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解決減速步進電機降低噪音和減速步進電機低速的振動方案

2022年07月19日 10:49:19人氣：674來源：深圳市藤倉自動化有限公司

　　減速步進電機在工程領(lǐng)域中無處不在，因為與BLDC和傳統(tǒng)的DC電機相比，它們有許多明顯的優(yōu)點。雙極減速步進電機提供精確的開環(huán)位置和零速轉(zhuǎn)矩，無需外部傳感器或控制回路。減速步進電機可以很好地控制其步進能力，這使得它可以應(yīng)用于運動控制領(lǐng)域的許多應(yīng)用，如3D打印機、紡織制造設(shè)備、閉路電視(CCTV)、取放機和計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)。

　　雖然減速步進電機在各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，但這些系統(tǒng)容易出現(xiàn)電流畸變、轉(zhuǎn)矩波動等常見問題。成功取決于對減速步進電機產(chǎn)生的噪聲和振動的有效管理。當(dāng)這些電機用于閉路電視時，攝像機的變焦和平移引起的振動會使云臺和圖像傳感器移動，導(dǎo)致圖像失真，性能不佳。

　　同樣的概念也可以應(yīng)用于3D打印，其中高扭矩波動或電機共振將導(dǎo)致在打印對象上以不必要的額外材料的形式打印“工件”。在這些和大多數(shù)應(yīng)用中，減少電機本身的振動只會有好處，因為它可以提高機器生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的質(zhì)量，并確保更安靜的操作。

　　在深入研究如何解決這些問題之前，首先要確定減速步進電機振動和噪聲產(chǎn)生的原因。為此，我們來分解一下減速步進電機的工作原理。

　　一、減速步進電機的運行

　　雙極減速步進電機是一種磁極位置離散的DC電機，由許多線圈組成。這些線圈分為兩組，稱為相位。轉(zhuǎn)子根據(jù)其磁極之間的電流比定位在繞組之間。由于這種*的設(shè)置，減速步進電機可以將它們在兩極之間的位置分成更小的距離，這種距離稱為微步進。

　　當(dāng)轉(zhuǎn)矩不恒定時，運行中會出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動，電機會有明顯的振動和聽得見的噪音。如果電機不是在共振狀態(tài)下運行，轉(zhuǎn)矩脈動將是減速步進電機的噪聲和振動源。

　　二、它們是如何被控制的？

　　控制減速步進電機見的方式是通過電流控制，尤其是脈寬調(diào)制(PWM)。通過這種方法，控制器斬波輸出，從而限制兩個繞組中的電流。這通過限定繞組之間的上述比率來保持轉(zhuǎn)子的位置。

　　降低減速步進電機噪聲和振動的首要途徑在于其控制系統(tǒng)。由于電機的電感和流經(jīng)電機的電壓，PWM電流控制方式自然會產(chǎn)生電流紋波。電機可以通過控制電流的減少來嘗試最小化所經(jīng)歷的紋波。它通過實現(xiàn)各種衰減模式來實現(xiàn)這一點。兩種衰減模式分別是同步快衰減和同步慢衰減，可以相互結(jié)合，降低電流紋波。

三、減速步進電機的降噪減振方法

　　減少減速步進電機振動的方法有很多。一般來說，這些方法可以分為機械方法和電氣方法，上面的電流紋波降低例子屬于電氣范疇。首先我們會通過的機械方法來降低振動和噪音。

　　1.清潔阻尼器。

　　減小減速步進電機振動的一個比較簡單的方法是安裝一個干凈的阻尼器。阻尼器固定在電機的后軸上，由塑料制成的密封外殼和內(nèi)置硅膠的慣性體組成。添加的硅膠和慣性幫助電機吸收振動，提供可靠的減震效果。

　　2.高分辨率減速步進電機

　　高分辨率減速步進電機轉(zhuǎn)子齒數(shù)較多，例如100齒而不是50齒。齒數(shù)越多，整步的分辨率越高，有助于減少震動，因為電機每步移動的距離更短。這些高分辨率電機可以通過微步或齒輪進行調(diào)整，使其更加精確，下面將介紹這兩種方法。

　　3.五相減速步進電機

　　五相減速步進電機的工作原理類似于高分辨率電機，因為它們也可以實現(xiàn)更精細(xì)的全步進分辨率，從而減少振動。與五相減速步進電機相比，有10個定子極到8個兩相電機。這將每轉(zhuǎn)的步數(shù)從200增加到500。與標(biāo)準(zhǔn)五相電機相比，高分辨率五相減速步進電機再次提供了更高的精度。

　　4.齒輪式減速步進電機

　　減速器(不是汽車愛好者)用于增加扭矩和降低電機轉(zhuǎn)速。齒輪的摩擦有助于減少減速步進電機的欠調(diào)和過沖，提供更穩(wěn)定的運行和一致的扭矩輸出。

　　5.正確的電機尺寸

　　通過反復(fù)實驗找到電機運行的“位置”可能是非常有益的。指望馬達滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)總是一個壞主意。電機尺寸過大對電機運行也是有害的，因為扭矩過大會導(dǎo)致振動增大。對電機要求和規(guī)格的全面分析將確保更好的長期性能。

　　其它可以通過電氣手段或使用減速步進電機驅(qū)動器來減少振動和噪音的方法：

　　1.微步進驅(qū)動器

　　微步進可能是推薦的減小減速步進電機振動的方法。這里，驅(qū)動器用于在各相之間分配電機電流。這使得駕駛員能夠精確地控制扭矩和位置，這種控制用于大大減少振動、扭矩波動和可聽見的噪音。

　　2.獨立求解振動。

　　通過獨立分析每種振動類型，特定駕駛員可以在所有速度下提供低振動性能。這是可能的，因為獨立的相電流檢測器允許驅(qū)動器很好地調(diào)整電流，并確保非常均勻的波形。

關(guān)鍵詞：步進電機打印機攝像機控制器控制系統(tǒng)

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