Motoren erzeugen Drehmoment und Drehung durch die Wechselwirkung von Magnetfeldern im Rotor und im Stator. In einem idealen Motor - mit mechanischen Komponenten, die perfekt bearbeitet und montiert sind, und elektrische Felder, die sofort bauen und zerfallen - wäre die Drehmomentleistung ohne Unterschiede perfekt glatt. In der realen Welt gibt es jedoch eine Vielzahl von Faktoren, die dazu führen, dass Drehmomentleistung inkonsistent ist - wenn auch nur um eine geringe Menge. Diese periodische Schwankung des Ausgangsdrehmoments eines energiegeladenen Motors wird als Drehmomentwelligkeit bezeichnet.

Mathematisch ist Drehmomentwelligkeit als Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Drehmoment, das über eine mechanische Revolution des Motors erzeugt wird, geteilt durch das durchschnittliche Drehmoment, das über eine Revolution erzeugt wird und als Prozentsatz ausgedrückt wird.

In linearen Bewegungsanwendungen besteht der Haupteffekt der Drehmomentwelligkeit darin, dass die Bewegung inkonsistent ist. Und da das Motordrehmoment erforderlich ist, um eine Achse auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen, kann Drehmomentwelligkeit die Geschwindigkeitswelligkeit oder eine „ruckartige“ Bewegung verursachen. Bei Anwendungen wie Bearbeitung und Abgabe kann diese inkonsistente Bewegung einen signifikanten Einfluss auf das Verfahren oder das Endprodukt haben - wie sichtbare Variationen der Bearbeitungsmuster oder auf die Dicke von abgegebenen Klebstoffen. In anderen Anwendungen, wie z. B. Pick and Place, ist das Drehmoment und die Glätte der Bewegung möglicherweise kein kritisches Leistungsproblem. Das heißt, es sei denn, die Rauheit ist schwerwiegend genug, um Vibrationen oder hörbares Rauschen zu verursachen - insbesondere wenn die Schwingungen in anderen Teilen des Systems Resonanzen anregen.

Die Menge an Drehmomentrippeln, die ein Motor erzeugt, hängt von zwei Hauptfaktoren ab: der Konstruktion des Motors und der Kontrollmethode.
Motorkonstruktion und Zoggingdrehmoment

Motoren, die dauerhafte Magnete in ihren Rotoren verwenden - wie z. B. bürstenlose DC -Motoren, Schrittmotoren und synchrone Wechselstrommotoren - erleben ein Phänomen, das als Zähler oder Zahnmoment bezeichnet wird. Das Zogging -Drehmoment (oft als Belastungsdrehmoment im Kontext von Schrittmotoren bezeichnet) wird durch die Anziehungskraft des Rotors und die Statorzähne an bestimmten Rotorpositionen verursacht.

Obwohl in der Regel mit den „Kerben“ verbunden sind, die zu spüren sind, wenn ein nicht angetriebener Motor von Hand gedreht wird, ist auch beim Antrieb des Motors das Drehmoment des Koggens vorhanden. In diesem Fall beiträgt er zum Drehmoment des Motors, insbesondere während des Betriebs der langsamen Geschwindigkeit.

Es gibt Möglichkeiten, das Zogging -Drehmoment und die ungleichmäßige Drehmomentproduktion zu mildern, die sich daraus ergibt - indem die Anzahl der Magnetpolen und -Slots optimiert wird und die Magnete und Slots verzerrt oder geformt werden, um eine Überlappung von einer Entspannungsposition zur nächsten zu erzeugen. Und eine neuere Art von bürstenlosen Gleichstrommotor - das schlitzfreie oder kernlose Design - macht das Zahnmotor (obwohl keine Drehmomentwolke) durch Verwendung eines Wundstatorkerns, so mit den Rotormagneten.
Motorbeamte und Drehmoment Ripple

Permanent Magnet bürstenloser DC (BLDC) und synchrone Wechselstrommotoren unterscheiden sich häufig durch die Art und Weise, wie ihre Statoren verwundet sind, und der von ihnen verwendeten Kommutierungsmethode. Permanente Magnet -synchrone Wechselstrommotoren haben Sinus -Wundstatoren und verwenden die sinusförmige Kommutierung. Dies bedeutet, dass der Strom zum Motor kontinuierlich gesteuert wird, sodass die Drehmomentleistung mit geringer Drehmomentwelle sehr konstant bleibt.

Für Bewegungssteuerungsanwendungen können permanente Magnet -AC -Motoren (PMAC) eine fortschrittlichere Steuermethode verwenden, die als feldorientierte Steuerung (FOC) bezeichnet wird. Bei der feldeorientierten Kontrolle wird der Strom in jeder Wicklung unabhängig voneinander gemessen und kontrolliert, sodass das Drehmomentrippel noch weiter reduziert wird. Mit dieser Methode beeinflussen die Bandbreite der aktuellen Steuerschleife und die Auflösung des Rückkopplungsgeräts auch die Qualität der Drehmomentproduktion und die Menge an Drehmomentwelligkeit. Fortgeschrittene Servo -Antriebsalgorithmen können für extrem empfindliche Anwendungen die Drehmomentwelligkeit weiter reduzieren oder sogar beseitigen.

Im Gegensatz zu PMAC -Motoren haben bürstenlose DC -Motoren Trapez -Wundstatoren und verwenden typischerweise Trapez -Kommutierung. Mit der Trapez -Kommutierung liefern drei Hallsensoren alle 60 elektrischen Grade Informationen über die Position des Rotors. Dies bedeutet, dass der Strom auf die Wicklungen in einer Quadratwellenform mit sechs „Schritten“ pro elektrischer Zyklus des Motors angewendet wird. Der Strom in den Wicklungen kann aufgrund der Wicklungsinduktivität jedoch nicht sofort steigen (oder fallen), sodass bei jedem Schritt Drehmomentschwankungen oder alle 60 elektrischen Grad auftreten.

Da die Frequenz der Drehmomentwelligkeit proportional zur Rotationsgeschwindigkeit des Motors ist, können bei höheren Geschwindigkeiten der Motor und die Lastträglichkeit dazu dienen, die Auswirkungen dieses inkonsistenten Drehmoments zu glätten. Zu den mechanischen Methoden zur Reduzierung des Drehmomentwells in Bldc -Motoren gehören die Erhöhung der Anzahl der Wicklungen im Stator oder die Anzahl der Pole im Rotor. Und Bldc-Motoren-wie PMAC-Motoren-können die sinusförmige Kontrolle oder sogar feldorientierte Kontrolle verwenden, um die Glätte der Drehmomentproduktion zu verbessern, obwohl diese Methoden die Systemkosten und die Komplexität erhöhen.