與驅動電路有關的方法

由驅動電路引起的步進電機的振動和噪聲的原因如下。

定子電流的諧波分量（在分段過程中生成）。相電流不平衡，尤其是在非恒定電流控制狀態下。功率波動。勵磁電流的波形。

其中，（1）高諧波是主要原因。步進電機由方波電流驅動，方波電流不可避免地包含大量諧波，從而產生振動和噪聲。因此，驅動電流優選是正弦波。接近正弦波的驅動方法是步進電機的子步進驅動。下圖比較了四分之一，半步和全步驅動中電動機的振動，并且振動依次增大。

與電機有關的方法

步進電機的振動和噪聲是由步進電機的主體引起的，如下所示。

它是勵磁電源的高次諧波分量。由于齒槽轉矩和徑向引力引起的轉子變形而產生的振動和噪聲。定子和端蓋的剛度不夠，是線圈和磁路的不平衡，以及機械結構的不對稱。零件調整松散。線圈本身的位移。轉子偏心或動平衡差。軸承預緊力不正確。

還請考慮以下原因。

與已安裝的機器和負載系統產生共鳴。傳動系統（不平衡齒輪嚙合等）。

其中，減少與電動機相關的振動和噪聲的有效方法是：

提高定子的剛度

下圖顯示了2相56mmHB步進電機（1.8°）的結構。

轉子的直徑減小約10％，定子殼體的直徑增大10％。如圖所示，在提高了定子的剛度之后，與原始設計相比，振動和噪聲得到了改善。以下。

步進電動機中的噪聲的主要原因是由高次諧波產生的電磁力，定子剛度不足，并且定子的主磁極被吸引到轉子上，從而導致定子輕微變形。

定子的多主極

上圖顯示了定子剛度與噪聲之間的關系，并且定子的主極吸引轉子，導致定子略微變形，從而產生噪聲。如上所述（2相56mmHB型步進電機的結構圖）2相HB型有8個主極。定子的主極數為2相為4、8、16，3相為3、6、9、12等。通常，主極越多，高速響應越好，低速轉矩越低，線圈越小，振動和噪聲越好。

下面以伺服步進電機（VR型步進電機）為例介紹減少振動和噪音的方法。定子的主極為3相6極或3相12極。通過分析由徑向引起的振動，可以獲得降噪解決方案，可以看到存在6個磁場變化。在6極12磁場中，它是12極，但是12極的變化量小于6極的變化，因此振動較小。

HB型步進電機具有更多的主極和更長的線圈繞組時間，因此成本更高，但是增加主極是減少振動和噪音的一種手段。

微調定子小齒結構

如下圖所示，降低勵磁磁通中高次諧波的一種有效方法是使轉子齒相對于定子齒的螺距以不同的角度δ1，δ2等形成。通過不同角度的方法減小磁場。通過傳遞更高的諧波來降低齒槽轉矩。

在兩相電動機的情況下，齒槽轉矩由四次諧波組成，這是一種主要考慮消除四次諧波的設計。定子和轉子之間的齒距略有變化，從而減少了一些相互關聯的磁通量，并減小了槳距角特性的峰值轉矩。今天發售的兩相步進電機，除特殊應用（如制動）外，通常采用微調距離或改變其形狀和結構以減小齒槽轉矩。

下圖是兩相步進電機的示例，并且齒槽轉矩使俯仰角特性失真。兩相電動機的齒槽轉矩成為角度特性的四分之一周期，即四次諧波。定子電流和永磁體轉子磁通之間的俯仰角特性的理論值是由虛線表示的正弦波，該正弦波疊加在由齒槽轉矩產生并合成為失真的第四諧波上。粗線表示的轉矩曲線角度特性發生畸變，產生非正弦波，從而導致定位精度差，振動和噪聲增大。齒槽轉矩的相位由定子和轉子齒之間的相對位置關系確定。由于定子和轉子齒的微小位置偏差，在每個齒中產生的四次諧波的相位可能會略有變化并相互抵消。這減小了小的齒槽轉矩。

上圖所示的微調方法（微調定子小齒結構），定子和轉子齒的齒形以及相角δ的偏移是各個電機制造商的重點。日本伺服公司對以下內容進行了比較，但未進行微調或調整電動機特性。

下圖顯示了帶或不帶微調細分驅動器的步進角為1.8°的兩相步進電機的速度振動特性。如果不進行微調就細分和驅動電動機，則如虛線所示，在低速或中速區域可以看到振動的峰值，并且可以通過微調方法消除大部分振動。

其次，比較兩相勵磁驅動模式下的兩個電動機的速度噪聲特性，如下圖所示。作為比較的結果，您可以看到使用微調偏移方法時的噪聲得到了極大的改善。電機轉速越高，降噪效果越明顯。

比較三相HB型步進電機，下圖顯示了帶有或不帶有微調補償方法的特性曲線。上圖顯示了三相HB型1.2°，6個主極，齒槽轉矩且無微調偏移。下圖顯示了三相HB型1.2°，12個主極，齒槽轉矩。具有微調的補償力矩。三相HB型步進電動機將電動機的齒槽轉矩與相同的步距角進行比較，以比較具有更多固定激勵，良好的微調偏移效果和12個主磁極1.2的產品的齒槽轉矩。 °降低17.4％。

安裝減震器可以降低噪音

在機器上安裝步進電機時，可以使用諸如硬質橡膠的減震材料來防止與底板的共振。該方法對降低噪聲有明顯的效果，并被廣泛使用。有兩種特定的方法，一種是用幾毫米厚的硬質橡膠將步進電機的前面板安裝起來，然后將其用作步進電機的前連接板。另一種是使用兩個刨絲器。硬質橡膠被夾在步進電機和安裝裝置之間。這就是所謂的設備減震器，降噪效果明顯，但是步進電機依靠安裝基座來散熱，橡膠材料的導熱性很差，所以要注意電機溫度的升高。