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直流无刷电机转矩脉动的几种原因

-2019-08-16-

1.电磁因素引起的转矩脉动

这是由于定子电流和转子磁场相互作用而产生的转矩脉动.它与电流波形、感应电动势波形、气隙磁通密度的分布有着直接关系。由于设计和制造方面的原因.很难保持感应电动势为梯形波,或者平顶宽度不是120°电角度:或者由于转子位置检测和控制系统精度不够而造成感应电动势与电流不能保持严格同步;或者电流波形偏离方波,只能近似地按梯形波变化等。这些因素的存在都会导致电磁转矩脉动的产生。抑制电磁因素引起的转矩脉动的方法有优化设计法、最佳开通角法、谐波消去法、转矩反馈法等。

2.电流换向引起的转矩脉动

直流无刷电机工作时.定子绕组按一定顺序换流。由于各相绕组存在电感.阻碍电流的瞬时变化.每经过一个磁状态,电枢绕组中的电流从某一相切换到另一相时将引起电磁转矩的脉动。抑制由电流换向引起的转矩脉动的方法有电流反馈法、滞环电流法、重叠换向法、脉宽调制(PwM)斩波法等。

3.齿槽效应引起的转矩脉动

无刷直流电动机定子铁心为了安放定子绕组必然要有齿和植,由于定子齿槽的存在,引起气隙不均匀,一个齿距内的磁通相对集中于齿部.使气隙磁导不是常数。当转子旋转时。气隙磁场就要发生变化,产生齿槽力矩。齿槽力矩与转子位置有关,因而引起转矩脉动。齿槽力矩产生的原因与前述两种引起转矩脉动的原因不同。前述两种引起转矩脉动的原因均在于定子电流与转子磁场的相互作用,而齿槽力矩是由定子铁心与转子磁场相互作用产生的,减少齿槽转矩脉动最普通的方法就是定子斜槽或转子斜极。

4.电枢反应引起的转矩脉动

电枢磁动势对气隙主磁场的影响.称为电枢反应。无刷直流电动机的电枢反应比较复杂,根据电枢反应的性质,电枢反应磁动势可分解为交轴分量和直轴分量。直轴电枢反应磁动势在转子旋转过程中对主磁场先去磁、后增磁,使负载每极总磁通在空载每极总磁通的附近变化。这样,感应电动势和电磁转矩也要发生变化,但影响不大,永磁材料的磁导率与空气的磁导率是非常接近的,这就使交轴电枢反应磁路的磁阻很大,交轴电枢反应的磁通很小.其对气隙主磁场的影响可以忽略不计。