电机扭矩控制

概念定义

电机扭矩控制是由控制系统直接调节电机输出扭矩的控制方式。其控制对象是电机轴端输出的扭矩，可用于改变动力输出并实现动力分配。控制系统按控制结果调节扭矩，使动力分配系统更快作出响应。

电机是电能与机械能之间的转换装置。作为电动机运行时，电能从定子绕组输入，机械能由转子轴输出，扭矩是机械输出的组成部分。电机扭矩控制建立在电能转换、磁场作用与机械输出的基础上。

工作原理

电机传递或转换能量的基本条件之一是存在耦合磁场。建立磁场的电流称为励磁电流，铁芯采用高磁导率材料可增强磁场，使较小的励磁电流产生较大的磁通。电机运行时，定子与转子之间通过磁场作用完成电能向机械能的转换，并在转子轴上形成机械输出。

扭矩控制系统根据所需动力输出给出控制结果，电机据此产生相应扭矩。当动力分配需求发生变化时，控制系统直接调整电机扭矩，使输出随控制要求改变。这种方式可缩短从控制要求变化到动力输出调整之间的响应过程。

技术构成

电机扭矩控制的基础构成包括控制系统与电机。控制系统承担扭矩调节和动力分配，电机按照控制结果输出机械能。电动机主体由静止部分定子与运动部分转子组成：定子绕组接收电能并参与建立磁场，转子在磁场作用下运动，最终从转子轴输出机械能。

按电流形式，电机可分为交流电机与直流电机；按主磁场方向，可分为径向磁场电机与轴向磁场电机。多数电机属于径向磁场电机，其主磁场沿转轴的直径方向；轴向磁场电机又称圆盘电机，主磁场沿转轴方向。不同电机形式结构不同，扭矩控制均由控制系统调节其机械输出。

应用场景

电机扭矩控制适用于需要连续调节动力输出的电驱动和动力分配系统。系统可依据动力需求改变电机扭矩，使机械输出与负载变化相配合。变频电机能够在变频器驱动下实现不同转速与扭矩，以适应负载变化。

在多动力来源或需要分配驱动力的系统中，扭矩可作为直接控制对象。控制系统通过改变电机输出扭矩调整动力分配，使动力输出按照控制要求变化，并提高动力分配对需求变化的响应速度。