Osnove motora stepper -a: vrste, svrha i kako rade

U ovom ćemo članku pokriti osnove stepper motora. Saznat ćete o principu rada, metodi upravljanja, korištenju i vrstama stepper motora.

Uvod stepper motora

Osnove motora stepenica

Stepper motor je električni motor čija je glavna značajka da se njegova osovina okreće izvođenjem koraka, odnosno kretanjem fiksnom količinom stupnjeva. Ova se značajka dobiva zahvaljujući unutarnjoj strukturi motora i omogućava da upoznate točan kutni položaj osovine jednostavnim brojenjem kako se mogu izvesti koraci, bez potrebe za senzorom. Ova značajka također je prikladna za širok raspon aplikacija.

Načela rada na motoru

Kao i svi kod električnih motora, stepper motori imaju stacionarni dio (stator) i pokretni dio (rotor). Na statoru se nalaze zubi na kojima su zavojnice ožičene, dok je rotor ili trajni magnet ili jezgra željeza s promjenjivom nevoljkom. Kasnije ćemo zaroniti dublje u različite strukture rotora. Osnovni princip rada stepper motora je sljedeći: Energiranjem jedne ili više faza statora, magnetsko polje nastaje strujom koja teče u zavojnici, a rotor se poravnava s ovim poljem. Opskrbom različitih faza u nizu, rotor se može zakrenuti određenom količinom kako bi došao do željenog konačnog položaja.

Tipovi pokretača motora

Na tržištu su dostupni različiti pokretači stepper motora koji prikazuju različite značajke za određene aplikacije. Najvažnija karakteristika uključuje ulazno sučelje. Najčešće opcije su:

• Korak/smjer - Slanjem impulsa na korak s korakom, vozač mijenja svoj izlaz tako da će motor izvesti korak, čiji se smjer određuje razinom na smjer.

• Faza/omogućavanje - Za svaku fazu namota statora, faza određuje smjer struje i okidači omogućuju je li faza energizirana.

• PWM-izravno kontrolira signale vrata s FET-ovima s niskim i visokim stranama.

Druga važna značajka pokretača koraka je ako može samo kontrolirati napon preko namota ili struju koja teče kroz njega:

• S kontrolom napona, vozač samo regulira napon preko namota. Razvijen zakretni moment i brzina kojom se koraci izvršavaju samo ovise o karakteristikama motora i opterećenja.

• Trenutačni upravljački pokretači su napredniji, jer reguliraju struju koja teče kroz aktivnu zavojnicu kako bi imali bolju kontrolu nad proizvedenim okretnim momentom, a time i dinamično ponašanje cijelog sustava.

Vrsta motora stepenica

1. Reaktivni stepper motor 

Stator reaktivnog stepper motora izrađen je od silicijskih čeličnih listova, a suprotna dva magnetska polova namotana su istim namotom različitim smjerovima namota. Kad se energizira, formira se par N i S stupova i nema namota u rotoru motora. Rotor motora izrađen je od mekog magnetskog materijala. Mnogo je malih zuba iste veličine i istih razmaka na vanjskoj površini pola rotora i unutarnje površine statorskog stupa. Elektromagnetska sila je pokretačka sila za pomicanje reaktivnog stepper motora. Pod djelovanjem elektromagnetske sile, rotor će se prebaciti na položaj maksimalne magnetske propusnosti (ili minimalnog magnetskog otpora) i biti u uravnoteženom stanju.

2. Motor za odskok stalnog magneta

Materijal rotora trajnog motora magneta je trajni magnetizam, broj stupova rotora i stator je isti, izlazni moment motora je velik, a kut koraka je relativno velik, ali radni izvedba je dobra.

3. Hibridni stepper motor

Struktura hibridnog stepper motornog statora ista je kao i u reaktivnom stepper motoru. Rotor je podijeljen u dva dijela u aksijalnom smjeru. Isti broj i veličina malih zuba ravnomjerno su raspoređeni u obodnom smjeru željezne jezgre dvaju dijelova, ali ih pogrešno postavljaju pola zuba. Stalni magnet je ugrađen u sredinu dviju željeznih jezgara, tako da je željezna jezgra na jednom kraju rotora n pol, a željezna jezgra na drugom kraju S Pol, kao što je prikazano na slici 1.1. N i S polariteti rotora ostaju nepromijenjeni, a sekvencijalna promjena N i S polariteta magnetskih stupova statora ostvaruje se kontroliranjem struje namota statora, a odgovarajuća sila nastaje na N i S poljama rotora da se rotor gurne kako bi se rotirao. Budući da trajno magnetsko polje rotora hibridnog stepper motora također stvara dio okretnog momenta, veće je od okretnog momenta koji stvara magnetsko polje statora reaktivnog stepper motora.

Odabir stepper motora za CNC odnosi se na razumijevanje zahtjeva za okretnim momentom i RPM -om (brzinom).

Najbolji stepper motor bit će u stanju isporučiti vaš potrebni moment, a isto tako biti dovoljno brz. Kažem vam svoje najbolje odabire, ovisno o kategoriji stepper motora:

Prednosti stepper motora

Sada kada razumijemo radne principe stepper motora, korisno je sažeti njihove prednosti i nedostatke u usporedbi s drugim tipovima motora.

Konačni motori su električni motori koji pretvaraju električne impulse u precizne mehaničke pokrete, što ih čini idealnim rješenjem za mnoge medicinske primjene. Medicinski uređaji i oprema često zahtijevaju visoku preciznu poziciju, nisku buku i visoke mogućnosti zakretnog momenta, a sve se to može postići stepper motorima.
Jedna od glavnih prednosti stepper motora je njihova sposobnost pružanja preciznih i točnih pokreta. To ih čini izvrsnim izborom za medicinske primjene kao što su kirurški roboti, infuzijske pumpe i CT skeneri, gdje čak i mala odstupanja od predviđenog puta ili položaja mogu imati ozbiljne posljedice. Koparni motori također se mogu programirati kako bi osigurali glatko, kontrolirano kretanje, što je neophodno u kirurškim postupcima i medicinskom snimanju. Pogreška postotka koraka ne nakuplja se kako se motor okreće.
1. U stanju je pokrenuti široki raspon brzina, uključujući vrlo spor brzine bez smanjenja prijenosa.
2. Stepper Motor pruža izvrstan odgovor tijekom startnog, zaustavljanja i obrnutog načina rada.
3. Izuzetno je pouzdan jer se ne koriste četke ili komutator. Njegov životno vrijeme ovisi o životu ležaja.
4. Kontrolni krug koračnog motora jednostavan je i nizak trošak. Uglavnom se koristi za aplikacije male snage. Broj faza stepper motora: odnosi se na broj skupina zavojnice unutar motora. Trenutno se obično koriste dvofazna i trofazna.
1. Kut koraka: Odgovara impulsnom signalu, kutnom pomakom rotora motora.
Električni parametri: struja, otpor, induktivnost.
Drži okretni moment: odnosi se na trenutak kada je stepper motor energičan, ali ne i rotira, stator zaključava rotor.
2. Zakretni moment: Zakretni moment samog rotora motora kada se motor ne napaja.
3. Karakteristike frekvencije zakretnog momenta: krivulja odnosa između izlaznog okretnog momenta i frekvencije tijekom rada motora izmjerenog u određenim uvjetima ispitivanja.

Stepper motori su pplikacije

Prvo, koračni motor se uglavnom koristi u nekim prilikama sa zahtjevima za pozicioniranje, kao što su: povlačenje tablice za rezanje žica, tablica strojeva za tufting (pozicioniranje pora), stroj za pakiranje (fiksna duljina), u osnovi sve prigode koje uključuju pozicioniranje.

Drugo, široko se koristi u 3D pisačima, opremi za praćenje, pametnim bravama, analizatorima krvi, pametnim mikroskopima, ispitivačima vida i drugim poljima, posebno prikladnim za aplikacije koje zahtijevaju stabilan rad, nisku buku, brzi odziv, dugo servisni vijek i visoki izlazni moment.

Treće, koračni motori se široko koriste u tekstilnim strojevima i opremi kao što su računalni strojevi za vezenje. Karakteristike ove vrste koračnih motora su da moment nije visok, česta brzina odziva pokretanja je brza, buka trkanja je niska, operacija je stabilna, a kontrolne performanse dobre. , Trošak cijelog stroja je nizak.

Mjere opreza motora Stepper:
  1. Kopkovni motor koristi se u prilikama male brzine --- Brzina ne prelazi 1000 okretaja u minuti (6666pps na 0,9 stupnjeva), po mogućnosti između 1000-3000pps (0,9 stupnjeva), a ovdje se može koristiti uređajem za raspadanje. U ovom trenutku motor ima veliku radnu učinkovitost i malu buku.
   2. Konačni motor je najbolje da ne koristi stanje u cijelom koraku, vibracija je velika u stanju punog koraka.

   3. Za opterećenja s velikim inercijskim motorom treba odabrati motor velike veličine okvira.
4. Kad je motor pri većoj brzini ili velikom inercijskom opterećenju, to je gen.

Video stepper motora