1 引 言
永磁步進(jìn)電動機通常要求測矩角特性。所謂矩角特性，即在一個步距角范圍內(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，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，不像將電機夾在刻度盤上吊砝碼測試簡捷。
能否馭其二者和優(yōu)點，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)計的。
2測試原理
測試示意圖如圖2所示，它將電機外殼裝夾在光學(xué)分度頭上，電機軸上帶一力矩盤，用拉線吊一超重砝碼，壓在電子秤臺面上，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，大于電機靜力矩最大點拉線拉力的3倍。例如，若電機靜力矩最大點拉線拉力為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，固定電機轉(zhuǎn)軸不動，搖動光學(xué)分度頭，只電機機殼轉(zhuǎn)動，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，二者角位移產(chǎn)生時，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顯示出來，即實現(xiàn)自動平衡測試。靜力矩上升段，砝碼自動變輕；靜力矩下降段，砝碼又自動變重，直到靜力矩等于零，砝碼恢復(fù)原重。這樣，便克服了單獨吊砝碼靜力矩超過最大點無法平衡的問題。例如，靜力矩上升段某點拉線拉力為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平衡，各點的靜力矩，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，靜力矩為o，電子秤則顯示砝碼的自重0. 2kg。
3測試實例
以步距角為909的永磁步進(jìn)電機矩角特性測試為例，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是一個步距內(nèi)00～450的矩角特性和各點測試數(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，搖動光學(xué)分度頭，轉(zhuǎn)軸同機殼是一起旋轉(zhuǎn)的。因此，在確定o。位置時，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，電子秤上砝碼會自重變輕i退回，砝碼恢復(fù)自重，讀出此點光學(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。這是因為，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，在靜力矩最大點處，則會出現(xiàn)混亂，電子秤讀數(shù)不準(zhǔn)確。如筆者在進(jìn)行上述電機測試時，靜力矩最大點拉線拉力為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)點從上面敘述中已經(jīng)知道，缺點是該法光學(xué)分度頭輸出軸上要承受力矩，這對精密的分度裝置不利。不過，靜力矩小于0. 02nm，不會對分度頭產(chǎn)生多大影響，靜力矩大于0. 02nm的電機，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，將電機夾在刻度盤上進(jìn)行，機殼上帶一指針，轉(zhuǎn)動機殼，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角位移范圍內(nèi)的變化即可。由此可見，當(dāng)靜力矩較大時，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。