Krokové základy motora: typy, účel a ako fungujú

V tomto článku sa zaoberáme základmi Stepper Motors. Dozviete sa viac o pracovnom princípe, metóde kontroly, používaní a typoch krokových motorov.

Zavedenie krokového motora

Krokové základy motora

Krokový motor je elektrický motor, ktorého hlavným znakom je to, že jeho hriadeľ sa otáča vykonaním krokov, to znamená pohybom o pevné množstvo stupňov. Táto funkcia sa získa vďaka vnútornej štruktúre motora a umožňuje poznať presnú uhlovú polohu hriadeľa jednoduchým počítaním, ako sa môžu vykonať kroky, bez potreby senzora. Táto funkcia je tiež vhodná pre širokú škálu aplikácií.

Krokové princípy pracovného motora

Rovnako ako všetky s elektrickými motormi, krokové motory majú stacionárnu časť (stator) a pohyblivú časť (rotor). Na statore sú zuby, na ktorých sú cievky zapojené, zatiaľ čo rotor je permanentný magnet alebo premenlivé neochotné železné jadro. Neskôr sa ponoríme hlbšie do rôznych štruktúr rotora. Základný pracovný princíp krokového motora je nasledujúci: pod napätím jednej alebo viacerých fáz statora sa magnetické pole generuje prúdom prúdom v cievke a rotor sa zarovná s týmto poľom. Poskytnutím rôznych fáz v sekvencii sa rotor môže otáčať o špecifickú sumu, aby sa dosiahla požadovaná konečná poloha.

Typy ovládačov motora

Na trhu sú k dispozícii rôzne kroky s krokovými motormi, ktoré ukazujú rôzne funkcie pre konkrétne aplikácie. Medzi najdôležitejšie charakteristiky patrí vstupné rozhranie. Najbežnejšie možnosti sú:

• Krok/smer - odoslaním impulzu na kolíku kroku ovládač zmení svoj výstup tak, aby motor vykoná krok, ktorého smer je určený úrovňou v smerovom kolíku.

• Fáza/Povolenie - Pre každú fázu vinutia statora fáza určuje smer prúdu a spúšťače umožňujú, či je fáza pod napätím.

• PWM-priamo ovláda bránové signály FET s nízkym a vysokou stratou.

Ďalšou dôležitou črtou vodiča krokového motora je, ak je schopný riadiť iba napätie pri vinutí alebo aj prúd, ktorý cez neho prechádza:

• Pri riadení napätia vodič reguluje iba napätie naprieč vinutím. Vyvinutý krútiaci moment a rýchlosť, s akou sa kroky vykonávajú, závisia iba od charakteristík motora a zaťaženia.

• Aktuálne ovládacie ovládače sú pokročilejšie, pretože regulujú prúd pretekajúci aktívnou cievkou, aby mali lepšiu kontrolu nad vyrobeným krútiacim momentom, a teda dynamické správanie celého systému.

Krokové typy motora

1. Reaktívny krokový motor 

Stator reaktívneho nevlastného motora je vyrobený z kremíkových oceľových listov a opačné dva magnetické póly sú navinuté rovnakým vinutím s rôznymi smermi vinutia. Po pod napätím sa vytvorí pár pólov N a S a v rotore motora nie je vinutie. Rotor motora je vyrobený z mäkkého magnetického materiálu. Existuje veľa malých zubov s rovnakou veľkosťou a rovnakým rozstupom na vonkajšom povrchu pólu rotora a vnútorného povrchu pólu statora. Elektromagnetická sila je hnacou silou pre pohybu reaktívneho krokového motora. Pri pôsobení elektromagnetickej sily sa rotor presunie do polohy maximálnej magnetickej priepustnosti (alebo minimálneho magnetického odporu) a bude v vyváženom stave.

2. Permanentný magnet na krokový motor

Materiálom rotora permanentného magnetického motora je trvalý magnetizmus, počet pólov rotora a statora je rovnaký, výstupný krútiaci moment motora je veľký a krokový uhol je relatívne veľký, ale pracovný výkon je dobrý.

3. Hybridný krokový motor

Štruktúra statora hybridného krokového motora je rovnaká ako štruktúra reaktívneho krokového motora. Rotor je rozdelený do dvoch častí v axiálnom smere. Rovnaké číslo a veľkosť malých zubov sú rovnomerne rozložené v obvodovom smere železného jadra týchto dvoch sekcií, ale sú stratené polovicou výšky tónu zubov. Permanentný magnet je zabudovaný do stredu dvoch železných jadier, takže železné jadro na jednom konci rotora je N -pól a železné jadro na druhom konci je S stĺp, ako je znázornené na obrázku 1.1. Polarity N a S rotora zostávajú nezmenené a sekvenčná zmena polarity N a S magnetických pólov statora sa realizuje reguláciou vinutia prúdu statora a na póloch N a S sa generuje zodpovedajúca sila, aby sa tlačila rotor tak, aby sa otočila podľa potreby. Pretože trvalé magnetické pole rotora hybridného krokového motora tiež vytvára časť krútiaceho momentu, je väčšie ako krútiaci moment generovaný magnetickým poľom statora reaktívneho krokového motora.

Výberom krokového motora pre CNC je pochopenie požiadaviek krútiaceho momentu a RPM (rýchlosť).

Najlepší krokový motor bude schopný dodať požadovaný krútiaci moment a zároveň byť dostatočne rýchly. Hovorím vám moje najlepšie výbery v závislosti od kategórie krokového motora:

Vlastné motory Výhody

Teraz, keď chápeme pracovné princípy Stepper Motors, je užitočné zhrnúť ich klady a nevýhody v porovnaní s inými typmi motorov.

Krokovými motormi sú elektrické motory, ktoré prevádzajú elektrické impulzy na presné mechanické pohyby, čo z nich robí ideálne riešenie pre mnoho lekárskych aplikácií. Lekárske pomôcky a vybavenie si často vyžadujú polohovanie vysokej presnosti, nízky hluk a schopnosti vysokého krútiaceho momentu, z ktorých všetky sa dajú dosiahnuť pomocou krokových motorov.
Jednou z hlavných výhod Stepper Motors je ich schopnosť poskytovať presné a presné pohyby. Vďaka tomu sú vynikajúcou voľbou pre lekárske aplikácie, ako sú chirurgické roboty, infúzne čerpadlá a CT skenery, kde aj malé odchýlky od zamýšľanej cesty alebo polohy môžu mať vážne následky. Krokové motory môžu byť tiež naprogramované tak, aby poskytovali hladký, kontrolovaný pohyb, ktorý je nevyhnutný pri chirurgických zákrokoch a lekárskom zobrazovaní. Chyba percentuálneho kroku sa nekubláňa, keď sa motor otáča.
1. Je schopný bežať v širokom rozsahu rýchlosti, vrátane veľmi pomalých rýchlostí bez redukčného prevodu.
2. Krokový motor poskytuje vynikajúcu odozvu počas štartu, zastavenia a spätného režimu.
3. Je veľmi spoľahlivý, pretože sa nepoužívajú žiadne kefy ani komutátor. Jeho životný čas závisí od života ložiska.
4. Krokový riadiaci obvod motora je jednoduchý a nízke náklady. Používa sa hlavne pre aplikácie s nízkym výkonom. Počet fáz krokového motora: odkazuje na počet skupín cievok vo vnútri motora. V súčasnosti sa bežne používajú dvojfázové a trojfázové.
1. Krokový uhol: zodpovedajúci pulznému signálu, uhlové posunutie rotora motora.
Elektrické parametre: prúd, odpor, indukčnosť.
Držanie krútiaceho momentu: Vzťahuje sa na okamih, keď je krokový motor pod napätím, ale neotáča sa, stator uzamkne rotor.
2. Umiestnenie krútiaceho momentu: Uzatvorený krútiaci moment rotora motora, keď nie je poháňaný motor.
3. Bežné charakteristiky krútiaceho krútiaceho momentu: Krivka vzťahu medzi výstupným krútiacim momentom a frekvenciou počas prevádzky motora meraného za určitých testovacích podmienok.

Krokové motory

Po prvé, vstupný motor sa používa hlavne v niektorých príležitostiach s požiadavkami na polohovanie, ako napríklad: ťahanie na rezanie tabuľky, tabuľku strojov s tuftingom (polohovanie pórov), obalový stroj (pevná dĺžka), v podstate všetky príležitosti, ktoré zahŕňajú polohovanie.

Po druhé, široko sa používa v 3D tlačiarňach, monitorovacích zariadeniach, inteligentných zámkoch, analyzátoroch krvi, inteligentných mikroskopov, testerov zraku a ďalších poliach, najmä vhodných pre aplikácie vyžadujúce stabilnú prevádzku, nízky hluk, rýchlu reakciu, dlhú životnosť a vysoký výkonný krútiaci moment.

Po tretie, odstupné motory sa široko používajú v textilných strojoch a zariadeniach, ako sú počítačové vyšívacie stroje. Charakteristiky tohto typu odrazových motorov spočívajú v tom, že krútiaci moment nie je vysoký, častá rýchlosť začínajúcej odozvy je rýchla, bežecký hluk je nízky, operácia je stabilná a riadiaci výkon je dobrý. , Náklady na celý stroj sú nízke.

Preventívne opatrenia na aplikáciu motora:
  1. Vstupný motor sa používa pri nízkej rýchlosti --- Rýchlosť nepresiahne 1 000 otáčok za minútu (6666pps pri 0,9 stupňa), najlepšie medzi 1 000-3 000 pps (0,9 stupňa) a môže byť tu použitá spomaľujúcim zariadením. V súčasnosti má motor vysokú pracovnú účinnosť a nízky hluk.
   2. Stúpajúci motor je najlepšie nepoužívať stav plného kroku, vibrácie sú veľké v stave úplného kroku.

   3. Na zaťaženie s veľkým momentom zotrvačnosti by sa mal zvoliť veľký motor s veľkosťou rámu.
4. Keď je motor pri vyššej rýchlosti alebo veľkej zotrvačnosti, je to gén.

Video z krokového motora