馬達的測試方法有哪些？簡單說明需要測試的理由及測量方法

概要

馬達常見於組裝在家用電器及工業用裝置、EV電動車等設備中，廣泛運用於許多領域，在我們的日常生活中不可或缺。
馬達是一種利用磁場與電流之間的相互作用，來產生旋轉運動的電氣設備。在研發、製造過程中，要測試馬達便需要專門的測量儀器。
本文將簡單介紹馬達的主要測試方式及其必要性。

什麼是馬達？

馬達透過產生旋轉運動，廣泛應用在家用電器、EV電動車、工業設備等各種領域。根據驅動電源的種類可大致分為直流馬達跟交流馬達，而根據其目的、原理、電源、構造、特性又有許多不同名稱，如直流馬達、無刷直流馬達、步進馬達、交流馬達、同步馬達、感應馬達等。
馬達的主要作用是將電氣能源轉換成旋轉力，而馬達的旋轉跟磁鐵有關。將線圈纏繞在鐵芯上並通電後，便會成為磁鐵。這樣的磁鐵稱為電磁鐵，只有在通電時才會有磁鐵的作用。電磁鐵也有N極跟S極，並產生了吸引力跟排斥力，馬達正是利用了這些力量。

需要測試馬達的理由

如同先前所提到，在各種家用電器、EV電動車、工業設備中，馬達扮演了相當重要的角色。並且，馬達本身是由電線、絕緣體、鐵芯、永久磁鐵等所構成的非常精密的裝置。其性能、效率、安全性取決於設計及特性。因此需要透過測試來準確確認其狀態。

馬達的測試方法：設計/研發

動態馬達特性測量

透過暫態記錄器（示波器），記錄馬達從啟動到停止為止的變頻器輸出電壓/電流、轉矩及轉速等參數。在測量完成後利用高速波形運算，計算馬達功率、馬達效率、變頻器輸出功率，並利用X-Y顯示功能進行顯示。

馬達轉矩振動測量

以暫態記錄器（示波器）測量馬達的轉矩、震動，分析馬達在運轉中的狀態。透過暫態記錄器（示波器）的FFT運算功能來分析頻率，可檢測出不在預期內的頻率成分，如馬達及裝置結構的固有頻率及運轉時的震動所發生的共振現象。

解角器旋轉角度測量

為了測量馬達的正確角度位置，會使用解角器作為感測器。
解角器因可長時間在嚴苛條件的環境中運作，而應用於工業用馬達、伺服電機、EV電動車等領域。
透過暫態記錄器（示波器）測量解角器的勵磁訊號、輸出訊號，並利用波形運算功能計算解角器的旋轉角度。
透過分析解角器旋轉角與其他訊號之間的關係，來調整馬達控制順序。
對於追求續航距離延長的EV而言，馬達控制的能源效率提高是一定會面臨的課題，需要更精密控制馬達。

馬達的測試方法：生產工序

電氣馬達的線圈電阻測量

透過測量線圈的電阻，可檢測出是否有斷線。若使用高精度的電阻計，也可以判別線纜的粗度及纏繞的圈數有無錯誤。

馬達線圈的電感測量

透過測量線圈的電感，可確認相間平衡、馬達運轉性能、旋轉不均勻性、以及驅動器與馬達的相容性。

馬達、線圈的絕緣電阻測量及耐壓測試

透過絕緣電阻測量、耐壓測試，在出貨檢查時確認絕緣狀態，確保產品具有高安全性。

耐壓測試之部分放電的觀測

耐壓測試時透過電流與電壓的波形觀測，可捕捉到部分放電現象。部分放電的產生可能與絕緣破壞相關，因此經由檢測是否有部分放電現象，可掌握線圈的潛在不良。

馬達線圈的層間短路測試

透過此測試可檢測出馬達線圈的絕緣故障（層間短路）、老化。
與傳統方法相比，將響應波形數值化能以更高的準確度判定合格與否。

小結

馬達是利用磁場與電流之間的相互作用，來產生旋轉運動的電氣設備，並廣泛應用於家用電器、工業用大型機械等，為各類設備提供動力。此外，由於馬達的性能、效率和安全性，主要取決於其設計和特性，因此許多產業會需要對馬達進行測試。

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