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其它知識造成直流無刷電機轉矩波動的原因有哪些呢？
文章出處：x-teamrc.cn? ?人氣：? ?發表時間：2021-07-19 09:38
造成直流無刷電機轉矩波動有多方面的原因，直流無刷電機廠家小編介紹可以分為以下幾個方面：電磁轉矩產生原理引起的轉矩波動、電流換相引起的轉矩波動、齒槽效應引起的轉矩波動。此外，還有電樞反應和電機工藝缺陷引起的轉矩波動等。分述如下:
1、非理想反電動勢波形引起原理性電磁轉矩波動
從工作原理看正弦波驅動是一種高性能的控制方式，電流是連續的、三相正弦波交流電流與三相繞組中的三相正弦波反電動勢共同作用產生光滑平穩的電磁轉矩。理論上可獲得與轉角無關的均勻輸出轉矩，良好設計的系統可做到3%以下的低紋波轉矩。而方波驅動定子磁場是非連續、步進式旋轉，從電磁轉矩產生原理就決定了直流無刷電機轉矩波動比正弦波驅動要大許多。盡管在反電動勢為梯形波，平頂寬度120°電角度，定子電流為方波的理想情況下，不考慮換相過程時，產生的電磁轉矩將為恒值，理論上沒有轉矩波動。但在實際電機，由于設計和制造方面的原因，很難做到反電動勢為平頂寬度120°電角度的梯形波；實際上，大多數直流無刷電機的反電動勢波形都不可能是梯形波，而更接近于正弦波；這樣，電流波形也就必然偏離方波，這些非理想情況都會導致其電磁轉矩存在原理性波動。
2、換相引起的轉矩波動
直流無刷電機工作時，定子繞組按一定順序換相。即使在符合反電動勢為平頂寬度120°電角度梯形波，定子電流為方波的理想情況下，由于相繞組存在電感，在每兩個狀態之間存在一個換相時段，電樞繞組中的電流從某一相切換到另一相時有一個過渡過程，電流變化的滯后使換相期間產生的電磁轉矩存在波動，稱為換相轉矩波動。
3、齒槽效應引起的轉矩波動
當直流無刷電機定子鐵心有齒槽時，由于定子齒糟的存在，氣隙不均勻，使氣隙磁導不是常數。當轉子處于不同角度時，氣隙磁場就要發生變化，產生齒槽轉矩。齒槽轉矩與轉子位置有關，因而引起轉矩波動。齒槽轉矩是水磁電機的固有特性，在電機低速輕載運行時，，齒槽轉矩將引起轉速波動，并產生振動和噪聲。因此，如何削弱齒槽轉矩是永磁電機設計中較為重要的目標之。
齒槽轉矩產生的原因與前述兩種引起轉矩波動的原因不同。前述兩種引起轉矩波動的原因均在于定子電流與轉子磁場的相互作用，而齒槽轉矩是由定子鐵心與轉子磁場相互作用產生的。消除齒槽效應好的方法就是采用無槽電機結構。無槽電機的電樞繞組不管采用何種形式，它的厚度始終是實際氣隙的一部分，因此無槽電機的實際等效氣隙比有槽電機要大得多，所需要的勵磁磁動勢也要大許多，這在早期限制了無槽電機的容量和發展。近年來，隨著磁性材料的迅猛發展，特別是釹鐵硼等高磁能積稀土永磁材料的應用，為無槽電機的實用化創造了條件。采用無槽結構，因為同時具有超大氣隙，除了能徹底消除齒槽效應引起的轉矩波動外,還能大幅度削弱由于電樞反應和機械偏心而產生的轉矩波動。
4、電樞反應引起的轉矩波動
電樞磁動勢對氣隙永磁主磁場的影響，稱為電樞反應。直流無刷電機的電樞反應比較復雜。電樞反應磁動勢會使氣隙主磁場波形發生畸變，氣隙主磁場的磁通密度不再是空載時的方波，反電動勢也隨之畸變，從而引起轉矩波動。現代直流無刷電機大多采用高性能的稀土永磁材料，若采用瓦片形表面貼裝式，則電樞反應對氣隙主磁場的影響比較微弱。這是因為電樞反應磁路要經過氣隙和永磁體，永磁材料的磁導率與空氣的磁導率是接近的，這就使電樞反應磁路的磁阻很大，交軸電樞反應的磁通很小，其對氣隙主磁場的影響可以忽略不計。但是對于內置式轉子結構，電樞反應的影響則不能夠忽略。
5、電機機械加工缺陷和材料不一致引起的轉矩波動
機械加工缺陷和材料的不一致也是引起直流無刷電機轉矩波動的重要原因之一。例如電機機械加工及裝配時產生的尺寸和形位偏差，定子沖片各槽分布不均勻，定子內、外圓偏心，定、轉子同軸度偏差等產生的單邊磁拉力；軸承系統的摩擦轉矩不均勻；轉子位置傳感器定位不準導致的轉矩波動；各相繞組參數不對稱及電子元器件性能參數的差異而導致的轉矩波動；磁路中各零件材料特別是每個磁極永磁體性能不一致而產生的轉矩波動等。因此，提高加工制造水平也是減少轉矩波動的重要措施。
研究表明，電機在空載或輕載時主要是齒槽轉矩引起的轉矩波動，而負載情況下主要是電磁原理性轉矩波動和換相引起的轉矩波動。因此，分析轉矩波動形成的原因，研究降低或抑制轉矩波動的方法具有重要的意義。
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