齿槽扭矩测试(shi)系(xi)统

   整套设备能(neng)够满足(zu)1mNm-100mNm电(dian)机(ji)齿(chi)槽(cao)转(zhuan)矩和(he)转矩波(bo)动的(de)测试，测试软(ruan)件用LABVIEW编写，具有特色(se)的测试和图形(xing)绘(hui)制(zhi)功(gong)能，整套(tao)系统可以(yi)测试(shi)被(bei)测(ce)电(dian)机0.01°的摩擦力矩和(he)转(zhuan)矩波动(dong)

电(dian)机测(ce)试要(yao)求(qiu)

工作原(yuan)理(li)

牵引转(zhuan)矩(ju)或制动(dong)转矩(ju)是(shi)永(yong)磁电机(ji)的(de)一(yi)个(ge)重(zhong)要参(can)数(shu)，特(te)别(bie) 是在永磁伺服电机系(xi)统中。永磁(ci)电(dian)机(ji)的制(zhi)动(dong)转(zhuan)矩(ju)由齿槽(cao) 转(zhuan)矩和(he)摩擦转矩(ju)组成(cheng)。齿槽转矩是由未(wei)通(tong)电(dian)时(shi)电(dian)机内磁(ci) 极(ji)对齿槽(cao)(钢结构(gou))的吸(xi)引(yin)力/相(xiang)互作用(yong)力(li)产生的(de)。它(ta)是(shi) 永(yong)磁(ci)电(dian)机(ji)的重(zhong)要参数之(zhi)一，也(ye)是(shi)引(yin)发电机转矩脉(mai)动、振(zhen)动和(he)噪(zao)音(yin)的(de)原(yuan)因. 一(yi)般(ban)来说，齿槽(cao)转(zhuan)矩随(sui)转子(zi)位(wei)置的变(bian) 化(hua)而变(bian)化， 由(you)其(qi)峰(feng)对峰(feng)(p-p)值(zhi)来(lai)定义(yi)。摩擦转矩(ju)则归(gui) 因于机械装配问(wen)题(ti)，如(ru)轴承(cheng)阻力(li)，装配公(gong)差(cha)， 或永(yong)磁(ci) 直流电机(ji)(PMDC)的(de)碳刷摩擦(ca)。摩(mo)擦转(zhuan)矩(ju)通常(chang)用其(qi)平均(jun) 值来(lai)测量表(biao)示。

图一(yi) 典(dian)型(xing)齿(chi)槽转(zhuan)矩曲线示(shi)例(li)。摩擦转(zhuan)矩是相对于0转矩计(ji)算出的齿 槽(cao)转矩平均(jun)值(zhi)。齿(chi)槽转矩是(shi)根(gen)据峰值转(zhuan)矩值(zhi)计(ji)算的。

   图二:  当磁(ci)体(ti)N极S极面对面(mian)时(左上(shang)图) ，吸引力(li)是最大(da)的。 当电机(ji) 转子转(zhuan)动(dong)时(shi)（右(you)上(shang)图），在进行下一(yi)步(bu)移动(dong)之(zhi)前(qian)， 移(yi)动(dong)的(de)磁(ci)性元 件(jian)必须先(xian)从残(can)留(liu)的(de)磁(ci)性中(zhong)解(jie)脱(tuo)出(chu)来(lai)。这(zhe)种(zhong)对(dui)前进(jin)移动的(de)磁阻现(xian)象(xiang) 被称(cheng)为齿槽(cao)效应。

    3.3.3 齿(chi)槽(cao)转矩测(ce)试(shi)台(tai)转矩(ju)波(bo)动(dong)测试(shi)原(yuan)理与(yu)概述(shu)

    根(gen)据国标GB/T 30549-2014 明确定(ding)义了(le)电机(ji)的(de)转(zhuan)矩波动测试方法(fa)，电(dian)机在(zai)最(zui)低速下(xia)的转(zhuan)矩波(bo)动系数(shu)推荐按照下(xia)列值(zhi)规(gui)定：3%；5%，7%，10%，15%。（注(zhu)：电(dian)机(ji)的转矩(ju)波(bo)动是电机和(he)配套(tao)驱动器(qi)所组成(cheng)的(de)系(xi)统(tong)的(de)综(zong)合(he)反(fan)映(ying)，必(bi)要(yao)时(shi)制造商应和用(yong)户协商(shang)一致，明(ming)确(que)测(ce)量条件）。在(zai)稳(wen)定工作温(wen)度(du)下，电(dian)机(ji)施(shi)加额定转矩，并在(zai)产(chan)品(pin)专(zhuan)用技术条件规(gui)定的最低(di)转速(su)下(xia)运行(xing)，用(yong)转矩测(ce)试仪测(ce)量并(bing)记录电机(ji)在(zai)一转(zhuan)中(zhong)的输(shu)出转(zhuan)矩，找(zhao)出(chu)最(zui)大转(zhuan)矩(ju)和最小转矩(ju)，按(an)公(gong)式(shi)计算电(dian)机的(de)转矩波(bo)动系数(shu)，结(jie)果(guo)应符(fu)合技(ji)术要(yao)求(qiu)。

   测(ce)试方(fang)法(fa)：（被测电机处于(yu)开环控(kong)制下(xia)（如果其他定义(yi)下单(dan)前(qian)需要明(ming)确(que)定义））

   将被(bei)测电机固(gu)定(ding)在(zai)试(shi)验台架(jia)上(shang)，试(shi)验环境应不(bu)受(shou)外(wai)界(jie)辐(fu)射及气(qi)流影响。利(li)用(yong)开环(huan)控(kong)制(zhi)方式将(jiang)被(bei)测电(dian)机(ji)通电(dian)，控(kong)制系统(tong)将对拖(tuo)电机(ji)以(yi)一定(ding)转(zhuan)速（0.1~30rpm 设(she)定(ding)）稳(wen)速旋转(zhuan)，被测(ce)电(dian)机为(wei)了摆脱(tuo)托(tuo)控，会(hui)使(shi)用(yong)全部的(de)转矩(ju)力(li)争(zheng)摆(bai)脱(tuo)，从而测试(shi)电(dian)机在(zai)这(zhe)样运行下(xia)的扭(niu)矩(ju)波动(dong)。由于扭矩传感器(qi)分(fen)辨(bian)率和仪器(qi)仪(yi)表采(cai)样率的特(te)性建议测试转(zhuan)矩(ju)波(bo)动时高(gao)速(su)扭矩波(bo)动(dong)测(ce)试(shi)。

   测量(liang)参数：扭矩(ju)，时间，角(jiao)度等(deng)。

产品描(miao)述：

图(tu)三(san)  角(jiao)度-扭(niu)矩(ju)图例  

图(tu)四FFT频(pin)谱(pu)分析图(tu)

    图五(wu) 极坐(zuo)标图(tu)

图六(liu)参考(kao)测试(shi)界(jie)面(mian)，可(ke)根据(ju)实(shi)际需(xu)求订(ding)制(zhi)格(ge)式(shi)。 

图(tu)七(qi) 空(kong)载(zai)转(zhuan)矩波动(dong)测试(shi)界面

图(tu)八 空载转矩波(bo)动(dong)测(ce)试界(jie)面(mian)

张(zhang)力(li)测控的齿(chi)槽(cao)转矩(ju)测试系(xi)统是(shi)一(yi)个独立(li)的(de)测(ce)试(shi)系 统(tong)，用(yong)于控制和测量齿槽转(zhuan)矩(ju)和(he)摩擦(ca)转(zhuan)矩(ju)。该测试系(xi) 统(tong)包括(kuo)一个精(jing)密电机(ji)，一个(ge)集(ji)成了(le)脉冲(chong)编码(ma)器(qi)的(de) 微(wei)型扭矩传(chuan)感(gan)器(qi)。 有一(yi)个内(nei)置的(de)安 全(quan)离合器， 以(yi)避免当(dang)系统(tong)不(bu)使用(yong)时的过(guo)载误(wu)操作(zuo)。减(jian) 速电机驱(qu)动(dong)被(bei)测(ce)电机在低(di)速(su)下(xia)运(yun)行(xing)，转速(su)从(cong)1到(dao)20rpm 可(ke)选， 同(tong)时获取(qu)与角(jiao)度(du)位置(zhi)相关的齿(chi)槽(cao)转(zhuan)矩(ju)。扭矩测 量范(fan)围最大(da)为(wei)100mN∙m （取(qu)决(jue)于选用(yong)的(de)扭矩(ju)传(chuan)感(gan)器量(liang)程）， 精度(du)为0.01mN. m。

    Windows 可执(zhi)行软(ruan)件(jian)控制(zhi) 系(xi)统并(bing)显示获得(de) 的(de)数 据。它提(ti)供精确(que)的齿(chi)槽转矩峰值测(ce)量，并显(xian)示角(jiao)度(du)-扭(niu) 矩图(tu)或(huo)极(ji)坐标(biao)图以(yi)及FFT分(fen)析(xi)。该(gai)软(ruan)件允许(xu)存储(chu)测(ce)量(liang)数 据，并提(ti)供(gong)性(xing)能(neng)数据(ju)的(de)比较(jiao)，对(dui)比多达5个(ge)图(tu)形。软件 可(ke)以载入(ru)历(li)史数(shu)据(ju)生(sheng)成(cheng)齿(chi)槽(cao)转矩(ju)曲线(xian)， 并(bing)自定义(yi)开(kai)始(shi) 角度和结(jie)束角(jiao)度(du)。测(ce)试(shi)过(guo)程数(shu)据可(ke)保存(cun)为EXCEL文(wen)件 或TXT文(wen)本(ben)文件。为(wei)了更好(hao)的(de)精度和(he)功(gong)能(neng)控(kong)制(zhi)，该软(ruan)件 包括(kuo)一个电(dian)机(ji)位置(zhi)调整程(cheng)序， 以(yi)便(bian)校(xiao)正（测(ce)试(shi)样(yang)机必 须不(bu)连(lian)接(jie)到(dao)系(xi)统(tong)）。

    作为(wei)一(yi)个(ge)独(du)立的系统， CTTS只(zhi)需(xu)要220-240伏交 流(liu)供(gong)电。USB接口(kou)可以直接连接设备到(dao)安装软件(jian)的(de)PC 机(ji)。它安装(zhuang)在一个(ge)带(dai)定(ding)位(wei)孔(kong)的底板上(shang)， 电机夹具可以 安装(zhuang)在这个(ge)底板(ban)上。垂(chui)直(zhi)安(an)装(zhuang)支(zhi)架可(ke)供选(xuan)择(ze)， 允许在(zai) 垂(chui)直位置安装(zhuang)系统，特(te)别(bie)推(tui)荐(jian)用于(yu)非(fei)常(chang)低的(de)测(ce)量值(zhi)。

 张力测(ce)控(kong)的(de)齿(chi)槽转矩(ju)系统软(ruan)件(jian)可以(yi)自(zi)定义测(ce)试(shi)的(de)转(zhuan)向， 无(wu)论(lun)是(shi)CW还是CCW还(hai)是(shi)双(shuang)向检(jian)测(ce)， 都(dou)可以通(tong)过软(ruan)件  自(zi)动完成测(ce)试(shi)。并根据(ju)设定(ding)的上下(xia)限(xian)来判定(ding)电机合格  或不合格。