电磁转矩

电磁转矩是电动机旋转磁场各极磁通与转子电流相互作用而在转子上形成的旋转力矩。是电动机将电能转换成机械能最重要的物理量之一 [1] ，仍是阻尼分析与控制的理论基础 [2] 。当电枢绕组中有电枢电流流过时，通电的电枢绕组在磁场中将受到电磁力，该力与电机电枢铁心半径之积称为电磁转矩。由感应电动机工作原理知，感应电动机的电磁转矩可以由电磁功率除以电机的同步机械角速度求得，而电磁功率对应于转子电流在等效电路中转子等效电阻Rr′/s上所产生的功率。对于两相感应伺服电动机，由于经常工作在不对称运行状态，电机中既有正序磁动势产生的正向旋转磁场，又有负序磁动势产生的反向旋转磁场，正向旋转磁场将使电机工作在电动机状态，产生正向电磁转矩T1，而反向旋转磁场则使电机工作在电磁制动状态，产生反向电磁转矩T2，伺服电动机的电磁转矩应为T1-T2。而T1和T2可分别由正序旋转磁场和负序旋转磁场产生的电磁功率求得。

定义：转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系，转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。

电磁转矩是电机的一个重要指标，电磁转矩的准确计算也会影响一台电机的性能。最常用的两种方法就是麦克斯韦应力张量法和磁通法。这两种方法都基于有限元计算，有限元分析软件功能比较强大，可以通过节点磁位很容易计算电磁转矩 [3] 。

直流电机直流电机的电磁转矩是由每极气隙磁通和电枢电流共同作用产生的。直流电动机堵转转矩计算公式TK=9.55KeIK。直流电机转矩公式：T=CTΦIa,其中CT为转矩常数，Φ为每极主磁通，Ia为电枢电流。直流发电机和直流电动机的电磁转矩在性质上的介绍：1、电动机和发电机的电磁转矩都是由电枢电流在磁场中受到电磁力产生的;2、电动机的电磁转矩方向与转动方向相同，它是驱动力矩，电动机通过它将电能转换为机械能;3、发电机的电磁转矩方向与转动方向相反，它是制动力矩，发电机通过它将机械能转换为电能。直流发电机和直流电动机的电磁转矩的产生及作用：1、直流电动机，外加电源之后，励磁线圈会在电机内产生一个磁场，电枢通电以后，就形成带电导体。带电导体在磁场中，就会受到力的作用从而产生运动，这个促使电枢运动的力矩，就是电磁力矩(这个力矩是驱动电枢运动的)。当电枢开始运动之后，就又形成导体切割磁力线，从而导体内部会产生(感应出)电势，这个电势我们称为感应电动势。外电势与感应电势关系为：U=E+IR，U为外电势，E是内电势(感应电势)，I是电机电流，R是电机电阻。2、直流发电机，这个情况稍稍复杂一点。有的发电机是自励磁(要求有剩磁)，有的是外加励磁电源。无论是哪种情况，都要求有磁的存在，当电枢运动在磁场中切割磁力线的时候，就会产生一个电势，这个电势就是感应电势。跟电动机同样的道理，同时存在着一个电磁力矩，只是这个力矩是阻止电枢运动的，与外部拖动电枢运动的装置的力矩相平衡。同样，外电势与感应电势关系为：E=U+IR，U为外电势，E是内电势(感应电势)，I是电机电流，R是电机电阻。

异步电机定子和转子的磁场相互作用使电机转动。 因为转子的转速必须低于旋转磁场才能对转子导线形成磁力线切割，所以转子的转速要低于定子的旋转磁场转速，所以称异步电机。