1 概述

　　力矩電機(jī)，是一種兼具軟機(jī)械特性和寬調(diào)速范圍的特種電機(jī)，它包括直流力矩電機(jī)、交流力矩電機(jī)、和無刷直流力矩電機(jī)三類。

　　2 構(gòu)造原理

　　當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨之自動(dòng)減低，但是輸出力矩增長，這樣可以保持負(fù)載的平衡。力矩電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高，堵轉(zhuǎn)電流小，能承受一定時(shí)間的堵轉(zhuǎn)運(yùn)行。由于轉(zhuǎn)子電陰高，損耗大，產(chǎn)生的熱量也大，特別遇到低速運(yùn)行和堵轉(zhuǎn)情況時(shí)更為嚴(yán)重，因此，電機(jī)在后端蓋上裝有獨(dú)立的軸流或離心式風(fēng)機(jī)，作強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，力矩電機(jī)配以可控硅控制裝置，可進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)1：4，轉(zhuǎn)速變化率≤10%。

　　3 主要特點(diǎn)

　　力矩電機(jī)具有軟的機(jī)械特性，可以堵轉(zhuǎn)。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速，同時(shí)加大輸出轉(zhuǎn)矩。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為一定值時(shí)改變電機(jī)端電壓便可調(diào)速。因而在電機(jī)軸上加上一個(gè)測速裝置，同時(shí)配上控制器。利用測速裝置輸出的電壓和控制器給定的電壓相比，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電機(jī)端電壓的自動(dòng)化。

　　力矩電機(jī)因其低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強(qiáng)、響應(yīng)快、特性線性度好、力矩波動(dòng)小等特點(diǎn)，直接應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載，省去了減速傳動(dòng)齒輪，從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行。該電機(jī)有小氣隙、中氣隙、大氣隙三種不同形式的類型。

　　小氣隙結(jié)構(gòu)：能滿足一般使用的要求，優(yōu)點(diǎn)是成本低；

　　中氣隙結(jié)構(gòu)：其性能指標(biāo)略低于大氣隙結(jié)構(gòu)電機(jī)，但遠(yuǎn)高于小氣隙結(jié)構(gòu)電機(jī)，而體積小于大氣隙結(jié)構(gòu)電機(jī)，制造成本低于大氣隙結(jié)構(gòu)電機(jī)。

　　大氣隙結(jié)構(gòu)：由于氣隙增大，消除了齒槽效應(yīng)，減小了力矩波動(dòng)，基本消除了磁阻的非線性變化，電機(jī)線性度更好，電磁氣隙加大，電樞電感小，電氣時(shí)間常數(shù)小，但缺點(diǎn)是制造成本偏高；

　　4 應(yīng)用

　　在機(jī)械制造、紡織、造紙、橡膠、塑料、金屬線材和電線電纜等工業(yè)中，需要將產(chǎn)品卷繞在卷筒（盤）上。卷繞的直徑從開始至結(jié)束是越卷越大，為保持被卷物張力均勻，就要求卷筒轉(zhuǎn)速越卷越小，卷繞力越卷越大。應(yīng)用特性卷繞、開卷（制動(dòng)恒功率特性）、無級(jí)調(diào)速等。

　　4.1 卷繞

　　在電線電纜、紡織、金屬加工、造紙等加工時(shí)，卷繞是一個(gè)十分重要的工序。產(chǎn)品卷繞時(shí)卷筒的直徑逐漸增大，在整個(gè)過程中保持被卷產(chǎn)品的張力不變十分重要，因?yàn)閺埩^大會(huì)將線材的線徑拉細(xì)甚至拉斷，或造成產(chǎn)品的厚薄不均勻，而張力過小則可造成卷繞松弛。為使在卷繞過程中張力保持不變，必須在產(chǎn)品卷繞到卷盤上的盤徑增大時(shí)驅(qū)動(dòng)卷筒的電機(jī)的輸出力矩也增大，同時(shí)為保持卷繞產(chǎn)品線速度不變，須使卷盤的轉(zhuǎn)速隨之降低，力矩電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性恰好能滿足這一要求。

　　4.2 開卷（制動(dòng)恒功率特性）

　　開卷亦稱松卷、放卷、放線等。在工業(yè)生產(chǎn)中，有時(shí)需要把卷繞在滾筒上的產(chǎn)品輸送到下一個(gè)工序。在輸送過程中，要求施于產(chǎn)品一個(gè)與傳動(dòng)方向相反的張力，同時(shí)要求隨著筒徑的變化，而保持產(chǎn)品傳動(dòng)的線速度和反向張力恒定，這就要求電機(jī)具有制動(dòng)恒功率特性。

　　4.3 無級(jí)調(diào)速

　　力矩電機(jī)的機(jī)械特性可以在現(xiàn)代伺服驅(qū)動(dòng)裝置的控制下實(shí)現(xiàn)較高的剛度，因此可以代替原來機(jī)械傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。目前已經(jīng)有采用力矩電機(jī)為動(dòng)力元件的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，數(shù)控?cái)[角銑頭等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在體積功率比上還不如機(jī)械傳動(dòng)裝置的當(dāng)，但由于其沒有傳動(dòng)間隙，沒有磨損，傳動(dòng)和效率高等優(yōu)勢，已經(jīng)開始在精密裝備上廣泛推廣使用。

　　4.4 堵轉(zhuǎn)

　　在某些特殊場合中，有時(shí)要求電機(jī)在一段時(shí)間內(nèi)保持靜止，如電纜收卷起始階段須保持緊張；大型鍛壓機(jī)的鍛件夾持裝置等。由于力矩電機(jī)的阻抗較大；其堵轉(zhuǎn)電流較小，同時(shí)采用了強(qiáng)迫通風(fēng)，所以能滿足一定時(shí)間內(nèi)的堵轉(zhuǎn)要求。允許堵轉(zhuǎn)時(shí)間應(yīng)按銘牌上標(biāo)定值，如需較長的堵轉(zhuǎn)時(shí)間，可選用較大的力矩電機(jī)，通過降低力矩電機(jī)的端電壓來獲得。

　　4.5 其它

　　力矩電機(jī)還有更多的應(yīng)用，應(yīng)該根據(jù)其本身靈活的特點(diǎn)。力矩電機(jī)本身具有直流串勵(lì)電機(jī)的特點(diǎn)，那它可以部分代替直流電機(jī)來使用；又如根，高電阻的特性，使得其起動(dòng)（堵轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)矩大，故可利用在啟閉閘（閥）門以及阻力矩大的拖動(dòng)系統(tǒng)中；甚至，可利用其起動(dòng)（堵轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)（堵轉(zhuǎn)）電流小，實(shí)心轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)，而使用于頻繁正、反轉(zhuǎn)的裝置或其他類似動(dòng)作的各種機(jī)械上。總之，力矩電機(jī)有很多很多的特點(diǎn)和應(yīng)用等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。

　　5 代替力矩電機(jī)的配置

　　a HC-V系列變頻器

　　b 變頻矢量電動(dòng)機(jī)

　　c 旋轉(zhuǎn)編碼器

　　6 XL變頻器帶的工作過程

　　xl變頻器與變頻電機(jī)取代了力矩電機(jī)后，可完全達(dá)到力矩電機(jī)的功能：

　　a 開機(jī)空載時(shí)，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩控制電位器，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小。通?？蛻魰?huì)有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)升到預(yù)設(shè)的極限值。

　　b 當(dāng)帶上負(fù)載開始收卷后，收卷電機(jī)的速度會(huì)因?yàn)榧虞d而降低，從牽引處到收卷軸處的塑料薄膜的張力達(dá)到電機(jī)所調(diào)的力矩時(shí)，保持勻速繼續(xù)收卷。若是牽引速度逐漸加快，那么這一段膜的張力就會(huì)隨之減少，當(dāng)少于電機(jī)的當(dāng)前力矩，那么變頻器的速度就會(huì)加快，直至達(dá)到一致。反之亦然。

　　c 若牽引電機(jī)停止工作，那么收卷電機(jī)也會(huì)由于膜的張力過大而停機(jī)，變頻器的頻率降到零，同時(shí)保持現(xiàn)有的力矩大小以使膜不會(huì)松弛。一旦牽引電機(jī)開始工作，收卷電機(jī)會(huì)隨之加減速。

　　7 結(jié)語

　　用迅磊變頻器代替力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn)恒張力收放卷功能，具有優(yōu)越的轉(zhuǎn)矩特性，且較大程度上提高了設(shè)備的可靠性，同時(shí)，克服了電機(jī)的發(fā)熱情況，節(jié)約了電能，將故障化。