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杏彩网页平台:降低步进电机振动、噪音的解决方法

时间:2024-12-23 06:28:15 来源:杏彩网页平台登录 作者:杏彩网页平台娱乐登陆 点击: 1次

  步进电机具有结构简单、易于控制、安全性高、成本低、转矩高等优点,作为一种高性能的数字化电气元件,广泛应用于各种类型的开环控制系统中。然而,步进电机有一个缺点,在简单的开环设计中,它可以在低速产生噪声。噪声和共振主要来源于驱动电路和机械结构的共振。

  噪声可能是任何电气设备的问题,从变压器到直流电机,工业界一直在寻找经济的方法来降低发出声噪声并提高电气设备的感知质量水平。到目前为止,还没有任何关于可能的方法的文献,分析和消除小型电动机的振动和噪声。市场上一般驱动电路产生振动噪声的原因:定子电流的高次谐波含量,不平衡两相电流,特别是恒压驱动法,电源电压波动,励磁电流波形。

  噪音的消除首先识别噪音的来源,例如结构设计、电子逆变器的设计、各种合适零件及材料的选择以及组装过程,选择吸收噪音的材料像垫圈、衬垫、约束层的材料,电机外壳采用噪音吸收罩,隔断和绝缘声音的传播。合理的电机的机构设计,如径向不对称设置导致的不平衡力,定子槽和线圈–槽/极组合的正确选择,将有助于减少不平衡的磁拉力、扭矩脉动、齿槽转矩。

  其中(1)的高次谐波为主要原因。步进电机使用方波电流驱动,必然含有大量的高次谐波,由此产生振动和噪音。因此驱动电流最好为正弦波。接近正弦波的驱动方法有步进电机的细分步进驱动。下图为电机1/4细分、半步、整步驱动的振动比较,其振动为依次增加的。

  转子直径减小约10%,定子壳体增加10%,提高定子的刚性后与原设计相比,其振动噪音如下图所示得以改善。

  步进电机产生噪音的原因,主要有高次谐波产生的电磁力,定子刚度不够,定子主极对转子产生的吸引力,引起定子的微小变形等。

  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定子发生微小变形,也为产生噪音的原因。如上(两相56mmHB型步进电机结构图)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。一般主极数越多,低速转矩越低,高速响应能力越好,线圈越小,振动噪音越得以改善。

  下面以伺服步进电机(VR型的步进电机)为例,介绍降低振动、噪音的方法。定子的主极数为三相6极或三相12极,分析径向引起的振动,可以得到降低噪音的解决方法,可以看到6极有6个地方磁场变化,12极有12个地方磁场变化,然而12个极处的变化量比6个极的小,所以产生的振动就小。

  HB型步进电机,主极越多,线圈绕制的时间越长,费用越高,但主极的增加是降低振动噪音的一种手段。微调定子小齿结构

  降低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δ1、δ2等,通过不同角度方法降低磁通的高次谐波,减小齿槽转矩。

  两相电机时,齿槽转矩由四次谐波构成,设计时主要考虑消除四次谐波。定子与转子齿距进行微小变化,使部分交链磁通减小,距角特性的峰值转矩减小。目前,销售的两相步进电机,除特殊用于制动等方面,一般均采用微调节距或改变形状构造,减小齿槽转矩。

  下图为两相步进电机的例子,齿槽转矩使距角特性产生畸变。两相电机的齿槽转矩为距角特性周期的1/4,即变成四次谐波。定子电流与永久磁铁转子磁通的距角特性的理论值为虚线所示的正弦波,此曲线叠加上齿槽转矩产生的四次谐波,合成为粗线描述的畸变转矩曲线,距角特性畸变,则成为非正弦波,引起位置定位精度变差,振动和噪音变大。齿槽转矩的相位由定子与转子齿相对位置关系决定,定子与转子齿的微小位置偏移,使各齿产生的四次谐波的相位发生微小变化,起到互相抵消的作用,从而减小齿槽转矩。

  上图(微调定子小齿结构)所示的微调方式,定子与转子齿的齿形及相位角δ的偏移量,是各个电机生产厂家重点研究的地方。日本伺服公司对有无微调的电机特性进行了以下比较。

  下图表示两相步距角1.8°的步进电机在有和没有微调情况下的细分驱动时的速度-振动特性。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,而使用微调方式,可消除其中大部分的振动。

  其次,比较这两个电机在两相激磁驱动方式下的速度-噪声特性,如下图所示。比较看出,使用微调偏移方式的噪音得到大幅改善。电机速度越快,噪音的降低效果越明显。

  对三相HB型步进电机进行比较,下图为有无采用微调偏移方法的特性曲线。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比较,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%。

  步进电机安装在机器上时,在固定电机处可垫硬质橡胶等减震器材,以便阻止与底板产生的共振。此种方法降低噪音效果明显,被广泛使用。具体方法有两种: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使用;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。这些称为装置减震器,其降低噪声效果明显,但步进电机要依靠安装底板散热,而橡胶材料的热传导性能差,所以要注意电机温升。

  电动伺服系统的一般结构为三个闭环控制,即电流环、速度环和位置环。一般情况下,对于交流伺服驱动器,可通过对其内部功能参数进行人工设定而实现位置控制、速度控制、转矩控制等多种功能。那么关于伺服电机有哪些需要知道的呢? 1如何正确选择伺服电机和步进电机? 答:主要视具体应用情况而定,简单地说要确定:负载的性质(如水平还是垂直负载等),转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求,上位控制要求(如对端口界面和通讯方面的要求),主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源,或电池供电,电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或的型号。 2选择步进电机还是伺服电机系统? 答:其实,选择什么样的电机应根据具体应用情况而定,

  的问题解答 /

  步进电机区别于其他控制用途电机的最大特点是,它可接受数字控制信号(电脉冲信号)并转化成与之相对应的角位移或直线位移,因而本身就是一个完成数字模拟转化的执行元件。 而且它能进行开环位置控制,输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量。这样的增量位置控制系统与传统的直流伺服系统相比,其成本明显降低,几乎不必进行系统调整。因此,步进电机广泛应用于数控机床、机器人、遥控、航天等领域,特别是微型计算机和微电子技术的发展,使步进电机获得更为广泛的应用。 步进电机的速度特性 步进电机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。其角速度与脉冲频率成正比,而且在时间上与脉冲同步。因而在转子齿数和运行拍数一定的情况下,只要控制脉冲频率即可获得所需速度。由

  摘要:介绍了一种计算机串行口经二次开发,用作步进电机的新方法。计算机通过向串行口发送数据产生控制脉冲,实现对步进电机的控制。 关键词:串行口 二次开发 控制脉冲 步进电机 步进电机在数控机床、医疗器械、仪器仪表等自动或半自动设备中得到了广泛应用。用计算机控制步进电机的通常作法是采用步进控制卡, 系统构成如图1所示 。其中Pulse、Dir分别为控制电机的转换步数和旋转方向的信号;CWL(Clock Wise Limit)、CCWL(Counter Clock Wise Limit)分别为电机顺、逆时针旋转的限位信号;ORG为定位信号。 这种方法不仅成本较高,而且不便于操作。在计算机扩展槽上安装控制卡,必需打开

  1 引言 数控技术是一种采用计算机对机械加工过程中各种控制信息进行数字化运算处理,并通过高性能的驱动单元对机械执行构件进行自动化控制的高新技术。现代机械加工业逐步向柔性化、集成化、智能化方向发展,因此新一代数控技术就必需强调具有开放式、智能化、网络化的特征 。本文采用新型微处理器、高性能集成电路,研究开发智能步进电机控制卡。 2 系统总体结构设计 通过对步进电机关键技术进行分析、研究和比较,并综合国内外运动产品智能化、集成化、开放化的发展趋势,我们提出的步进电机运动总体结构如图1所示。 图1 系统总体结构 3 系统硬件电路设计 3.1 脉冲分频电路设计 本系统

  日前,德州仪器 (TI) 宣布推出针对电机启动的新一代系列可扩展评估平台中的首款 评估套件 (DRV8412-C2-KIT)。该套件包含直接启动两部有刷 DC 电机或单部步进电机所需的所有软硬件。该款解决方案具有高集成度和高稳健性,可缩短在 50 V 电压下工作电流高达 6 A(连续值)/12 A(峰值)的有刷 DC 及步进电机的开发进程。其应用范围涵盖医用泵、开门机 (gate opener)、舞台照明、纺织制造工具以及工业或消费类机器人等。如欲了解更多详情或订购产品,敬请访问: 。 主要特性与优势: • 开盒即用的电机控制及驱动器解决方案包含 DR

  摘要: CIPH9803A是一种可编程五相步进电机控制芯片,它具有步数、递转启动、停止、暂停、高速、快速等多种设置功能。文中介绍了CIPH9803A的引脚功能和工作原理,并给出其在五相步进电机控制系统中的应用电路。     关键词: CIPH9803A 五相步进电机 控制系统 1 引言 CIPH9803A是一种可编程五相步进电机控制芯片。该芯片具有步数设置(最大步数高达100万步)、可逆运转、启动、停车、暂停、工速、快速等多种设置功能,它具有一个传感信号输入端口,可控制步进电机的定位停车。实际应用表明,以CIPH9803A专用芯片为核心的五相步进电机控制电路具有成本低、可靠性高等优点,特别适合机床设

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