Почему двигатели гудят при применении ШИМ?

Когда вы управляете двигателем с помощью ШИМ-сигнала, вы просто очень быстро включаете и выключаете его. Если при этом двигатель движется, его инерция (вместе с индуктивностью обмотки) сглаживает ШИМ-сигнал, так что скорость двигателя пропорциональна среднему времени работы двигателя.

Если вы используете очень низкий рабочий цикл, это означает, что двигатель включается только на очень небольшое время в каждом цикле. Если средняя мощность, подаваемая на двигатель, слишком мала для преодоления трения и любой нагрузки на вал двигателя, двигатель заглохнет. В случае ШИМ он будет включаться, останавливаться, затем выключаться снова и снова, что, по сути, заставляет его вибрировать на частоте ШИМ. Если эта частота находится в пределах слышимого для человека диапазона (от ~ 20 Гц до ~ 20 кГц), вы услышите эту вибрацию как жужжание.

Ротор вибрирует в магнитном поле, которое то включается, то выключается. Вы включаете его, он пытается вращаться, но может двигаться только на небольшое расстояние, прежде чем вы снова выключите поле, и в какой момент оно снова перестанет двигаться. Он вибрирует назад и на четвертую. Это может привести в движение любой воздух вокруг него, но также приводит в движение весь двигатель - закон Ньютона: каждое действие имеет равное и противоположное противодействие! Когда весь мотор вибрирует, воздух вокруг мотора будет вибрировать вместе с ним, издавая звук!

Попробуйте поставить двигатель на полый ящик, это усилит вибрации статора и звук станет громче. Наоборот, прижмите его к чему-нибудь вроде куска резины и это погасит вибрации - станет тише.

Ток проходит вперед и назад через катушки двигателя, создавая переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, генерирует механические микровибрации, производящие звук.

У меня была эта проблема раньше. Я решил это, увеличив частоту ШИМ до неслышимой частоты (выше 20 кГц). Это легко сделать в Arduino, где вы можете установить частоту до 62 кГц. Поищите в Google «Быстрая ШИМ Arduino». Надеюсь это поможет.

Существует несколько возможных источников жужжания. Когда магнитное поле в катушках меняет направление, пластины катушки (катушки двигателя обычно представляют собой пластины, уложенные друг на друга для уменьшения эффекта гистерезиса) дергаются и слегка смещаются друг относительно друга. В двигателях, изготовленных с большим отклонением (неточная обработка), катушки могут слегка раскачиваться относительно стержня подшипника, когда магнитные силы меняются местами. Пакет пластин катушки может расширяться и сжиматься из-за прикладываемого и отпускаемого сжатия, когда поле прикладывается и снимается. Обратите внимание, что существуют тихие двигатели, и они обычно обрабатываются и собираются с очень жесткими допусками, так что вероятность возникновения этих вибрационных эффектов гораздо меньше.

Скорее всего, двигатель постоянного тока, о котором вы говорите, представляет собой мотор-редуктор. Шестерни имеют люфт между зубьями, чтобы обеспечить смазку и предотвратить повреждение зубьев. При низком уровне ШИМ вы просто подаете мощность, достаточную для того, чтобы зубья двигались поперек своего люфта и касались сопрягаемого зуба. Это причина шума.