力矩、转矩、扭矩的差异和测量

　　力矩、扭矩、转矩这三个词语在行业内经常被工程师们混着用，大家也都觉得这三者是同一个概念，测试时也只是关注一下其额定值和峰值。今天就来浅析一下三者的区别以及相关的测试项目。

　　一、力矩、扭矩、转矩的来源与区别

　　提到力矩，我们立刻会想到杠杆。作用力和支点与力作用方向相垂直的距离的乘积就称为力矩。力矩的单位是牛顿-米。

　　图1 杠杆力矩

　　扭矩、转矩则是转动的力矩，对于转动的物体，若将转轴中心看成支点，在转动的物体圆周上的作用力和转轴中心与作用力方向垂直的距离的乘积就称为转矩。当圆柱形物体，受力而未转动，该物体受力后只存在因扭力而发生的弹性形变，此时的转矩就称为扭矩。

　　图2 扭矩、转矩

　　因此，在运行的电机中严格来说只能称为“转矩”。采用“力矩”或“扭矩”都不太合适。不过习惯上这三种名称使用的历史都较长至少也有六七十年了，因此也没有人刻意去更正它。

　　二、电机转矩测量的方法及趋势

　　目前行业内测量电机的转矩一般采用转矩测量仪直接测量，关于电机的转矩还存在多种行业前沿的测量项目，诸如矩角特性、转矩波动、齿槽转矩、摩擦力矩测试等。

　　对于步进电动机或者开关磁阻电机，需要特别关心的是定子磁动势FS和转子磁动势Fr的夹角θ，而不是普通同步电动机中人们所熟知的功角σ。在步进同步电动机中夹角θ是一个十分重要的参数，称之为矩角，电机扭矩和矩角的关系成为矩角特性。下图为致远电子的MPT1000电机测试系统测试得到的矩角特性曲线。

　　图3 致远电子矩角特性测试

　　电机因其输出转矩随电枢角位置的变化，表现出有一个不大的波动值△M。通常用转矩波动系数来衡量力矩电机的这一品质。致远电子利用负载电机给被测电机施加连续工作区中规定的最大转矩，控制电机运行在最低转速下，用转矩传感器记录电机在运行一周时的转矩，记录最大转矩和最小转矩，即可计算出转矩波动系数。

　　图4 ZLG致远电子转矩波动测试

　　三、MPT混合型电机测试系统

　　ZLG致远电子凭借在功率分析、电机测量领域的深入理解与长久积累，融合仪器设计与系统集成的理念，推出了具有划时代意义的MPT 混合型电机测试系统，在控制精度、分析能力和国际标准支持三方面实现了电机测试系统的全面革新，用于满足不同行业对电机测试的深层次要求，实现更专业、更贴合用户需求的功能定制服务。目前MPT混合型电机测试系统支持以下的测试项目，同时也可以为用户提供定制化的测试功能。

　　图5 MPT1000测试项目