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验 的 基 础 上 。 计 了 一 套 测试 装置 。 用本 实验 装 置 对 一 种 微 小 电机 进 行 了 实 际 测 量 。 ． 设 应
词一 — ｃｒＶ 劝Ｊ 悖 一，一 ｒ 巨幢 ２。 Ｉ ， Ｌ＿ 江 ： 人 忐 Ｉ ｆ
１ 引 言
具 有一 定输 出扭矩 的 微驱 动器 是各 种微机 械 、 操作 系统 的动力 源 ， 微机械 研 究领域 中 徽 在 占有重 要 位置 。 微驱 动器的 输出特性 一扭 矩特性 对各 种微 机械 、 微操作 系统 的整 体性能 有重 要 影响。 由于 微驱 动 器 的尺寸 小 （ 般输 出轴 直径 小于 １ ｍ） 原 因 ， 中 、 一 ａ ｒ 等 对 小型 电 机扭 矩特 性 的 各 种测 试方 法不适 于 微驱 动器 。 有的 几种 微驱动器 扭矩特性 的测 试方 法是 基于 接触 的 、 现 间接
５
涡 电流 ， 电流 在 磁场 的作 用 下 使 圆盘 受 涡 到 一个与运 动 方 向相 反的 力 。 时 ， 动磁 同 制 极将 受 到 一个 大 小 相等 的 反 作用 力 ， 节 调
天平右 端砝 码 （ 在图 １ 以加载 线圈５ 中 表示 ）
６
的数量 ， 天 平重新 平衡 ， 反作 用 力的 大 使 则 小 可精 确 测 出 。 此力 与 磁极 到 微 驱 动器 轴 心 的距离 的乘 积即 为微驱 动器 在此转速 下
此测 出微驱 动器 在各 种不 同转速 下的输 出 扭矩 ， 即可 得到 其扭 矩特性 。
６ ｃ ｍｐ ｔ ｒ ７ ｖ ｌｃｍｅ ｅ ８ ｂ ｌｎ ｅ ． ｏ ｕ ｅ ． ｅｏ ｉ ｔ ｒ ． ａａ ｃ Ｆｉ ． ｅ ｂ ｓｃｐ ｉ ｃｐ ｅｏ ｃ ｏ ｔ ｒ ｕ ａ ｕ ｍ ｅ ｔ ｇ １ Ｔｈ ａ ｉ ｒｎ ｉｌ ｆｍｉｒ —ｏ ｑ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｎ
的两通 电线 圈（ 图一 中５ 之间的 排斥 力加载 。 ） 控制上 、 下两 通 电线 圈 中的 电流 大小 ， 可获 得不 同 的排 斥 力。
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２ 期
贾宏光
等 ： 小扭 矩 动 态 测 量 微
６ ３
４ 实 际 测 量 结 果
应 用本 测试 方法 对一 种 Ｂ Ｐ机用 微驱动器
测 量的 必 要性 和迫 切性 。 合 多年来 对此 领域研 究 的经验 ， 文提 出一 种非接 触 的 、 结 本 直接 的 微
驱 动器 扭矩 特性 的测试 方法 ， 研制 了一 套 自动 测试 装置 。 论 和初 步 实验表 明 ， 用本 方法 并 理 应
可测 量 出 输 出扭 矩在 １ －Ｎｍ 到 １ Ｎｍ 量 级范 围 内 的微 驱 动 器 的扭 矩 特性 ， ０‘ ０ 并且 测 量 精度
●
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ａｕｍ ｎｉｍ ｐｌｔ ｌ ￣ｌ ｍｇ ｇ之 间时 ， 采用 同 分析 天平 毫克 级砝 码 相似 的 加载 ３． ｌ ｉ ｕ ａ ｅ 方式 ； 当需 加 载 荷在 ０ ０ ｍｇ １ ． １ ～ ｍｇ之 间时 ， 采用 事 先 标定 Ｆｇ２ ｈ ｒ ａｄ ｉ ｅ ｕｅ ｉ Ｔ ｅ ｅ ｅ ｃＹｍ ａ ｒ ・ ｚｏ ｎ ｏ
～ １ ２５ 、
４
Ｊ ｃ ｅ ａ ｋ Ｄ ， ｏｎ ｒ Ｓ ｎ ｏ ｕ ｅ ｍｏ ｎｍｅｓ ｎ ｔａ ｒ ｈ ｎＭ ｅａｌｎ ｕ ｋ ｎ ｃ Ｍ ｌａ ｅ ｓ ｒｚ ｒＤｒｈ ｍｅ ｔ ｓｕ ｇｍｉ ｍｏｐ ｅ ｔｌ ．Ｔｅ ｈ ｉ ｈ ｓ ｅｓ ｎＴｍ ， Ｊ， ｅ ｃ ｎｓ ｅ ｓｅ ｃ Ｍ ５ ． ａ ｒａ ｇ，Ｈｅｔ ／ ９ ６ ３Ｊｈｇ ｎ ｆｆ １ ８
Ｋ ｅ ｒ ： ｉｒ ｏ ｑｕ ｙ ｗｏ ｄｓ Ｍ ｃ ｏ ｔ ｒ ｅ，Ｎ ｏ ｃ ｎｔｃ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｎ ｏ ａ ｔｍ ａ ｕ ｅ ｎ
贾 宏光
男， 汉族，９１ １ １７￣１ Ｂ生于黑龙江省五常县， 在读博士生． 主要从事微观测试技术的研究。
的方式 进 行 的 ， 只能 测量 大于 １ Ｎｍ 以上 的 输 出扭矩 ， 且 常为 堵 转扭 矩 。 有 一些 学 者应 ０ 并 也
用 计算 方法对 徽驱 动器 的输 出扭矩 进行 估算 。 以上各 种方法 都存 在测量 （ 计算） 度低 、 或 精 应用
范 围小等 缺 点 。 各 国学者 在从 事 微机械 、 微驱 动器 的研究过 程 中 ， 已深切 体会 到对微 驱 动器扭矩 特性 精 确
７－ ；３ １２ １
■■ ’。 ’。’ ・＿＿ 一
贾 吴一竖 王立 唐九华 宏光 鼎
■， ０ 一
（ 中国科学院长春光学精密机械研究所
●
长春 １０ ２） ３０ ２
摘要
首 先 提 一 种 对 微 小 扭矩 进 行 非 接 触 、 态 测 量 的 新 方 法 ， 各 种 原 理 实 动 在
０
２０ ００
４ ０ ００
６ ００ ０
Ｎ（ｐ ） ｒｍ
Ｆ ｇ ３ Ｃｕ ｖ ｆｔ ｒ ｕ ｎ ｅｏ ｉ ｉ． ｒ ｅ ｏ ｏ ｑ ｅａ ｄ ｖ ｌｃｔ ｙ
理 论上 还 可以提 高测 量精度 或进 一步扩大 测 量范 围。
参 考 文 献
１ 胡文彬等． 电度表设计 、 制造 及应 用． 北京 ： 机械工业出版社 ，９ ４ １ ８
的输 出扭矩 。 变励 磁线 圈中 电流的大 小 ， 改
１ ｍ ｉｒ ｏ ｏ ２ ａｕｍ ｉ ｕｍ ａ ｅ ． ｃｏｍ ｔ ｒ ．ｌ ｎｉ ｐｌｔ
●
３ ｂ ａ ｅｍａ ｎ ｔ ４ ｃ ｉ ． ｒ ｋ ｇ ｅ ． ｏｌ
５ １ ａ ｏｌ ．ｏｄ ｃ ｉ
微驱 动 器 的输 出扭矩 与 转 速 随之 改 变 。 如
平 衡和 不平 衡两 种状 态下两 光 电管输 出波形的 相位是 不同
的 。 出此相 位 差 ， 测 当调 节天 平 使相 位差 为 零 时 ， 平 为平 天
衡状态。
３ ２ 自动 加载 ． 为使 天平 右 端能 够 自动 、 匀 地加 载 ， 节 天 平平 衡 ， 均 调 在 天 平 右 端 采 用两 种 方 式 实 现 自动 加 载 ： 需 加 载 荷 在 当
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／ 一
第６ 卷 第２ 期
光学
精 密 工 程
Ｖｏｌ ６． Ｏ ＿ Ｎ ．２ Ａｐｒ１ １ ９８ ｉ． ９
１９ 年 ４ ９８ 月
ＯＰＴＩ ＣＳ ＡＮＤ ＰＲＥＣＩ Ｉ Ｓ ＯＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
微小扭矩动态测量 ＊
２ Ｍ ａ ｈｅ ｏ ｔＲｏ ｅｔｏ ｔＢ ，ｅ １ ｔ ｉｓ ｎ ｂ ｒｓ ｎ Ｊ ｔ ．Ｍ ｉｒ ｏ ｑ ｅｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ｏ ｒｔ ｔｐ ｕ ｂｎ ．ＪＭ ｉｒｍｅ ｈ Ｍ ｉｒ－ ａ ｃｏｔ ｒｕ ａｕ ｅ ｎｓｆ ｒ ｐ ｏｏ ｙ ｅｔ ｒ ｉｅ ｃｏ ｃ ． ｃｏ ａ
３ 相 关技 术 的开 发
为 尽量 排 除 人 为因 素的 影 响 ， 高 测量 精 度 ， 发 出零 位及 转 速 检测 和 自动 加 载 两项 技 提 开
术， 为实现 高精 度 、 自动检 测提 供了保证 。
ｌ
３ １ 零位 及转速 检 测 ． 如 图２ 所示 ， 在三 维调节 工作 台和制 动磁极 上分 别加一 光 电管 ， 圆盘上 同光 电管相 对应 的位置 钻两个 小孔 ， 铝 天平
高。
２ 基 本 测 量 原理
本 测 试装置 由电磁制 动器 、 等臂 天平 、 位及转 速检 测 、 零 自动加载 、 维调节 工作 台及计 算 三
・ 国防 科工委微米／ 纳来预研及 ６资 ８３ 助课题
收 稿 日期 ：９ ７ ２ ｌ １ ９ 一ｌ 一 ２ 、
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ｅ ｇ， １ ４， １ ｎ ９９ ４： ２９～ １３ ９ ３
Ｍ ｃ ｏ ｎ ｌＲｏ ｅ ｔ Ｃ ｎ ｅｌ ｂ ｒ．Ｎｏ ｃ ｎ ａ ｔ ｒ ｕ ｅ ｓｎ ｌ ｖｒｎ ｎ ｓ ｎ ｏ ｔｃ ｑ ｅＳ ｎｉｇｉ ＡｌＥｎ ｉｏ ｍｅ ｔ．Ｍ ｅｓ ｒｍｅ ｔ Ｌ ｏ ｔｏ ，１ ９ ５：．０ Ｔｏ ｎ ａ ｕｅ ｎ ｓ８ ｎ ｒｌ ９ ５， １ Ｃ ２
进 行 了实际 测量 。 徽驱 动器 的外 形尺寸 为 ： 该 外 径６ ｍｍ． 出 轴 直 径 ｌ 输 ｍｍ， 长 １ ｍｍ， 量 结 总 ２ 测 果 如图 ３ 所示 。