1 引 言
永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通常要求測矩角特性。所謂矩角特性，即在一個(gè)步距角范圍內(nèi)，靜力矩與角位移之間的關(guān)系。一般矩角特性的關(guān)系曲線如圖1所示。
圖1中θ為一個(gè)步距角。θ/2即曲線3處，靜力矩，即曲線2.4處，靜力矩最大。曲線1、2處和5、4處，為靜力矩上升段；曲線2、3和4、3處，為靜力矩下降段。可以看出，測量矩角特性并不簡單，它不能用簡單吊砝碼方法進(jìn)行測量。因吊砝碼只能測試曲線的上升段，即圖1曲線中的1-2段和5-4段（5-4段用反向吊砝碼測試），此2處角位移增大，靜力矩增大。但是，進(jìn)入曲線下降段，即圖1曲線中的2-3段和4-3段，此2處角位移增大，靜力矩反而減小，吊砝碼則無法找到平衡點(diǎn)，測試無法進(jìn)行。為了測試靜力矩的下降段，因必須將步進(jìn)電機(jī)夾在力矩儀上進(jìn)行。然而，這樣角位移指示又很不方便，不像將電機(jī)夾在刻度盤上吊砝碼測試簡捷。
能否馭其二者和優(yōu)點(diǎn)，找到一種兩全其美的方法測試矩角特性，本文介紹的方法，則是為解決這一問題而設(shè)計(jì)的。
2測試原理
測試示意圖如圖2所示，它將電機(jī)外殼裝夾在光學(xué)分度頭上，電機(jī)軸上帶一力矩盤，用拉線吊一超重砝碼，壓在電子秤臺(tái)面上，電子秤顯示出砝碼的自重。所謂超重砝碼，目的是要使選擇的砝碼重量，大于電機(jī)靜力矩最大點(diǎn)拉線拉力的3倍。例如，若電機(jī)靜力矩最大點(diǎn)拉線拉力為0. lkg，砝碼重量則應(yīng)選擇標(biāo)稱值0. 3kg。這樣選擇的目的，是為了測試時(shí)，固定電機(jī)轉(zhuǎn)軸不動(dòng)，搖動(dòng)光學(xué)分度頭，只電機(jī)機(jī)殼轉(zhuǎn)動(dòng)，二者之間的角位移，便可準(zhǔn)確地從光學(xué)分度頭上讀出來。與此同時(shí)，二者角位移產(chǎn)生時(shí)，靜力矩產(chǎn)生，由于靜力矩方向與砝碼重力方向相反，靜力矩的大小便可方便地從電子秤上砝碼減輕的重量上自動(dòng)顯示出來，即實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡測試。靜力矩上升段，砝碼自動(dòng)變輕；靜力矩下降段，砝碼又自動(dòng)變重，直到靜力矩等于零，砝碼恢復(fù)原重。這樣，便克服了單獨(dú)吊砝碼靜力矩超過最大點(diǎn)無法平衡的問題。例如，靜力矩上升段某點(diǎn)拉線拉力為0. 05kg，砝碼自重0.2kg，電子秤上顯示砝碼讀數(shù)則為0. 15kg。靜力矩下降段，因砝瑪重力與拉線拉力自動(dòng)平衡，各點(diǎn)的靜力矩，仍然同上升段一樣，從電子秤上減輕的砝碼重量上顯示出來。角位移為O點(diǎn)，靜力矩為O，電子秤則顯示砝碼的自重0. 2kg。
3測試實(shí)例
以步距角為909的永磁步進(jìn)電機(jī)矩角特性測試為例，測試電壓5v，最大靜力矩0.013 6Nm，力矩盤半徑2cm，選擇砝碼自重0.2kg。表1是一個(gè)步距內(nèi)00～450的矩角特性和各點(diǎn)測試數(shù)據(jù)。450～900因需反向吊砝碼測試，且測試方法同正向一樣，故未列出。
表1中各點(diǎn)靜力矩為拉線拉力乘力矩盤半徑2cm。拉線拉力等于砝碼自重0.2kg減去電子秤讀數(shù)。由表1數(shù)據(jù)可畫出該電機(jī)的矩角特性，如圖3所示
可知，用該法測量靜力矩的下降段、準(zhǔn)確、可靠。
4應(yīng)注意的問題
(1) 00位置的確定。該法在拉線無拉力酌情況下，搖動(dòng)光學(xué)分度頭，轉(zhuǎn)軸同機(jī)殼是一起旋轉(zhuǎn)的。因此，在確定O。位置時(shí)，應(yīng)觀察電子秤上砝碼自重的變化情況。00位置，光學(xué)分度頭稍一搖動(dòng)，電子秤上砝碼會(huì)自重變輕I退回，砝碼恢復(fù)自重，讀出此點(diǎn)光學(xué)分度頭上的度數(shù)，記為角位移的00。此后便可從O。開始加大角位移，進(jìn)行各點(diǎn)測試。
(2)砝碼重量的選擇。砝碼自重的選擇，建議選擇大于拉線拉力的3倍。這是因?yàn)?，砝碼越重，在拉力作用下位移越小。如果砝碼自重稍大于拉線拉力，在靜力矩最大點(diǎn)處，則會(huì)出現(xiàn)混亂，電子秤讀數(shù)不準(zhǔn)確。如筆者在進(jìn)行上述電機(jī)測試時(shí)，靜力矩最大點(diǎn)拉線拉力為0. 068kg，開始選擇自重0.lkg砝碼測試，則出現(xiàn)上述混亂現(xiàn)象，后選擇自重0. 2kg砝碼，才得到滿意結(jié)果。
5結(jié)語
優(yōu)點(diǎn)從上面敘述中已經(jīng)知道，缺點(diǎn)是該法光學(xué)分度頭輸出軸上要承受力矩，這對(duì)精密的分度裝置不利。不過，靜力矩小于0. 02Nm，不會(huì)對(duì)分度頭產(chǎn)生多大影響，靜力矩大于0. 02Nm的電機(jī)，則不宜用上法測試。為了解決這一問題，也可采用同樣的電子秤方法，將電機(jī)夾在刻度盤上進(jìn)行，機(jī)殼上帶一指針，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)殼，便可在刻度盤上指示角位移。只是角位移指示準(zhǔn)確度比光學(xué)分度頭差。但角位移準(zhǔn)確度不一定要求很商，它只須觀察靜力矩在整個(gè)角位移范圍內(nèi)的變化即可。由此可見，當(dāng)靜力矩較大時(shí)，也可降低電壓，減小靜力矩，仍可夾在光學(xué)分度頭上進(jìn)行測試。
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