Часто задаваемые вопросы: Как избежать пульсаций крутящего момента в двигателях постоянного тока?

Пульсации крутящего момента — колебания крутящего момента при вращении вала — являются нежелательным эффектом, возникающим в двигателях с постоянными магнитами, препятствующим плавному вращению двигателя.

Пульсация крутящего момента обычно определяется как нелинейное создание крутящего момента заряженный энергией двигатель. Вращающий момент зубчатого зацепления — явление, сходное с пульсацией крутящего момента, — это крутящий момент, создаваемый притяжением между постоянными магнитами ротора и пазами статора в обесточенный двигатель.

Основные компоненты системы Двигатель постоянного тока BLDC представляют собой ротор с постоянными магнитами и статор с обмотками. Крутящий момент создается силами отталкивания между магнитными полями статора и ротора. Важным отличием двигателей постоянного тока от их аналогов, двигателей переменного тока с постоянными магнитами (PMAC), является то, что обмотки в двигателях постоянного тока намотаны трапециевидно, что создает трапециевидную форму. обратная ЭДС форма сигнала. Поскольку их обратная ЭДС трапециевидная, двигатели постоянного тока обычно используют трапециевидную коммутацию, в то время как двигатели переменного тока имеют синусоидальный завод и используют синусоидальную коммутацию.

При трапециевидной коммутации ротор контролируется тремя датчиками Холла, которые выдают информацию о положении ротора через каждые 60 градусов (а не непрерывно, как при синусоидальной коммутации). Это приводит к шести колебаниям крутящего момента за один электрический цикл работы двигателя или к 12 колебаниям крутящего момента за каждый полный механический оборот вала двигателя.

Частота колебаний крутящего момента пропорциональна частоте вращения вала двигателя. При высоких оборотах двигателя инерция двигателя и нагрузка могут сглаживать последствия колебаний крутящего момента. А при низких оборотах двигателя высокочастотные пульсации крутящего момента могут быть отфильтрованы с помощью обратной связи и параметров в контроллере двигателя. Но если частота пульсаций крутящего момента близка к пропускная способность из-за неисправности контура управления скоростью это может привести к нежелательным колебаниям частоты вращения двигателя.

Основными способами уменьшения пульсаций крутящего момента в двигателях постоянного тока BLDC, с учетом конструкции двигателя, являются увеличение числа обмоток в статоре или увеличение числа полюсов в роторе. Пульсации крутящего момента также можно уменьшить с помощью различных методов управления, взяв за основу руководство по работе с двигателем PMAC и используя синусоидальную (а не трапециевидную) коммутацию.

Хотя теоретически обратная ЭДС двигателя постоянного тока является трапециевидной, на самом деле она скорее синусоидальная по своей природе. Синусоидальная обратная ЭДС и дополнительный преобразователь или энкодер для точного отслеживания положения ротора позволяют использовать синусоидальную коммутацию для двигателей постоянного тока. А поскольку синусоидальная коммутация является непрерывной, пульсации крутящего момента значительно снижаются.

Другой метод коммутации, известный как полевое управление (FOC), также может быть использован для двигателей постоянного тока. FOC обеспечивает более высокую эффективность и превосходит ограничения по скорости, присущие синусоидальной коммутации, хотя он является более сложным и может быть более дорогостоящим в реализации.