電磁干渉 (EMI) は、永久磁石同期モーター (PMSM) の動作における重大な懸念事項です。 PMSM モーターのサプライヤーとして、私はこれらのモーターの性能と信頼性に対する EMI の影響を直接目撃してきました。このブログ投稿では、PMSM モーターとの関連で EMI とは何か、その原因、影響、緩和戦略について詳しく説明します。
電磁妨害 (EMI) について
EMI は、外部ソースから放射される電磁誘導または電磁放射によって電気回路に影響を与える障害を指します。 PMSM モーターの場合、EMI はモーター自体の内部で生成されるか、周囲の環境から影響を受ける可能性があります。干渉により、モーターや近くにある他の電気および電子機器の通常の動作が妨げられる可能性があります。
EMI には、伝導電磁波と放射電磁妨害の 2 つの主なタイプがあります。伝導 EMI は、電力線、制御線、信号線に沿って伝わります。さらに、コモンモード干渉とディファレンシャルモード干渉に分類できます。コモンモード干渉は、干渉電流が共通の基準 (通常は接地) に対してすべての導体上で同じ方向に流れるときに発生します。一方、差動モード干渉は、電源または信号ペアの 2 本のワイヤなど、2 本の導体上を反対方向に流れます。
放射 EMI は、その名前が示すように、電磁波の形で周囲の空間に放射されます。周囲の他の機器に影響を与え、誤動作や性能低下を引き起こす可能性があります。
PMSM モーターにおける EMI の原因
デバイスの切り替え
PMSM ドライブでは、多くの場合、絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT) や金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ (MOSFET) などのパワー エレクトロニクス スイッチング デバイスが使用されます。これらのデバイスは高周波でスイッチを切り替えてモーターの速度とトルクを制御します。これらのデバイスの急速なスイッチングにより、高周波電圧および過渡電流が発生し、EMI の主な原因となります。スイッチがオンまたはオフになると、電流と電圧の急激な変化によって電磁場が発生し、モーターの配線やコンポーネントを介して放射または伝導する可能性があります。
モーター巻線
モーター巻線自体も EMI の原因となる可能性があります。電流が巻線を流れると、磁界が発生します。 PMSM 内の電流は非正弦波であるため、特に特定の動作条件下では高調波が発生する可能性があります。これらの高調波は追加の電磁界を引き起こし、EMI を引き起こす可能性があります。
ローターの動き
PMSM 内のローターの動きにより、磁場の変動が発生する可能性があります。これらの変動により、固定子巻線やその他の近くの導体に電圧と電流が誘発される可能性があります。これらの誘導信号が適切に管理されないと、伝導 EMI と放射 EMI の両方の原因となる可能性があります。
PMSMモーターおよび周囲の機器に対するEMIの影響
モーターの性能低下
EMI は、PMSM 自体のパフォーマンスに重大な影響を与える可能性があります。干渉によりモーター制御信号にエラーが発生し、速度とトルクの調整が不正確になる可能性があります。これにより、振動や騒音が増加し、モーターの効率が低下する可能性があります。ひどい場合には、モーターが失速したり過熱したりして、モーターの寿命が短くなる可能性もあります。
周辺機器の故障
PMSM からの放射および伝導 EMI は、近くにある他の電子デバイスに影響を与える可能性があります。たとえば、センサー、通信デバイス、制御システムの動作が中断される可能性があります。これにより、誤った測定値、データの損失、システム障害が発生する可能性があります。複数のデバイスが近接して配置されることが多い産業環境では、EMI の影響が特に深刻になり、生産の中断やメンテナンスコストの増加を引き起こす可能性があります。
PMSM モーターにおける EMI の軽減戦略
フィルタリング
伝導 EMI を低減する最も一般的な方法の 1 つは、フィルタの使用です。高周波ノイズを抑制するために、PMSM ドライブの入力にライン フィルターを取り付けることができます。これらのフィルタは通常、電流と電圧の不要な高周波成分をブロックまたは迂回するように設計されたインダクタとコンデンサで構成されます。たとえば、コモンモードフィルタを使用するとコモンモード干渉を低減でき、一方、ディファレンシャルモードフィルタはディファレンシャルモード干渉に対処できます。
シールド
シールドは放射 EMI を低減する効果的な方法です。モーターとそのドライブは、金属などの導電性材料で作られたシールドされた筐体内に収めることができます。シールドはバリアとして機能し、電磁波が周囲の環境に漏れるのを防ぎます。さらに、モーター システムで使用される配線をシールドして、放射 EMI の放出を低減し、外部干渉を拾わないように配線を保護することができます。
適切な接地
EMIを最小限に抑えるには、適切な接地が不可欠です。適切な接地システムは、干渉電流が戻るための低インピーダンス経路を提供します。これにより、静電気の蓄積が防止され、モーター システムの異なる部分間の電磁結合の可能性が低減されます。 EMI を効果的に軽減するには、モーター フレーム、ドライブ エンクロージャ、およびすべての電気コンポーネントを適切に接地する必要があります。
設計の最適化
PMSM とそのドライブの設計を最適化して EMI を低減することもできます。たとえば、正弦波電流制御戦略を使用すると、モーター巻線での高調波の発生を減らすことができます。さらに、ドライブ内のプリント回路基板 (PCB) のレイアウトは、高周波電流のループ領域を最小限に抑えるように慎重に設計できます。これは、ループ領域が小さいほど放射 EMI が低下するためです。
当社の製品とEMIに関する考慮事項
PMSM モーターのサプライヤーとして、当社は EMI 軽減の重要性を理解しています。私たちの6相PMSMモーターは、高度な EMI 低減技術を使用して設計されています。当社では、高品質のフィルターとシールド素材を使用して、モーターが最小限の電磁干渉で動作することを保証します。私たちのモーター出力 - ブラシ付きモーターそしてモーター電源 - ブラシレスモーターまた、EMI を低減し、全体的なパフォーマンスを向上させるための最先端の設計機能も組み込まれています。
調達に関するお問い合わせ
優れた EMI 性能を備えた高品質 PMSM モーターを市場でお探しの場合は、調達についてぜひ当社にお問い合わせください。当社の専門家チームは、当社製品に関する詳細情報を提供し、用途に適したモーターの選択を支援し、調達プロセス全体にわたるサポートを提供します。 EMI の問題によってシステムのパフォーマンスが損なわれないようにしてください。信頼性が高く効率的な動作を実現するには、当社の PMSM モーターをお選びください。
参考文献
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- クラウス、JD、マルヘフカ、RJ (2002)。あらゆるアプリケーションに対応するアンテナ。マグロウ - ヒル。
- ポール、CR (2006)。電磁両立性の概要。ワイリー - インターサイエンス。