电机制造业：什么是转矩电机？

转矩电机是一类特殊的无刷永磁同步电机，它像传统伺服电机一样，安装一个闭环控制机构。但与伺服电机的概念和形状不同，转矩电机是环形的，转矩输出通过一个较短的大直径轴。转矩电机可以直接驱动，无需增加额外的机械装置，如蜗轮、皮带或皮带轮，转矩电机可以产生大量的转矩，但转速是有限的。而传统的伺服电机可以达到很高转速，产生的扭矩却少得多。因此，伺服电机通常会配备一个变速箱，以达到所需的转速扭矩比，但这种齿轮传动会降低了效率和精度。

转矩电机的有效载荷可以不使用传动元件的情况下直接连接到转子上，被归类为直接驱动电机。 市场上常用的转矩电机分为两类，一种是输出转矩，另外一种是输入转矩。输出转矩的电机，转子（永磁环）位于定子（电磁铁和叠片）外部，而输入转矩的电机，转子位于定子内侧。这两种类型的转矩电机，每种都有各自的优点，功能相似。

转矩电机的定子

定子是转矩电机的静态部分，它包含铁基叠片和铜线，叠片层一般具有“叠片齿槽”或“定子齿槽”。每个齿槽上绕着铜线，当三相交流电流提供给铜线绕组时，定子就变成一组电磁铁，会在定子周围会产生一个交变旋转磁场。此外，定子上的铜线绕组可以根据不同的方式配置，设计出不同性能参数来满足不同领域的应用。如下图所示，橙色和蓝色区域分别描绘了定子磁场的正极和负极。

转矩电机的转子

转子是转矩电机的运动或旋转部分，包含永磁体和外壳，永磁体以正负极、负正极的方式固定在转子上，电机的工作方式是依靠转子上的永久磁场与转子的交变磁场相互作用。在定子和转子之间设置有磁性气隙，正是这些大量的磁极使得转矩电机能够在中等转速下获得高转矩。如下图所示，蓝色和橙色区域分别描绘了转子的正极和负极。

转矩电机的转子和定子

如果是输出转矩电机，则将转子绕在定子上，定子的磁场开始与转子的永久磁场相互作用，转子的永磁场与定子磁场同步旋转，并产生转矩（N），直接驱动的扭矩电机的扭矩与定子中的电流成比例，与所需电压与速度成正比。

输入：电力=电流*电压

输出：机械功率=扭矩*角速度

转矩电机在中等速度下产生高转矩，甚至在静止或“失速”时也是如此，转矩电机的尺寸和选择完全基于转矩，而不是功率。从根本上说，峰值转矩决定了电动机实际产生的最大转矩，而连续转矩决定了电动机能够持续提供的转矩量。

结论

转矩电机属于一种“无框架”电机，这意味着电机不包括外壳、轴承或反馈装置，这些部件可以让电机制造厂选择并根据目标性能进行优化，也可以作为配件进行购买。转矩电机的设计一般根据应用领域的要求的占空比来定义峰值和连续扭矩的参数，同时，调整绕组数量及绕组配置、电压和电流需求之间的比率。转矩电机广泛应用各种领域，如半导体、机器人、食品和包装等。