直流力矩电机选型专用资料

根据：转矩（M）=拉力或张力（F）·半径（R）得出：
M1= F·A =20*0.05=1N·m
M2=F·B=24*0.25=6 N·m
根据：转速（N）=
线速度（V） 得出：
2 •π• 卷绕半径（R）
转矩：M
N1= V
=
60
=191r/min
M4,N4
2 •π• A 2 • 3.14 • 0.05
N2= V =
最后得出：M4=7.25N·m M3=0N·m N4=0r/min N3=221.56r/min
有以上两组参数可以算出实际工作曲线的工作电压。
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•外形为扁平的盘型，直径达而长短； •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。
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；
60
=38.2r/min
2 •π• B 2 • 3.14 • 0.25
计算出M1、M2、N1、N2后，可以根据以下公式得出这两 组参数所对应的此电压下的最大空载转速（Nomax）和最 大堵转转矩(Mmax)：
峰值堵转转 矩：MF
M2,N2 实际工作曲 线 M1,N1
最大空载转 速：N0
M3,N3
图6
运行转速 最大空载转速
）× 峰值堵转电流
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
=（1Leabharlann −已知电流 / 转矩 峰值堵转转矩 /电流
）×
最大空载转速
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Ml
Mf
图中：
图 2 永磁直流力矩电动机的转速—转矩特性和连续工作区
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
3. 四象限运行
由于直流力矩电机独特的性能，在不同的应用场合又可以以不同的状态运行，在有些 特殊场合甚至可以在四象限内交替运行。图 3 为：永磁直流力矩电动机的运行特性。
2、直流力矩电机的主要名词解释、及与一般直流电机的区别：
1. 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；
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；
图 4 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 5 闭环控制示意图
3、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；
2. 与一般直流电机的区别
选用直流力矩电机并非象普通直流电机那样，按额定功率来选用，而是要按力矩电机 的堵转转矩和转速、负载的工作点来选用。
η P2 I n Pn
n=f(M) η
I P2
0
M
图1 永磁直流电动机工作特性
图中：
n— 转 速 M— 转 矩 I— 电 枢 电 流
P2— 输 出 功 率 η—效率 Pn— 额 定 输 出 功 率
=10 ÷ 27×1400=518r/min
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 最大空载转速
）×
峰值堵转转矩
计算方法如下：
I
=（1
−
图 3 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。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。这组曲线可以提供直流 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。（* 不良换向区也可以通过改善措施如采用虚槽、 适当减小电刷宽度等来缩小。）
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开环控制: U
负载
TM 力矩电机
控制信号e PWM
功率驱动
负载
TM 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。
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：
直流力矩电机选型及应用
2012 版
定兴县宇捷直流力矩电机制造有限公司
王东立 2012-02-29

定兴县宇捷直流力矩电机制造有限公司
永磁式直流力矩电动机是属于直流伺服电机的一类，被广泛应用于高速定位系 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。
1、直流力矩电机的特点：
永磁直流力矩电动机的工作特性见图 2。
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n 0max
Uf
n0
连续工作区
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在不同电压下计算转速时计算方法如下： 实例：
型号
转矩
峰值堵转 电流 电压 功率
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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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V=
N3 NO
VE
=
229.2 300
×
30
=20.6V
根据M4=7.25N·m，N3=221.56r/min，及MF=11 N·m，NO=300r/min可计算出tgα，tgα1，
tgα转换为较度为：6.40， tgα1转换为角度为：5.710，tgα〉tgα1，可得出，实际工作曲线角度 小于130LYX05电机的记下特性曲线角度，在卷绕过程中，同样转速下，电动机本身输出转矩大于所需 转矩，工件会越绕越紧。若tgα=tgα1，则卷绕状态为理想状态。
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）。
图 1 为普通直流电机的工作特性，其额定输出功率 Pn 在接近最大效率处，选用时应 按 Pn 选择电动机的规格，并应留有一定的余量。
对于直流力矩电机，首先根据电机规格表中的峰值堵转转矩和最大空载转速作出转速 —转矩特性，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），并留有足够的余量，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。