永磁同步伺服电机转矩转速性能参数测试系统

    摘要：介绍了基于运动控制器的数据采集和分析的伺服电机转矩转速测试平台，并在
VC 平台上开发了该平台的运动控制命令程序。以该测试系统测试了伺服电机的转矩转速参
数，并通过转矩、转速分析了电机启动、运行等特性，以此分析了伺服电机的整体特性。通过
实验证明该系统能够准确地测量电机参数，并能对数据进行分析以及通过对电机的分析验
证试验系统的可靠性。

 

　　关键词：伺服电机

 扭矩传感器 测量分析仪 转矩转速特性 

　　引言

 

　　在数控行业中，永磁同步伺服电机作为伺服进给系统常用的执行元件，在其众多参数
中转矩、转速和输出功率是影响伺服系统的机械特性、过载能力和动态响应等特性的主要因
素。因此伺服电机在一定转速范围内有较好的转矩转速特性可以提高伺服系统性能

[1]。另外，

可以以转矩转速参数对电机设备制定一个标准，这个标准即符合设计需求，又符合电机品
质性能

[1]。通过对几种不同的伺服电机转矩转速性能比较可以为企业对电机选型提供依据。

对永磁同步伺服电机的转矩转速性能参数的分析是其研究、制造的基础，即任何一种新型号
的永磁同步电动机的研发、制造都需要经过性能测试来验证其性能

[2]。由此研发高性能的电

机测试系统就显得十分迫切了

 。 

　　

1 系统总体描述 

　　通过对测试系统的功能分析可以把整个测量系统看成由三个部分组成：数据分析与命
令控制模块、数据测量模块、数据采集模块

[3]。该系统的测量过程如下：首先设置电机运动

参数并由上位控制器给驱动器发出速度位置指令控制电机稳定运行，电机运行后，将电机
的转矩转速信号经扭矩传感器转换成模拟信号，然后把信号传给多通道信号测量仪，经滤
波、放大等处理，同时将测量数据传送给控制器由专用的分析软件对数据进行分析、处理和
显示，这时可对测量数据进行保存以便以后分析，根据转矩转速运行特性曲线可分析电机
的各项性能。该测试系统能够实现快速、高准确度、综合参数测试和参数自动测量并且比一般
的测试装置更突出。另外由于该控制器具有较强的数据处理功能，可以实现以数据文件、曲
线和数字等各种形式的输出。

 

　　

2 硬件系统模块设计 

　　永磁同步伺服电机性能参数测试系统结构简单，该系统包括运动控制器、数据采集模块、
信号测试仪、负载装置、电源模块

[4]。其结构图如图 1 所示。 

　　该测试系统的硬件平台各模块功能为：

 

　　主机测试模块：该上位机测试模块的功能是发送电机运动控制命令以及对采集的数据
用专用测试软件进行分析和显示，并绘制实时转矩转速特性曲线、存储实时数据、察看历史
数据等。主要由运动控制器和专用软件来完成。

 

　　信号采集模块：该模块主要完成现场电机的转矩转速信号的采集，该过程由高精密
MCRT 48002V 扭矩传感器完成。在组装试验台时，确保传感器、被测电机和负载三者的轴在
同一水平上。

 

　　信号处理模块：该模块主要完成对采集信号的处理以及实时显示数据，该过程由高精
度

723 系列多通道信号测量仪完成。该测试仪器有三个通道：ch1，ch2 分别为转矩、转速信

号通道，

ch3 为功率信号通道。各通道信号的好坏取决于对各通道参数的设置。 

　　测试负载是一个工作试验台，选用滚珠丝杠拖动该工作试验台，使该试验台在平行导