為什么步進電機需要減速箱
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- 作者：
- 來源：
- 發布時間：2020-10-20
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【概要描述】步進電機以在低速的情況下具有精確的定位能力與高扭矩傳遞功能而著稱，但是他們需要仔細的尺寸以確保電機匹配負載與應用參數，以便盡量減少失步或者電機堵轉的可能性。對于一個步進電機系統增加一個減速箱能夠通過減少負載與電機的慣量比，增加對于負載的扭矩，減少電機的振蕩來改善電機的性能。
為什么步進電機需要減速箱
【概要描述】步進電機以在低速的情況下具有精確的定位能力與高扭矩傳遞功能而著稱，但是他們需要仔細的尺寸以確保電機匹配負載與應用參數，以便盡量減少失步或者電機堵轉的可能性。對于一個步進電機系統增加一個減速箱能夠通過減少負載與電機的慣量比，增加對于負載的扭矩，減少電機的振蕩來改善電機的性能。
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步進電機以在低速的情況下具有精確的定位能力與高扭矩傳遞功能而著稱，但是他們需要仔細的尺寸以確保電機匹配負載與應用參數，以便盡量減少失步或者電機堵轉的可能性。對于一個步進電機系統增加一個減速箱能夠通過減少負載與電機的慣量比，增加對于負載的扭矩，減少電機的振蕩來改善電機的性能。
減速負載與電機的慣量比
引發步進電機在應用中失步的原因是慣量。負載慣量與馬達慣量之比決定了電機驅動與控制負載的能力，尤其是在運動的加速與減速部分。如果負載慣量特別高于電機慣量，那么在控制負載的時候，電機將會經歷一個困難的時間。并且過頭（比指令所要求的更多的步數）或者負脈沖信號（失步）可能會發生。一個非常高的負載-電機慣量比可能會引起減速電機吸取過量的電流與堵轉。
一個減少慣量比的方式是使用帶有更高慣量的更大的電機。但是，這個意味著更高的成本，更高的重量，并且還對系統的其它部分，例如聯軸器，電纜以及驅動組件造成涓滴效應。然而，對系統增加一個減速箱能夠減少負載與慣量比，其比例是減速比的平方。
對負載增加轉矩
另一個使用帶有減速箱的步進電機的原因是在于這個能夠增加更多的扭矩來驅動負載。當負載通過一個電機-減速箱的組合來驅動時，齒輪箱乘以來自于電機的扭矩，這個是與減速比與齒輪箱的效率成正比例關系。
但是，雖然齒輪箱能夠擴大扭矩，但是速度將會減少。（這也就是為什么有的時候他們被稱為“速度減速器”或者（齒輪減速器））換句話說，當一個齒輪箱被添加到了電機上的時候，電機必須轉得更快以提供目標速度來帶動負載。
步進電機扭矩的減少與速度的增加，其比例都是一樣的，這是由于啟動轉矩以及其它損失。在速度與扭矩之間所存在著的相反關系意味著在電機不能夠傳遞所需要的扭矩之前（即使乘以減速比），唯一實際的是增加速度。
減少共振與振動
但是，增加電機的速度確實存在一個好處。電機額外的速度在安裝了齒輪箱之后，電機運行在共振頻率范圍之外，而搖晃與振動可能會引起電機失步甚至堵轉。
為了確保減速箱有一個正確的扭矩，速度以及慣量值，選擇一個高精度，低背隙的齒輪箱是一件非常重要的事情，尤其將減速箱連接到步進電機的時候。
回想一下，步進電機是運行在開環系統之中的，并且齒輪箱中的背隙將會降低系統的定位精度，并且沒有任何反饋來監控或者糾正定錯誤。這也就是為什么步進應用通常使用高精度行星齒輪箱，其背隙低至2到3弧分。一些制造商能夠提供帶有諧波齒輪的步進電機，這個可以在很多的應用場景之中，展示零背隙。
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