本發(fā)明屬于電機轉矩測試技術，具體涉及永磁電機齒槽轉矩的測量。

背景技術：

由于齒槽結構和極槽配合等因素，電機整個圓周范圍內的磁導分布總會有所不均。而在永磁電機中，永磁磁極總是趨向定位于最小磁導位置處。因此，基于永磁磁極定位效應的齒槽轉矩是永磁電機的固有現(xiàn)象。相對額定轉矩，齒槽轉矩的幅值通常不大,但其波動頻率通常較高。在電機運行時，高頻波動的齒槽轉矩造成振動與噪聲的增加、瞬時轉矩和轉速的波動等影響，不利于電機性能的提高。因此，齒槽轉矩一直是永磁電機性能設計的重要指標。此外，一旦電機完成設計和生產，基于齒槽轉矩量化數據的控制補償又是減少齒槽轉矩影響最為有效的方法。因此，無論是進行指標評判，還是進行控制補償，齒槽轉矩的準確測量都尤為重要。

總結國內外相關文獻和資料所提出的各齒槽轉矩測量方法，其共通之處：首先，在確定齒槽轉矩測量點的方式上，所報道各方法均是基于旋轉方式直接對角位移進行定步長采樣以確定齒槽轉矩各測量點。基于旋轉方式開展齒槽轉矩測量固然能夠使得操作過程較為簡便，然而其缺點也很突出，體現(xiàn)為：第一，考慮到齒槽轉矩高頻特性，此類測量方法對角度傳感器的精度和分辨率要求高；第二，采取逐步旋轉方式時，此類測量方法對旋轉驅動器的定位精度和定位穩(wěn)定性要求高；第三，采取連續(xù)旋轉方式時，此類測量方法對轉矩傳感器的響應性能要求高，且由于黏滯、摩擦等導致測量誤差。其次，所報道各方法用以測量齒槽轉矩的裝置或機構無外乎常規(guī)轉矩傳感器、簡易杠桿、彈簧拉力計、懸吊砝碼和轉矩扳手等傳統(tǒng)器械。傳統(tǒng)器械使得測量系統(tǒng)構建容易，但用于測量幅值小、頻率高的齒槽轉矩時，其測量結果的精度和準確度難以保障。常規(guī)轉矩傳感器響應性能不足，且在量程和精度上難以兼顧；簡易杠桿欠缺有關平衡狀態(tài)監(jiān)測和調節(jié)的閉環(huán)設計，測量結果準確度無從保障；彈簧拉力計、懸吊砝碼和轉矩扳手等，這些通過施加主動力矩以平衡齒槽轉矩進而實現(xiàn)測量目的的裝置，只能測得穩(wěn)定平衡段的齒槽轉矩，而無法測量不穩(wěn)定平衡段的齒槽轉矩。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有測量方法和技術的不足，本發(fā)明公布了一種全新的齒槽轉矩測量方法，其特征在于：首先，本發(fā)明基于滾動方式，通過對圓形外殼的圓周的定步長采樣，間接實現(xiàn)對角位移的定步長采樣，以確定齒槽轉矩各測量點。具體的，被測電機通過圓形外殼與導軌平面形成相切接觸，并借助擋板對其在導軌上的位置進行定位；在導軌上移動時，被測電機借助圓形外殼以滾動方式進行，并通過精密移動平臺確定其移動的步長。其次，本發(fā)明詳細設計了具有平衡狀態(tài)監(jiān)測和連續(xù)調節(jié)功能的齒槽轉矩測量機構。具體的，電機轉軸通過定位螺栓調節(jié)以確保其位于圓形外殼幾何中心處；電機轉軸通過水平平衡桿確保其在任一測量點上均等于初始角度；平衡桿通過水平尺、配重、絲杠支桿和電子秤確保其在任一測量點上均處于水平狀態(tài)；在平衡桿上，電機轉軸連接點和水平尺所在位置可隨意調節(jié)，配重所在位置可在較大范圍內調節(jié)（只需滿足任一測量點上電子秤的讀數均大于0）；平衡桿與電子秤之間的距離可通過豎直的絲杠支桿連續(xù)調節(jié)?；谝陨咸卣鳎景l(fā)明通過力矩平衡方程可準確計算出任一測量點處的齒槽轉矩，通過在導軌上逐步移動和測量可獲得電機齒槽轉矩的離散波形。

總體而言，相比現(xiàn)有測量技術，本發(fā)明所構思的以上技術方案的優(yōu)點和積極效果體現(xiàn)為：

（1）只需簡單更換被測電機的圓形外殼即可對高頻齒槽轉矩實現(xiàn)多測量點密集采樣測量，而無需昂貴的高分辨率、高精度角度傳感器；

（2）通過幾何結構相切和機械擋板實現(xiàn)測量點定位，測量過程中不存在定位擾動；

（3）采取定步長靜態(tài)測量，大大降低了對傳感器響應性能的要求，且測量結果不存在動態(tài)旋轉所引起的測量誤差；

（4）通過預置配重，采用被動力矩（電子秤上壓力的作用力矩）開展齒槽轉矩測量，能夠測得齒槽轉矩全波段的離散波形；

（5）通過設置平衡狀態(tài)檢測和調節(jié)措施，提升了測量結果的準確性和對不同被測電機的適用性，同時降低了對測量場地的水平度要求。

附圖說明

圖1為第一實施例的齒槽轉矩測量示意圖。

圖2為第二實施例的齒槽轉矩測量示意圖。

具體實施方式

第一實施例：圖1所示為平面導軌情況的齒槽轉矩測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)構件主要包括：精密移動平臺（1）、擋板（2）和（7）、圓形外殼（4）和定位螺栓（3）、被測電機（5）、水平尺（8）、配重（9）、絲杠支桿（10）、平衡桿（11）、電子秤（12）以及導軌（13）。所述齒槽轉矩測量系統(tǒng)的特征和測量步驟如下。

1、被測電機（5）通過定位螺栓（3）調節(jié)電機轉軸位于圓形外殼（4）的幾何中心處，并使被測電機（5）與圓形外殼（4）緊固連接；被測電機（5）通過圓形外殼（4）與導軌（13）形成相切接觸，并借助擋板（2）和（7）對其在導軌上的位置進行定位。

2、電機轉軸（6）與平衡桿（11）緊固連接，連接點不限于平衡桿的中點；通過使平衡杠（11）保持水平以確保電機轉軸（6）在任一測量點上均等于初始角度（相對水平面的角度）。

3、平衡桿（11）的水平狀態(tài)通過水平尺（8）、配重（9）、絲杠支桿（10）和電子秤（12）予以保障；水平尺（8）用以檢測平衡桿的水平狀態(tài)，其在平衡桿上的位置不限于平衡桿的中點；絲杠支桿（10）與平衡桿（11）通過螺紋垂直連接，用以連續(xù)調節(jié)平衡桿（11）與電子秤（12）間的豎直距離；配重（9）用以保證絲杠支桿（10）在任一測量點上均能壓在電子秤（12）上，只要滿足電子秤（12）的讀數在任一測量點上均大于0，其在平衡桿上的位置在較大范圍內可調。

4、根據杠桿平衡原理，任一測量點的齒槽轉矩tc可通過力矩平衡方程準確計算得到，計算方程為：

tc=f12l5+g11_1l1-g11_2l2-g8l3-g9l4-g10l5

其中，f12為電子秤（12）承受的壓力，g11_1為平衡桿（11）在非電子秤側部分的等效質點的重力，g11_2為平衡桿（11）在電子秤側部分的等效質點的重力，g8為水平尺（8）的重力，g9為配重（9）的重力，g10為絲杠支桿的重力，l1-l5分別為平衡桿上各作用力相應的力臂。

5、完成某一測量點齒槽轉矩的測量后，被測電機（5）借助圓形外殼（4）以滾動方式在導軌（13）上移動，每次滾動的步長由基于千分尺或游標卡尺的精密移動平臺（1）確定；移動指定步長后，仍借助擋板（2）和（7）對被測電機（5）在導軌上定位，形成新的齒槽轉矩測量點。重復步驟3；對平衡桿進行水平檢測和調節(jié)；然后，重復步驟4，計算得到新測量點的齒槽轉矩進。如此，通過在導軌上逐步移動和測量，算得各測量點處的齒槽轉矩，從而構成永磁電機齒槽轉矩全波段的離散波形。

第二實施例：圖2所示為斜坡導軌情況的齒槽轉矩測量系統(tǒng)。參考對比第一實施例（圖1），斜坡導軌情況的齒槽轉矩測量系統(tǒng)（圖2）的特征和測量步驟為。

1、從系統(tǒng)構件上，斜坡導軌情況的齒槽轉矩測量系統(tǒng)增加了斜坡墊塊（14）。斜坡墊塊（14）用于將導軌（13）的一端墊起，以形成斜坡導軌；且斜坡角度φ滿足：gm*sin(φ)<fm，其中gm是被測電機（5）的重力，fm是被測電機（5）在導軌（13）上的最大靜摩擦力。

2、從運動過程上，在需要在導軌（13）上移動時，借助斜坡及限定的斜坡角度，被測電機（5）能夠依靠自身重力在導軌（13）上自行滾動。

3、在檢測、調節(jié)、緊固、計算的步驟上，與第一實施例一致。這里不再贅述。

本領域的技術人員容易理解，以上所述實施例僅為解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征，只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。