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如何避開(kāi)步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)？
發(fā)布時(shí)間：2022-08-05 10:10:55
電機(jī)振動(dòng)是經(jīng)常遇到的問(wèn)題，會(huì)影響電機(jī)的使用壽命，可以通過(guò)機(jī)械和電磁方式解決。但低速振動(dòng)是所有步進(jìn)電機(jī)的正常現(xiàn)象。是什么原因？
離散的、漸進(jìn)的運(yùn)動(dòng)使步進(jìn)電機(jī)具有精確的定位能力，這也導(dǎo)致了一些較差的性能特性。由于轉(zhuǎn)子的慣性，步進(jìn)電機(jī)在每一步中自然會(huì)表現(xiàn)出微小的振動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致電機(jī)略微過(guò)沖（或在某些情況下下沖）步進(jìn)位置并振蕩，直到它“穩(wěn)定”在正確的步進(jìn)角度。如果這些振蕩的頻率與電機(jī)的固有頻率相匹配，則會(huì)發(fā)生共振，從而導(dǎo)致可聽(tīng)見(jiàn)的噪音、振動(dòng)，在極端情況下，還會(huì)出現(xiàn)失步或失速。
使用步進(jìn)電機(jī)時(shí)，通常會(huì)避免共振。如果一定要使用低速，可以采取一些措施來(lái)降低步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的共振；我們還嘗試通過(guò)特殊的繞組配置、低慣量轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)、材料剛性、配合是否松動(dòng)、結(jié)構(gòu)是否不對(duì)稱(chēng)等加工工藝來(lái)減小共振區(qū)范圍。
(1)增加阻尼
機(jī)械阻尼器（無(wú)論是內(nèi)部粘性阻尼器還是外部阻尼裝置）可以通過(guò)改變系統(tǒng)的慣性來(lái)消除或減少步進(jìn)電機(jī)的共振，從而改變電機(jī)的共振頻率。
如果電機(jī)確實(shí)產(chǎn)生了共振，阻尼器會(huì)吸收一些振動(dòng)能量，這些能量是在電機(jī)振蕩并固定在步進(jìn)位置時(shí)產(chǎn)生的。
(2)精確控制流向電機(jī)的電流，如在電機(jī)驅(qū)動(dòng)中串聯(lián)電阻Rs，這樣會(huì)減小電機(jī)繞組的時(shí)間常數(shù)，使換相變快。
(3) 加減速箱
為步進(jìn)電機(jī)添加齒輪箱電機(jī)將需要以更高的速度運(yùn)行，以避免其共振頻率范圍并實(shí)現(xiàn)低速輸出速度。
(4)減小步距角
步距角 X 脈沖頻率 = 電機(jī)速度。步距角越小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到下一個(gè)位置所需的扭矩就越小，因此電流的積累和衰減不再那么大，可以減少過(guò)沖。它可以通過(guò)微步進(jìn)或使用五相步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。五相步進(jìn)電機(jī)通過(guò)將定子和轉(zhuǎn)子齒之間的偏移量減小到齒距的1/10來(lái)減小電機(jī)的步距。步距角為0.72度，但成本較高，減少步進(jìn)電機(jī)共振的多種解決方案是減小電機(jī)的步距角。每個(gè)步驟都通過(guò)電子驅(qū)動(dòng)器細(xì)分為更小的增量。通常，不需要完整的步驟。1.8° 半步細(xì)分 = 0.9°, 相應(yīng)的脈沖頻率從200脈沖/轉(zhuǎn)提高到400；1.8度16細(xì)分=0.1125°，脈沖頻率=3200脈沖/轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)器的作用使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)。
（5）如果步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的抖動(dòng)和噪音無(wú)法解決，可以將步進(jìn)電機(jī)更換為伺服電機(jī)。伺服電機(jī)的性能可以很好地解決噪音和振動(dòng)問(wèn)題，相應(yīng)的成本也會(huì)增加。
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