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澳门新莆京app官网:降低步进电机振动、噪音的解决方法



步进电机具有布局简单、易于节制、安然性高、资源低、转矩高等优点,作为一种高机能的数字化电气元件,广泛利用于各类类型的开环节制系统中。然而,步进电机有一个毛病,在简单的开环设计中,它可以在低速孕育发生噪声。噪声和共振主要滥觞于驱动电路机器布局的共振。

噪声可能是任何电气设备的问题,从变压器到直流电机,工业界不停在探求经济的措施来低削发生发火声噪声并澳门新莆京app官网前进电气设备的感知质量水平。到今朝为止,还没有任何关于可能的措施的文献澳门新莆京app官网,阐发和打消小型电念头振动和噪声。市场上一样平常驱动电路孕育发生振动噪声的缘故原由:定子电流的高次谐波含量,不平衡两相电流,分外是恒压驱动法,电源电压颠簸,励磁电流波形。

电机的噪声源- 布局设计

噪音的打消首先识别噪音的滥觞,例如布局设计、电子逆变器的设计、各类相宜零件及材料的选择以及组装历程,选择接受噪音的材料像垫圈、衬垫、约束层的材料,电机外壳采纳噪音接受罩,隔断和绝缘声音的传播。合理的电机的机构设计,如径向纰谬称设置导致的不平衡力,定子槽和线圈–槽/极组合的精确选择,将有助于削减不平衡的磁拉力、扭矩脉动、齿槽转矩。

低落步进电机振动、噪音的办理措施

与驱动电路有关的措施

步进电机的振动噪音由驱动电路引起的缘故原由如下:

定子电流的高次谐波含量(细分时孕育发生)。

相电流的不平衡,分外长短恒电流节制状态。

电源的颠簸。

激磁电流的波形。

此中(1)的高次谐波为主要缘故原由。步进电机应用方波电流驱动,一定含有大年夜量的高次谐波,由此孕育发生振动和噪音。是以驱动电流最好为正弦波。靠近正弦波的驱动措施有步进电机的细分步进驱动。下图为电机1/4细分、半步、整步驱动的振动对照,其振动为依次增添的。

与电机有关的措施

步进电机的振动噪音由步进电机本体引起的缘故原由如下:

激磁电源的高次谐波因素。

齿槽转矩

径向吸引力引起的转子变形孕育发生的振动噪音。

定子与端盖的刚性不敷

线圈及磁路的不平衡,及机器布局的纰谬称。

各部分共同松动。

线圈本身的位移。

转子偏幸或动平衡不好。

轴承预紧力分歧适。

除此之外,还要斟酌以下缘故原由:

与安装机器和负载系统的共振。

传动系统(齿轮啮合的不平衡等)。

上述中,与电机有关的低落振动和噪音效果好的措施如下:

前进定子的刚度

两相56mmHB型步进电机(1.8)的布局如下图所示:

转子直径减小约10%,定子壳体增添10%,前进定子的刚性后与原设计比拟,其振动噪音如下图所示得以改良。

步进电机孕育发生噪音的缘故原由,主要有高次谐波孕育发生的电磁力,定子刚度不敷,定子主极对转子孕育发生的吸引力,引起定子的微小变形等。

定子的多主极

定子刚度与噪音之间的关系如上图所示,定子主极吸引转子才使澳门新莆京app官网定子发生微小变形,也为孕育发生噪音的缘故原由。如上(两相56mmHB型步进电机布局图)所示,两相HB型有8个主极。两相时定子主极数为4、8、16,三相时主极数为3、6、9、12等。一样平常主极数越多,低速转矩越低,高速相应能力越好,线圈越小,振动噪音越得以改良。

下面以伺服步进电机(VR型的步进电机)为例,先容低落振动、噪音的措施。定子的主极数为三相6极或三相12极,阐发径向引起的振动,可以获得低落噪音的办理措施,可以看到6极有6个地方磁场变更,12极有12个地方磁场变更,然而12个极处的变更量比6个极的小,以是孕育发生的振动就小。

HB型步进电机,主极越多,线圈绕制的光阴越长,用度越高,但主极的增添是低落振动噪音的一种手段。

微调定子小齿布局

低落激磁磁通中高次谐波的有效手段,如如下图所示,是使转子齿相对定子齿的节距为不等距角1、2等,经由过程不合角度措施低落磁通的高次谐波,减小齿槽转矩。

两相电机时,齿槽转矩由四次谐波构成,设计时主要斟酌打消四次澳门新莆京app官网谐波。定子与转子齿距进行微小变更,使部分交链磁通减小,距角特点的峰值转矩减小。今朝,贩卖的两相步进电机,除特殊用于制动等方面,一样平常均采纳微调节距或改变外形构造,减小齿槽转矩。

下图为两相步进电机的例子,齿槽转矩使距角特点孕育发生畸变。两相电机的齿槽转矩为距角特澳门新莆京app官网点周期的1/4,即变成四次谐波。定子电流与永远磁铁转子磁通的距角特点的理论值为虚线所示的正弦波,此曲线叠加上齿槽转矩孕育发生的四次谐波,合成为粗线描述的畸变转矩曲线,距角特点畸变,则成为非正弦波,引起位置定位精度变差,振动和噪音变大年夜。齿槽转矩的相位由定子与转子齿相对位置关系抉择,定子与转子齿的微小位置偏移,使各齿孕育发生的四次谐波的相位发生微小变更,起到相互抵消的感化,从而减小齿槽转矩。

上图(微调定子小齿布局)所示的微调要领,定子与转子齿的齿形及相位角的偏移量,是各个电机临盆厂家重点钻研的地方。日本伺服公司对有无微调的电机特点进行了以下对照。

下图表示两相步距角1.8的步进电机在有和没有微调环境下的细分驱动时的速率-振动特点。无微调电机细分驱动时,如虚线所示,低速区域或中速区域可看到振动的峰值,而应用微调要领,可打消此中大年夜部分的振动。

其次,对照这两个电机在两相激磁驱动要领下的速率-噪声特点,如下图所示。对照看出,应用微调偏移要领的噪音获得大年夜幅改良。电机速率越快,噪音的低后进果越显着。

对三相HB型步进电机进行对照,下图为有无采纳微调偏移措施的特点曲线。此图中,上图为三相HB型1.2、6主极,无微调偏移的齿槽转矩;下图为三相HB型1.2、12主极,有微调偏移的齿槽转矩。三相HB型步进电机,同一步距角的电机的齿槽转矩对照,定子极数多,微调偏移效果好,12主极1.2的产品齿槽转矩减小17.4%。

安装减震器可以低落噪音

步进电机安装在机械上时,在固定电机处可垫硬质橡胶等减震器材,以便阻拦与底板孕育发生的共振。此种措施低落噪音效果显着,被广泛应用。详细措施有两种:一种为用厚度为几mm的硬质橡胶将安装步进电机的前面钢板夹成三明治状态,作为步进电机的前面连接板应用;另一种是将两片钢板用硬质橡胶像三明治那样连接,置于步进电机与安装设备之间。这些称为装配减震器,其低落噪声效果显着,但步进电机要寄托安装底板散热,而橡胶材料的热传导机能差,以是要留意电机温升。

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