Как минимизировать вибрацию шагового двигателя?

Я хотел бы запустить шаговый двигатель на очень плавной постоянной скорости с минимальными вибрациями как для держателя, удерживающего его, так и для его мощности. Как мне управлять шаговым двигателем, чтобы скорость оставалась постоянной даже между шагами?

Что вам нужно, это синусоидальный ток привода.

Другими словами, вы должны относиться к двигателю как к обычному бесщеточному двигателю, а не как к шаговому двигателю. Это требует довольно специализированных шаговых драйверов, и это не просто.

Более простой альтернативой может быть попытка микрошагового шагового двигателя, но это не даст вам идеально плавного вращения.

Действительно, в ситуациях, когда вам нужно чрезвычайно плавное вращательное движение, шаговый двигатель - это просто неправильная система управления. Вы должны использовать бесщеточный двигатель переменного тока или, по крайней мере, щеточный серводвигатель постоянного тока.

Вот достойный технический документ по модальности шагового привода, в отличие от синхронных двигателей переменного тока.

При полноприводном движении ротор действует во многом как система пружинных масс , причем ротор является массой, а магнитная сила - пружиной. Когда вы переходите от одного шага к другому, движение всегда будет грубым. Ротор в значительной степени перепрыгивает с одного шага на другой, и требуется некоторое время, пока пружина не поглотит энергию ротора, вызывая небольшое колебание (читай: грубое движение ).

Вы можете сгладить это, когда вы используете полушаговый режим, и вы можете дополнительно скомпенсировать нелинейность крутящего момента, ср. эта ссылка

Следуя этой логике, вы, в конечном счете, в конечном итоге будете использовать точный, микропереход и синусоидальное вождение. ( См. Эту ссылку для микро-степпинга )

Еще несколько деталей:

Резонансная частота ротора шагового двигателя обычно составляет где-то около 50 Гц ... 400 Гц. Когда вы управляете двигателем в режиме полного шага на его собственной механической резонансной частоте, все будет довольно плохо, и, скорее всего, вы потеряете (перепрыгните) шаги. Для медленных скоростей рекомендуется оставаться ниже резонансной частоты двигателя. На высоких скоростях старайтесь выходить за пределы резонанса настолько быстро, насколько это возможно при ускорении, и не используйте полный шаг вождения.

Я могу только предложить редукторы, если скорость не является ограничивающим фактором.

В противном случае я бы пошел на бесщеточные моторы с некоторой обратной связью.

Оцените свою структуру и комбинации возбудителей для возможности ослабления "акустически-механически"

Импульсные прямоугольные токи приводят к высокому крутящему моменту, но сильному модулированному крутящему моменту со многими гармониками. Это неизбежно и снижает крутящий момент путем микроперехода или избегания резонансных частот ....

Таким образом, основами устранения резонанса и жужжания в механических подсистемах является повышение резонансной частоты с помощью жесткого шасси и развязка с помощью эластомерных амортизаторов для ослабления резонанса структуры или, если это невозможно, добавление вязкого демпфирования. Это качества, заложенные в конструкцию фундамента при землетрясении, корпуса динамиков Bass Reflex и крепления двигателя ротора.

Раньше я тестировал шаговые двигатели на японских жестких дисках в 80-х годах с помощью шаговых, а затем линейных роторных редкоземельных двигателей. Вы можете узнать больше из реверс-инжиниринга лучших японских дизайнов, чем пытаться изобретать велосипед.

В рамках моей карьеры после НИОКР я провел затем тестирование по валидации проектирования или DVT, чтобы квалифицировать OEM-компанию Corp., которая заключила контракты на миллион долларов. (Hitachi дочерняя компания) дизайн NPL был очень тихо и очень быстро с ускоренными темпами ступенчатых и маслонаполненные вибрационных демпферами так же , как автомобильные трансмиссии, которые имеют, но сделан из тонких медных колец в прозрачных пластиковых кольцах ослабить вибрацию и значительно уменьшить выброс , а также как создать профиль скорости для плавного ускорения до максимальной скоростизатем замедлиться до целевой позиции. Они использовали только режим полушагового моста, но часто использовали жесткие предварительно натянутые полосы фольги SS вместо ремня или цепи, чтобы транскрибировать вращательное и линейное редукторы на поворотном или линейном приводе, но это было очень эффективно для быстрой плавной бесшумной работы на твердая опорная плита .

Все механические системы имеют резонанс и требуют анализа, чтобы убедиться, что частота стимула не является субгармоникой основной частоты шагового двигателя, и даже амортизаторы имеют Q-усиление в качестве фильтра нижних частот.

Примечание: все дисководы теперь используют вращающиеся звуковые катушки (например, соленоидные двигатели с изогнутыми редкоземельными элементами с подвижными катушками). Тем не менее, дисководы гибких дисков и DVD-плееры используют степперы с червячной передачей для сервоприводов. Узнайте, почему они работают так гладко с точки зрения механического фильтра низких частот.

Крутящий момент шага также падает с ростом оборотов и использования ШИМ. Таким образом, самый большой крутящий момент при останове / пуске, а конечный крутящий момент минимален. Поля должны быть известны в соответствии с вашими потребностями и обеспечить отсутствие забавных резонансов от механической магнитной шпоры.

Я знаю, что в системах драйвера H с ШИМ-режимом существуют резонансные и субрезонансные вибрации, поэтому будьте осторожны, чтобы измерить, какую вибрацию вы слышите и откуда она идет! Магнитно-шаговый резонанс или субрезонанс. и получить маховик роторного демпфера.

У меня такая же проблема с моим устройством с питанием от шагового двигателя, кроме самых высоких скоростей.

Я решил присоединиться к замечательным отзывам, которые я прочитал выше и на других сайтах.

Я использую зубчатый ремень и искал способ гасить импульсы. Прямо сейчас это шумно и на более медленных скоростях это просто "стук" с каждым импульсом.

В своих исследованиях я наткнулся на натяжитель ремня (пружинный ремень), чтобы помочь смягчить шаговый импульс. Если вы используете ремень, это может помочь.

Чтобы уменьшить вибрацию:

1. добавить массу - например, маховик и т. д.
2. Изолировать - использовать третье лицо для доставки энергии
3. уменьшить силу - уменьшить ток, микропереход или (в моем случае добавить натяжитель ремня пружины) множество других способов уменьшить усилие.
4. тюнинг - запустить двигатель на более высоких скоростях с понижением, если применимо
5. демпфировать - например, «амортизатор», может быть как пружинный натяжитель ремня с амортизатором

Я думаю, что лучший способ - это выбрать другой тип двигателя, как отмечалось выше.

См. Страницу поддержки Geckodrive , в частности, Примечания по применению-> Step Drivers-> Как работает Morphing (извините, прямая ссылка невозможна). Основы Step Motor также полезны.

В основном, если вы хотите идти достаточно быстро, тогда происходят две вещи:

1. Вам не нужно микрошаг.
2. Вы теряете большую часть крутящего момента двигателя.