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如何避開步進電機的共振區?


電機振動是經常遇到的問題,會影響電機的使用壽命,可以通過機械和電磁方式解決。但低速振動是所有步進電機的正常現象。是什么原因?

如何避開步進電機的共振區?

離散的、漸進的運動使步進電機具有精確的定位能力,這也導致了一些較差的性能特性。由于轉子的慣性,步進電機在每一步中自然會表現出微小的振動,這會導致電機略微過沖(或在某些情況下下沖)步進位置并振蕩,直到它“穩定”在正確的步進角度。如果這些振蕩的頻率與電機的固有頻率相匹配,則會發生共振,從而導致可聽見的噪音、振動,在極端情況下,還會出現失步或失速。

使用步進電機時,通常會避免共振。如果一定要使用低速,可以采取一些措施來降低步進電機系統的共振;我們還嘗試通過特殊的繞組配置、低慣量轉子設計、材料剛性、配合是否松動、結構是否不對稱等加工工藝來減小共振區范圍。

(1)增加阻尼

機械阻尼器(無論是內部粘性阻尼器還是外部阻尼裝置)可以通過改變系統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。
如果電機確實產生了共振,阻尼器會吸收一些振動能量,這些能量是在電機振蕩并固定在步進位置時產生的。
(2)精確控制流向電機的電流,如在電機驅動中串聯電阻Rs,這樣會減小電機繞組的時間常數,使換相變快。
(3) 加減速箱
為步進電機添加齒輪箱電機將需要以更高的速度運行,以避免其共振頻率范圍并實現低速輸出速度。
(4)減小步距角
步距角 X 脈沖頻率 = 電機速度。步距角越小,轉子轉動到下一個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,可以減少過沖。它可以通過微步進或使用五相步進電機來實現。五相步進電機通過將定子和轉子齒之間的偏移量減小到齒距的1/10來減小電機的步距。步距角為0.72度,但成本較高,減少步進電機共振的多種解決方案是減小電機的步距角。每個步驟都通過電子驅動器細分為更小的增量。通常,不需要完整的步驟。1.8° 半步細分 = 0.9°, 相應的脈沖頻率從200脈沖/轉提高到400;1.8度16細分=0.1125°,脈沖頻率=3200脈沖/轉,驅動器的作用使步進電機運行更平穩。
(5)如果步進電機在低速時的抖動和噪音無法解決,可以將步進電機更換為伺服電機。伺服電機的性能可以很好地解決噪音和振動問題,相應的成本也會增加。




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