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Effetto della frequenza PWM sul rumore del motore

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L'effetto della frequenza PWM sul rumore dei motori sincroni a magneti permanenti

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L'effetto della frequenza PWM sul rumore dei motori sincroni a magneti permanenti

Molte applicazioni che utilizzano motori sincroni a magneti permanenti miniaturizzati richiedono l'azionamento dei motori in più punti di carico o attraverso cicli di carico specifici. L'azionamento del motore in punti di carico utilizzabili richiede una fonte di alimentazione variabile e controllabile, che può essere ottenuta attraverso alimentatori a regolazione lineare continua o attraverso la modulazione della larghezza di impulso (PWM). La PWM è una tecnica utilizzata per variare la tensione effettiva applicata a un motore sincrono a magneti permanenti accendendo e spegnendo la tensione di alimentazione a una velocità elevata. La frequenza di questi impulsi di tensione può variare da poche centinaia di Hertz a diversi kilohertz, a seconda dei requisiti dell'applicazione. Tuttavia, la frequenza PWM ha un impatto diretto sul rumore acustico generato dal motore.

Qual è l'impatto della frequenza PWM sul rumore dei motori sincroni a magneti permanenti?

L'effetto della frequenza PWM sul rumore dei motori sincroni a magneti permanenti può essere spiegato comprendendo il meccanismo alla base della generazione del rumore nei motori. I motori sincroni miniaturizzati a magnete permanente producono rumore a causa dell'interazione tra il campo magnetico e la struttura meccanica del motore. Anche la commutazione della corrente negli avvolgimenti del motore, controllata dal segnale PWM, può contribuire a questo rumore.

A frequenze PWM più basse, la commutazione della corrente negli avvolgimenti del motore è più lenta e comporta un rumore acustico più pronunciato. Ciò è dovuto al fatto che il campo magnetico del motore soffre di una maggiore instabilità a causa della commutazione più lenta, creando così maggiori vibrazioni nella struttura meccanica del motore. A frequenze PWM più elevate, invece, la commutazione della corrente è più rapida, con conseguente riduzione del rumore acustico. In questo caso, il campo magnetico è meno instabile e crea meno vibrazioni nella struttura meccanica del motore.

La frequenza PWM influisce anche sull'entità del rumore meccanico prodotto dai motori sincroni miniaturizzati a magneti permanenti. Maggiore è la frequenza, minore è l'ampiezza del rumore. La ragione di questa relazione è l'inerzia del motore e la sua risposta ai segnali PWM. Quando la frequenza è bassa, il motore tende a rispondere in modo lento e irregolare ai segnali, provocando un funzionamento a scatti e rumoroso. Quando la frequenza è alta, invece, il motore risponde in modo rapido e regolare ai segnali, con un funzionamento più silenzioso e stabile.

Oltre a ridurre il rumore meccanico, l'aumento della frequenza PWM comporta altri vantaggi, tra cui:

Maggiore efficienza. Un segnale PWM ad alta frequenza riduce le perdite di potenza del motore, migliorandone l'efficienza complessiva.

Funzionamento più fluido. Una frequenza PWM più elevata determina un movimento più fluido e meno vibrazioni, rendendo il motore ideale per le applicazioni di precisione.

Riduzione dell'aumento di temperatura. Un segnale PWM ad alta frequenza riduce l'aumento di temperatura del motore, riducendo il rischio di danni termici.

Conclusione

La frequenza PWM ha un impatto significativo sul rumore generato dai motori sincroni a magneti permanenti. Una frequenza più elevata determina un funzionamento più fluido e silenzioso del motore, con ulteriori vantaggi quali una maggiore efficienza, un funzionamento più fluido e un aumento ridotto della temperatura. Per questo motivo, si consiglia di utilizzare una frequenza PWM più elevata per le applicazioni in cui la riduzione del rumore è un fattore cruciale.

I nostri ingegneri possono aiutarvi a progettare la giusta frequenza PWM e il giusto duty cycle in base ai requisiti di ripple di corrente e di durata, oltre che ad altre esigenze applicative. Contattateci qui per discuterne!