如何找到小电机的噪音源,并让安静下来

小型化是许多行业持续关注的问题,也是近年来的主要趋势之一,从手工工具到桌面和工厂设备,无论是用于生产、测试还是日常实验室使用,运动和定位系统都需要更小、更强大的电机。随着设备体积越来越小,电机设计接受这种小型设备的挑战越来越大。

电机制造业涉及微型电机制造已经有很长一段时间了,电机足够小的情况下,由于缺乏应用所需的规格和应用领域才没有普及,例如提供设备在市场上具有竞争力所需的足够扭矩或速度。另外一个原因是使用一个大框架的微型电机和收纳周围的所有其他组件,往往需要特殊的支架和安装硬件。在这个小范围内的运动控制是一个具有挑战性,迫使工程师们在设计空间结构上做出妥协。

共振频率导致运动精度误差

所有微型电机都有一定的步进误差,工程师们自然会尽可能选择误差最小的电机。例如,步进误差以弧分为增量进行测量,其中1弧分等于0.0167°,在64微步进时,0.9°步进电机的行业平均误差为0.075°(4.5弧分),0.9°步进电机平均误差仅为0.025度(1.5弧分),步进电机可以在确定在任何位置停止和保持位置。在一定的速度下,步进电机会产生共振和剧烈振动,这可能会变成剧烈的运动。这种噪声是由于旋转频率,以步为单位,匹配电机的固有共振频率,这种共振频率是由电机每走一步产生的。

决定微型电机谐振速度的主要因素有两个:转矩刚度和惯性,改变电机的转矩特性会将谐振点移到较低或较高的转速。这可以通过改变驱动器的电源电压或驱动器提供的电流来实现,增加这两个值中的任何一个都会使共振频率移到更高的速度,改变负载的惯性也会改变谐振频率,这可以通过在步进电机的后侧添加阻尼器来实现。如果共振点足够高,电机将永远看不到它,因此,可以产生较少的噪音。

电机噪音也可能来自其他原因,包括机械问题、电气问题或使用错误的电机,这些元件中的第一个包括前后轴承,它们安装在电机端盖内,并安装在电机轴上。大多数噪音较大的电机在后盖上的轴承安装不良,这一点可以从电机制造商装配过程中的缺陷以及电机部件的尺寸公差中看出。如果安静操作至关重要,要求电机制造商加严端盖轴承孔内的公差,并合理处理关键尺寸。

电噪声是听不见的,但可以在示波器或应用程序内的其他电气设备上看到,电噪声可能是由于微型电机的电阻和电感不平衡引起的,这种不平衡是由电机制造不良引起的。从使用优质电线的制造商中选择,或者,要求用一根粗大的电线来制造电机。电线需要具有厚重的金属丝双层涂有保护材料,即使在卷绕过程中出现刻痕,也几乎不存在割穿两层涂层的风险。简单的误用,或者选择产生比需要更大扭矩的电机时,该设备将显示出更高的振动和噪音,一般来说,工程师应该选择扭矩比应用需要大20%的电机。

结论

微型电机很难设计和制造,在应用上常常无法与大型电机竞争,但其提供了一种独特的设计方法,微型混合式电机随后才被创造出来,许多需要小型电机的应用的完美候选者,例如:医疗设备和实验室自动化领域尤其如此。总的来说,需要高精度的应用,如微型泵、流体计量和控制、夹管阀和光学传感器控制,可以利用这项技术,该产品甚至可以融入电动手动工具,如电子移液管,其中混合电机以前不可能集成。

来源:老赵说制造

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