力矩马达
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力矩马达是一种极数较多的特殊马达,可以在马达低速甚至堵转(即转子无法转动)时仍能持续运转,不会造成马达的损坏。而在这种工作模式下,马达可以提供稳定的力矩给负载[1](故名为力矩马达)。力矩马达也可以提供和运转方向相反的力矩(刹车力矩)[1]。
结构
力矩马达可以视为是经过力矩最佳化后的马达。力矩马达和一般马达的差异是允许很高的转矩,其散热性能也很好,因此在马达堵转,大电流输出的条件下也可以正常工作。
力矩马达一般会用直流无刷马达来设计,但有时也会用切换磁阻马达、感应马达[2]。因为力矩马达没有概念上的标准,因此有时会称为低速马达或是高转矩马达。
力矩马达结构为甜甜圈形,分为转子在外圈,定子在内圈的外转子马达,以及定子在外圈,转子在内圈的内转子马达。因为相同尺寸下,外转子可以产生较大的力矩,因此外转子马达比较常用。
有些力矩马达只能在特定角度范围内工作,无法旋转一圈,这种力矩马达称为限制角度力矩马达(limited angle torque motor)或摇摆马达(swing motor)。也有线性马达考虑将类似力矩马达的特性引入线性马达中。
应用
力矩马达常见的应用是在磁带机的供带及收带马达。在这类应用中,马达需要的电压不高,但这类马达的特性会使磁带上有相对稳定的张力,不受读写头是否有接近磁带的影响。若提供较高的电压,其转矩也比较大,力矩马达可以在没有齿轮及离合器的情形下进行快速的前进或倒带。在电力游戏的领域中,力矩马达常用来驱动动力回授的方向盘。
另一个常见的应用是用在内燃机的节流阀中,连接电子调速器。此应用中,马达会连接一个返回弹簧,配合调速器的输出调整节流阀。调速器依点火系统磁性检出元件产生的脉波来监控速度,依速度来微幅调整给马达的电流,若引擎比理想速度要慢,电流会增加,马达会产生力矩,抵抗返回弹簧的施力,打开节流阀。若引擎运转太快,调速器会减少给马达的电流,返回弹簧施力,关闭节流阀。
在一些无法配合减速机构的场合,也可以用力矩马达做为直接驱动机构的致动器,例如运动控制系统或是伺服系统。