怎么樣避德國(guó)SEW電機(jī)共振區(qū)？

    怎么樣避德國(guó)SEW電機(jī)共振區(qū)？

    德國(guó)SEW電機(jī)振動(dòng)是經(jīng)常遇到的問(wèn)題，會(huì)影響電機(jī)的使用壽命，可以通過(guò)機(jī)械和電磁方面解決。但是低速振動(dòng)是所有步進(jìn)電機(jī)都存在的正?，F(xiàn)象，是什么原因？

    離散的，逐步的運(yùn)動(dòng)使步進(jìn)電機(jī)具有的定位能力，這也導(dǎo)致某些不良的性能特征，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)子的慣性而在每一步中自然會(huì)表現(xiàn)出較小的振動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)略微超調(diào)（或在某些情況下會(huì)下沖）步進(jìn)位置并振蕩，直到以正確的步進(jìn)角“穩(wěn)定"下來(lái)。如果這些振蕩的頻率與電動(dòng)機(jī)的固有頻率相匹配，則會(huì)發(fā)生共振，從而導(dǎo)致聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲，振動(dòng)，并在情況下導(dǎo)致失步或失速。

    步進(jìn)電機(jī)共振區(qū)是指，步進(jìn)電機(jī)在固定細(xì)分的某款驅(qū)動(dòng)器下測(cè)試，在一定范圍內(nèi)，例：驅(qū)動(dòng)器S-245D細(xì)分1600時(shí)，50~100轉(zhuǎn)/分，電機(jī)抖動(dòng)，超過(guò)或低于此速度則無(wú)抖動(dòng)。

    50~100轉(zhuǎn)/分，這個(gè)范圍就是共振區(qū)，上面的任意一個(gè)點(diǎn)，都是共振點(diǎn)。

    使用德國(guó)SEW電機(jī)時(shí)一般是避開(kāi)，如果一定要用低速，可以采取一些措施來(lái)降低步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的共振；我們也嘗試通過(guò)加工工藝減少共振區(qū)范圍，比如特殊繞組配置，低慣量轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)，材料剛性，配合是否松動(dòng)，結(jié)構(gòu)是否存在不對(duì)稱等。

    怎么樣避開(kāi)步進(jìn)電機(jī)共振區(qū)？

    步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的諧振頻率（ω）正比與電機(jī)的轉(zhuǎn)矩剛度（K）和慣性（J）之比的平方根，改變?nèi)魏我粋€(gè)參數(shù)都會(huì)改變電動(dòng)機(jī)的諧振頻率。

    （1）增加阻尼

    機(jī)械阻尼器（無(wú)論是內(nèi)部粘性阻尼器還是外部阻尼設(shè)備）都可以通過(guò)改變系統(tǒng)的慣性來(lái)消除或減少步進(jìn)電機(jī)的共振，從而改變電機(jī)的共振頻率。

    如果電動(dòng)機(jī)確實(shí)發(fā)生共振，則阻尼器會(huì)吸收一些振動(dòng)能量，這些振動(dòng)能量是在電動(dòng)機(jī)振蕩并固定在步進(jìn)位置時(shí)產(chǎn)生的。

    （2）控制流向電機(jī)的電流，比如在電機(jī)驅(qū)動(dòng)中串聯(lián)電阻Rs，會(huì)減小電機(jī)繞組時(shí)間常數(shù)，從而使換相變得迅速。

    （3）加減速箱

    在德國(guó)SEW電機(jī)上增加減速箱電機(jī)將需要以更高的速度運(yùn)行，從而避開(kāi)其共振頻率范圍，達(dá)到低速輸出速度。

    （4）減少步距角

    步距角X脈沖頻率=電機(jī)轉(zhuǎn)速，較小的步距角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至下一個(gè)位置所需的轉(zhuǎn)矩較小，因此電流的積累和衰減不再那么大，并且可以減少過(guò)沖。可以微步進(jìn)或使用五相相步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，五相步進(jìn)電機(jī)通過(guò)將定子和轉(zhuǎn)子齒之間的偏移減小到齒距的1/10來(lái)減小電機(jī)的步距，從而獲得0.72度的步進(jìn)角，但是成本高，減少步進(jìn)電動(dòng)機(jī)共振的廣泛方案是減小電機(jī)的步距角。通過(guò)電子驅(qū)動(dòng)器將每個(gè)步細(xì)分成較小的增量，一般不用整步，1.8°半步細(xì)分=0.9°，相應(yīng)脈沖頻率從200脈沖/圈提高到400；1.8度16個(gè)細(xì)分=0.1125°，脈沖頻率=3200脈沖/圈，驅(qū)動(dòng)器的作用就使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)。

    （5）如果還是不能解決步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)和噪音，可以將步進(jìn)電機(jī)換成伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的性能可以很好的解決噪音以及振動(dòng)的

    步進(jìn)電機(jī)性能除了電機(jī)本體外，還會(huì)根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式和控制方法不同而受到很大影響。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式又分為整步、半步、細(xì)分驅(qū)動(dòng)等模式，常用兩相步進(jìn)電機(jī)都是1.8°的步進(jìn)角，需要200個(gè)脈沖轉(zhuǎn)一圈。如果給驅(qū)動(dòng)器200個(gè)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，就叫整步，如果給400個(gè)脈沖轉(zhuǎn)一圈，叫半步，再800,1600,3200等等脈沖轉(zhuǎn)一圈，就算細(xì)分了，只是細(xì)分?jǐn)?shù)不同而已

    步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的三種基本驅(qū)動(dòng)模式：整步、半步、細(xì)分驅(qū)動(dòng)。

    步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器整步，半步和細(xì)分是什么和區(qū)別

    整步驅(qū)動(dòng)

    在整步驅(qū)動(dòng)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器按脈沖/方向指令對(duì)兩相步進(jìn)電機(jī)的兩個(gè)線圈循環(huán)激磁（即將線圈充電設(shè)定電流），這種驅(qū)動(dòng)方式的每個(gè)脈沖將使電機(jī)移動(dòng)一個(gè)基本步距角，即1.80度 （標(biāo)準(zhǔn)兩相電機(jī)的一圈共有200個(gè)步距角）

    半步驅(qū)動(dòng)

    兩相線圈是周期性進(jìn)行單相然后雙相激磁步進(jìn)電機(jī)將以每個(gè)脈沖0.90度的半步方式轉(zhuǎn)動(dòng)。漢德保步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器所有整/半步式驅(qū)動(dòng)器均能整步、半步驅(qū)動(dòng)，由驅(qū)動(dòng)器的撥碼開(kāi)關(guān)選擇，與整步進(jìn)式相比，半步式具有精度高一倍，低速振動(dòng)小的。因此，在實(shí)際使用整/半步驅(qū)動(dòng)器時(shí)，通常采用半步模式。

    步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分

    驅(qū)動(dòng)器設(shè)置細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式有兩個(gè)：低速振動(dòng)小，定位精度高。對(duì)于需要低速運(yùn)行(即電機(jī)軸有時(shí)工作轉(zhuǎn)速低于60轉(zhuǎn)/分)或定位精度低于0.90度的步進(jìn)應(yīng)用中，細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器被廣泛使用，其基本原理是根據(jù)正弦和余弦步控制電機(jī)兩個(gè)線圈的電流，使步進(jìn)角的距離可分為若干個(gè)細(xì)分，例如16個(gè)細(xì)分的驅(qū)動(dòng)方式可使每圈200個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)的步進(jìn)電機(jī)達(dá)到每圈25000步進(jìn)的高運(yùn)行精度。

    細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式是降低振動(dòng)極為的方法，但是有以下要點(diǎn)需要注意：

    細(xì)分驅(qū)動(dòng)在低速運(yùn)行時(shí)效果越好，如果輸入頻率太快，對(duì)細(xì)分波形來(lái)說(shuō)，由于不能得到希望的電流波形，會(huì)使電機(jī)跟蹤精度變差。

    理論上細(xì)分?jǐn)?shù)越多，降低振動(dòng)的效果越，但實(shí)際到8細(xì)分是效果變化并不大。通過(guò)實(shí)際測(cè)試不同細(xì)分?jǐn)?shù)的電流波形和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角，我們發(fā)現(xiàn)8細(xì)分與16細(xì)分以上不會(huì)果的差別。細(xì)分的角度雖然能定位，但其精度不高，因此定位控制時(shí)，用細(xì)分的2相或1相導(dǎo)通方式來(lái)定