近年來隨著永磁材料的發(fā)展,，永磁電機成了電機行業(yè)的新寵,。然而在永磁電機中,，齒槽轉(zhuǎn)矩的存在給電機的控制性能造成了很大的影響,，那齒槽轉(zhuǎn)矩到底是怎么產(chǎn)生的？我們又該怎么去測呢？

　　玩過永磁電機的朋友都有過類似的經(jīng)歷：我們在電機掉電的情況下去轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子，發(fā)現(xiàn)會有一種卡頓的感覺，而不像傳統(tǒng)直流電機那么順暢的就能把轉(zhuǎn)子徒手轉(zhuǎn)起來,。這種卡頓其實就是因為永磁電機存在齒槽轉(zhuǎn)矩。永磁電機內(nèi)部結(jié)構圖如圖1所示,，齒槽轉(zhuǎn)矩是永磁電機的固有的特征之一,，它是在電樞繞組不通電的狀態(tài)下，由永磁體產(chǎn)生的磁場同電樞鐵心的齒槽作用在圓周方向上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。它其實是永磁體與電樞齒之間的切向力,，使永磁電動機的轉(zhuǎn)子有一種沿著某一特定方向與定子對齊的趨勢,，試圖將轉(zhuǎn)子定位在某些位置，由此趨勢產(chǎn)生的一種振蕩轉(zhuǎn)矩就是齒槽轉(zhuǎn)矩,。

　　圖1  永磁同步電機結(jié)構圖

　　齒槽轉(zhuǎn)矩會使電機產(chǎn)生振動和噪聲,，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動，使電機不能平穩(wěn)運行,，影響電機的性能,。在變速驅(qū)動中，當轉(zhuǎn)矩脈動頻率與定子或轉(zhuǎn)子的機械共振頻率一致時,，齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的振動和噪聲將被放大,。齒槽轉(zhuǎn)矩的存在同樣影響了電機在速度控制系統(tǒng)中的低速性能和位置控制系統(tǒng)中的高精度定位。所以做永磁電機研發(fā)的工程師希望把自己做的電機的齒槽轉(zhuǎn)矩降到最小,，使用永磁電機的工程師則希望了解手上這臺電機的齒槽轉(zhuǎn)矩,，從而去優(yōu)化他的控制算法。

　　在國標GBT/ 30549-2014里對齒槽轉(zhuǎn)矩的測試有了明確的定義：電機繞組開路時,，電機回轉(zhuǎn)一周內(nèi),，由電樞鐵心開槽，有趨于最小磁阻位置的傾向而產(chǎn)生的周期性力矩,。齒槽轉(zhuǎn)矩的測試方法常用的有：杠桿測量法、轉(zhuǎn)矩儀法,。杠桿測量法比較簡單,，測量精度比較差，所以主要用于對精度要求不高的場合,。轉(zhuǎn)矩儀法架構圖如圖2所示,，由于伺服電機的齒槽轉(zhuǎn)矩非常小，所以測試時需要以一個非常低的轉(zhuǎn)速來帶動未上電的被測電機來完成測試,，原動機輸出后要先經(jīng)過減速系統(tǒng),，將轉(zhuǎn)速降至1rpm/min左右，然后帶動被測電機進行測試,，用扭矩傳感器測試出齒槽轉(zhuǎn)矩,。在測試過程中需要處理好原動機和傳動系統(tǒng)本身轉(zhuǎn)矩波動使得輸出的轉(zhuǎn)速扭矩更加平滑，以減小傳動系統(tǒng)的扭矩波動對測試結(jié)果的影響,。

　　圖2  齒槽轉(zhuǎn)矩臺架架構

　　致遠電子憑借在電機測量領域的深入理解和長久的技術積累,，推出了專用于電機齒槽轉(zhuǎn)矩和摩擦力矩測試的測試臺架。國務院印發(fā)《中國制造2025》后,，各地紛紛吹起了伺服機器人智能制造的東風,，意在突破機器人本體、減速器,、伺服電機,、控制器,、傳感器與驅(qū)動器等關鍵零部件及系統(tǒng)集成設計制造等技術瓶頸。致遠電子長久以來專注伺服電機動態(tài)測試,，在控制時間響應,、階躍響應、頻帶寬度試驗等測試上擁有豐富的經(jīng)驗,，齒槽轉(zhuǎn)矩測試臺的推出更是助力伺服電機的測試進入一個更全面的時代,。

　　圖 3  致遠電子齒槽轉(zhuǎn)矩測試臺