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直流无刷电机产生转矩波动的原因

信息发布来源:防爆步进电机供应商振合机电
直流无刷电机产生转矩波动的原因:


1.不理想的反电动势波形引起原理上的电磁转矩变动
从工作原理来看,正弦波驱动是一种高性能的控制方式,电流是连续的,三相正弦波交流电流和三相绕组的三相正弦波反电动势都产生平滑光滑的电磁转矩。理论上能够与旋转角无关地获得均匀的输出扭矩,良好设计的系统能够实现3个点以下的低波动扭矩。另一方面,方波驱动定子磁场为非连续、步进旋转,根据电磁转矩的产生原理决定了直流无刷电机的转矩变动比正弦波驱动大得多。反电动势为梯形波,平顶宽度为120电角,定子电流为方波的理想情况下,如果不考虑转相过程,产生的电磁转矩为一定值,理论上没有转矩变动。但是,在实际的电动机中,由于设计和制造上的理由,反电动势难以成为平顶宽度120的电角度的梯形波,实际上,大部分直流无刷电动机的反电动势波形不是梯形波,像接近正弦波那样,电流波形也一定偏离方形波,在这些不理想的情况下


2.因互换引起的转矩变动
直流无刷电机工作时,定子绕组按一定顺序交换相位。反电动势相当于平顶宽度120的电角梯形波,即使在定子电流为方形波的理想的情况下,由于在相绕组中存在电感,因此在各状态之间存在一个转相期间,在电枢绕组的电流从一个相切换为另一个相时存在一个过渡的过程,电流变化的延迟在转相期间中产生的电磁转矩显着


3.齿槽效应引起的转矩变动
直流无刷电机的定子铁心有槽时,由于定子的齿不好,气隙不均匀,气隙的磁传导不一定。转子处于不同角度时,气隙磁场发生变化,产生齿槽转矩。齿槽转矩与转子的位置有关,因此会引起转矩脉动。齿槽转矩是水磁电机的固有特性,在电机低速轻负荷运行时,齿槽转矩引起显着的转速变动,产生振动和噪音。因此,如何减弱齿槽转矩是永磁电机设计中的重要目标。
齿槽转矩的产生原因与上述2种转矩脉动的原因不同。上述两种转矩脉动的原因是定子电流和转子磁场的相互作用,齿槽转矩是由定子铁心和转子磁场的相互作用产生的。xiaochu齿槽效应的zuihao方法是采用无槽电机结构。无槽电动机的电枢绕组无论采用什么形式,其厚度始终是实际气隙的一部分,因此无槽电动机的实际等效气隙远大于无槽电动机,所需的励磁磁力也相当大,这与无槽电动机的容量和近年来,随着磁性材料的快速发展,尤其是钕铁硼等高磁能积稀土永磁材料的应用,为无槽电机的实用化创造了条件。采用无槽结构,由于有超大气隙,除了能完全xiaochu槽效应引起的扭矩变动外,还能大幅度减弱电枢反应和机械偏心引起的扭矩变动。

4.电枢反应引起的转矩变动
电枢磁势对气隙永磁体主磁场的影响叫做电枢反应。直流无刷电机的电枢反应很复杂。电枢反应磁力使气隙主磁场波形产生畸变,气隙主磁场的磁通密度不是无负荷时的方波,反电动势也产生畸变,引起转矩变动。现代直流无刷电机多采用高性能稀土永磁材料,采用瓷砖型表面安装方式,电枢反应对气隙主磁场的影响较微弱。这是因为电子反应磁路通过气隙和yongjiu磁铁,yongjiu磁铁材料的导磁率和空气的导磁率非常接近,电子反应磁路的磁阻大,交轴电子反应的磁通小,对气隙主磁场的影响可以忽略。但在内置转子结构中,电枢反应的影响不容忽视。


5.电机机械加工缺陷与材料不一致引起的转矩变动
机械加工缺陷与材料的不一致也是引起直流无刷电机转矩波动的重要原因之一。例如,在电动机机械加工或组装时产生的尺寸或形状的偏差、定子的冲裁片的各槽的分布不均匀、定子内、外圆的偏心、固定,由于因转子同轴度的偏差等而产生的单侧磁的拉伸力轴承系统的摩擦转矩不均匀的转子位置传感器的定位偏差引起的转矩变动各相的绕组参数的不对称性、电子部件的性能参数的不同引起的转矩变动磁路中的各部件材料、特别是yongjiu磁铁的性能因磁ji而不同因此,提高加工制造水平也是减少扭矩波动的重要措施。

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