解决减速步进电机降低噪音和减速步进电机低速的振动方案

2022年07月19日 10:49:19人气：671来源：深圳市藤仓自动化有限公司

　　减速步进电机在工程领域中无处不在，因为与BLDC和传统的DC电机相比，它们有许多明显的优点。双极减速步进电机提供精确的开环位置和零速转矩，无需外部传感器或控制回路。减速步进电机可以很好地控制其步进能力，这使得它可以应用于运动控制领域的许多应用，如3D打印机、纺织制造设备、闭路电视(CCTV)、取放机和计算机数控(CNC)系统。

　　虽然减速步进电机在各行各业都有广泛的应用，但这些系统容易出现电流畸变、转矩波动等常见问题。成功取决于对减速步进电机产生的噪声和振动的有效管理。当这些电机用于闭路电视时，摄像机的变焦和平移引起的振动会使云台和图像传感器移动，导致图像失真，性能不佳。

　　同样的概念也可以应用于3D打印，其中高扭矩波动或电机共振将导致在打印对象上以不必要的额外材料的形式打印“工件”。在这些和大多数应用中，减少电机本身的振动只会有好处，因为它可以提高机器生产的最终产品的质量，并确保更安静的操作。

　　在深入研究如何解决这些问题之前，首先要确定减速步进电机振动和噪声产生的原因。为此，我们来分解一下减速步进电机的工作原理。

　　一、减速步进电机的运行

　　双极减速步进电机是一种磁极位置离散的DC电机，由许多线圈组成。这些线圈分为两组，称为相位。转子根据其磁极之间的电流比定位在绕组之间。由于这种*的设置，减速步进电机可以将它们在两极之间的位置分成更小的距离，这种距离称为微步进。

　　当转矩不恒定时，运行中会出现转矩脉动，电机会有明显的振动和听得见的噪音。如果电机不是在共振状态下运行，转矩脉动将是减速步进电机的噪声和振动源。

　　二、它们是如何被控制的？

　　控制减速步进电机见的方式是通过电流控制，尤其是脉宽调制(PWM)。通过这种方法，控制器斩波输出，从而限制两个绕组中的电流。这通过限定绕组之间的上述比率来保持转子的位置。

　　降低减速步进电机噪声和振动的首要途径在于其控制系统。由于电机的电感和流经电机的电压，PWM电流控制方式自然会产生电流纹波。电机可以通过控制电流的减少来尝试最小化所经历的纹波。它通过实现各种衰减模式来实现这一点。两种衰减模式分别是同步快衰减和同步慢衰减，可以相互结合，降低电流纹波。

三、减速步进电机的降噪减振方法

　　减少减速步进电机振动的方法有很多。一般来说，这些方法可以分为机械方法和电气方法，上面的电流纹波降低例子属于电气范畴。首先我们会通过的机械方法来降低振动和噪音。

　　1.清洁阻尼器。

　　减小减速步进电机振动的一个比较简单的方法是安装一个干净的阻尼器。阻尼器固定在电机的后轴上，由塑料制成的密封外壳和内置硅胶的惯性体组成。添加的硅胶和惯性帮助电机吸收振动，提供可靠的减震效果。

　　2.高分辨率减速步进电机

　　高分辨率减速步进电机转子齿数较多，例如100齿而不是50齿。齿数越多，整步的分辨率越高，有助于减少震动，因为电机每步移动的距离更短。这些高分辨率电机可以通过微步或齿轮进行调整，使其更加精确，下面将介绍这两种方法。

　　3.五相减速步进电机

　　五相减速步进电机的工作原理类似于高分辨率电机，因为它们也可以实现更精细的全步进分辨率，从而减少振动。与五相减速步进电机相比，有10个定子极到8个两相电机。这将每转的步数从200增加到500。与标准五相电机相比，高分辨率五相减速步进电机再次提供了更高的精度。

　　4.齿轮式减速步进电机

　　减速器(不是汽车爱好者)用于增加扭矩和降低电机转速。齿轮的摩擦有助于减少减速步进电机的欠调和过冲，提供更稳定的运行和一致的扭矩输出。

　　5.正确的电机尺寸

　　通过反复实验找到电机运行的“位置”可能是非常有益的。指望马达满负荷运转总是一个坏主意。电机尺寸过大对电机运行也是有害的，因为扭矩过大会导致振动增大。对电机要求和规格的全面分析将确保更好的长期性能。

　　其它可以通过电气手段或使用减速步进电机驱动器来减少振动和噪音的方法：

　　1.微步进驱动器

　　微步进可能是推荐的减小减速步进电机振动的方法。这里，驱动器用于在各相之间分配电机电流。这使得驾驶员能够精确地控制扭矩和位置，这种控制用于大大减少振动、扭矩波动和可听见的噪音。

　　2.独立求解振动。

　　通过独立分析每种振动类型，特定驾驶员可以在所有速度下提供低振动性能。这是可能的，因为独立的相电流检测器允许驱动器很好地调整电流，并确保非常均匀的波形。

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