如何降低步進(jìn)電機(jī)的振動和噪聲？電機(jī)的振動和噪音是一大故障。

與驅(qū)動電路有關(guān)的方法

步進(jìn)電機(jī)的振動噪聲是由驅(qū)動電路引起的，原因如下：

1.定子電流的高次諧波含量(細(xì)分期間產(chǎn)生)。

2.不平衡相電流，尤其是非恒流控制狀態(tài)。

3.電源波動。

4.勵磁電流波形。

其中(1)的高次諧波是主要原因。步進(jìn)電機(jī)采用方波電流驅(qū)動，不可避免地含有大量高次諧波，產(chǎn)生振動和噪聲。因此，驅(qū)動電流好是正弦波。接近正弦波的驅(qū)動方式包括步進(jìn)電機(jī)細(xì)分步進(jìn)驅(qū)動。

步進(jìn)電機(jī)的振動噪音由步進(jìn)電機(jī)本體引起的原因如下：

1.勵磁電源的高次諧波成分。

2.齒槽轉(zhuǎn)矩

3.徑向引力引起的轉(zhuǎn)子變形引起的振動噪音。

4.定子和端蓋剛性不夠。

5.線圈和磁路不平衡，機(jī)械結(jié)構(gòu)不對稱。

6.各部分配合寬松。

7.線圈本身的位移。

8.轉(zhuǎn)子偏心或動平衡不好。

9.軸承預(yù)載荷不合適。

此外，應(yīng)考慮以下原因：

1.與安裝機(jī)械和負(fù)載系統(tǒng)共振。

2.傳動系統(tǒng)(齒輪嚙合不平衡等。).

步進(jìn)電機(jī)的噪聲主要是由高次諧波產(chǎn)生的電磁力、定子剛性不足、定子主極對轉(zhuǎn)子的吸引力、定子微小變形等引起的。定子多主極剛度與噪聲的關(guān)系如上圖所示。定子的主極吸引轉(zhuǎn)子使定子輕微變形，這也是產(chǎn)生噪音的原因。兩相HB型有8個主極。定子的主極數(shù)在兩相中為4、8和16，在三相中為3、6、9和12。一般主極數(shù)越多，低速扭矩越低，高速響應(yīng)能力越好，線圈越小，振動噪聲越好。以伺服步進(jìn)電機(jī)(VR步進(jìn)電機(jī))為例，介紹了降低振動和噪聲的方法。定子的主極數(shù)為三相6極或三相12極。通過分析徑向引起的振動，可以得到降低噪聲的解決方案。可以看出，6個極有6個局部磁場變化，12個極有12個局部磁場變化。但12極的變化比6極小，所以產(chǎn)生的振動小。HB步進(jìn)電機(jī)，主極數(shù)越多，繞線時間越長，成本越高，但增加主極數(shù)是降低振動聲的手段。

微調(diào)定子齒結(jié)構(gòu)是降低勵磁磁通中高次諧波的有效手段，使轉(zhuǎn)子齒相對于定子齒的節(jié)距為不等角1、62等。不同的角度方法可以降低磁通和齒槽轉(zhuǎn)矩的高次諧波。

電機(jī)為兩相時，齒槽轉(zhuǎn)矩由四次諧波組成，設(shè)計時主要考慮四次諧波。定子和轉(zhuǎn)子之間齒距的微小變化降低了部分交聯(lián)磁通量和螺旋角特性的峰值扭矩。目前銷售的兩相步進(jìn)電機(jī)，除制動等方面外，一般都采用微調(diào)距離或改變形狀來降低齒槽轉(zhuǎn)矩。

以兩相步進(jìn)電機(jī)為例，齒槽轉(zhuǎn)矩扭曲了螺旋角特性。兩相電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩為槳距角特征周期的1/4，即成為四次諧波。定子電流和永磁轉(zhuǎn)子磁通的槳距角特性的理論值是虛線所示的正弦波。這條曲線與齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的四次諧波疊加，合成為粗線描述的畸變轉(zhuǎn)矩曲線。如果俯仰角特性失真，就會變成非正弦波，導(dǎo)致位置定位精度變差，振動和噪聲增大。齒槽轉(zhuǎn)矩的相位由定子和轉(zhuǎn)子齒之間的相對位置關(guān)系決定。定子和轉(zhuǎn)子齒間的微小位置偏差，使得各齒產(chǎn)生的四次諧波相位發(fā)生微小變化，起到相互抵消的作用，從而降低齒槽轉(zhuǎn)矩。

安裝減震器可以降低噪音

步進(jìn)電機(jī)安裝在機(jī)器上時，可在固定電機(jī)處放置硬橡膠等減震設(shè)備，防止與底板共振。這種方法降噪效果明顯，應(yīng)用廣泛。具體方法有兩種：一種是用幾毫米厚的硬橡膠將安裝步進(jìn)電機(jī)的前鋼板夾成夾層狀態(tài)，作為步進(jìn)電機(jī)的前連接板；另一種是把兩塊鋼板像三明治一樣用硬橡膠連接起來，放在步進(jìn)電機(jī)和安裝設(shè)備之間。這些被稱為器件減震器，降噪效果明顯，但步進(jìn)電機(jī)依靠安裝底板散熱，橡膠材料導(dǎo)熱性能差，要注意電機(jī)的溫升。