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淺析直流電動機的轉矩波動

直流電動機  是將直流電能轉換為機械能的電動機。因其良好的調速性能而在電力拖動中得到廣泛應用。直流電動機按勵磁方式分為永磁、他勵和自勵3類，其中自勵又分為并勵、串勵和復勵3種。

抑制轉矩波動一直是永磁無刷直流電機控制的重要內容。按轉矩波動產生的原因，可分為：電磁因素引起的轉矩波動、電流換向引起的轉矩波動、齒槽引起的轉矩波動、電樞反應影響和機械工藝引起的轉矩波動等，其中前 3 者對轉矩波動影響較大。

針對不同的原因，國內外許多學者作了大量的研究工作。對于齒槽轉矩產生和削弱方法，采用定子斜槽的方法可取得較好效果。對于換相轉矩波動，文獻[9]從 3 個不同的狀態作了詳細的分析，指出換相轉矩波動與反電勢和電源電壓以及轉速之間的關系；針對換相時總電流下降的現狀，采用電流反饋、重疊換相以及人工智能算法等方法維持換相時總電流不變以抑制換相轉矩波動。

對電機的相電壓和相電流進行 Fourier 級數分解，針對轉矩諧波進行補償。文獻[14]對電樞反應引起的轉矩波動做了分析，并在設計磁路和換相控制兩個方面提出了削弱電樞反應對轉矩波動的影響。文獻[15]提出利用轉矩觀測器間接轉矩反饋方法，即利用反電勢、相電流、電機轉速作為輸入信號，波動轉矩作為輸出信號構成波動轉矩觀測器，實時在線估計轉矩大小的變化，針對不同的情況作相應的補償。文獻[16]將直接轉矩控制的概念引入無刷直流電機控制系統中，其對轉矩波動的抑制取得了較好效果。
總之，引起無刷直流電機轉矩波動的因素很復雜，針對不同的情況可采用相應的控制方法，各種方法都有自己的優缺點和適應的場合，在不同環境下針對不同的要求，可以采用不同的方法。

當直流電源通過電刷向電樞繞組供電時，電樞表面的N極下導體可以流過相同方向的電流，根據左手定則導體將受到逆時針方向的力矩作用；電樞表面S極下部分導體也流過相同方向的電流，同樣根據左手定則導體也將受到逆時針方向的力矩作用。這樣，整個電樞繞組即轉子將按逆時針旋轉，輸入的直流電能就轉換成轉子軸上輸出的機械能。由定子和轉子組成，定子：基座，主磁極，換向極，電刷裝置等；轉子（電樞）：電樞鐵心，電樞繞組，換向器，轉軸和風扇等。