步進電機振動。這就是他們所做的。為了最大限度地減少電機振動，首先我們需要了解它們的來源。

步進電機通過組合特定旋轉角度的小“步進”，無需編碼器的幫助，即可提供精確的位置控制。然而，它們在步驟之間表現出微小的振動。雖然大多數時候振動是無法觀察到的，但振動確實會轉化為噪音，這種噪音可能會通過連接到電機的其他機制被放大。在嘗試解決問題之前了解振動的來源非常重要。

正如您在上面的視頻中看到的，振動是不明顯的。然而，如果你從顯微鏡下看，它實際上會顯示電機軸實際上每一步都有超調和欠調。在下面的視頻中，我們使用 5 相 0.72° 步進電機來演示其 1 步振動特性以及步進電機性能在更高速度下更平滑的原因。

在步進電機內部，轉子和定子之間有一個微小的氣隙，磁通量在氣隙中流動，唯一存在的摩擦是在滾珠軸承中。當命令電機移動和停止時，滾珠軸承中沒有足夠的摩擦力來阻止超速。這意味著由于慣性力，電機軸在每一步都會先過沖然后下沖。電機軸或轉子停止這種過沖和下沖所需的時間稱為“穩定時間”。

在某些情況下，步進引起的振動會變得足夠大，從而導致步進失誤或噪音過大，例如在共振頻率下運行時。共振頻率源自扭矩剛度和慣性之間的關系，改變任一參數都可以將共振頻率移到工作范圍之外以提高性能。 避開電機的共振頻率是消除此類振動的簡單方法。

在下面的視頻中，我們展示了如何測量振動以及它如何在不同速度下發生變化。

雖然可能無法完全消除步進電機的振動，但有許多方法可以通過機械或電氣方式解決此問題。

在這篇文章中，我們將討論最常見和最有效的降低振動的方法。

減少振動的機械方法

首先，我們將介紹最常見的減少步進電機振動的機械方法。

1. 安裝機械清潔風門。

一個簡單的減少振動的方法是在電機的后軸上安裝一個干凈的阻尼器。清潔阻尼器基本上是密封的塑料外殼，帶有一個裝有硅膠的慣性主體。額外的慣性和硅膠有助于吸收振動并提供穩定的阻尼效果。

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2.使用高分辨率型步進電機。

一些電機制造商提供的步進電機具有更多的轉子齒數(100 個而不是 50 個)。齒數的增加使整步分辨率加倍，并有助于降低振動幅度，因為電機現在每步移動的距離更短。 這意味著標準的 1.8° 2 相步進電機變為 0.9° 電機，標準 0.72° 5 相步進電機變為 0.36° 電機。甚至可以通過齒輪傳動或微步進實現更精細的分辨率，這也在下面進行了介紹。

另一個好處是，100 齒轉子還提高了電機的停止位置精度，適用于精確位置控制應用，如下面的視頻所示。

3.使用5相步進電機。

與高分辨率型步進電機類似，5 相 0.72° 步進電機與 2 相 1.8° 步進電機相比，也可以實現更精細的整步分辨率并減少振動。與 2 相電機相比，5 相電機具有相同的轉子，但有 10 個定子極而不是 8 個。這將整步分辨率從每轉 200 步增加到 500 步。請務必注意，停止位置精度是齒數(而非分辨率)的函數，因此與標準 2 相比，高分辨率型 2 相或 5 相(0.9° 或 0.36°)電機仍可提供更好的停止精度相或 5 相(1.8° 或 0.72°)電機。

4.使用齒輪步進電機。

減速機通常用于提高扭矩同時降低電機轉速，但增加的剛性有助于抑制振動從電機傳遞到負載，齒輪摩擦有助于減少超調和欠調，其一致的扭矩輸出可提供更穩定的運行.

根據齒輪比，可以降低電機自身的振動。

可以避免低速振動范圍，因為電機以更高的速度旋轉。

無減速機帶減速機

5. 對電機進行徹底的選型。

確定電機的大小涉及找到電機可以舒適運行的“最佳位置”。試圖根據最大規格來確定電機的尺寸是錯誤的。例如，步進電機的速度-扭矩曲線描繪了電機將在何處失速，因此絕對不建議完全按照這些規格來確定電機尺寸。同樣重要的是不要使電機尺寸過大，因為過大的扭矩可能會增加振動量。如果你確實加大了步進電機的尺寸，你可以通過降低電機電流來減少過大的扭矩(提示：電流與扭矩成正比)。

慣性被定義為物體對速度變化的抵抗力，并且經常被忽視。選擇齒輪比時，注意不要超過推薦的“慣性比”。對于無齒輪步進電機，其慣量比的計算方法是將總負載慣量除以轉子慣量。對于減速電機，其慣量比是通過將總負載慣量除以轉子慣量 x 齒輪比的平方來計算的。

對電機要求進行全面分析并在必要時提供足夠的安全系數只會有助于保證長期性能。許多制造商提供尺寸調整軟件來簡化此過程。

除電機外，機器中可能還有其他部件也會產生振動。在某些情況下，步進電機的振動可能會被連接到電機的外部機構放大。確保沒有任何松動，必要時使用橡膠索環來降低噪音。

減少振動的電氣方法

您還可以通過多種方式以電氣方式(或通過驅動器)減少振動。

1.使用微步進電機驅動器

傳統上，微步可能是最推薦的方法。微步是通過在相位之間劃分電機電流來實現的，這是通過驅動器完成的。通過微步進，驅動器精確控制扭矩和位置的能力極大地影響了其減少扭矩波動、振動和可聞噪聲的能力。 不一致的相電流會由于不均勻的步進或扭矩而增加振動。如果驅動器不能精確調節電流或提供均勻的電流波形，那么無論電機制造得多么好，電機都會振動。

以下視頻演示了微步的工作原理。

然而，在許多情況下，所有速度范圍內的振動都無法僅通過微步來解決。

2.使用獨立解決振動的驅動程序

Oriental Motor 的 CVD 雙極恒流斬波驅動器(來自 CVK 系列)專門設計用于通過獨立處理每種類型的振動在所有速度范圍內提供低振動性能。由于采用單獨的相電流檢測器，這些驅動器可以很好地調節電流并提供非常均勻的電流波形。

與使用模擬電位器設置電機電流的傳統方法相比，CVD 驅動器采用數字化電流控制。 通過更好的電流控制，電機停止精度也得到提高。雖然我們將停止位置精度指定為 +/-0.05°，但實際上即使在微步進過程中，電機在現實生活中的性能也要好得多。

CVD 驅動器以不同方式處理每種類型的振動。以下是步進電機表現出的3 種主要振動類型。

低速振動(約0~50 RPM是步進運動引起的

中速振動(約50~200 RPM)是由扭矩變化或共振頻率引起的

高速振動(約500 RPM及以上)是由反電動勢和恒流控制不穩定引起的。

CVD 驅動器具有獨特的Smooth Drive全時微步功能，可提供具有全步分辨率控制的微步性能。激活后，驅動器將在內部對電機進行微步(每 1.8° 整步 2,048 步)，同時控制器以整步分辨率提供脈沖。Smooth Drive 功能最初是為了減輕脈沖發生器的負擔而開發的，它可以減少所有速度范圍內的振動，尤其是在 0 至 50 RPM 的低速范圍內。驅動器中還內置了電流勵磁相位校正功能，可通過優化扭矩矢量減少 50 至 200 RPM 速度范圍內的振動。這減少了轉矩脈動和共振。此外，電流補償控制通過使用電機數據和獨特的算法減少 500 RPM 及以上的振動，只有同時設計電機和驅動器的制造商才能提供這種算法。

審核編輯：湯梓紅