西泰克（CyTec）公司的名字是最近幾年隨著力矩電動機雙擺頭一起進入中國市場的，CyTec憑借其獨特的力矩電動機直接驅(qū)動專利技術(shù)，以及外轉(zhuǎn)子力矩電動機技術(shù)， 這個只有200人的德國小公司，讓機床行業(yè)深深記住了他的名字，也讓電動機行業(yè)的幾大工業(yè)巨人深深地栽了一個跟斗。 除了雙擺頭 CyTec的產(chǎn)品還包括系列化的力矩電動機轉(zhuǎn)臺 

一、力矩電動機基本知識  

    力矩電動機Torque Motor, 也有人翻譯為扭矩電動機，它本質(zhì)上是低速大扭矩的伺服電動機，與我們熟悉的伺服電動機分類相同，分為直流、 無刷直流、正弦交流交流幾種；為提高扭矩，力矩電動機的極數(shù)較多，所以轉(zhuǎn)速一般只有一百轉(zhuǎn)到幾百轉(zhuǎn)，以下是西泰克（CyTec）力矩電動機與普通伺服電動機參數(shù)的比較（見表１）

表１

  普通伺服電動機 CyTec力矩電動機 

 最大扭矩/Nm 120 10000

 最高轉(zhuǎn)速/r•min-1 3000～6000 3000～6000

 電極極數(shù) 4 60

 額定電流 10Nm電動機為10A 1700Nm電動機為11.8A

 電壓等級 230V, 400V 400V

 電極類型 直流、 無刷直流正弦交流正弦交流 正弦交流

由以上參數(shù)可以看出，力矩電動機額定電流很小，用很小的伺服模塊就可以驅(qū)動扭矩很大的力矩電動機力矩電動機的結(jié)構(gòu)形式，由外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子兩種；內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有明顯優(yōu)勢因為相同扭矩的電動機體積可以更小，在機床行業(yè)，相同的性能，體積小就有很大的優(yōu)勢CyTec采用的是外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（見圖１）。

圖１  CyTec 外轉(zhuǎn)子機構(gòu)的力矩電機

 力矩電動機其實是一種很早就有的技術(shù)，我所了解的力矩電動機最早的應(yīng)用是導(dǎo)彈上的陀螺電動機， 但扭矩相對很小，在機床上的應(yīng)用是最近10年才出現(xiàn)的。 隨著高速加工技術(shù)的發(fā)展，市場需要一種高精度、高加速度的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，而齒輪或蝸輪蝸桿傳動，事實證明是達不到要求的。隨著交流伺服技術(shù)的進步， 力矩電動機的扭矩很快達到了實用的程度，力矩電動機直接驅(qū)動在機床上很快得到了應(yīng)用。

二、力矩電動機直接驅(qū)動是實現(xiàn)高速高精度旋轉(zhuǎn)運動的最佳選擇

圖２　力矩電動機直接驅(qū)動的擺頭 

    機床上的旋轉(zhuǎn)運動，例如擺頭和轉(zhuǎn)臺（見圖２和圖３），傳統(tǒng)的解決方法是采用伺服電動機+蝸輪蝸桿或齒輪實現(xiàn)，這種方式的缺點也很明顯：首先是磨損，機械部件長期連續(xù)運行的磨損是不可避免的，尤其是蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)臺的耐用性是很大的問題， 精度保持性很差； 其次是速度與加速度低，在加工高速曲面時，如果旋轉(zhuǎn)軸的速度低于曲面的加速度，就會出現(xiàn)過切現(xiàn)象。

圖３　采用力矩電動機的雙軸轉(zhuǎn)臺

    力矩電動機的轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)部件的運動，它沒有中間的傳動環(huán)節(jié)，是一種不接觸的傳動，沒有反向間隙，沒有磨損，配合高精度編碼器，可以實現(xiàn)編碼器級別的精度；力矩電動機一般可以實現(xiàn)60r/min的轉(zhuǎn)速，這對擺動機構(gòu)來說，已經(jīng)是很高的速度了。

   都采用±2.5”的編碼器反饋情況下, 力矩電機與齒輪、蝸輪蝸桿傳動的比較（見表２）：

表２

 力矩電動機 蝸輪蝸桿 齒輪

定位精度 ±3” ±10” ±7”

速度 360°/s 60°/s 120°/s

加速度 1300°/s2 300°/s2 400°/s2

精度保持性 精度不變 精度易損 精度保持性較好

擺動扭矩 小 中 大

三、 力矩電機的應(yīng)用

采用力矩電機的機床部件，主要有擺頭和轉(zhuǎn)臺，圖４為這兩種產(chǎn)品的典型結(jié)構(gòu)圖。

圖４

    CyTec的產(chǎn)品在國內(nèi)主要用于五軸龍門銑擺頭、 臥式工中心轉(zhuǎn)臺、齒輪磨床、葉片磨床擺動軸、 曲線磨床頭架、萬能磨床砂輪架轉(zhuǎn)位等（見圖５、圖６）。

圖５　采用力矩電動機擺頭的五軸龍門銑

圖６　采用雙軸力矩電機轉(zhuǎn)臺的葉片磨床

圖７　　臥式加工中心轉(zhuǎn)臺

圖８　落地鏜床

四、 力矩電動機的發(fā)展與應(yīng)用走向

    力矩電動機在國外已是成熟產(chǎn)品，國內(nèi)尚處于萌芽狀態(tài)。采用力矩電動機的產(chǎn)品目前在國內(nèi)應(yīng)用還不是很多，價格是最大的制約因素， 其次受制于某些系統(tǒng)參數(shù)不開放。降低價格最好的辦法是提高產(chǎn)量；目前國內(nèi)已有幾家公司在致力于力矩電動機的生產(chǎn)，會迫使國外產(chǎn)品降價，從而推動消費市場。 

    國外產(chǎn)品的研制生產(chǎn)體制可以借鑒，例如CyTec與Achen大學合作，成立專門的力矩電動機研究機構(gòu)，將技術(shù)直接注入企業(yè)去生產(chǎn)，企業(yè)將利潤返回研究機構(gòu)作進一步的研究。CyTec之所以能夠與一些大企業(yè)抗衡，主要是由于有Achen大學這樣一個技術(shù)背景。