永久磁石ブラシレスDCモーターのトルクリップルを解析

永久磁石ブラシレスモーターは、電磁的要因、歯の影響、電流整流、アーマチュア反作用により、強力な脈動トルクを生成します。モーターとそれに対応する制御システムの設計では、過度のトルクリップルを回避するための対策を真剣に検討する必要があります。

2. 1 電磁トルクリップルの要因によって引き起こされる電磁トルクリップルは、

固定子電流と回転子磁界とトルクリップルとの相互作用によって引き起こされ、電流波形、逆起電力波形、エアギャップ磁束密度の分布に直接関係します。理想的には、ステータ電流は方形波、逆起電力波形は台形波、フラットトップ幅は 120 度です。電気的に見ると電磁トルクは一定値です。実際のモータの設計・製造上の理由により、逆起電力波形が台形波でない場合や、波頭幅が120度でない場合があります。電気的に見ると、モーターのトルク脈動が発生します。

2.2

ステータコアの溝歯の存在により発生するコギングトルクリップルは、永久磁石とそれに対応する電機子表面のエアギャップパーミアンスを不均一にし、ロータが回転すると磁気状態となり、磁気回路の磁気抵抗が変化し、トルクリップルが発生します。ロータによって発生するコギングトルクリップルは磁界の相互作用によって発生するものであり、ステータ電流とは関係ありません。そこで、コギングトルクリップルによる抑制を主にシュートなどのモータ設計の最適化に重点を置きました。

2.


図 1 は、二通電状態で動作するコントローラの制御システムのブロック図です。 60度ごと電気角MOSFETの位相を一度に切り替えます。 Q1とQ5の電流が導通した場合、60℃以降は電気角、Q1 および Q6 の導通。 Q1、Q5の導通期間では、ABのコイルに電流が流れ、転流後にACのコイルに電流が流れます。モーターコイルのインダクタンスの結果、スイッチングの過程で、B相電流の減少を指標として、C相電流が指数関数的に増加します。 Q5クリアランスパトロール時、Q1に流れるAB相コイル電流→ AB相コイル→ Q2のボディダイオードの後流では、AB相のコイル電流はすぐにゼロまで減衰しますが、AC相の電流は位相サイズの前まで立ち上がるまでに比較的長い時間を要します。したがって、モーター電流パルスが大きくなります。図 2a に示すように、CH3。電流パルスは 12 μm に達しました。電磁トルクの位相は次のとおりです。



Te はモータの電磁トルク、ea、eb、ec は相巻線起電力、ia、ib、IC は相巻線電流です。

転流時間は非常に短いため、近似的に考えることができますが、転流トルクは電流の関係に比例し、変化しないため、電流の変動はモータのトルク変動に直接つながります。低速高負荷運転条件では、モータトルクリップルが発生します。

ブラシレス DC 永久磁石モータのトルク リップルの原因として、前 2 つはモータの設計を最適化して目標を達成することによって主に行われます。3 番目の種類のトルク リップルについては、電流補償方法により転流の過程でモータのトルク リップルを低減できます。この記事ではその方法に焦点を当てます。