步進(jìn)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)剖析&解決方案
1步距響應(yīng)
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指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作1個(gè)步距時(shí)，轉(zhuǎn)子發(fā)生的角度變位。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)步距角，轉(zhuǎn)子到達(dá)目標(biāo)位置后，因轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角度-轉(zhuǎn)矩特性的恢復(fù)力而反復(fù)進(jìn)行衰減振動(dòng)（過(guò)沖·回沖），最終在指定位置停止。 脈沖信號(hào)連續(xù)輸入時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作由1步距響應(yīng)的重復(fù)疊加形成。因此，隨著脈沖信號(hào)輸入，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)的現(xiàn)象。 |
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連續(xù)步距響應(yīng)
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電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)大小受轉(zhuǎn)速影響發(fā)生變化。
低速運(yùn)轉(zhuǎn)：連續(xù)產(chǎn)生1步距響應(yīng)特性。
共振頻率：由于持續(xù)大幅度過(guò)沖?回沖現(xiàn)象重疊，振動(dòng)較大。 高速運(yùn)轉(zhuǎn)： 在產(chǎn)生過(guò)沖?回沖之前切換到下一個(gè)步距，振動(dòng)不明顯。 |
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振動(dòng)特性的測(cè)定
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◇ 測(cè)定工具與方法
旋轉(zhuǎn)中的電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，通常以速度進(jìn)行觀測(cè)。東方馬達(dá)在觀測(cè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)速度時(shí)，以DC測(cè)速發(fā)電機(jī)（1000 r/min 下3 V 輸出）為手段。
DC測(cè)速發(fā)電機(jī)將檢測(cè)到的轉(zhuǎn)速變換成直流電壓輸出，
通過(guò)測(cè)定電壓變動(dòng)進(jìn)行測(cè)定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)的大小。 如圖所示，電壓變動(dòng)與速度變動(dòng)的關(guān)系呈比例關(guān)系。 |
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◇2相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)整步驅(qū)動(dòng)下的振動(dòng)特性
其中，振動(dòng)劇烈變大時(shí)的某一脈沖頻率（速度）領(lǐng)域稱(chēng)為共振頻率。
其中，振動(dòng)劇烈變大時(shí)的某一脈沖頻率（速度）領(lǐng)域稱(chēng)為共振頻率。
◇不同速度下DC測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出波形
隨著速度的提高，振動(dòng)越小。
隨著速度的提高，振動(dòng)越小。
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--------振動(dòng)產(chǎn)生的原因---------
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轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)
低速下的大幅振動(dòng)是步距動(dòng)作時(shí)的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)引起的。勵(lì)磁切換意味著在極短時(shí)間內(nèi)造成角度-轉(zhuǎn)矩特性的移動(dòng)，
因此會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)矩跳躍，導(dǎo)致速度變動(dòng)。
如果步距角度比例變小，則勵(lì)磁切換時(shí)的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)也小，振動(dòng)隨之變小。
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POINT
5相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)從結(jié)構(gòu)上擁有比2相更好的振動(dòng)特性。 可有效降低振動(dòng)。
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慣性負(fù)載的影響
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施加慣性負(fù)載時(shí)，振動(dòng)周期會(huì)被放大。即使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩相同，但如有慣性負(fù)載，則加速度會(huì)減小，動(dòng)作會(huì)變得緩慢。
右圖是用1步距響應(yīng)來(lái)表示慣性負(fù)載的影響。
●黑線為電動(dòng)機(jī)單體狀態(tài)。紅線為轉(zhuǎn)子附加3倍轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的狀態(tài)。
●由于總慣性增加了4倍，因此振動(dòng)周期為2倍，振動(dòng)衰減時(shí)間約為4倍。
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--------振動(dòng)特性的改善提案---------
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微步驅(qū)動(dòng)
◇縮小步距角，降低過(guò)沖·回沖
微步驅(qū)動(dòng)是將輸往步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各線圈的電流作細(xì)分化分配，使定子的磁通量變化平順。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角變小，同時(shí)抑制轉(zhuǎn)矩余波。
通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)電流的微小變化，將步距角細(xì)分化的微步技術(shù)，有效降低振動(dòng)與噪音。
微步驅(qū)動(dòng)是將輸往步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各線圈的電流作細(xì)分化分配，使定子的磁通量變化平順。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角變小，同時(shí)抑制轉(zhuǎn)矩余波。
通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)電流的微小變化，將步距角細(xì)分化的微步技術(shù)，有效降低振動(dòng)與噪音。
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POINT
2相CVD驅(qū)動(dòng)器的電流控制分辨率（平滑驅(qū)動(dòng)控制）最高可達(dá)2048*200＝409600分割/轉(zhuǎn)。 |
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降低驅(qū)動(dòng)電流
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◇去除多余的轉(zhuǎn)矩
降低驅(qū)動(dòng)電流*以消減多余的轉(zhuǎn)矩，減小轉(zhuǎn)矩跳躍產(chǎn)生的影響。
*注意確認(rèn)滿足轉(zhuǎn)矩安全率 |
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POINT 分辨率不高時(shí)， 如多余的轉(zhuǎn)矩過(guò)大， 轉(zhuǎn)矩跳躍的影響會(huì)變大， 從而產(chǎn)生振動(dòng)， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電動(dòng)機(jī)失步。 |
使用減速機(jī)型電動(dòng)機(jī)
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◇ 避開(kāi)共振頻率
使用減速機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，可避開(kāi)振動(dòng)較大的低速領(lǐng)域、共振頻率。
同時(shí)減小因慣性負(fù)載過(guò)大而產(chǎn)生的抖動(dòng)，縮短定位時(shí)間，但最高速度會(huì)降低。
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POINT 圓盤(pán)、擺臂等 大慣量機(jī)構(gòu)， 慣性比過(guò)大會(huì)造成振動(dòng)， 甚至失步。 |
增加慣性負(fù)載
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◇ 改變共振頻率
適當(dāng)?shù)脑黾討T性負(fù)載*可改變共振頻率， 從而減小振動(dòng)。
*注意確認(rèn)滿足轉(zhuǎn)矩安全率 |
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增加摩擦負(fù)載
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◇ 加快振動(dòng)衰弱
增加摩擦負(fù)載*使得轉(zhuǎn)子的動(dòng)作延遲。摩擦負(fù)載對(duì)振動(dòng)頻率沒(méi)有影響，但由于摩擦負(fù)載會(huì)吸收振動(dòng)能量，會(huì)加快振動(dòng)衰減。 *注意確認(rèn)滿足轉(zhuǎn)矩安全率 *注意停止精度可能會(huì)變差 |
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使用制振器
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◇ 吸收振動(dòng)能量
 是一種可有效抑制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)及改善高速性能的機(jī)械式阻尼器。 慣性體與硅凍膠密封于塑料外殼內(nèi)，由硅凍膠吸收振動(dòng)能量，并轉(zhuǎn)化成熱能。 |
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使用高分辨率型電動(dòng)機(jī)
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◇ 縮小步距角·避開(kāi)共振頻率領(lǐng)域
從電動(dòng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)上改變共振頻率，以減小振動(dòng)。  |
POINT 當(dāng)微步驅(qū)動(dòng)的分辨率設(shè)置最大時(shí)，高分辨率型比標(biāo)準(zhǔn)型的分辨率多出一倍，可進(jìn)一步減少振動(dòng)。  |
--------東方馬達(dá)技術(shù)設(shè)計(jì)·助力實(shí)現(xiàn)低振動(dòng)性能---------
優(yōu)異的電流控制
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◇ 以正弦波為基本的驅(qū)動(dòng)
為保證發(fā)生轉(zhuǎn)矩恒定，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是“切換”線圈的電流，如電流波形按矩形波方式進(jìn)行的運(yùn)行。此時(shí)，無(wú)法保證發(fā)生轉(zhuǎn)矩保持恒定，存在轉(zhuǎn)矩變動(dòng)導(dǎo)致振動(dòng)變大的速度區(qū)間。 東方馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器對(duì)電流波形進(jìn)一步細(xì)分分割后，電流波形逐漸接近正弦波的現(xiàn)象，故此能夠順暢的運(yùn)轉(zhuǎn)。  |
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◇ CVD系列全速領(lǐng)域微步驅(qū)動(dòng)
采用全數(shù)字控制的微步驅(qū)動(dòng)器，電流控制實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，大幅改善振動(dòng)幅度，全速度領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更低振動(dòng)和噪音。
采用全數(shù)字控制的微步驅(qū)動(dòng)器，電流控制實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，大幅改善振動(dòng)幅度，全速度領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更低振動(dòng)和噪音。
◇平滑驅(qū)動(dòng)控制
減小步距角以降低過(guò)沖·回沖，實(shí)現(xiàn)正弦波電流驅(qū)動(dòng)，使用整步也能平滑運(yùn)行。
減小步距角以降低過(guò)沖·回沖，實(shí)現(xiàn)正弦波電流驅(qū)動(dòng)，使用整步也能平滑運(yùn)行。
實(shí)時(shí)獨(dú)立的電流檢測(cè)
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◇ 各相電流獨(dú)立檢測(cè)
該設(shè)計(jì)能正確檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的輸入電流。但需使用較多的檢測(cè)電路和檢測(cè)信號(hào)，電路構(gòu)成較為復(fù)雜。CVD驅(qū)動(dòng)器通過(guò)數(shù)字化控制進(jìn)行了彌補(bǔ)。 |
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高精密的電動(dòng)機(jī)制造
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◇ 精加工的定子/轉(zhuǎn)子小齒
對(duì)轉(zhuǎn)子·定子上的小齒施行研磨精加工，內(nèi)部加工精度的差距對(duì)于特性表現(xiàn)是相當(dāng)明顯。 這是影響步進(jìn)電動(dòng)機(jī)停止精度的精準(zhǔn)性、振動(dòng)的重要因素之一！ |
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全速度領(lǐng)域 低振動(dòng)·低噪音
CVK系列5相具有更佳的振動(dòng)特性。
相關(guān)產(chǎn)品
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2相·5相步進(jìn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)用DC電源輸入驅(qū)動(dòng)器 ?CVD系列 低振動(dòng)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器搭載微步驅(qū)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)更低振動(dòng)。 提供可根據(jù)安裝方式、電纜線出線方向選擇的3種驅(qū)動(dòng)器 。 |
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如需幫助，請(qǐng)洽詢本公司客戶咨詢中心（電話：400-820-6516）。
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