Moottorit tuottavat vääntömomentin ja pyörimisen roottorin ja staattorin magneettikenttien vuorovaikutuksen kautta. Ihanteellisessa moottorissa - mekaanisilla komponenteilla, jotka ovat täydellisesti koneistettuja ja koottuja ja sähkökenttiä, jotka rakentavat ja rappeutuvat heti - vääntömomentin lähtö olisi täysin sileä, ilman variaatioita. Mutta todellisessa maailmassa on olemassa monia tekijöitä, jotka aiheuttavat vääntömomentin tuotoksen epäjohdonmukaisia ​​- vaikka vain pienellä määrällä. Tätä energisen moottorin lähtömomentin jaksollista vaihtelua viitataan vääntömomentin aaltoiluna.

Matemaattisesti vääntömomentin aaltoilu määritellään erona moottorin yhden mekaanisen vallankumouksen aikana tuotetun vähimmäismomentin välillä jaettuna yhdellä vallankumouksella tuotetulla keskimääräisellä vääntömomentilla, joka ilmaistaan ​​prosentteina.

Lineaarisissa liikesovelluksissa vääntömomentin aaltoilun päävaikutus on, että se aiheuttaa liikkeen epäjohdonmukaista. Ja koska moottorin vääntömomentti akselin nopeuttamiseksi määritettyyn nopeuteen, vääntömomentti Ripple voi aiheuttaa nopeuden aaltoilua tai ”nykimistä” liikettä. Sovelluksissa, kuten koneistus ja annostelu, tällä epäjohdonmukaisella liikkeellä voi olla merkittävä vaikutus prosessiin tai lopputuotteeseen - kuten koneistuskuvioiden näkyvät vaihtelut tai annostettujen liimojen paksuus. Muissa sovelluksissa, kuten valinta ja paikka, vääntömomentin aaltoilu ja liikkeen sileys eivät ehkä ole kriittinen suorituskykyongelma. Toisin sanoen, ellei karheus ole riittävän vakava aiheuttamaan värähtelyjä tai kuultavaa melua - varsinkin jos värähtelyt herättävät resonansseja järjestelmän muihin osiin.

Moottorin tuottaa vääntömomentin määrä riippuu kahdesta päätekijästä: moottorin rakenteesta ja sen hallintamenetelmästä.
Moottorirakenne ja hampaiden vääntömomentti

Moottorit, jotka käyttävät roottorissaan pysyviä magneetteja - kuten harjaton tasavirtamoottorit, askelmoottorit ja synkroniset vaihtovirtamoottorit - kokevat ilmiön, joka tunnetaan nimellä Cogging tai Coging -vääntömomentti. Kolmitusmomentti (jota usein kutsutaan pidätysmomenttiin askelmoottorien yhteydessä) johtuu roottorin ja staattorin hampaiden vetovoimasta tietyissä roottorin asennoissa.

Vaikka se liittyy tyypillisesti ”loviin”, jotka voidaan tuntea, kun voimavaraton moottori käännetään käsin, myös moottorin voimansiirto on läsnä, jolloin se myötävaikuttaa moottorin vääntömomentin aaltoiluun, etenkin hitaan nopeuden toiminnan aikana.

On olemassa tapoja lieventää vääntömomenttia ja siitä johtuvaa epätasaista vääntömomenttituotantoa - optimoimalla magneettisten napojen ja rakojen lukumäärä ja vinoamalla tai muotoilemalla magneetteja ja paikkoja, jotka luovat päällekkäisyyksien yhdestä asennosta toiseen. Ja uudempi tyyppinen harjaton DC -moottori - slotless tai Coreless, muotoilu - poistuu hampaiden vääntömomentista (vaikkakaan ei vääntömomentin aaltoilusta) käyttämällä haavan staattorin ydintä, joten staattorissa ei ole hampaita, jotta voitaisiin luoda säännöllisiä houkuttelevia ja vastenmielisiä voimia roottorimagneetien kanssa.
Moottorin kommutointi ja vääntömomentti

Pysyvät magneettiharjattomat tasavirta (BLDC) ja synkroniset vaihtovirtamoottorit erotetaan usein niiden statorioiden haavojen ja käyttämänsä kommutointimenetelmän mukaan. Pysyvissä magneettisynkronisissa vaihtovirtamoottoreissa on sinimuotoisesti haavoittimet ja ne käyttävät sinimuotoista kommutointia. Tämä tarkoittaa, että moottorin virtaa hallitaan jatkuvasti, joten vääntömomentin lähtö pysyy erittäin vakiona alhaisella vääntömomenttilla.

Liikkeenhallintasovelluksissa pysyvät magneettimagneetti AC (PMAC) -moottorit voivat käyttää edistyneempää ohjausmenetelmää, joka tunnetaan nimellä kenttäsuuntautunut ohjaus (FOC). Kenttäsuuntautuneella ohjauksella kunkin käämin virta mitataan ja säädetään itsenäisesti, joten vääntömomentin aaltoilu vähenee entisestään. Tällä menetelmällä nykyisen ohjaussilmukan kaistanleveys ja palautteen resoluutio vaikuttavat myös vääntömomentin tuotannon laatuun ja vääntömomentin määrään. Ja edistyneet servo -aseman algoritmit voivat edelleen vähentää tai jopa poistaa vääntömomentin aaltoilua erittäin herkissä sovelluksissa.

Päinvastoin kuin PMAC -moottorit, harjattomat tasavirtamoottorit ovat trapetsoidisesti haavoittimet ja käyttävät tyypillisesti trapetsoidista kommutointia. Trapetsoidisella kommutoinnilla kolme Hall -anturia tarjoavat tietoa roottorin sijainnista 60 sähköasteen välein. Tämä tarkoittaa, että virtaa käytetään käämissä neliömäisessä aaltomuodossa, kuusi ”askelta” moottorin sähkösykliä kohti. Mutta käämien virta ei voi nousta (tai pudota) hetkessä käämien induktanssista johtuen, joten vääntömomentin vaihtelut tapahtuvat jokaisessa vaiheessa tai joka 60 sähköistä astetta.

Koska vääntömomentin aaltoilun taajuus on verrannollinen moottorin pyörimisnopeuteen, suuremmalla nopeudella moottori ja kuorma -inertia voivat tasoittaa tämän epäjohdonmukaisen vääntömomentin vaikutukset. Mekaanisiin menetelmiin vääntömomentin vähentämiseksi BLDC -moottoreissa sisältävät staattorin käämien lukumäärän lisäämisen tai roottorin napojen lukumäärän. Ja BLDC-moottorit-kuten PMAC-moottorit-voivat käyttää sinimuotoista ohjausta tai jopa kenttäkeskeistä ohjausta vääntömomentin tuotannon sujuvuuden parantamiseksi, vaikka nämä menetelmät lisäävät järjestelmän kustannuksia ja monimutkaisuutta.