大族电机 力矩电机
力矩电机控制器 工作原理
本控制器为代替三相自耦变压器，而专门设计的一种先进的全电子化控制装置，能工作在电阻、电感性负载。广泛适用于五金机械塑料、电线、电缆、绳网、印刷、造纸、纺织、印染、化疑纤、橡绞、电影胶皮等各种机械、机电行业。 与三相自藕调压器相比较，本控制器由于采用了电子调节，无触点磨损，电压调节平衡，起动性能好，本控制器具有体积小、重量轻、效率高、发热小、节约能源(经测定平均节能17%以上)，使用寿命长、安装、维修方便。 二、工作条件： 1、环境温度：-25℃～+55℃。 2、空气相对湿度：≤85%(20℃±5℃)。 3、无显著冲击震动外。 4、工作电压：三相电压交流380V、220V(±10%)。 5、50～60HZ。 三、工作原理： 三相调压器调速控制器主回路采用进口双向可控硅，改变可控制硅的开放角大小，就能使电机或其它负载的工作电压从0至375V连续可调，也就实现了平衡地调压调速过程，以满足不同生产的工艺要求。 在可控硅控制电路中采用了三相同步集成模块，加入了电流正反馈，构成一个闭环控制系统。既提高了力矩电机的机械性硬度，又改善了力矩电机在低电压时的起动性能，同时还提高了力矩电机的过载能力，扩大了力矩电机的使用范围。为了使调速过程尽快进入稳定状态，在控制回路中还加入了电压反馈，以提高控制器的技术性能。 四、使用方法： 接线说明：请严格按以下接线示意图接线，D1、D2、D3三点为控制器的输出端，接力矩电机的电源线柱W1V1U1(Ⅱ型力矩电机必须为Y接法及星型接法，电机中性点W2V2U2必须严格接电源零线N，否则，本控制器无法正常工作或烧毁本装置。) 1、调速旋钮旋至零位。 2、接通总电源，打开控制器开关。(指示灯亮) 3、整好面板上反馈设定按键。(一般不需调节，出厂时已按常规设定好，可适用不同启动电压的力矩电机)。 4、调节调速电位器旋钮，使电机达到你所需的速度。
《直流力矩电机》
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。 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 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 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：
电机设计知识点总结
电机设计知识点总结 《电机设计》是XX年6月1日清华大学出版社出版的图书，作者是戴文进。以下是小编整理的电机设计知识点总结，欢迎阅读。 电机设计的任务是根据用户提出的产品规格、技术要求，结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计是遇到的各种矛盾，从而设计出性能良好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用维修方便的先进产品。 额定功率 额定电压 相数及相间连接方式 额定频率 额定转速或同步转速 额定功率因数 1、准备阶段 通常包括两个方面的内容：首先是熟悉相关打国家标准，手机相近电机的产品样本和技术资料，并听取生产和使用单位的意见和要求；其次是在国家标准及分析有过资料的基础上编制技术任务书或技术建议书。 2、电磁设计 本阶段的任务是根据技术任务书的规定，参照生产实践
经验，通过计算和方案比较来确定与所设计电机电磁性能有关的的尺寸和数据，选定有关材料，并和算其电磁性能。 3、结构设计 结构设计的任务是确定电机的机械结构、零部件尺寸、加工要求与材料的规格及性能要求，包括必要的机械计算及通风和温升计算。 结构设计通常在电磁设计之后进行，但有时也和电磁设计平行交叉的进行，以便相互调整。 一、负载的转矩特性：负载的转矩特性是指生产机械工作机构的负载转矩与转速之间的关系即：n=f___恒转矩负载特性恒转矩负载是指负载转矩为常数， 其大小与转速n无关，恒转矩负载分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载。反抗性恒转矩负载特性：恒值负载转矩Tf总是与转速nf的方向相反，即作用方向是阻碍运动的方向。当正转时nf为正， Tf与nf方向相反，应为正，即在第一象限，当反转时nf为负， Tf与nf方向相反，应为负，即在第三象限；当转速nf=0时外加转矩不足以使系统运动。位能性恒转矩负载特性特点：Tf的方向与nf的方向无关。 Tf具有固定不变的方向。例如：起重机的提升机构，不论是提升重物还是下放重物，重力的作用总是方向朝下的，即重力产生的负载转矩方向固定。当nf>0时， Tf>0，是阻碍运动的制动性转矩;当nf0，是帮助运动的拖动性转矩。故
一种直流力矩电机伺服驱动器的设计与研究
一种直流力矩电机伺服驱动器的设计与研究 基于一种车载光电跟踪伺服系统的工程应用，文章介绍了基于直流力矩电机伺服驱动器的组成与设计实现，针对直流伺服电机驱动器小型化、模块化的需求，重点阐述了驱动器的工作原理与设计，系统论述了电流和速度环路的设计与调节，试验结果表明：该系统转速电流可调且具有过流保护功能，有着较强的快速响应性和抗扰性，有一定的工程应用价值。 标签：伺服系统；直流力矩电机；电机驱动器；转速调节；电流调节 Abstract：Based on the engineering application of a vehicle photoelectric tracking servo system，this paper introduces the composition and design of servo driver based on DC （direct current）torque motor，aiming at the demand of miniaturization and modularization of DC servo motor driver. The working principle and design of the driver are described in detail. The design and regulation of the current and speed loop are discussed systematically. The experimental results show that the speed and current of the system can be adjusted and have the function of over-current protection. It has strong fast response and immunity，and has certain engineering application value. Keywords：servo system；DC （direct current）torque motor；motor driver；speed regulation；current regulation 引言 伺服系统广泛应用于工业和军事领域，一般多以电动机作为执行机构。伺服电机包括直流电机和交流电机。交流电机伺服输出功率大，但结构较为复杂、成本较高，适用于输出力矩大、负载惯性大的运动场合。相比而言直流电机伺服输出功率相对较小且具有良好的调速性能，特别适用于负载转动惯量小且对转速范围要求较高的运动场合[1]。本文基于一种光电跟踪设备的伺服系统，设计了一种直流力矩电机伺服驱动器。 1 伺服驱动器工作原理及组成 电动机作为伺服系统的执行机构，其输出力矩和转速应满足工程应用的要求。通过电机原理可以得出，想要有效的调节转速和获得高性能的动态响应，最有效的办法是做好电枢电流控制即构造电流闭环。但单闭环调速系统达不到伺服系统要求的精确转速和跟随特性。因此伺服电机调速系统采用电流和速度双闭环控制系统来满足系统对速度的要求。为满足不同的控制目标，系统中设置了转速和电流两个调节器，二者串联连接。 该伺服驱动器由电源及保护电路、速度调节器、电流调节器、功率驱动器组成，系统组成框图如图1所示。速度给定信号与测速发电机输出的速度反馈信号
永磁同步力矩电机的多领域联合设计与分析
喏名L乃农别名阄2018,45 (2)研究与设计I EMCA 永磁同步力矩电机的多领域联合设计与分析 李天宇，代颖，赵剑飞，郑江 (上海大学机电工程与自动化学院，上海200072) 摘要：基于Ansys、MATLAB/Simulink等仿真软件，对永磁同步力矩电机的工作特性进行多领域分析。 以抑制转矩脉动和振动为目标对电机进行电磁仿真和模态分析;仿真电机转速的转子力和转 子结构形变;校核技术指标要求的最高转速工作点的运行可靠性;基于Ansys Simplorei■平台对电机控制系统 的转矩特性进行仿真;分析电机加工工艺对电机性能的。系发，寻求的电 机设计方案。 关键词：永磁同步力矩电机；电磁场"动力学特性"联合仿真 中图分类号：TM 351 文献标志码：A 文章编号：1673-6540(2018)02-0097-05 Multi-Physical Field United Designand Analysis of Permanent Magnet Synchronous Torque Motor* LI Tianyu，DAI Ying，ZH AO (School of M echatronics E n g in eerin g an d A u to m atio n，S hanghai U n iv ersity，S hanghai 200072, C h in a) Abstract: Based o n Ansys，MATLAB/Simulink simulation software，the working characteristics of a permanent magnet synchronous torque motor o n formulti-physical field were analyzed. The motor electromagnetic simulation and modal to suppress t he torque ripple and vibration; Simulate the centrifugal stress and rotor structure deformation of rotor in highest no load speed was analyzed. Check the technical index requirements of the r speed running point； United design the torcque characteristics of motor control system based on Ansys Simplorer platform. Analyze the i nfluences of the processing technology in motor performance，and sought the optimal design scheme of motor from the aspects of overall system. Key words ：permanent magnet synchronous torque motor ；electromagnetic feld；dynamic characteristic ；united design 0引言 力矩电机电机和驱动电机发展成的电机，其直接拖动负载运行，同时制的制进行转。永磁同步 力矩电机转矩特性，同 、机特性与特性好、运行可靠、振动小等优点，机床、电等需要平运行的场多的[1_2]。永磁同步力矩电机通常工作转状态下，甚天一转。由于作用于，所以对其转矩的平稳性要求，转矩的波动对系统。的永磁同步力矩电机年研究的热点，对永磁力矩电机进行设计 及要电机的动力学特性。本文基于A n sy s、M A T L A B/S im u lin k等仿真软件，对 永磁同步力矩电机进行多领域分析，电机系 的可靠运行，从系发，寻求的电机 *基金项目：国家自然科学基金-青年科学基金项目（51007050);台达环境与教育基金会《电力电子科教发展计划》资助项目 (D R E G2016015) 作者简介：李天宇（1995—），男，硕士研究生，研究方向为电机设计和多物理场分析。 代颖（1980—），女，博士，副教授，研究方向为电机振动噪声及多物理场分析。（通讯作者） 97
力矩电机控制系统设计
力矩电机控制系统 一、设计目的及任务 力矩电机分直流力矩电机和交流力矩电机，其工作原理和普通直流和交流电机的工作原理是一样的。但是不同的是直流力矩电机的电枢绕组的电阻比普通直流电机的电枢绕组的电阻大，同样交流力矩电机转子的电阻比普通交流电机的转子电阻大。对于力矩电机我们注重它的技术参数主要是额定堵转电压，额定堵转电流和额定堵转电流下的堵转时间。 力矩电机的特点是具有软的机械特性，可以堵转。当负载转矩增大时能自动降低转速，同时加大输出转矩。当负载转矩为一定值时改变电机端电压便可调速，但转速的调整率不好。因而在电机轴上加一测速装置，配上控制器，利用测速装置输出的电压和控制器给定的电压相比，来自动调节电机的端电压，使电机稳定。 设计任务就是要设计一个控制系统来控制力矩电机，使其产生满足要求的力矩。 1、能产生所要求的力矩，可用于一些地面模拟设备上，用来模拟设备运行时的干扰力矩； 2、可用于控制系统设计课程实验设备或是控制算法的验证。 二、设计要求 本系统为力矩电机的控制系统，设计要求如下： 1、可以产生三种固定的力矩波形； 2、可以根据要求任意设定力矩波形，这样可以大大增加系统的灵活性； 3、可以实现单片机和PC的相互传输； 4、控制精度高，响应快； 5、力求简单，实用。 三、设计方案 系统的装置由光电码盘，稀土永磁直流力矩电机和飞轮组成。 在控制器的设计上，为了做到简单、实用，选择了常用的PID控制；为了提高系统的控制精度，从软件上对系统进行误差补偿。 1、系统工作原理 通过控制向力矩电机施加的电流，向飞轮施加力矩，使飞轮加速后减速旋转，反作用力矩通过模拟器机械装置的底座同时施加到连接的转台上，达到向状态施加力矩的作用，全部过程再闭环控制下进行。系统总体框图如图1所示： 图1. 系统总体框图 2、控制系统描述 电机转动的角度经光电码盘检测转化为脉冲输出，对脉冲信号进行计算就得到角度转动的累计值，控制计算机将指令与光电码盘输出的角度信号相比较，得到误差信号，计算机将误差信号按照控制算法后，经D/A输出并经功率放大后转换
直流力矩电机的工作原理
无刷直流力矩电机（Brushless Direct current moment motor ，BLDCMM)是近年来随着电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型直流电动机。它是现代工业设备、现代科学技术和军事装备中的重要的机电元件之一。无刷直流电动机是在有刷电动机的基础上发展起来的。1813年法拉第发现了电磁感应现象，奠定了现代电机的基本理论。十九世纪四十年代研制成功了第一台直流电动机。经过七十多年的发展，直流电动机才趋于成熟阶段。但是，随着用途的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。显然，有接触装置的机械换向装置限制了直流电动机在很多场合的应用，为了取代有刷直流电动机的那个电刷——换向器结构的机械接触装置，人们对此做了长期的探索。早在1915年，美国人兰格米尔发明了带控制栅极的水银整流器，制成了由直流变交流的逆变装置。上个世纪三十年代，有人提出了用离子装置实现电机的定子绕组按转子位置换接的所谓整流子电机。此种电机由于可*性差，效率低，整个装置笨重而又复杂，所以没有太大的意义。 科学技术的迅速发展带来了半导体技术的飞跃，开关型晶体管的研制成功，为创造新型直流电动机带来了生机。1955年，美国人D.哈里森等人首次申请用晶体管换向线路代替电动机电刷接触的专利。这就是无刷直流电动机的雏形。其后，经过反复的实验和不断的实践，人们终于找到了用位置传感器和电子换向线路来代替有刷直流电动机的机械接触装置，从而为直流电动机的发展开辟了新的途径。上个世纪六十年代初期，以接近某物而动作的接近开关式位置传感器，电磁谐振位置传感器和高频耦合式位置传感器相继问世。之后，又出现了磁电耦合式和光电式位置传感器。 半导体技术的飞速发展使用使人们对1879年美国人霍尔发现的霍尔效应再次发生兴趣，经过多年的努力，终于在1962年试制成功了借助霍尔元件来实现换流的无刷直流电动机，随着比霍尔元件灵敏度更高的磁敏二极管的出现，在上世纪七十年代初期，又研制成功了借助磁敏二极管实现换流的无刷直流电动机。 由于无刷直流力矩电机是利用电子换相技术代替传统直流时机的电刷换向的一种新型直流电动机，所以无刷直流电动机的最大特点就是没有换向器和电刷组成的机械接触结构。加之，客观存在通常采用永磁体为转子，没有励磁损耗；发热的电枢绕组通常装在外面的定子上，这样热阻较小，散热容易。因此，无刷电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可*，维修方便。此外，它还具备直流电动机的运行效率高、调速性能好等诸多优点，随着高性能的电力电子器件和高性能磁性材料的问世，大大提高了直流无刷时机的性能，故直流无刷时机在当今国民经济各个领域，如医疗器械、仪器仪表、化工、轻纺以及家用电器等方面的应用日益普及。 1.2 课题的设计目的和要求 本课题要求设计一个控制电路，用来控制一台无刷直流力矩电机的正常运行，启停和正反转。本课题要求用单片机作为控制器，以根据无刷直流力矩电机转动时读入到单片机内部的霍尔信号状态输出相应控制字，来控制电子开关主回路的电流换相以驱动无刷直流力矩电机运行。在这个课题设计中，所做的主要工作为：根据控制对象和控制目的选择元器件，绘制控制电路原理图，制作和焊制控制电路的PCB图，根据控制要求编写控制程序最后实现与电动机联调等工作。 1.3 总体设计思路 根据电路设计目的和要求同时经过查阅相关的资料，总的设计思路如下： 首先，确定控制电路的总体构成。控制电路主要有三大部分组成。一、无刷直流力矩电机的开关主回路设计。这一部分主要是根据电动机的参数，选择能满足一定功率要求的功率管，使其能根据控制电路的输出信号正确地导通、断开。该部分已有现成电路。二、信号变换电路设计，这一部分主要包括将从电动机出来的六路霍尔传感器的信号变换成与单片机兼容的三路位置信号和将从单片机出来的六路开关控制信号变换成与并关电路匹配的信号。三，控