力矩、轉矩、扭矩的差異和測量

　　力矩、扭矩、轉矩這三個詞語在行業內經常被工程師們混著用，大家也都覺得這三者是同一個概念，測試時也只是關注一下其額定值和峰值。今天就來淺析一下三者的區別以及相關的測試項目。

　　一、力矩、扭矩、轉矩的來源與區別

　　提到力矩，我們立刻會想到杠桿。作用力和支點與力作用方向相垂直的距離的乘積就稱為力矩。力矩的單位是牛頓-米。

　　圖1 杠桿力矩

　　扭矩、轉矩則是轉動的力矩，對于轉動的物體，若將轉軸中心看成支點，在轉動的物體圓周上的作用力和轉軸中心與作用力方向垂直的距離的乘積就稱為轉矩。當圓柱形物體，受力而未轉動，該物體受力后只存在因扭力而發生的彈性形變，此時的轉矩就稱為扭矩。

　　圖2 扭矩、轉矩

　　因此，在運行的電機中嚴格來說只能稱為“轉矩”。采用“力矩”或“扭矩”都不太合適。不過習慣上這三種名稱使用的歷史都較長至少也有六七十年了，因此也沒有人刻意去更正它。

　　二、電機轉矩測量的方法及趨勢

　　目前行業內測量電機的轉矩一般采用轉矩測量儀直接測量，關于電機的轉矩還存在多種行業前沿的測量項目，諸如矩角特性、轉矩波動、齒槽轉矩、摩擦力矩測試等。

　　對于步進電動機或者開關磁阻電機，需要特別關心的是定子磁動勢FS和轉子磁動勢Fr的夾角θ,而不是普通同步電動機中人們所熟知的功角σ。在步進同步電動機中夾角θ是一個十分重要的參數，稱之為矩角，電機扭矩和矩角的關系成為矩角特性。下圖為致遠電子的MPT1000電機測試系統測試得到的矩角特性曲線。

　　圖3 致遠電子矩角特性測試

　　電機因其輸出轉矩隨電樞角位置的變化,表現出有一個不大的波動值△M。通常用轉矩波動系數來衡量力矩電機的這一品質。致遠電子利用負載電機給被測電機施加連續工作區中規定的最大轉矩，控制電機運行在最低轉速下，用轉矩傳感器記錄電機在運行一周時的轉矩，記錄最大轉矩和最小轉矩，即可計算出轉矩波動系數。

　　圖4 ZLG致遠電子轉矩波動測試

　　三、MPT混合型電機測試系統

　　ZLG致遠電子憑借在功率分析、電機測量領域的深入理解與長久積累，融合儀器設計與系統集成的理念，推出了具有劃時代意義的MPT 混合型電機測試系統，在控制精度、分析能力和國際標準支持三方面實現了電機測試系統的全面革新，用于滿足不同行業對電機測試的深層次要求，實現更專業、更貼合用戶需求的功能定制服務。目前MPT混合型電機測試系統支持以下的測試項目，同時也可以為用戶提供定制化的測試功能。

　　圖5 MPT1000測試項目