與驅(qū)動電路有關(guān)的方法

由驅(qū)動電路引起的步進電機的振動和噪聲的原因如下。

定子電流的諧波分量（在分段過程中生成）。相電流不平衡，尤其是在非恒定電流控制狀態(tài)下。功率波動。勵磁電流的波形。

其中，（1）高諧波是主要原因。步進電機由方波電流驅(qū)動，方波電流不可避免地包含大量諧波，從而產(chǎn)生振動和噪聲。因此，驅(qū)動電流優(yōu)選是正弦波。接近正弦波的驅(qū)動方法是步進電機的子步進驅(qū)動。下圖比較了四分之一，半步和全步驅(qū)動中電動機的振動，并且振動依次增大。

與電機有關(guān)的方法

步進電機的振動和噪聲是由步進電機的主體引起的，如下所示。

它是勵磁電源的高次諧波分量。由于齒槽轉(zhuǎn)矩和徑向引力引起的轉(zhuǎn)子變形而產(chǎn)生的振動和噪聲。定子和端蓋的剛度不夠，是線圈和磁路的不平衡，以及機械結(jié)構(gòu)的不對稱。零件調(diào)整松散。線圈本身的位移。轉(zhuǎn)子偏心或動平衡差。軸承預緊力不正確。

還請考慮以下原因。

與已安裝的機器和負載系統(tǒng)產(chǎn)生共鳴。傳動系統(tǒng)（不平衡齒輪嚙合等）。

其中，減少與電動機相關(guān)的振動和噪聲的有效方法是：

提高定子的剛度

下圖顯示了2相56mmHB步進電機（1.8°）的結(jié)構(gòu)。

轉(zhuǎn)子的直徑減小約10％，定子殼體的直徑增大10％。如圖所示，在提高了定子的剛度之后，與原始設(shè)計相比，振動和噪聲得到了改善。以下。

步進電動機中的噪聲的主要原因是由高次諧波產(chǎn)生的電磁力，定子剛度不足，并且定子的主磁極被吸引到轉(zhuǎn)子上，從而導致定子輕微變形。

定子的多主極

上圖顯示了定子剛度與噪聲之間的關(guān)系，并且定子的主極吸引轉(zhuǎn)子，導致定子略微變形，從而產(chǎn)生噪聲。如上所述（2相56mmHB型步進電機的結(jié)構(gòu)圖）2相HB型有8個主極。定子的主極數(shù)為2相為4、8、16，3相為3、6、9、12等。通常，主極越多，高速響應越好，低速轉(zhuǎn)矩越低，線圈越小，振動和噪聲越好。

下面以伺服步進電機（VR型步進電機）為例介紹減少振動和噪音的方法。定子的主極為3相6極或3相12極。通過分析由徑向引起的振動，可以獲得降噪解決方案，可以看到存在6個磁場變化。在6極12磁場中，它是12極，但是12極的變化量小于6極的變化，因此振動較小。

HB型步進電機具有更多的主極和更長的線圈繞組時間，因此成本更高，但是增加主極是減少振動和噪音的一種手段。

微調(diào)定子小齒結(jié)構(gòu)

如下圖所示，降低勵磁磁通中高次諧波的一種有效方法是使轉(zhuǎn)子齒相對于定子齒的螺距以不同的角度δ1，δ2等形成。通過不同角度的方法減小磁場。通過傳遞更高的諧波來降低齒槽轉(zhuǎn)矩。

在兩相電動機的情況下，齒槽轉(zhuǎn)矩由四次諧波組成，這是一種主要考慮消除四次諧波的設(shè)計。定子和轉(zhuǎn)子之間的齒距略有變化，從而減少了一些相互關(guān)聯(lián)的磁通量，并減小了槳距角特性的峰值轉(zhuǎn)矩。今天發(fā)售的兩相步進電機，除特殊應用（如制動）外，通常采用微調(diào)距離或改變其形狀和結(jié)構(gòu)以減小齒槽轉(zhuǎn)矩。

下圖是兩相步進電機的示例，并且齒槽轉(zhuǎn)矩使俯仰角特性失真。兩相電動機的齒槽轉(zhuǎn)矩成為角度特性的四分之一周期，即四次諧波。定子電流和永磁體轉(zhuǎn)子磁通之間的俯仰角特性的理論值是由虛線表示的正弦波，該正弦波疊加在由齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生并合成為失真的第四諧波上。粗線表示的轉(zhuǎn)矩曲線角度特性發(fā)生畸變，產(chǎn)生非正弦波，從而導致定位精度差，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)系確定。由于定子和轉(zhuǎn)子齒的微小位置偏差，在每個齒中產(chǎn)生的四次諧波的相位可能會略有變化并相互抵消。這減小了小的齒槽轉(zhuǎn)矩。

上圖所示的微調(diào)方法（微調(diào)定子小齒結(jié)構(gòu)），定子和轉(zhuǎn)子齒的齒形以及相角δ的偏移是各個電機制造商的重點。日本伺服公司對以下內(nèi)容進行了比較，但未進行微調(diào)或調(diào)整電動機特性。

下圖顯示了帶或不帶微調(diào)細分驅(qū)動器的步進角為1.8°的兩相步進電機的速度振動特性。如果不進行微調(diào)就細分和驅(qū)動電動機，則如虛線所示，在低速或中速區(qū)域可以看到振動的峰值，并且可以通過微調(diào)方法消除大部分振動。

其次，比較兩相勵磁驅(qū)動模式下的兩個電動機的速度噪聲特性，如下圖所示。作為比較的結(jié)果，您可以看到使用微調(diào)偏移方法時的噪聲得到了極大的改善。電機轉(zhuǎn)速越高，降噪效果越明顯。

比較三相HB型步進電機，下圖顯示了帶有或不帶有微調(diào)補償方法的特性曲線。上圖顯示了三相HB型1.2°，6個主極，齒槽轉(zhuǎn)矩且無微調(diào)偏移。下圖顯示了三相HB型1.2°，12個主極，齒槽轉(zhuǎn)矩。具有微調(diào)的補償力矩。三相HB型步進電動機將電動機的齒槽轉(zhuǎn)矩與相同的步距角進行比較，以比較具有更多固定激勵，良好的微調(diào)偏移效果和12個主磁極1.2的產(chǎn)品的齒槽轉(zhuǎn)矩。 °降低17.4％。

安裝減震器可以降低噪音

在機器上安裝步進電機時，可以使用諸如硬質(zhì)橡膠的減震材料來防止與底板的共振。該方法對降低噪聲有明顯的效果，并被廣泛使用。有兩種特定的方法，一種是用幾毫米厚的硬質(zhì)橡膠將步進電機的前面板安裝起來，然后將其用作步進電機的前連接板。另一種是使用兩個刨絲器。硬質(zhì)橡膠被夾在步進電機和安裝裝置之間。這就是所謂的設(shè)備減震器，降噪效果明顯，但是步進電機依靠安裝基座來散熱，橡膠材料的導熱性很差，所以要注意電機溫度的升高。