力矩电机的应用

工业技术　：　１工２　Ｎｅｗ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｚｉｅＳ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　

力矩电机式电缆卷筒的设计　

武世鹏　

（北方重工集团有限公司，辽宁沈阳１１０１４１）　

摘要：本文介绍常用的力矩电机式电缆卷筒设计和计算，并介绍了电缆卷筒的工作原理及性能。　

关键词：卷绕力矩；安装高度；有效长度；电动机扭矩　

中图分类号：ＴＨ２１３　文献标识码：Ａ　

一、电缆卷筒的组成及原理　

长期堵转力矩电动机式电缆卷筒是　

供电各种轨道移动设备的电缆收放装置，　

分为动力电缆卷筒和信号控制电缆卷筒　

两大类型，都是由电缆卷盘、专用减速　

机、集电环输电箱、长期堵转力矩电动　

机及底座组成。长期堵转力矩电动机为　

Ｙ系列Ｂ５安装结构，它直接与专用减速　

机相联，专用减速机输出轴一端联接电　

缆卷盘，而另一端用对盘型式的联轴器　

与集电环输电箱相联，安装基座的上方　

固定着专用减速机与集电环输电箱。收　

缆工作是在长期堵转力矩电动机通电后，　

电动机转子产生电磁转矩，通过专用减　

速机传递使电缆卷盘卷绕电缆。放缆时，　

南于大车沿轨道运行牵动电缆使电缆对　

卷盘产生大于电动机转子正向转矩的反　

向转矩，此时电动机转子的旋转方向为　

负，电动机定子的旋转磁场与转子的方　向相反，电动机转子处于电磁制动状态，　

也就是说电缆卷筒放缆属于被动放缆是　

由于大车运行的动力迫使卷盘向收缆方　

向相反的方向转动而放缆（而不是由电　

动机的动力放缆）。长期堵转力矩电动　

机机械特性曲线见图１，从图１可以看出　

长期堵转力矩电动机具有软的机械特性，　

当负载增大时，能自动降低转速，并增　

加输出转矩，从而保持一定的线速度和　

张力，从曲线图还可以看出长期堵转力　

矩电动机可以从接近同步转速开始直至　

堵转为止，都能稳定运行，其运行时只　

要负载稍有变化，长期堵转力矩电动机　

的转速就随着改变。　

转速ｖ　

图１　转矩ｆ　

二、电缆卷筒卷绕力矩的确定　

１电缆卷筒的卷绕力矩由电缆重力、　

电缆弯曲阻力、集电环输电箱滑环与碳　

电机扭矩计算

电机力矩的定义：垂直方向的力*到旋转中心的距离

1、电动机有一个共同的公式：

P=M*N/9550

P为功率，M为电机力矩（也称扭矩），N为电机转速，当M 和N都为额定值时，电机的功率也是额定功率，额定是指电机能够长期工作的极限值

2、瞬态扭矩是指电机在负载变化、速度变化时出现的过渡值，和额定没有关系，具体说，这个值可以超过额定扭矩，如果此时电机速度为额定时，电机可能会出现功率过载，这个过载只能持续很短的时间，这个时间取决于电机设计。

3、变频器的功率一般要大于等于三相异步电动机，但这还不够，还需要变频器输出的额定电流和过载电流都要大于等于电机所需的额定值或最大值，以保证电机能出足够的力矩（额定和瞬态力矩），否则可能出现变频器无法带动电机和负载的情况。

步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。

步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。

选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。

力矩电机概述

力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。力矩电机包括：直流力矩电机、交流力矩电机、和无刷直流力矩电机。

力矩电机的构造原理：

当负载增加时，电动机的转速能自动的随之降低，而输出力矩增加，保持与负载平衡。力矩电机的堵转转矩高，堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。由于转子电阴高，损耗大，所产生的热量也大，特别在低速运行和堵转时更为严重，因此，电机在后端盖上装有独立的轴流或离心式风机(输出力矩较小100机座号及以下除外)，作强迫通风冷却，力矩电机配以可控硅控制装置，可进行调压调速，调速范围可达1：4，转速变化率≤10%。本系列电机的特性使其适用于卷绕，开卷、堵转和调速等场合及其他用途，被广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。

力矩电机主要特点：

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!

具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去减速传动齿轮，从而提高了系统的运行精度。为取得不同性能指标，该电机有小气隙、中气隙、大气隙三种不同结构形式，小气隙结构，可以满足一般使用精度要求，优点是成本较低；大气隙结构，由于气隙增大，消除了齿槽效应，减小了力矩波动，基本消除了磁阻的非线性变化，电机线性度更好，电磁气隙加大，电枢电感小，电气时间常数小，但是制造成本偏高；中气隙结构，其性能指标略低于大气隙结构电机，但远高于小气隙结构电机，而体积小于大气隙结构电机，制造成本低于大气隙结构电机。

力矩电机应用：

在机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中，需要将产品卷绕在卷筒(盘)上。卷绕的直径从开始至末了是越卷越大，为保持被卷物张力均匀(即线速度不变)，就要求卷筒转速越卷越小，卷绕力越卷越大.

DD马达（力矩电机）的特性、应用、选型及转速、转矩、电流、电压、功率的计算方法

DD马达（力矩电机）概述：

（力矩电机）是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机（伺服电机）。这种电机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒力矩输出动力。力矩电机包括：直流力矩电机、交流力矩电机、和无刷直流力矩电机。

DD马达（力矩电机）的构造原理

当负载增加时，电动机的转速能自动的随之降低，而输出力矩增加，保持与负载平衡。力矩电机的堵转转矩高，堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。由于转子电阴高，损耗大，所产生的热量也大，特别在低速运行和堵转时更为严重，因此，电机在后端盖上装有独立的轴流或离心式风机（输出力矩较小100机座号及以下除外），作强迫通风冷却，力矩电机配以可控硅控制装置，可进行调压调速，调速范围可达1：4，转速变化率≤10%。本系列电机的特性使其适用于卷绕，开卷、堵转和调速等场合及其他用途，被广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。

力矩电机主要特点

[1]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!

具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去减速传动齿轮，从而提高了系统的运行精度。为取得不同性能指标，该电机有小气隙、中气隙、大气隙三种不同结构形式，小气隙结构，可以满足一般使用精度要求，优点是成本较低；大气隙结构，由于气隙增大，消除了齿槽效应，减小了力矩波动，基本消除了磁阻的非线性变化，电机线性度更好，电磁气隙加大，电枢电感小，电气时间常数小，但是制造成本偏高；中气隙结构，其性能指标略低于大气隙结构电机，但远高于小气隙结构电机，而体积小于大气隙结构电机，制造成本低于大气隙结构电机。