1 . 驱动微电机

对驱动微电机而言 ， 转速一转矩特性曲线是表征电机输出性能最基本的工作特性之一 ， 因此 ， 电机输出转矩的测量是一项重要的工作 。在数学表达式中 ， 转矩 T 等于力 F 与力偶臂 L 的乘积 。

转矩的测量常常和功率测量联系在一起 ， 由转矩可以直接换算到电机输出功率的测量 ， 常用

的换算为：

在这里 ， 功率 P 的单位为千瓦 ( kW ) ， 转速 n为转 / 分 ( r / min ) ， 则转矩了为公斤力 • 米 ( kgf •m ) 。 但由于大部分微特电机的功率都较小 ， 故通常采用功率 P 的单位为瓦 ( W ) ， 转速为转 / 分( r / min ) ， 则换算出的转矩为牛 • 米 （ N * m ) ,这时 ：

对部分功率更小的微电机 ， 电机输出转矩通常采用毫牛 • 米 ( mN * m ) 。电机转矩包括动态转矩 、 瞬时转矩 、 稳态转矩等 ， 在一般情况下 ， 所检测的转矩都指稳态转矩 。 电机转矩的检测有多种方式 ， 用于微特电机大多输出转矩较小 ， 常用检测仪器和砝码加载两种方法测取 。1 ) 采用转矩测量仪检测电机转矩测量采用专用的转矩测量仪可进行转矩检测 。 转矩测量仪种类很多 ， 用于微特电机产品测量的有磁滞转矩测量仪和扭力转矩测量仪 。 在选用转矩测

量仪时应注意测量仪的力矩量程和转速使用范围 ， 从检测精度角度考虑 ， 通常要求被测转矩在

转矩测量仪量程的 50 % 100 % 之间 ， 转速则应在测量仪转速使用范围内 。

磁滞转矩测量仪是由磁滞制动器 、 正弦分度表盘 、 指针和支架组成 。 磁滞制动器是利用矫顽

力较高的磁滞材料在可控磁场的作用下磁化而产生磁滞力矩 。 原理如图 7 - 17 所示 ：

在具有齿槽的外定子和内定子导磁体之间为一磁滞转子杯 ， 对内定子上的励磁线圈加以直流励磁时 ， 在内外定子齿上分别产生固定磁极 ，磁滞转子杯在这一磁场的作用下 ， 由于磁滞材料的磁滞效应而产生转矩 。 测量时 ， 磁滞转矩测量仪测量轴和被测电机输出轴相连 ， 电机旋转拖动测量轴的转子杯的转动 ， 磁化后的磁滞转子杯对机座产生反作用力 ， 该反作用力与机座上的重锤相平衡 ， 则施加到被试电机的负载转矩为了 =F - L - sinaCF 为重锤重力 ， L 为旋转中心到重锤重心臂长 ， a 为重锤倾斜角度 ） 。扭力转矩测量仪的测量原理是根据弹性扭轴在转矩的作用下产生弹性扭转变形 ， 通过测量扭转变形量从而检测出施加到被试电机的负载转矩 。 原理如图 7-18 所示 ：

扭力转矩测量仪由扭力转矩传感器的加载器组成 ， 被试电机通过扭力转矩传感器和加载器连接 ， 被试电机转动时加载器逐渐加载 ， 相应的扭力转矩传感器中扭力轴的弹性扭转变形 ， 加载

越大扭转变形越大 ， 在弹性扭轴弹性变形范围内 ， 加载转矩值和扭转变形量呈线性关系 ， 同时测量扭转变形量和转速就可以得到电机的转速一转矩特性曲线 。

2 ) 采用砝码加载测量砝码加载测量是基于最基本的转矩了等于 F 与力偶臂 L 的乘积数学公式 ， 通过在被测电机输出轴加上特定尺寸的加载盘 ， 在加载盘上加上各种不同砝码实现对被

测电机不同的加载 ， 同时测量不同加载时的转速从而得到电机的转速一转矩特性曲线 。 原理如

图 7 - 19 所示 ：

测量时 ， 连接弹簧秤和法码的细绳在加载盘

绕两圈 ， 被测电机转动时 ， 加在电机轴端的负载

力 F 为砝码的质量减去弹簧秤的刻度值 ， 力偶

臂 L 为加载盘的半径 。

采用眩码加载法对于转矩较小的各种电机

的检测是比较准确的 ， 尽管原始 ， 但是实用可行 ，

而且对于小转矩测量来说 ， 减小了由于采用转矩

测量仪测量必然存在的被测电机和转矩测量仪

连接轴不同心 ； 由于所测转矩相对很小 ， 必须考

虑附加的摩擦转矩等因素所引起的测量误差 。

但是为了减小被测电机的负载惯量 ， 加载盘

应尽量轻 、 小 ， 但又得考虑力偶臂 L 的长度 ( 即加

载盘的半径 ) 。

比如 ： 对一电机采用砝码加载法测量 ， 选用

的加载盘半径为 2 cm ， 所吊砝码质量为 20 g ， 弹

簧秤指示值为 1 g ， 采用测速仪测得电机此时转

速 1 200 r / min ， 则该电机在转速 1 200 r / min 的

工作点上输出转矩了 = 尸

_

1 ， 其中 F = ( 20 —

1 ) g ; F = 2 cm ； 输出转矩丁为 38 g • cm 。 通过

不断改变加载砝码的质量 ， 测量相应点的转速 .

则可测量出电机的工作特性 。

当然 ， 我们在电机的电源端接人电压表、电

流表时 ， 可测得相应的输人功率 。

2 . 信号微电机

信号微电机的试验主要包括以下几项 ：

① 零位标记 ；

② 最大输出电压或变压比 ；

③ 相位移 ；

④ 电气误差 ；

⑤ 零位电压 ；

⑥ 比整步转矩 （ 自整角机 ） 。

电机试验前应做好以下准备工作 ：

( 1 ) 对试验电源的要求 ，

试验电源的电压幅

值和频率偏差为额定值的士 1 % , 电压的总谐波

含量应不超过基波电压幅值的 3 % 。 任一谐波

的振幅或尖峰不得超过基波电压幅值的 1 % 。

( 2 ) 对电气测量仪表的要求 ，

电气测量仪表

的精度一般应不低于 1 级 。 相敏指零仪的输人

阻抗应不小于 500 kn 和 30 PF 的并联阻抗 ， 指

零仪应具有抑制谐波电压和正交电压的能力 ， 当

谐波电压和正交电压分别达到信号电机最大输

出电压的 1 % 和 0 . 2 % 时 ， 相敏指零仪应能正常

地测量出基波同相分量 ， 并应能显示受试信号电

机从零位偏离 0 . 2 ' 时的输出电压 。

( 3 ) 角分度装置的误差应不大于 15 " 。

信号微电机的主要试验项目介绍如下 ：

1 ) 零位标记信号电机安装在分度头上 ，

按测试原理图 （ 图 7 - 20 ) 测定 ， 图 7 - 20 a 为自整

角机测试接线图 ， 旋转转子直到相敏电压表读数

为最小 ， 且当转子正向转动时 ( 不超过 180 ° ) ， 电

压 Usjsa 应与 [ / R 2 R 1 的相位近似同相 ， 此位置即

为其基准电气零位 ； 图 7 - 20 b 为旋转变压器测

试接线图 ， 当绕组 R 1 R 3 和 S 2 S 4 处于最小耦合

位置 ， 即输出电压的基波分量为零的位置 ， 此位

置即为基准电气零位 ， 在此位置做上明显而牢固

的零位标记 。

2 ) 最大输出电压或变压比信号电机施以

额定励磁并达到稳定工作温度后 ， 从基准电气零

位沿正方向转动转子 ， 直至第一个最大耦合位

置 . 读出输出电压值或变压比 。

3 ) 相位移将信号电机安装在分度头上 ，

按规定励磁 ， 运行到稳定工作温度 ， 且按规定调

到电气零位 ， 然后转动转子在最大耦合位置时测

量相位移 。

4 ) 电气误差信号电机安装在分度头上 ，按图 7 - 21 接线 ， 施加额定励磁电压 。 测试从

基准电气零位开始 ， 在转子角从 0 ° 360 ° 范围内的相应测试点上 ， 读取数字分析电压表输出电压基波同相分量为零时分度头显示器上的角度数值 ， 与电气角相比 ， 超前为正误差 ， 滞后为负误差 。

5 ) 零位电压将信号电机安装在分度头

上 ， 按规定接线和励磁 ， 转动转子在规定的试验

位置 ， 用数字分析电压表读取零位电压 。

6 ) 比整步转矩对于信号电机中的力矩式

自整角机来说 ， 有一项很重要的指标就是比整步

转矩 ， 对于这项指标的测试 , 方法如下 ：

将自整角机安装在试验支架上 ， 施加额定励

磁电压 ， 并将接线端 D 1 和 D 3 短接 ， 使自整角机

达到稳定工作温度 ， 自整角机轴上刚性地固定一

个力矩滑轮 ， 力矩滑轮的轮缘上绕一根丝线悬挂

荷载 。 线的直径小于滑轮直径的 0.01 倍 ， 一个

能读出自整角机偏移 15 ' 变化的测量装置附在

夹具上 。 先调零 ， 然后施加载荷载 . 读取指针实

际偏转角度 ， 按下式计算比整步转矩 。 试验时应

在正 、 反两个方向各测一次 ， 取两次测量的平

均值 。

比整步转矩的计算公式为：

二 、 简易维修

( - ) 电动机

1 . 电动机的常见故障及维修

正确地使用电动机 ， 可以最大限度地发挥电

动机所具有的功能 。 电动机的品种很多 ， 所产生

的故障也多种多样 ， 但归纳起来仍有一些共同之

处 。 我们把三相异步电动机的常见故障及相应

的处理方法罗列于表 7 - 5 中 。

2 . 简易维修计算

对缺乏技术数据甚至丢失铭牌的损坏电机

进行修理时 ， 需利用定子铁心的基本尺寸和经验

公式估算绕组数据 ， 以确定定子绕组的每槽导体

数和线规尺寸等 。 具体可按以下步骤进行 ：

1 ) 测量定子铁心各部位尺寸 ， 并进行相关

数据的计算测量时应尽量准确地测量定子铁

心各部位尺寸 ， 包括 ：

① 定子铁心内 、 外径 、 铁心长度 》

② 定子槽数 、 定子齿宽及定子槽形的各部

分尺寸 。

然后按照第二章异步电动机计算实例中所

提供的公式计算定子齿距 、 齿宽 、 轭高及槽满率 。