¿Cómo se puede lograr un EMF en el seno sinusoidal en PMSM y el EMF en un trapezoidal en BLDC? ¿Cuáles son las diferencias sinuosas?

Los imanes y las caras polares se pueden moldear y posicionar para lograr un back-emf más "trapezoidal". Diferentes patrones de bobinado también pueden tener un efecto.

Sin embargo, sospecho que a menudo no se hace coincidir back-emf con la forma de onda del variador, ya que las formas de onda reales de BLDC back-emf están por todas partes. Aquí hay algunos rastreos de alcance que muestran las formas de onda de fase a fase de los 3 motores que probé (los impulsos verticales son impulsión PWM, back-emf es la forma de onda media que se produce cuando las fases no están activadas): -

Estos son todos los pequeños motores BLDC 'en-corredor' clasificados para 100-300 vatios, diseñados para impulsar a los aviones modelo RC. Los dos primeros motores tienen estatores de hierro ranurado. Uno produce cerca de trapezoide back-emf, el otro no está cerca de él.

El último rastro es de un motor sin hierro sin núcleo, lo que explica su onda sinusoidal casi perfecta back-emf. A pesar de tener una forma de onda back-emf 'subóptima', este motor (que solo pesa 28 gramos) produce 90W a 60,000 rpm con una eficiencia del 83%.

Primero debe considerarse la configuración de diseño general del motor. Eso incluye si el espacio de aire es radial o axial, si el motor tiene un rotor interior o exterior y si se utiliza el garra o la estructura convencional.

Para un motor convencional con un rotor interior, se considerarían las siguientes características de diseño: La influencia del devanado del estator en la forma de la forma de onda trasera emf se determina por la forma en que los devanados del estator se distribuyen entre las ranuras del rotor, el número de ranuras del rotor por polo, el diámetro de la ranura y el ángulo de inclinación de las ranuras. El diseño del rotor también influye en la forma de la forma de onda trasera emf. Los factores relevantes incluyen el uso de imanes permanentes interiores vs. imanes permanentes de superficie, el ángulo de inclinación de los imanes y la geometría de los imanes.

Revisión de preguntas

La configuración de diseño en cuestión parece tener un rotor externo que es un anillo de material homogéneo que está magnetizado en un patrón N-S alterno. Eso daría lugar a que los imanes no tengan bordes definidos. Eso tendería a suavizar el borde de la forma de onda bemf resultante haciéndolo más sinusoidal.

El estator interno podría tener devanados distribuidos en cierta medida, pero no suficiente espacio para muchas opciones en el número de ranura o patrón de devanado.

La distribución del flujo probablemente está lejos de ser sinusoidal, pero hay suficientes factores en el diseño que suprimen los armónicos de orden superior para que la corriente se vea algo más sinusoidal que trapezoidal.

La mayoría de los motores están más cerca de los sinusoides que las formas de onda trapezoidales. (Si encuentra uno que sea muy trapezoidal, ¡hágamelo saber!) La diferencia es la distribución espacial de los devanados. El fabricante puede diseñar los devanados del estator en un BLDC para que sea sinusoidal o no sinusoidal.

  

En este caso, ¿cómo puedo volver a calcular la constante emf?

Muy fácil. Con el motor desconectado de la electrónica de accionamiento:

• Haga girar un motor a velocidad constante (por lo general, a 1000 RPM, pero puede ser cualquier cosa siempre y cuando esté por debajo de la velocidad nominal del motor pero no demasiado lejos)
• Mida el voltaje RMS entre dos terminales cualquiera con un DMM
• Mida la velocidad con un tacómetro, o tomando la frecuencia eléctrica de backemf en un osciloscopio y dividiendo por el número de pares de polos (consulte la hoja de datos del motor o coloque la corriente continua en un par de terminales y cuente el número de puntos de equilibrio) por rotación mecánica)
• Calcula el voltaje dividido por la velocidad, por ejemplo, 10Vrms / 2000 RPM = 5Vrms / KRPM línea de línea.

Primero, lo que tiene la forma de ser seno o trapecio no es BEMF, es el campo magnético del rotor.

En BLDC Puede ser un trapecio para la conmutación de los sensores de efecto Hall. Entonces, el algoritmo de control de corriente es simple y, literalmente, puede elegir una fase para controlar su corriente. Así que tiene seis estados diferentes de sensores de sala, por cada control de su corriente para una configuración de fase determinada. Y como el campo es plano, obtienes un par de torsión plano.

El campo magnético en BLDC también puede ser sinusoidal. En ese caso, necesita un codificador para la conmutación, el algoritmo se vuelve más complicado, pero obtiene un par de torsión realmente suave a lo largo de todo el ciclo magnético.

En el paso a paso obtienes el seno solo porque tienes muchos imanes, y aplanar el campo es un desafío. Por otro lado, a zwho le importa el par suave en el paso a paso? De todos modos, en la mayoría de las aplicaciones, ni siquiera funcionan en bucle cerrado.

Ok, eso fue "por qué". En cuanto a "cómo", la respuesta es por tamaño y posición de los imanes, y tamaño y posición de las bobinas. Simulan y miden los motores y, de hecho, nunca consiguen un trapecio perfecto en el seno perfecto.