Bases sur le moteur pas à pas: types, objectif et comment ils fonctionnent

Dans cet article, nous couvrirons les bases des moteurs pas à pas. Vous découvrirez le principe de travail, la méthode de contrôle, l'utilisation et les types de moteurs pas à pas.

Introduction du moteur pas à pas

Bases de moteur pas à pas

Un moteur pas à pas est un moteur électrique dont la principale caractéristique est que son arbre tourne en effectuant des étapes, c'est-à-dire en se déplaçant par une quantité fixe de degrés. Cette fonctionnalité est obtenue grâce à la structure interne du moteur et permet de connaître la position angulaire exacte de l'arbre en comptant simplement comment les étapes peuvent avoir été effectuées, sans avoir besoin d'un capteur. Cette fonctionnalité le rend également approprié pour une large gamme d'applications.

Principes de travail du moteur pas à pas

Comme tous avec des moteurs électriques, les moteurs pas à pas ont une partie stationnaire (le stator) et une pièce mobile (le rotor). Sur le stator, il y a des dents sur lesquelles les bobines sont câblées, tandis que le rotor est soit un aimant permanent, soit un noyau de fer à réticence variable. Nous plongerons plus profondément dans les différentes structures de rotor plus tard. Le principe de travail de base du moteur pas à pas est le suivant: En dynamisant une ou plusieurs des phases du stator, un champ magnétique est généré par le courant qui coule dans la bobine et le rotor s'aligne sur ce champ. En fournissant différentes phases en séquence, le rotor peut être tourné par une quantité spécifique pour atteindre la position finale souhaitée.

Types de conducteur de moteur pas à pas

Il existe différents pilotes de moteur pas à pas disponible sur le marché, qui présentent différentes fonctionnalités pour des applications spécifiques. Les caractéristiques les plus importantes incluent l'interface d'entrée. Les options les plus courantes sont:

• Étape / direction - En envoyant une impulsion sur la broche de pas, le conducteur modifie sa sortie de telle sorte que le moteur effectuera un pas, dont la direction est déterminée par le niveau sur la broche de direction.

• Phase / Activer - Pour chaque phase d'enroulement du stator, la phase détermine la direction actuelle et les déclencheurs permettent si la phase est sous tension.

• PWM - contrôle directement les signaux de la porte des FET à bas côté et à haut.

Une autre caractéristique importante d'un conducteur de moteur pas à pas est si elle n'est capable de contrôler la tension à travers l'enroulement, ou aussi le courant qui le traverse:

• Avec le contrôle de la tension, le conducteur régule uniquement la tension à travers l'enroulement. Le couple développé et la vitesse à laquelle les étapes sont exécutées ne dépendent que des caractéristiques du moteur et de la charge.

• Les moteurs de contrôle actuels sont plus avancés, car ils régulent le courant qui coule à travers la bobine active afin d'avoir un meilleur contrôle sur le couple produit, et donc le comportement dynamique de l'ensemble du système.

Types de moteurs pas à pas

1. Moteur pas à pas réactif 

Le stator du moteur pas à pas réactif est fait de feuilles d'acier en silicium, et les deux poteaux magnétiques opposés sont enroulés avec le même enroulement avec des directions d'enroulement différentes. Lorsqu'il est énergique, une paire de pôles N et S est formée, et il n'y a pas de l'enroulement dans le rotor de moteur. Le rotor du moteur est fait de matériau magnétique doux. Il y a de nombreuses petites dents de la même taille et du même espacement sur la surface extérieure du poteau de rotor et de la surface intérieure du poteau de stator. La force électromagnétique est la force motrice du déplacement du moteur pas à pas réactif. Sous l'action de la force électromagnétique, le rotor se déplacera vers la position de la perméabilité magnétique maximale (ou une résistance magnétique minimale) et sera dans un état équilibré.

2. Moteur de pas aimant permanent

Le matériau du rotor du moteur de pas à pas de l'aimant permanent est le magnétisme permanent, le nombre de pôles du rotor et le stator est le même, le couple de sortie du moteur est grand et l'angle de pas est relativement grand, mais les performances de travail sont bonnes.

3. Moteur pas à pas hybride

La structure du stator de moteur pas à pas hybride est la même que celle du moteur pas à pas réactif. Le rotor est divisé en deux sections dans la direction axiale. Le même nombre et la même taille des petites dents sont répartis uniformément dans la direction circonférentielle du noyau de fer des deux sections, mais ils sont déplacés par la moitié du pas dentaire. Un aimant permanent est incrusté au milieu des deux noyaux de fer, de sorte que le noyau de fer à une extrémité du rotor est n poteau et le noyau de fer à l'autre extrémité est le pôle S, comme le montre la figure 1.1. Les polarités N et S du rotor restent inchangées, et le changement séquentiel des polarités N et S des pôles magnétiques du stator est réalisé en contrôlant le courant d'enroulement du stator, et une force correspondante est générée sur les pôles N et S du rotor pour pousser le rotor à rotation au besoin. Étant donné que le champ magnétique permanent du rotor du moteur pas à pas hybride génère également une partie du couple, il est plus grand que le couple généré par le champ magnétique du stator du moteur pas à pas réactif.

Choisir un moteur pas à pas pour CNC consiste à comprendre vos exigences de couple et de régime (vitesse).

Le meilleur moteur pas à pas sera capable de fournir votre couple requis tout en étant assez rapide. Je vous dis mes meilleurs choix en fonction de la catégorie du moteur pas à pas:

Avantages des moteurs pas à pas

Maintenant que nous comprenons les principes de travail des moteurs pas à pas, il est utile de résumer leurs avantages et leurs inconvénients par rapport aux autres types de moteurs.

Les moteurs pas à pas sont des moteurs électriques qui convertissent les impulsions électriques en mouvements mécaniques précis, ce qui en fait une solution idéale pour de nombreuses applications médicales. Les dispositifs et équipements médicaux nécessitent souvent un positionnement de haute précision, un faible bruit et des capacités de couple élevé, qui peuvent toutes être réalisées avec des moteurs pas à pas.
L'un des principaux avantages des moteurs pas à pas est leur capacité à fournir des mouvements précis et précis. Cela en fait un excellent choix pour les applications médicales telles que les robots chirurgicaux, les pompes à perfusion et les scanners CT, où même de petits écarts par rapport au chemin ou à la position prévus peuvent avoir de graves conséquences. Les moteurs pas à pas peuvent également être programmés pour fournir un mouvement fluide et contrôlé, ce qui est essentiel dans les procédures chirurgicales et l'imagerie médicale. L'erreur de pourcentage d'étape ne s'accumule pas à mesure que le moteur tourne.
1. Il est capable de fonctionner à une large gamme de vitesses, y compris des vitesses très lentes sans engrenage de réduction.
2. Le moteur pas à pas fournit une excellente réponse pendant le mode de départ, de stop et de revers.
3. Il est très fiable car aucun pinceau ou commutateur n'est utilisé. Sa vie dépend de la vie de l'influence.
4. Le circuit de commande du moteur pas à pas est simple et à faible coût. Il est principalement utilisé pour les applications de faible puissance. Le nombre de phases du moteur pas à pas: fait référence au nombre de groupes de bobines à l'intérieur du moteur. Actuellement, deux phases et trois phases sont couramment utilisées.
1. Angle de pas: correspondant à un signal d'impulsion, le déplacement angulaire du rotor de moteur.
Paramètres électriques: courant, résistance, inductance.
Tirque de maintien: fait référence au moment où le moteur pas à pas est sous tension mais non en rotation, le stator verrouille le rotor.
2. Couple de positionnement: le couple de verrouillage du rotor de moteur lui-même lorsque le moteur n'est pas alimenté.
3. Caractéristiques de la fréquence du couple de course: La courbe de la relation entre le couple de sortie et la fréquence pendant le fonctionnement du moteur mesuré dans certaines conditions de test.

Motors pas pas

Premièrement, le moteur de pas est principalement utilisé dans certaines occasions avec des exigences de positionnement, tels que: Table de coupe de fil, Tableau de la machine de touffage (positionnement des pores), machine d'emballage (longueur fixe), essentiellement toutes les occasions impliquant le positionnement l'utiliser.

Deuxièmement, il est largement utilisé dans les imprimantes 3D, l'équipement de surveillance, les serrures intelligentes, les analyseurs de sang, les microscopes intelligents, les testeurs de vision et autres champs, en particulier adaptés aux applications nécessitant un fonctionnement stable, un faible bruit, une réponse rapide, une durée de vie longue et un couple élevé.

Troisièmement, les moteurs à pas sont largement utilisés dans les machines textiles et les équipements tels que les machines à broder informatisées. Les caractéristiques de ce type de moteurs à trempage sont que le couple n'est pas élevé, la vitesse de réponse de démarrage fréquente est rapide, le bruit de course est faible, l'opération est stable et les performances de contrôle sont bonnes. , Le coût de toute la machine est faible.

Précautions d'application du moteur pas à pas:
  1. Le moteur de pas est utilisé dans les occasions à basse vitesse --- La vitesse ne dépasse pas 1000 révolutions par minute (6666 pps à 0,9 degrés), de préférence entre 1000-3000 ppp (0,9 degrés), et il peut être utilisé ici par un dispositif de décélération. À l'heure actuelle, le moteur a une efficacité de travail élevée et un faible bruit.
   2. Le moteur de trempage est préférable de ne pas utiliser l'état complet, la vibration est grande à l'état complet.

   3. Pour les charges avec un grand moment d'inertie, un grand moteur de taille de trame doit être sélectionné.
4. Lorsque le moteur est à une vitesse plus élevée ou à une grande charge d'inertie, c'est un gène.

Vidéo de moteur pas à pas