步進電機的噪音從何而來

步進電機廣泛用于自動化、數字制造、醫療和光學設備等幾乎所有類型的移動應用中。

步進電機的優點是成本相對較低，在不使用變速箱的情況下在靜止和低速時具有高扭矩，以及對定位任務的固有適用性。與三相無刷電機和伺服驅動器相比，步進電機不一定需要復雜的控制算法或位置反饋來進行換向。

步進器的缺點是噪音很大，即使在低速或靜止時也是如此。步進電機有兩個主要的振動源：步進分辨率，以及斬波器和脈沖寬度調制 (PWM) 模式導致的副作用。

步進分辨率和微步

典型的步進電機有 50 個磁極，可實現 200 個完整步長，每個步距角為 1.8°，可實現 360° 的完整機械旋轉。但也有步數較少的步進電機，甚至高達 800 個全步。最初，這些電機用于全步或半步模式。施加在兩個電機線圈 A(藍色)和 B(紅色)上的電流矢量在整個電氣旋轉(電氣 360°)上顯示為矩形。如圖 3 和圖4 中突出顯示的那樣，電機線圈以 90° 相移模式以全電流或無電流供電。因此，每個周期的一電轉由 4 個整步或 8 個半步組成。也就是說，50 極步進電機需要 50 次電氣旋轉才能完成一整機械轉。

全步操作(電機線圈 A = 藍色和 B = 紅色)

半步操作(電機線圈 A = 藍色和 B = 紅色)

全步或半步等低分辨率步進模式是步進電機的主要噪聲源。它們引入了巨大的振動，這種振動遍布系統的整個力學，特別是在低速和接近某些共振頻率時。在較高的速度下，由于慣性矩，這些影響會降低。

轉子可以想象成一個諧波振蕩器或彈簧擺，如圖 所示。在驅動器電子設備施加新的電流矢量后，轉子將沿著新指令位置的方向步進到下一個全步或半步位置。與脈沖響應類似，轉子過沖并圍繞下一個位置振蕩，從而導致機械振動和噪音。運動遠非平穩，尤其是在較低的速度下。

轉子的擺動行為導致振動

為了減少這些振蕩，可以應用一種稱為微步進的機制。這將一個完整的步驟分成更小的部分，或微步驟。典型分辨率為 2(半步)、4(四分之一步)、8、32 甚至更多微步。定子線圈不是以全電流或零電流供電，而是以中間電流水平接近完整的正弦波波形超過 4 個完整的步驟。這將永磁轉子定位在兩個后續完整步驟之間的中間位置。這甚至允許適應步進電機的物理特性或應用的特殊定制電流波形(TRINAMIC的驅動芯片支持該功能)。

微步進的****分辨率由驅動器的 A/D 和 D/A 功能定義。Trinamic 的步進電機控制器和驅動器允許使用每整步高達 256(8 位)微步的步進電機，使用芯片的集成可配置正弦波表甚至完全自定義電流波形。

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