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怎么樣避開步進電機共振區？

2021-05-12 | 文章出處：漢德保 | 人氣：3096

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面解決。但是低速振動是所有步進電機都存在的正常現象，是什么原因？

離散的，逐步的運動使步進電機具有精確的定位能力，這也導致某些不良的性能特征，步進電動機由于轉子的慣性而在每一步中自然會表現出較小的振動，這會導致電動機略微超調（或在某些情況下會下沖）步進位置并振蕩，直到以正確的步進角“穩定”下來。如果這些振蕩的頻率與電動機的固有頻率相匹配，則會發生共振，從而導致聽得見的噪聲，振動，并在極端情況下導致失步或失速。

步進電機共振區是指，步進電機在固定細分的某款驅動器下測試，在一定范圍內，例：驅動器S-245D細分1600時，50~100轉/分，電機抖動明顯，超過或低于此速度則無明顯抖動。

50~100轉/分，這個范圍就是共振區，上面的任意一個點，都是共振點。

使用步進電機時一般是避開，如果一定要用低速，可以采取一些措施來降低步進電機系統的共振；我們也嘗試通過加工工藝減少共振區范圍，比如特殊繞組配置，低慣量轉子設計，材料剛性，配合是否松動，結構是否存在不對稱等。

怎么樣避開步進電機共振區？

步進電動機的諧振頻率（ω）正比與電機的轉矩剛度（K）和慣性（J）之比的平方根，改變任何一個參數都會改變電動機的諧振頻率。

（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設備）都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。

如果電動機確實發生共振，則阻尼器會吸收一些振動能量，這些振動能量是在電動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，比如在電機驅動中串聯電阻Rs，會減小電機繞組時間常數，從而使換相變得迅速。

（3）加減速箱

在步進電機上增加減速箱電機將需要以更高的速度運行，從而避開其共振頻率范圍，達到低速輸出速度。

（4）減少步距角

步距角X脈沖頻率=電機轉速，較小的步距角轉子轉至下一個位置所需的轉矩較小，因此電流的積累和衰減不再那么大，并且可以減少過沖。可以微步進或使用五相相步進電機來實現，五相步進電機通過將定子和轉子齒之間的偏移減小到齒距的1/10來減小電機的步距，從而獲得0.72度的步進角，但是成本高，減少步進電動機共振的廣泛方案是減小電機的步距角。通過電子驅動器將每個步細分成較小的增量，一般不用整步，1.8°半步細分=0.9°，相應脈沖頻率從200脈沖/圈提高到400；1.8度16個細分=0.1125°，脈沖頻率=3200脈沖/圈，驅動器的作用就使步進電機運行更加平穩。

（5）如果還是不能解決步進電機低速時出現抖動和噪音，可以將步進電機換成伺服電機，伺服電機的性能可以很好的解決噪音以及振動的問題，相應的成本會增加。