永磁直流力矩電機

永磁式直流力矩電機，是一種低速直流伺服電動機，通常使用在堵轉或低速情況下。其特點是堵轉力矩大，空載轉速低，不需要任何減速裝置可直接驅動負載，過載能力強。長期堵轉時能產生足夠大的轉矩而不損壞。廣泛套用於各種雷達天線的驅動、光電跟蹤等高精度傳動系統、以及一般儀器儀表驅動裝置上。屬於直驅電機的一種類型。

基本介紹

• 中文名：永磁式直流力矩電機
• 性質：電動機
• 特點：堵轉力矩大，空載轉速低
• 分類：有刷和無刷永磁直流力矩電動機
• 用途：高精度的速度伺服系統
• 用途：高精度位置伺服系統
• 用途：用於力矩反饋及力矩執行領域

基本介紹

永磁直流力矩電動機是一種能工作在連續堵轉狀態，能與負載直接耦合，以輸出轉矩為主要特徵的低速驅動電機。按其是否存在電刷與換向器接觸的結構形式，分為有刷和無刷永磁直流力矩電動機兩大類。

永磁直流力矩電機結構圖

用途簡介

永磁直流力矩電動機具有高耦合剛度、高線性度、高轉矩慣量比，在短時間內可以輸出峰值轉矩，能在低速甚至堵轉狀況下連續運行。它廣泛用於高精度的速度或位置伺服系統中。

注意事項

a.根據裝備運動和系統特點選用電機；在有限角度內往復擺動，應選用有限轉角力矩電動機，使用環境惡劣應選用無刷產品；體積受嚴格限制場合選用帶減速器直流力矩電機。

b.不能隨意調整電刷、刷架位置。分裝式電機應保證定、轉子同心度。

c.峰值堵轉轉矩、轉矩脈動等指標，應根據使用場合合理確定。如同時要求電機峰值堵轉轉矩很高、轉矩脈動很低、電機及驅動電路體積很小，製造難度和成本費用會急劇增加。

d.無刷電機的性能，特別是轉矩波動與驅動方式密切相關；電機的電磁設計對應不同驅動方式也應有不同考慮。應增強使用方和承制方的溝通和協調

專利技術

國內外關於直流永磁力矩電動機的專利文獻主要針對電動機的結構，以及槽極數的設計，其發展趨勢是使該類力矩發動機的結構更緊湊、力矩更大。其中美國專利US5990584（公開日：1999-11-23）設計一種永磁直流力矩電動機，其定子安裝在基座上懸臂中，並嵌套在一個杯形轉子中。其永磁體貼在轉子的內部，定子鐵心外部由線圈直接包成網狀，可加工成片狀或薄板狀。磁極片具有縮短的電極靴表面與轉子磁體形成放射形的間隙。磁極片向軸向和橫向擴展，軸向磁極片的擴展部分可提供給定電動機所有的磁通量，無需再增加電流的安培。

國內實用新型95218685.3（公開日：1996.12.18）也涉及一種大力矩直流電動機，轉子採用雙數正槽，單層繞組，換向片至少6片，使轉子產生的磁場與定子磁場的磁軸交角小於直角（30－45°）。具有起動力矩大，機械加工容易，省工省料，製造維修方便，工作可靠，過負荷能力強，使用壽命長等特點。

產品介紹

國外永磁直流力矩電動機的主要生產廠商有美國Kollmorgen公司、Poly-Scientific公司、英國Muirhead Aerospace等公司，設計生產了各種型號的永磁直流力矩電動機，其中美國Kollmorgen公司的直流力矩電機由永磁場和繞線式電樞共同作用將電力轉化為轉矩，用於定位和速度控制系統。英國Muirhead Aerospace公司生產的直流力矩電動機具有大力矩輸出、直接回響和低速精確運轉等特點，電動機採用的永磁材料有稀土磁體、鋁鎳鈷合金等。同時該公司還可為用戶定製特殊型號的電動機，各種型號的直流力矩電動機峰值堵轉力矩範圍可從0.075N·m到203N·m。國內北京敬業電工集團、成都精密電機廠等單位也生產了系列直流力矩電動機，其中成都精密電機廠生產的永磁式直流力矩電機具有堵轉力矩大，空載轉速低，不需要任何減速裝置可直接驅動負載，過載能力強等特點。長期堵轉時能產生足夠大的轉矩而不損壞。

永磁直流力矩電機結構圖

中國電子科技集團公司第二十一研究所對永磁直流力矩電動機已進行了多年的開發研製，取得了多項研製成果，該單位開發的J65LYX01型永磁式直流力矩電動機主要用於HQ－9工程主動導引頭位標器隨動系統中作執行元件，帶動系統中天線作伺服運動。由於力矩電動機具備能堵轉工作的優點，故被經常採用，同時還可廣泛用於多種工業自動控制中的直流閉環PWM調速系統中，控制方便。該電機採用稀土永磁材料，是具有隱極式磁路結構的直流力矩電動機。該電機具有體積小，出力大，特別是力矩脈動小的特點。並在1997年經電子工業部鑑定為國內領先。哈爾濱工業大學、西安微電機研究所等研究單位也在該領域進行了長期的研究。

相關標準

國內永磁直流力矩電動機相關標準有：

GJB971A-99《永磁式直流力矩電動機通用規範》

SJ/Z 2082-1982《永磁直流力矩電動機用稀土鈷永磁體》

SJ/T 9559.5-1993《永磁直流力矩電動機質量分等標準》

1998年SJ 50791/2、50791/3、50791/4分別給出了J250LYX12A型、J80LYX01和J130LYX11型、J250LYX16型永磁式直流力矩電動機詳細規範。

國際上相關標準有MIL-Q-9858和MIL-I-45208的質量保證體系。

市場情況

根據有關專家預測，“十五”期間中小電機年產量將達到4000萬－5000萬kW中小型電機今後的發展趨勢是產品向高性能、輕薄短小化、永磁化、無鐵心化、無刷化、機電一體化、智慧型化和組合化方向發展。從國際市場上看，電機是機電產品的重要組成部分，世界貿易額約為35億美元/年。中小型電機行業單機出口產品主要為交流電動機、交流發電機及直流電機，常年出口企業約40家左右，出口的地區及國家多達60多個，以東南亞居多，其次歐洲及美國、日本、加拿大等國。據海關統計顯示，中小型電機出口量為：1996年377萬千瓦、1997年453萬千瓦、1998年672萬千瓦，出口產量分別占當年全國產量的7%、9%和13%，出口金額分別占世界貿易額的3%、4%和5%，份額很小。稀土永磁電機已經成為國內外重點發展產品。