减少步进电机振动.解决噪声的方法
步进电机结构紧凑.易于控制.安全性高.成本低.作为一种高性能的数字电气元件，其高转距优势广泛应用于各种类型的开环控制系统中。然而，步进电机有一个缺陷。在简单的开环设计中，它可以在低速下产生噪音。噪声和共振主要来自驱动电路和机械结构的共振。
噪声可能是任何电气设备的问题，从变压器到直流电机，行业一直在寻找经济的方法来降低噪声，提高电气设备的感知质量水平。到目前为止，还没有关于分析和清除小型电机振动和噪声的可能方法的文献。市场上一般驱动电路产生振动噪声的原因：定子电流的高次谐波含量、不平衡的两相电流，特别是恒压驱动法、电源电压波动、励磁电流波型。
电机噪声源-结构设计
清除噪声首先确定噪声的来源，例如结构设计.设计电子逆变器.选择和组装各种合适的零件和材料，选择吸收噪音的材料，如垫圈.垫片.对于约束层的材料，电机外壳采用噪声吸收盖、隔断和绝缘声传播。合理的电机机构设计，如轴向不对称设置、定子槽和线圈引起的不平衡力–正确选择槽/极组合将有助于减少不平衡的磁张力.扭距脉冲.齿槽转矩。
减少步进电机振动.解决噪声的方法
与驱动电路相关的方法
驱动电路引起的步进电机振动噪声原因如下：
高次谐波含量的定子电流(细分时产生)。
相电流不平衡，尤其是非恒定电流控制状态。
电源起伏。
波型激磁电流。
其中，(1)高谐波是主要原因。步进电机由方波电流驱动，必须含有大量的高谐波，从而产生振动和噪声。因此，驱动电流应为正弦波。接近正弦波的驱动模式由步进电机的细分驱动。下图显示了电机的1/4细分.一步.整步驱动的振动比较，其振动依次增加。
与电机有关的方法
步进电机本身引起的振动噪声原因如下：
高次谐波成分的激磁电源。
齿槽转矩
转子变形引起的振动噪声，轴向吸引力。
定子和端盖的刚度不够
线圈和磁路不平衡，机械结构不对称。
各部分配合松脱。
线圈本身的位移。
转子偏心或动平衡不好。
轴承预紧力不合适。
此外，还要考虑以下原因：
与安装机械和负载系统的共振。
传动装置(齿轮啮合不平衡等)。
以上，减少振动和噪声效果与电机有关的方法如下：
提高定子的刚度
两相56mmHB型步进电机(1).8°)图中所示的结构：
与原设计相比，转子直径减小约10%，定子壳体增加10%，提高了定子的刚度，其振动噪声如图所示。
步进电机产生噪声的主要原因是高谐波产生的电磁力、定子刚度不足、定子主极对转子的吸引力、定子的细微变形等。
多主极定子
定子刚度与噪声的关系如上图所示。定子主极吸引转子，使定子略有变形，这也是产生噪声的原因。以上(两相56mmHB两相步进电机框架图)HB有8个主极。两相时定子主极为4.8.16、三相时主极数为3.6.9.12等。一般情况下，主极数越多，低速转距越小，高速响应能力越好，线圈越低，振动噪声越好。
下面是伺服步进电机(VR以类型步进电机为例，介绍减振.噪声法。定子的主极是三相六极或三相12极。通过分析轴向引起的振动，可以得到降噪的解决方法。在6极中可以看到6个地方的磁场变化，在12极中可以看到12个地方的磁场变化。但是12个极的变化比6个极的小，所以振动小。
HB类型步进电机，主极越多，绕线时间越长，成本越高，但是主极的增加是降低振动噪声的一种手段。
定子小齿结构的微调
减少中高谐波的有效方法，如图所示，使转子齿的相对定子齿的节径为不定距离角δ1.δ2等，通过不同的角度降低磁通的高次谐波，降低齿槽扭矩。
在两相电机中，槽扭矩由四个谐波组成，主要考虑去除四个谐波。定子和转子齿之间的距离略有变化，减少了部分交链磁通量，并降低了具有角度特征的峰值旋转距离。目前，销售的两相步进电机，除特殊制动外，一般采用微调整距离或改变形状结构，以降低齿槽扭矩。
下图是两相步进电机的一个例子。齿槽扭矩扭曲了距离角的特征。两相电机的齿槽扭矩为距角特征周期的1/4，即成为四次谐波。定子电流与永磁转子磁通的距离角特征的理论值为虚线所示的正弦波。这条曲线与齿槽扭矩产生的四次谐波叠加在一起，形成粗线描述的扭曲距离曲线。如果距离角特征失真，则形成非正弦波，导致位置定位精度降低，振动和噪声增加。齿槽扭矩的相位由定子与转子齿之间的相对位置关系决定。定子与转子齿之间的细微位置偏移，使每个齿产生的四次谐波相位略有变化，相互抵消，从而降低齿槽扭矩。
上图所示的微调方法(微调定子小齿结构)，定子和转子齿的齿形和相位角δ偏移，是各电机厂家重点探索的地方。日本伺服企业对电机的特性进行了以下比较。
下图表示两相步距角1.8°步进电机调的情况下，步进电机的速度-振动特性。当没有微调电机细分驱动时，如虚线所示，可以看到低速区域或中速区域的振动峰值，而微调可以去除大部分振动。
其次，比较两相励磁驱动模式下两台电机的速率-噪声特性，如图所示。相比之下，微调偏移模式下的噪声得到了很大的改善。电机速度越快，降噪效果越明显。
对三相HB比较类型步进电机，下图显示了微调偏移模式的特征曲线。在这个图中，上图显示了三相HB型1.2°.6主极，无微调偏移的齿槽扭矩;下图显示了三相。HB型1.2°.12主极，齿槽转矩微调偏移。HB与同步角电机的齿槽扭矩相比，定子极大，微调偏移效果好，12主极1.2°商品齿槽扭矩降低17.4%。
安装减震器可以降低噪音
当步进电机安装在机器上时，硬橡胶等减振设备可以放置在固定电机上，以防止与底板的共振。这种方法具有显著的降噪效果，并得到了广泛的应用。有两种具体的方法：一种是厚度mm硬橡胶将步进电机前面的钢板夹成三明治状态，作为步进电机前面的固定板;另一种是在步进电机和安装设备之间用硬橡胶连接两块钢板。这些被称为设备减震器，其降噪效果显著，但步进电机依靠底板的安装，橡胶材料的导热性能较差，因此应注意电机的温升。