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深圳市東么川伺服控制技術(shù)有限公司
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什么是步進電機共振？需要如何避免？
發(fā)布時間：2020-11-14 07:16:53
離散的，逐步的運動使步進電機具有精確的定位能力，這也可能導致某些不良的性能特征，即由于共振而引起的振動和噪聲。
步進電動機由于轉(zhuǎn)子的慣性而在每一步中自然會表現(xiàn)出較小的振動，這會導致電動機略微超調(diào)（或在某些情況下會下沖）步進位置并振蕩，直到以正確的步進角“穩(wěn)定”下來。
如果這些振蕩的頻率與電動機的固有頻率相匹配，則會發(fā)生共振，從而導致聽得見的噪聲，振動，并在極端情況下導致失步或失速。
盡管制造商使用多種設(shè)計技術(shù)來降低步進電機的共振（例如特殊繞組配置或低慣量轉(zhuǎn)子設(shè)計），但用戶或OEM仍可以采取一些措施來降低步進電機系統(tǒng)的共振。
步進電動機的諧振頻率（ω）正比與電機的轉(zhuǎn)矩剛度（K）和慣性（J）之比的平方根，改變?nèi)魏我粋€參數(shù)都會改變電動機的諧振頻率。
減少步長
減少步進電動機共振的廣泛方案是減小電動機的步長。這可以通過微步進或使用5相步進電機來完成。
微步進是步進電機的一種控制方法，該方法通過電子方式將每個步分成較小的增量。步進尺寸較小時，每個繞組中電流的建立和衰減更加平緩，并且步進之間的轉(zhuǎn)矩變化較小。
類似地，五相步進電機通過將定子和轉(zhuǎn)子齒之間的偏移減小到齒距的1/10來減小電機的步距，從而獲得0.72度的步進角（相比之下，步進電機的步進角為1.8度標準2相步進電機）。
同樣，較小的步長意味著將轉(zhuǎn)子移至下一個位置所需的轉(zhuǎn)矩較小，因此電流的積累和衰減不再那么大，并且可以減少過沖。
增加阻尼
機械阻尼器（無論是內(nèi)部粘性阻尼器還是外部阻尼設(shè)備）都可以通過改變系統(tǒng)的慣性來消除或減少步進電機的共振，從而改變電機的共振頻率。
如果電動機確實發(fā)生共振，則阻尼器會吸收一些振動能量，這些振動能量是在電動機振蕩并固定在步進位置時產(chǎn)生的。
使用變速箱
雖然齒輪箱通常用于增加電動機的扭矩，但是增加齒輪箱也會增加傳動系統(tǒng)的電動機側(cè)的慣性，從而降低電動機的共振頻率（請參見上面的方程式）。
在步進電機上增加齒輪箱也意味著電機將需要以更高的速度運行，通常超出其共振頻率范圍。
使用斬波器驅(qū)動器
減少步進電機共振的另一種方法是精確控制流向電機的電流，以使其僅接收每一步所需的電流量（并因此獲得扭矩）。
這通常通過一種叫斬波器驅(qū)動器的步進驅(qū)動器來完成，該驅(qū)動器使用脈沖寬度調(diào)制來改變輸出到電動機的電壓和電流，并精確地控制電動機的轉(zhuǎn)矩。
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