步进电机

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深圳市东么川伺服控制技术有限公司

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如何避开步进电机的共振区?


电机振动是经常遇到的问题,会影响电机的使用寿命,可以通过机械和电磁方式解决。但低速振动是所有步进电机的正常现象。是什么原因?

如何避开步进电机的共振区?

离散的、渐进的运动使步进电机具有精确的定位能力,这也导致了一些较差的性能特性。由于转子的惯性,步进电机在每一步中自然会表现出微小的振动,这会导致电机略微过冲(或在某些情况下下冲)步进位置并振荡,直到它“稳定”在正确的步进角度。如果这些振荡的频率与电机的固有频率相匹配,则会发生共振,从而导致可听见的噪音、振动,在极端情况下,还会出现失步或失速。

使用步进电机时,通常会避免共振。如果一定要使用低速,可以采取一些措施来降低步进电机系统的共振;我们还尝试通过特殊的绕组配置、低惯量转子设计、材料刚性、配合是否松动、结构是否不对称等加工工艺来减小共振区范围。

(1)增加阻尼

机械阻尼器(无论是内部粘性阻尼器还是外部阻尼装置)可以通过改变系统的惯性来消除或减少步进电机的共振,从而改变电机的共振频率。
如果电机确实产生了共振,阻尼器会吸收一些振动能量,这些能量是在电机振荡并固定在步进位置时产生的。
(2)精确控制流向电机的电流,如在电机驱动中串联电阻Rs,这样会减小电机绕组的时间常数,使换相变快。
(3) 加减速箱
为步进电机添加齿轮箱电机将需要以更高的速度运行,以避免其共振频率范围并实现低速输出速度。
(4)减小步距角
步距角 X 脉冲频率 = 电机速度。步距角越小,转子转动到下一个位置所需的扭矩就越小,因此电流的积累和衰减不再那么大,可以减少过冲。它可以通过微步进或使用五相步进电机来实现。五相步进电机通过将定子和转子齿之间的偏移量减小到齿距的1/10来减小电机的步距。步距角为0.72度,但成本较高,减少步进电机共振的多种解决方案是减小电机的步距角。每个步骤都通过电子驱动器细分为更小的增量。通常,不需要完整的步骤。1.8° 半步细分 = 0.9°, 相应的脉冲频率从200脉冲/转提高到400;1.8度16细分=0.1125°,脉冲频率=3200脉冲/转,驱动器的作用使步进电机运行更平稳。
(5)如果步进电机在低速时的抖动和噪音无法解决,可以将步进电机更换为伺服电机。伺服电机的性能可以很好地解决噪音和振动问题,相应的成本也会增加。