400）×0.314=0.2915 N.m Ｉ=（1-100 ÷ 1400）×1.79=1.66A 已知转矩或电流计算转速：
计算方法如下： n =（1− 已知电流 / 转矩 ）× 最大空载转速 峰值堵转转矩 /电流
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应用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）。
直流力矩电机概述：
直流力矩电机是直接驱动 伺服应用的理想选择，在尽 量减小尺寸，重量，功率和 响应时间的同时，并最大限 度地提高速度和位置精度。 未直流力矩电机提供了一 个伺服驱动器，可以直接连 接到驱动负载。NH-LYX 系 列、LYX 系列、LY 系列和 SYL 系列永磁直流力矩电动机采用钕铁硼稀土永磁体，得到了更高的转矩密度。
80
120
55
1300
电压范围
低
高
12
27
12
27
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各系列直流力矩电机机座号一般为整装式安装止口直径或分装式 定子外径，有个别型号为客户定制外形尺寸不遵循此标准。
地址：河北省保定市白沟新城五一路 联系人：王东立 电话：0312-2898405 13801336452 e-mail:wdl@139.com
换电刷。
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定兴县宇捷直流力矩电机制造有限公司
主要名词解释：
1、峰值堵转转矩：直流力矩电动机受永磁材料去磁限制的最大电流时，所获得的有效转 矩，一般表示为 Mf，单位为 N.m；
应用：
高速定位系统、低速大扭矩转速控制系统、最佳扭矩在高速度的定位，速度，或张紧系统。
精密转台、测控台、机械臂关节、机器人、心肺机、蠕动泵、发电机组的发动机油门控制、 光学设备、数控机床、实验设备、丝带类产品生产中应用于 卷绕或张力元件等，再配合测速 发电机、光电编码器等信号元件使用时，可以组成高精度的速度或位置伺服系统，被广泛应 用于光纤生产、单晶提拉、光学设备、实验设备、医疗仪器等不同场合。是一种高精度伺服 系统功率元件。
Ⅲ象限运行在负向转矩、负向转速，电压为负，亦为电动运行状态。
Ⅱ象限运行在负向转矩、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象限运行在正向转矩、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。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。
直流力矩电机闭环运行基本组合： 1、配低速测速发电机做高精度低速稳速伺服； 2、配高精密电位器做高精度模拟位置伺服； 3、配正余弦旋转变压器做高精度位置伺服； 4、配光电旋转编码器或光栅尺做高精度位置伺服。
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