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Fragen zu Cogging und Drehmomentwelligkeit

18 Jul 2014
Hurley Gill

Fragen zu Cogging und Drehmomentwelligkeit kommen häufig auf und sind oft schwierig zu beantworten. Welligkeit

Das Cogging-Rastmoment ist als die Anziehungskraft bzw. Interaktion zwischen den Magnetpolen und den Zähnen (Stahlstruktur) der Lamellen in einem nicht bestromten Motor definiert.

Die Drehmomentwelligkeit ist als die Drehmomentwelligkeit des bestromten Motors bei konstantem Strom definiert. Sie sind von der Position her unabhängig von Größenordnung oder Richtung miteinander verwandt, aber das Cogging-Drehmoment wird im Allgemeinen nicht als Spezifikation für Servomotoren dargestellt.

Bei Anwendungen, die den Betrieb des Motors und Antriebs im Drehmomentmodus erfordern, in dem ein konstantes Drehmoment oder eine konstante resultierende Kraft durch einen Mechanismus wünschenswert ist und in dem dieser Prozess durch die Cogging-Drehmomente/Kräfte des Motors zwischen den Magnetpolen und den Lamellenzähnen beeinflusst wird, können die Cogging-Drehmomente/Kräfte für eine gegebene Motorkonstruktion folgendermaßen minimiert werden:

1. Durch ein Rückkopplungssignal des Drehmoments bzw. der auf den physikalischen Prozess angewendeten Kraft, und indem dieses Rückkopplungssignal mit dem Befehlssignal innerhalb des Antriebs an einen Summationspunkt gebracht wird (Programmierung des Servoverstärkers: AKD; AKD verfügt hierfür über einen analogen Eingang).

2. Wenn es nicht möglich ist, das Drehmoment bzw. die auf den physikalischen Prozess angewendete Kraft über einen Rückkopplungswandler zu messen, kann man die Cogging-Effekte des Anwendungsprozesses immer noch durch Abbilden der Cogging-Kräfte des Motors und einen gegenwirkenden Algorithmus als Funktion der Rotorposition minimieren und so effektiv den Eingangs-Summationsbefehl ändern, um die Cogging-Auswirkungen innerhalb des Antriebs auf den Prozess zu minimieren.

Wenn es um Drehmomentwelligkeit und potenziell erwünschte Reduktionen geht, ist die Frage jedoch schwerer zu beantworten, da es sich um die Drehmomentvarianz eines erregten Motors handelt.Beispiel: An selber Stelle kann durch Rastmoment eine Anziehungskraft wirken, aber beim bestromten Motor wirkt die Kraft in andere Richtung (abstoßen), je nach Amplitude Die Drehmomentwelligkeit selbst ist normalerweise größer als erwünscht. Beim Betrieb in einem Geschwindigkeits- bzw. Positionsmodus jedoch weist der Geschwindigkeitsregelkreis die Drehmomentwelligkeit durch Gebersignal des Motors zurück, das mit dessen Befehlssignal summiert wird.

Wenn die Bandbreite des Geschwindigkeitsregelkreises hoch genug ist, um die primären Einflussfaktoren der Geschwindigkeitswelligkeit zu beherrschen, sollte das Cogging-Drehmoment keine Auswirkung haben, während die Geschwindigkeitswelligkeit fast vollständig zurückgewiesen werden kann. Wenn die Bandbreite des Geschwindigkeitsregelkreises hoch genug ist, um die primären Einflussfaktoren der Geschwindigkeitswelligkeit zu beherrschen, gibt es mehrere Systemeinflüsse wie inertia, Massenträgheit, Spiel, Bandbreite des Geschwindigkeitsregelkreises, Geberauflösung, Genauigkeit, Geschwindigkeit oder andere, die zu dem unerwünschten Effekt beitragen können.

Hochauflösende Geber können einen großen Vorteil zur Minimierung der Drehmomentwelligkeit in einer Servo-Anwendung bedeuten. Aufgrund der fehlenden Rückführung kann das Cogging-Drehmoment in nicht-Servo-Anwendungen ein erheblich größeres Problem darstellen als in typischen Servoanwendungen.

Vor welche Herausforderungen stellt Sie das Cogging oder die Drehmomentwelligkeit? Starten Sie unten eine Diskussion, oder wenden Sie sich an uns, damit wir gemeinsam mit Ihrem Team die schwierigsten Probleme lösen können.

Über den Autor

Hurley Gill

Hurley Gill
Hurley Gill machte 1978 an der Virginia Polytechnic Institute and State University seinen Abschluss in Ingenieurwissenschaften und arbeitet seit 1980 in der Antriebstechnikbranche. Hurley wird oft hinzugezogen, wenn es um die schwierigsten Anwendungen für Kollmorgen geht. Er ist unter folgender Adresse zu erreichen: [email protected]

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