¿Por qué los motores zumban cuando se aplica PWM?

Cuando maneja un motor con una señal PWM, básicamente lo está apagando y encendiendo muy rápidamente. Si el motor se mueve mientras esto sucede, su inercia (junto con la inductancia del devanado) suaviza la señal PWM de modo que la velocidad del motor es proporcional al tiempo promedio que el motor está encendido.

Si usa un ciclo de trabajo muy bajo, significa que el motor se enciende solo por una cantidad muy pequeña de tiempo en cada ciclo. Si la potencia promedio suministrada al motor es demasiado pequeña para superar la fricción y cualquier carga en el eje del motor, el motor se detendrá. En el caso de PWM, se encenderá, se detendrá y luego se apagará una y otra vez, lo que esencialmente lo hace vibrar a la frecuencia de PWM. Si esta frecuencia está dentro del rango audible para los humanos (entre ~20 Hz y ~20 kHz), escuchará esta vibración como un zumbido.

El rotor vibra en el campo magnético que se enciende y se apaga. Lo enciende, intenta girar, pero solo puede moverse un poco antes de que vuelva a apagar el campo, y en qué punto dejará de moverse nuevamente. Vibra atrás y cuarto. Esto puede mover cualquier aire a su alrededor, pero también mueve todo el motor: la ley de Newton: ¡toda acción tiene una reacción igual y opuesta! A medida que todo el motor vibra, el aire alrededor del motor vibrará con él, ¡produciendo un sonido!

Intente poner el motor en una caja hueca, esto amplificará las vibraciones del estator y el sonido se hará más fuerte. Por el contrario, presiónelo contra algo como un trozo de goma y eso amortiguará las vibraciones; se vuelve más silencioso.

La corriente va y viene a través de las bobinas del motor, generando un campo magnético alterno, que a su vez genera microvibraciones mecánicas que producen el sonido.

He tenido este problema antes. Lo resolví aumentando la frecuencia PWM a una frecuencia inaudible (por encima de 20 kHz). Es fácil de hacer en Arduino, donde puede configurarlo hasta 62 kHz. Google para "Arduino rápido PWM". Espero que esto ayude.

Hay varias fuentes posibles para el zumbido. A medida que el campo magnético en las bobinas se invierte, las placas de la bobina (las bobinas del motor suelen ser placas apiladas para reducir los efectos de histéresis) se sacuden y se mueven ligeramente una contra la otra. Los motores construidos con más pendiente (mecanizado impreciso) tienen el potencial de que las bobinas se balanceen ligeramente contra la biela cuando las fuerzas magnéticas se invierten. La pila de placas de bobina puede expandirse y contraerse debido a la compresión aplicada y liberada a medida que se aplica y libera el campo. Tenga en cuenta que hay motores silenciosos, y estos generalmente se mecanizan y ensamblan con tolerancias muy estrictas para que haya muchas menos oportunidades de que se produzcan estos efectos de vibración.

Lo más probable es que el motor de CC del que está hablando sea un motorreductor. Los engranajes tienen una holgura entre los dientes para permitir la lubricación y evitar daños a los dientes. Con PWM bajo, solo está suministrando suficiente potencia para hacer que los dientes se muevan a través de su juego y toquen el diente de acoplamiento. Esta es la razón del ruido.