變矩器是一種類型的流體聯接轉移了從旋轉動力的原動機，如一個內燃機，到旋轉驅動的負載。在配備自動變速器的車輛中，變矩器將動力源連接到負載。它通常位于發動機的撓性板和變速箱之間。手動變速器中的等效位置是機械離合器。

變矩器的主要特性是當輸出轉速很低時，它能夠增加扭矩，從而允許從渦輪彎曲葉片流出的流體在與單向離合器鎖定時從定子偏轉，從而提供相當于一個減速齒輪。這是一種超越簡單液力偶合器的特點，它可以匹配轉速但不會增加扭矩，從而降低功率。

到目前為止，汽車變速器中最常見的變矩器形式是本文中描述的流體動力裝置。也有廣泛用于小型機器（如緊湊型挖掘機）的靜液壓系統。

還有用于無級變速器的機械設計，它們也具有增加扭矩的能力。它們包括基于擺錘的Constantinesco液力變矩器、Lambert摩擦齒xxx驅動傳動裝置以及帶有膨脹滑輪和皮帶傳動裝置的Variomatic。

• 汽車上的自動變速器，例如轎車、公共汽車和公路/非公路卡車。
• 貨運代理和其他重型車輛。
• 船舶推進系統。
• 工業動力傳輸，如輸送機驅動，幾乎所有現代叉車、絞車、鉆機、建筑設備和鐵路機車。

在變矩器中至少有三個旋轉元件：葉輪，由原動機機械驅動；驅動負載的渦輪機；和定子，它位于葉輪和渦輪之間，因此它可以改變從渦輪返回到葉輪的油流。經典的變矩器設計規定定子在任何情況下都不能旋轉，因此稱為定子。然而，實際上，定子安裝在超越離合器上，這可以防止定子相對于原動機反向旋轉，但允許正向旋轉。

對基本的三元件設計進行了定期修改，特別是在需要高于正常扭矩倍增的應用中。最常見的是，它們采用多個渦輪機和定子的形式，每組都被設計為產生不同量的扭矩倍增。例如，別克Dynaflow自動變速箱是一種非換檔設計，在正常情況下，僅依靠變矩器來增加扭矩。Dynaflow使用五元件轉換器來產生推動重型車輛所需的大范圍扭矩倍增。

雖然嚴格來說不是經典變矩器設計的一部分，但許多汽車變矩器包括一個鎖止離合器，以提高巡航動力傳輸效率并減少熱量。離合器的應用將渦輪機鎖定在葉輪上，使所有動力傳輸都是機械的，從而消除了與流體驅動相關的損失。

變矩器具有三個操作階段：

• 失速。原動機正在向葉輪供電，但渦輪無法旋轉。例如，在汽車中，當駕駛員將變速器掛入檔位但通過繼續施加制動器阻止車輛移動時，將發生該操作階段。在失速時，如果施加足夠的輸入功率，變矩器可以產生xxx的扭矩倍增（由此產生的倍增稱為失速比）。當負載（例如，車輛）最初開始移動時，失速階段實際上會持續一小段時間，因為泵和渦輪機速度之間會有很大的差異。
• 加速。負載正在加速，但葉輪和渦輪速度之間仍然存在較大差異。在這種情況下，變流器將產生比失速情況下所能達到的扭矩倍增的更少。倍增量將取決于泵和渦輪速度之間的實際差異，以及各種其他設計因素。
• 耦合。渦輪機已達到葉輪速度的大約90%。扭矩倍增已基本停止，變矩器的工作方式類似于簡單的液力偶合器。在現代汽車應用中，通常在此操作階段使用鎖止離合器，該程序往往會提高燃油效率。

變矩器能夠放大扭矩的關鍵在于定子。在經典的液力偶合器設計中，高滑動周期會導致從渦輪返回葉輪的流體流與葉輪旋轉方向相反，從而導致顯著的效率損失和大量廢熱的產生.在變矩器中的相同條件下，回流的流體將被定子重新導向，從而幫助而不是阻礙葉輪的旋轉。結果是返回流體中的大部分能量被回收并添加到原動機施加到葉輪的能量中。該動作導致被引導至渦輪的流體質量顯著增加，從而產生輸出扭矩的增加。由于返回的流體最初沿與葉輪旋轉相反的方向行進，定子將同樣嘗試反向旋轉，因為它迫使流體改變方向，單向定子離合器阻止了這種效果。

與普通液力偶合器中使用的徑向直葉片不同，變矩器的渦輪和定子使用成角度和彎曲的葉片。定子的葉片形狀改變了流體的路徑，迫使它與葉輪的旋轉一致。渦輪葉片的匹配曲線有助于正確地將回流流體引導至定子，以便后者能夠發揮作用。葉片的形狀很重要，因為微小的變化都會導致轉換器性能的顯著變化。

在發生扭矩倍增的失速和加速階段，定子由于其單向離合器的作用而保持靜止。然而，隨著變矩器接近耦合階段，從渦輪返回的流體的能量和體積將逐漸減小，導致定子上的壓力同樣減小。一旦進入耦合階段，返回的流體將反轉方向，現在沿葉輪和渦輪的方向旋轉，這種效果將試圖正向旋轉定子。此時，定子離合器將松開，葉輪、渦輪和定子都將（或多或少）作為一個整體轉動。

不可避免地，流體的一些動能會因摩擦和湍流而損失，從而導致轉換器產生廢熱（在許多應用中通過水冷消散）。這種效應通常稱為泵送損失，在失速條件下或接近失速條件時最為明顯。在現代設計中，葉片幾何形狀將低葉輪速度下的油速降至最低，這允許渦輪長時間停轉而過熱的危險很小（例如，當配備自動變速器的車輛在交通信號燈處或在交通擁堵時停車時仍然在齒輪）。

變矩器無法達到xxx的耦合效率。經典的三元件變矩器的效率曲線類似于∩：失速時效率為零，通常在加速階段提高效率，而在耦合階段效率低。轉換器進入耦合階段時的效率損失是定子產生的湍流和流體流動干擾的結果，如前所述，通常通過將定子安裝在單向離合器上來克服。

即使有單向定子離合器的好處，轉換器在耦合階段也無法達到與同等尺寸的液力耦合器相同的效率水平。一些損耗是由于定子的存在（即使作為組件的一部分旋轉），因為它總是會產生一些吸收功率的湍流。然而，大部分損失是由彎曲和成角度的渦輪葉片造成的，它們不像徑向筆直的葉片那樣吸收流體質量的動能。由于渦輪葉片幾何形狀是變矩器倍增扭矩能力的關鍵因素，因此在扭矩倍增和耦合效率之間進行權衡是不可避免的。在汽車應用中，市場力量和政府法令要求穩步提高燃油經濟性，

轉換器產生的xxx扭矩倍增量在很大程度上取決于渦輪和定子葉片的尺寸和幾何形狀，并且僅在轉換器處于或接近運行的失速階段時產生。對于大多數汽車應用，典型的失速扭矩倍增比范圍為1.8:1至2.5:1（盡管別克Dynaflow和雪佛蘭Turboglide中使用的多元素設計可以生產更多）。專為工業、鐵路或重型船用電力傳輸系統設計的專用轉換器能夠實現高達5.0:1的乘法。一般而言，在xxx扭矩倍增和效率之間存在折衷——高失速比轉換器往往在低于耦合速度時效率相對較低，而低失速比轉換器往往提供較少可能的扭矩倍增。

變矩器的特性必須與動力源的扭矩曲線和預期應用仔細匹配。改變定子和/或渦輪的葉片幾何形狀將改變扭矩失速特性以及裝置的整體效率。例如，飆車自動變速器通常使用經過改進的轉換器來產生高失速速度，以提高離線扭矩，并更快地進入發動機的功率帶。公路車輛通常使用較低的失速變矩器來限制熱量的產生，并為車輛的特性提供更??堅固的感覺。

曾經在一些通用汽車自動變速器中發現的設計特征是可變螺距定子，其中葉片的攻角可以根據發動機速度和負載的變化而變化。這樣做的效果是改變轉換器產生的扭矩倍增量。在正常攻角下，定子使轉換器產生適度的倍增量，但效率更高。如果駕駛員突然打開油門，閥門會將定子節距切換到不同的攻角，以犧牲效率為代價增加扭矩倍增。

一些變矩器使用多個定子和/或多個渦輪機來提供更大范圍的扭矩倍增。這種多元件轉換器在工業環境中比在汽車變速器中更常見，但汽車應用如別克的TripleTurbineDynaflow和雪佛蘭的Turboglide也存在。別克Dynaflow利用其行星齒輪組的扭矩倍增特性與用于低速檔的變矩器相結合，繞過xxx個渦輪機，隨著車速的增加僅使用第二個渦輪機。這種布置不可避免的權衡是效率低下，最終這些變速器被停產，取而代之的是具有傳統三元件變矩器的更高效的三速裝置。還發現變矩器的效率在非常低的速度下xxx。

如上所述，變矩器內的推進損失會降低效率并產生廢熱。在現代汽車應用中，這個問題通常可以通過使用鎖止離合器來避免，該離合器將葉輪和渦輪機物理連接起來，有效地將轉換器轉變為純機械耦合。結果是沒有打滑，并且幾乎沒有功率損失。

鎖定原理的xxx個汽車應用是Packard于1949年推出的Ultramatic變速器，它在巡航速度下鎖定轉換器，在踩下油門以快速加速或車輛減速時解鎖。1950年代生產的一些Borg-Warner變速箱中也出現了此功能。由于其額外的復雜性和成本，它在隨后的幾年中失寵。在1970年代后期，鎖止離合器開始重新出現以響應提高燃油經濟性的需求，現在幾乎在汽車應用中普遍使用。