电机测试如何选择负载制动器

摘要：目前市场上电机测试系统的电机负载种类繁多，例如电涡流制动器负载、磁粉制动器负载、磁滞制动器负载、伺服电机负载等。考虑到被测电机的特性及成本，选择一款合适的负载至关重要，那么如何才能选择一款合适的电测试平台的负载呢?

首先我们来了解各类型的负载制动器的特性及工作原理：

一、 电涡流制动器

电涡流制动器是目前国内先进的模拟加载设备，主要用来模拟各种动力装置的输出性能，由感应盘、电枢和励磁部分等组成。当与转子同轴装配的励磁线圈通直流电时，其产生的磁通经电枢体、涡流环、气隙和转子形成闭合回路。由于转子外圆面被制成有均匀分布的齿和槽，故在气隙和电枢体或涡流环表面产生疏密相间的磁场，因此，转子被拖动旋转时，电枢体和涡流环内表面上任何一点的磁场产生叫变变化，由此感应出“涡流”，在“涡流”和磁场的耦合作用下，在转子上产生制动力矩。由于电枢体是通过机座固定在底板上的，故转子无法带动电枢体旋转，动力机械输出的功率被转化成电枢体和涡流环上“涡流”产生的等值热量，热量由进入电枢体和涡流环冷却水槽中持续不断的冷却水及涡流制动器自身消耗。对应于励磁线圈每一恒定的电流，电涡流制动器均表现出一条转矩依附于转速的稳定制动特性曲线，通过改变励磁电流的大小，即可以改变制动力矩。

图1电涡流制动器

二、磁粉制动器

磁粉制动器是采用磁粉作介质，在通电情况下形成磁粉链来传递扭矩的新型传动元件，由内转子、外转子、激磁线圈及磁粉组成。当线圈不通电时，主动转子旋转，由于离心力的作用，磁粉被甩在主动转子的内壁上，磁粉与从动转子之间没有接触，主动转子空转。接通直流电源后产生电磁场，工作介质磁粉在磁力线作用下形成磁粉链，把内转子、外转子联接起来，从而达到传递、制动扭矩的目的。在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，具有响应速度快、结构简单、无污染、无噪音、无冲击振动节约能源等优点。

图2磁粉制动器

三、磁滞制动器

磁滞制动器由转子和定子磁极两大部分组成，转子由特殊的磁滞材料制成，定子磁极中有一定的间隙，转子在间隙中转动。当线圈通电时，间隙中产生磁场，从而使转子产生磁滞效应。当磁滞转子在外力作用下克服磁滞力转动时，产生额定的扭矩。扭矩仅与激磁电流大小有关，与转速无关，实现非接触的扭矩传输。

图3 磁滞制动器

四、伺服电机

伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类，可高精确控制速度、位置，将电压信号转化为转矩、转速，以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当电压信号为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

图4 伺服电机

五、如何选型

其次还需根据被测电机的转速、扭矩、功率等属性及上述负载适合场景来选择合适的负载。各类型的负载都有各自的优缺点：

1.电涡流，适合高速大功率场合，5kw下最高转速可支持30,000rpm;

2.磁粉制动，价格低廉，主要应用于低速大功率场合，但需要考虑散热问题，精度较低，会有零飘;

3.磁滞制动器，适合高速小功率场合，扭矩范围很小，5kw左右的功率最高只能测到30N.m;

4.伺服电机，适合精度要求高的场合，测试可重复性好，支持馈能式负载。转速和扭矩的范围不固定，可根据被测电机的特性可以灵活挑选对应的负载电机。

故根据被测电机的测试需求，通过比较各类型负载的特性来决定选择哪一款负载制动器。