由于電動(dòng)機(jī)齒槽結(jié)構(gòu)以及電樞效應(yīng)的緣故，電機(jī)運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)矩波動(dòng)受受齒槽力矩、電磁波動(dòng)力矩、電樞反應(yīng)和機(jī)械工藝等因素的影響較大，也正是因?yàn)檫@些變化因素均是由于電機(jī)本身機(jī)械結(jié)構(gòu)引起，因此轉(zhuǎn)矩波動(dòng)測(cè)試較為困難，并且精度不高。

　　在規(guī)定的條件下，電機(jī)一轉(zhuǎn)內(nèi)輸出轉(zhuǎn)矩的變化，通常表示為轉(zhuǎn)矩變化的峰-峰值的1/2與平均轉(zhuǎn)矩之比。根據(jù)控制電機(jī)術(shù)語解釋，這個(gè)比值我們稱為轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)Krt，用下式1所示百分?jǐn)?shù)表示為：

……1

　　式中：

　　Krt——轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)，%;

　　Tmax——瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩的最大值，單位為牛米(N.m)；

　　Tmin——瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩的最小值，單位為牛米(N.m)。

　　摘錄：GB/T 2900.26-2008電工術(shù)語控制電機(jī)5.1.15

一轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的影響

　　電動(dòng)機(jī)作為傳動(dòng)機(jī)械裝置，輸出直接用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載。在電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于齒槽力矩、電磁效應(yīng)和加工裝配工藝等產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)將直接作用到負(fù)載上，從而對(duì)系統(tǒng)速度平穩(wěn)性及控制精度產(chǎn)生影響。尤其在輕載和低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)值占電機(jī)輸出力矩比例明顯增大，這種影響更加不能忽略，因而準(zhǔn)確測(cè)量轉(zhuǎn)矩波動(dòng)是電動(dòng)機(jī)實(shí)際應(yīng)用研究中亟待解決的問題。

二轉(zhuǎn)矩波動(dòng)測(cè)試方法

01間接測(cè)試方法

圖1：電機(jī)工作狀況平臺(tái)示意圖

　　按照動(dòng)力學(xué)原理，角位移的微分是角速度，角速度的微分是角加速度，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一定時(shí)，角加速度與轉(zhuǎn)矩大小成正比。按照這一原理，對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的波動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行分析(參見圖示1)，電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與一恒定負(fù)載相連組成工作系統(tǒng)。轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)平衡方程如下式2所示：

……2

　　式中：

　　Te——為電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩；

　　T1——為恒定負(fù)載轉(zhuǎn)矩；

　　J1——為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

　　J2——為恒定負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

　　θ——為電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的角位移。

　　式1表示，工作系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Te與恒定負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1之差和角加速度

　　成正比。只要測(cè)量出系統(tǒng)的角加速度，就可以測(cè)出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)值。測(cè)量角速度的問題則可以轉(zhuǎn)換成測(cè)量系統(tǒng)角位移的問題。也就是說，只要測(cè)量出系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)時(shí)的角位移就可以通過計(jì)算求出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)值，進(jìn)而計(jì)算出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)。由式2可得：

……3

　　由式1及式3可得：

圖2：間接法轉(zhuǎn)矩波動(dòng)測(cè)試示意圖

　　轉(zhuǎn)矩波動(dòng)測(cè)試如圖上2所示。將被測(cè)電動(dòng)機(jī)與角位移傳感器以及恒定負(fù)載同軸連接，角位移傳感器輸出接微分運(yùn)算及結(jié)果輸出裝置。角位移傳感器可使用旋轉(zhuǎn)變壓器發(fā)送機(jī)，使用旋轉(zhuǎn)變壓器發(fā)送機(jī)時(shí)，其輸出信號(hào)要通過R/D轉(zhuǎn)換器。接入微分運(yùn)算及結(jié)果輸出裝置。微分運(yùn)算及結(jié)果輸出裝置主要靠編程實(shí)現(xiàn)。恒定負(fù)載裝置可使用磁粉制動(dòng)器。檢測(cè)時(shí)，使被測(cè)電動(dòng)機(jī)在規(guī)定轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)，并保持其電流恒定?？梢越o被測(cè)電動(dòng)機(jī)施加恒定轉(zhuǎn)矩，也可空載?？蛰d情況比負(fù)載情況編程簡(jiǎn)單，理論上通過編程補(bǔ)償可得到相同的測(cè)量結(jié)果。

02直接測(cè)試方法

　　轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)的測(cè)量可以按照定義通過直接檢測(cè)轉(zhuǎn)矩變化量然后通過計(jì)算的方法得出。根據(jù)國標(biāo)《GB/T30549-2014交流伺服電機(jī)通用技術(shù)條件》介紹，主要采用以下測(cè)試方式獲取轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)：

　　在穩(wěn)定工作溫度下，電機(jī)施加額定轉(zhuǎn)矩，并在產(chǎn)品專用技術(shù)條件規(guī)定的最低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，用轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀測(cè)量并記錄電機(jī)在一轉(zhuǎn)中的輸出轉(zhuǎn)矩，找出最大轉(zhuǎn)矩和最小轉(zhuǎn)矩，按照下式4計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)。

……4

　　式中：

　　KTb——轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)，%；

　　Tmax——最大轉(zhuǎn)矩，單位為牛頓米(N.m)；

　　Tmin——最小轉(zhuǎn)矩，單位為牛頓米(N.m)。

　　這種方法清晰、直觀，但是負(fù)載設(shè)備動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下容易引入誤差。在此基礎(chǔ)上現(xiàn)在測(cè)試方式以改進(jìn)的堵轉(zhuǎn)測(cè)試法為最優(yōu)：用磁粉制動(dòng)器作為負(fù)載，測(cè)量電機(jī)在額定電流時(shí)，轉(zhuǎn)子在360/(2p)(p為電機(jī)極對(duì)數(shù))范圍內(nèi)均分10點(diǎn)上的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，分別找出堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大值和最小值，即可利用公式1計(jì)算出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。

　　堵轉(zhuǎn)測(cè)試時(shí)，在電機(jī)和負(fù)載之間接入動(dòng)態(tài)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器，隨著技術(shù)發(fā)展，新型的扭矩轉(zhuǎn)速傳感器滿足高精度、快響應(yīng)的測(cè)量需求，可以很好的完成轉(zhuǎn)矩波動(dòng)測(cè)試。

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