力矩、轉(zhuǎn)矩、扭矩的差異和測量

　　力矩、扭矩、轉(zhuǎn)矩這三個(gè)詞語在行業(yè)內(nèi)經(jīng)常被工程師們混著用，大家也都覺得這三者是同一個(gè)概念，測試時(shí)也只是關(guān)注一下其額定值和峰值。今天就來淺析一下三者的區(qū)別以及相關(guān)的測試項(xiàng)目。

　　一、力矩、扭矩、轉(zhuǎn)矩的來源與區(qū)別

　　提到力矩，我們立刻會(huì)想到杠桿。作用力和支點(diǎn)與力作用方向相垂直的距離的乘積就稱為力矩。力矩的單位是牛頓-米。

　　圖1 杠桿力矩

　　扭矩、轉(zhuǎn)矩則是轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，對于轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，若將轉(zhuǎn)軸中心看成支點(diǎn)，在轉(zhuǎn)動(dòng)的物體圓周上的作用力和轉(zhuǎn)軸中心與作用力方向垂直的距離的乘積就稱為轉(zhuǎn)矩。當(dāng)圓柱形物體，受力而未轉(zhuǎn)動(dòng)，該物體受力后只存在因扭力而發(fā)生的彈性形變，此時(shí)的轉(zhuǎn)矩就稱為扭矩。

　　圖2 扭矩、轉(zhuǎn)矩

　　因此，在運(yùn)行的電機(jī)中嚴(yán)格來說只能稱為“轉(zhuǎn)矩”。采用“力矩”或“扭矩”都不太合適。不過習(xí)慣上這三種名稱使用的歷史都較長至少也有六七十年了，因此也沒有人刻意去更正它。

　　二、電機(jī)轉(zhuǎn)矩測量的方法及趨勢

　　目前行業(yè)內(nèi)測量電機(jī)的轉(zhuǎn)矩一般采用轉(zhuǎn)矩測量儀直接測量，關(guān)于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩還存在多種行業(yè)前沿的測量項(xiàng)目，諸如矩角特性、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、齒槽轉(zhuǎn)矩、摩擦力矩測試等。

　　對于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或者開關(guān)磁阻電機(jī)，需要特別關(guān)心的是定子磁動(dòng)勢FS和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢Fr的夾角θ,而不是普通同步電動(dòng)機(jī)中人們所熟知的功角σ。在步進(jìn)同步電動(dòng)機(jī)中夾角θ是一個(gè)十分重要的參數(shù)，稱之為矩角，電機(jī)扭矩和矩角的關(guān)系成為矩角特性。下圖為致遠(yuǎn)電子的MPT1000電機(jī)測試系統(tǒng)測試得到的矩角特性曲線。

　　圖3 致遠(yuǎn)電子矩角特性測試

　　電機(jī)因其輸出轉(zhuǎn)矩隨電樞角位置的變化,表現(xiàn)出有一個(gè)不大的波動(dòng)值△M。通常用轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)來衡量力矩電機(jī)的這一品質(zhì)。致遠(yuǎn)電子利用負(fù)載電機(jī)給被測電機(jī)施加連續(xù)工作區(qū)中規(guī)定的最大轉(zhuǎn)矩，控制電機(jī)運(yùn)行在最低轉(zhuǎn)速下，用轉(zhuǎn)矩傳感器記錄電機(jī)在運(yùn)行一周時(shí)的轉(zhuǎn)矩，記錄最大轉(zhuǎn)矩和最小轉(zhuǎn)矩，即可計(jì)算出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)。

　　圖4 ZLG致遠(yuǎn)電子轉(zhuǎn)矩波動(dòng)測試

　　三、MPT混合型電機(jī)測試系統(tǒng)

　　ZLG致遠(yuǎn)電子憑借在功率分析、電機(jī)測量領(lǐng)域的深入理解與長久積累，融合儀器設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成的理念，推出了具有劃時(shí)代意義的MPT 混合型電機(jī)測試系統(tǒng)，在控制精度、分析能力和國際標(biāo)準(zhǔn)支持三方面實(shí)現(xiàn)了電機(jī)測試系統(tǒng)的全面革新，用于滿足不同行業(yè)對電機(jī)測試的深層次要求，實(shí)現(xiàn)更專業(yè)、更貼合用戶需求的功能定制服務(wù)。目前MPT混合型電機(jī)測試系統(tǒng)支持以下的測試項(xiàng)目，同時(shí)也可以為用戶提供定制化的測試功能。

　　圖5 MPT1000測試項(xiàng)目