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動專利技術，以及外轉子力矩電動機技術， 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的產品還包括系列化的力矩電動機轉臺 

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，力矩電動機的極數較多，所以轉速一般只有一百轉到幾百轉，以下是西泰克（CyTec）力矩電動機與普通伺服電動機參數的比較（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

 最高轉速/r•min-1 3000～6000 3000～6000

 電極極數 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動扭矩很大的力矩電動機力矩電動機的結構形式，由外轉子、內轉子兩種；內轉子結構有明顯優(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采用的是外轉子結構（見圖１）。

圖１  CyTec 外轉子機構的力矩電機

 力矩電動機其實是一種很早就有的技術，我所了解的力矩電動機最早的應用是導彈上的陀螺電動機， 但扭矩相對很小，在機床上的應用是最近10年才出現的。 隨著高速加工技術的發(fā)展，市場需要一種高精度、高加速度的旋轉機構，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，力矩電動機直接驅動在機床上很快得到了應用。

二、力矩電動機直接驅動是實現高速高精度旋轉運動的最佳選擇

圖２　力矩電動機直接驅動的擺頭 

    機床上的旋轉運動，例如擺頭和轉臺（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，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，如果旋轉軸的速度低于曲面的加速度，就會出現過切現象。

圖３　采用力矩電動機的雙軸轉臺

    力矩電動機的轉子直接驅動旋轉部件的運動，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，可以實現編碼器級別的精度；力矩電動機一般可以實現60r/min的轉速，這對擺動機構來說，已經是很高的速度了。

   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、 力矩電機的應用

采用力矩電機的機床部件，主要有擺頭和轉臺，圖４為這兩種產品的典型結構圖。

圖４

    CyTec的產品在國內主要用于五軸龍門銑擺頭、 臥式工中心轉臺、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臺的葉片磨床

圖７　　臥式加工中心轉臺

圖８　落地鏜床

四、 力矩電動機的發(fā)展與應用走向

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

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