Kyke: 0 Skrywer: Werfredakteur Publiseertyd: 2025-04-18 Oorsprong: Werf
A stapmotor is 'n tipe elektriese motor wat in presiese, vaste stappe beweeg eerder as om voortdurend soos 'n gewone motor te draai. Dit word algemeen gebruik in toepassings waar presiese posisiebeheer vereis word, soos 3D-drukkers, CNC-masjiene, robotika en kameraplatforms.
Stapmotors is 'n tipe elektriese motor wat elektriese energie omskakel in rotasiebeweging met merkwaardige presisie. Anders as gewone elektriese motors, wat deurlopende rotasie verskaf, draai stapmotors in diskrete stappe, wat hulle ideaal maak vir toepassings wat akkurate posisionering vereis.
Elke puls van elektrisiteit wat vanaf sy drywer na 'n stapmotor gestuur word, lei tot 'n presiese beweging—elke puls stem ooreen met 'n spesifieke stap. Die spoed waarteen die motor roteer, korreleer direk met die frekwensie van hierdie pulse: hoe vinniger die pulse gestuur word, hoe vinniger die rotasie.
Een van die belangrikste voordele van stapmotor s is hul maklike beheer. Die meeste drywers werk met 5-volt-pulse, versoenbaar met algemene geïntegreerde stroombane. Jy kan óf 'n stroombaan ontwerp om hierdie pulse te genereer óf 'n pulsgenerator van maatskappye soos BesFoc gebruik.
Ten spyte van hul af en toe onakkuraathede—standaard stapmotors het 'n akkuraatheid van ongeveer ± 3 boogminute (0.05°)—hierdie foute versamel nie met veelvuldige stappe nie. Byvoorbeeld, as 'n standaard stapmotor een stap maak, sal dit 1,8° ± 0,05° roteer. Selfs na 'n miljoen treë is die totale afwyking steeds net ± 0.05°, wat hulle betroubaar maak vir presiese bewegings oor lang afstande.
Boonop is stapmotors bekend vir hul vinnige reaksie en versnelling as gevolg van hul lae rotortraagheid, wat hulle in staat stel om vinnig hoë snelhede te bereik. Dit maak hulle veral geskik vir toepassings wat kort, vinnige bewegings vereis.
A stappenmotor werk deur 'n volle rotasie in 'n aantal gelyke stappe te verdeel. Dit gebruik elektromagnete om beweging in klein, beheerde inkremente te skep.
'n Stapmotor het twee hoofonderdele:
Stator – die stilstaande deel met spoele (elektromagnete).
Rotor – die roterende deel, dikwels 'n magneet of gemaak van yster.
Wanneer elektriese stroom deur die statorspoele vloei, skep dit magnetiese velde.
Hierdie velde trek die rotor aan.
Deur die spoele in 'n spesifieke volgorde aan en af te draai, word die rotor stap vir stap in 'n sirkelbeweging getrek.
Elke keer as 'n spoel aangeskakel word, beweeg die rotor met 'n klein hoek (genoem 'n stap).
Byvoorbeeld, as 'n motor 200 treë per omwenteling het, beweeg elke stap die rotor 1,8°.
Die motor kan vorentoe of agtertoe draai, afhangende van die volgorde van pulse wat na die spoele gestuur word.
A stapmotorbestuurder stuur elektriese pulse na die motorspoele.
Hoe meer pulse, hoe meer draai die motor.
Mikrobeheerders (soos Arduino of Raspberry Pi) kan hierdie drywers beheer om die motor presies te beweeg.
Die illustrasie hieronder beeld 'n standaard stapmotorstelsel uit, wat bestaan uit verskeie noodsaaklike komponente wat saamwerk. Die prestasie van elke element beïnvloed die algehele funksionaliteit van die stelsel.
Die kern van die stelsel is die rekenaar of programmeerbare logiese beheerder (PLC). Hierdie komponent dien as die brein en beheer nie net die stapmotor nie, maar ook die hele masjien. Dit kan verskeie take verrig, soos om 'n hysbak op te lig of 'n vervoerband te verskuif. Afhangende van die kompleksiteit wat benodig word, kan hierdie beheerder wissel van 'n gesofistikeerde rekenaar of PLC tot 'n eenvoudige operateur-drukknoppie.
Volgende is die indekseerder of PLC-kaart, wat spesifieke instruksies aan die stapmotor . Dit genereer die vereiste aantal pulse vir beweging en pas die pulsfrekwensie aan om versnelling, spoed en vertraging van die motor te beheer. Die indekseerder kan óf 'n selfstandige eenheid wees, soos die BesFoc, óf 'n pulsgeneratorkaart wat by 'n PLC inprop. Ongeag die vorm daarvan, is hierdie komponent van kardinale belang vir die motor se werking.
Die motorbestuurder bestaan uit vier sleutelonderdele:
Logika vir fasebeheer: Hierdie logika-eenheid ontvang pulse van die indekseerder en bepaal watter fase van die motor geaktiveer moet word. Die bekrachtiging van die fases moet 'n spesifieke volgorde volg om behoorlike motorwerking te verseker.
Logika kragtoevoer: Dit is 'n laespanningstoevoer wat die geïntegreerde stroombane (IC's) binne die drywer aandryf, wat gewoonlik rondom 5 volt werk, gebaseer op die skyfiestel of ontwerp.
Motorkragtoevoer: Hierdie toevoer verskaf die nodige spanning om die motor aan te dryf, gewoonlik rondom 24 VDC, alhoewel dit hoër kan wees afhangende van die toepassing.
Kragversterker: Hierdie komponent bestaan uit transistors wat stroom deur die motorfases laat vloei. Hierdie transistors word in die regte volgorde aan- en afgeskakel om die motor se beweging te vergemaklik.
Ten slotte werk al hierdie komponente saam om die vrag te beweeg, wat 'n loodskroef, 'n skyf of 'n vervoerband kan wees, afhangende van die spesifieke toepassing.
Daar is drie primêre tipes stapmotors:
Hierdie motors het tande op die rotor en stator, maar sluit nie 'n permanente magneet in nie. As gevolg hiervan, het hulle 'n gebrek aan grendelwringkrag, wat beteken dat hulle nie hul posisie behou wanneer dit nie geaktiveer word nie.
PM-steppermotors het 'n permanente magneet op die rotor, maar het nie tande nie. Alhoewel hulle tipies minder akkuraatheid in staphoeke vertoon, verskaf hulle wel grendelwringkrag, wat hulle in staat stel om posisie te behou wanneer die krag afgeskakel word.
BesFoc spesialiseer uitsluitlik in Hibriede stappenmotor s. Hierdie motors voeg die magnetiese eienskappe van permanente magnete saam met die getande ontwerp van veranderlike reluksiemotors. Die rotor is aksiaal gemagnetiseer, wat beteken dat in 'n tipiese konfigurasie die boonste helfte 'n noordpool is en die onderste helfte 'n suidpool.
Die rotor bestaan uit twee getande koppies, elk met 50 tande. Hierdie koppies is met 3,6° verreken, wat voorsiening maak vir presiese posisionering. As jy van bo af gesien word, kan jy sien dat 'n tand op die noordpoolbeker in lyn is met 'n tand op die suidpoolbeker, wat 'n effektiewe ratstelsel skep.
Hibriede stapmotors werk op 'n tweefase-konstruksie, met elke fase wat vier pole bevat wat 90° van mekaar gespasieer is. Elke pool in 'n fase word so gewikkel dat pole 180° uitmekaar dieselfde polariteit het, terwyl polariteite teenoorgesteld is vir daardie 90° uitmekaar. Deur die stroom in enige fase om te keer, kan die polariteit van die ooreenstemmende statorpool ook omgekeer word, wat die motor in staat stel om enige statorpool in 'n noord- of suidpool om te skakel.
Die rotor van die stapmotor beskik oor 50 tande, met 'n spoed van 7,2° tussen elke tand. Soos die motor werk, kan die belyning van die rotortande met die statortande verskil - spesifiek kan dit verreken word deur driekwart van 'n tandsteek, 'n halwe tandsteek of 'n kwart van 'n tandsteek. Wanneer die motor trap, neem dit natuurlik die kortste pad om homself te herbelyn, wat neerkom op 'n beweging van 1,8° per stap (aangesien 1/4 van 7,2° gelyk is aan 1,8°).
Wringkrag en akkuraatheid in stapmotor s word beïnvloed deur die aantal pole (tande). Oor die algemeen lei 'n hoër paaltelling tot verbeterde wringkrag en akkuraatheid. BesFoc bied 'hoë resolusie' stapmotors, wat die helfte van die tandsteek van hul standaardmodelle het. Hierdie hoë-resolusie rotors het 100 tande, wat lei tot 'n hoek van 3,6° tussen elke tand. Met hierdie opstelling stem 'n beweging van 1/4 van 'n tandsteek ooreen met 'n kleiner stap van 0,9°.
Gevolglik bied die 'hoë resolusie'-modelle dubbel die resolusie van standaardmotors, wat 400 stappe per omwenteling behaal vergeleke met 200 stappe per omwenteling in die standaardmodelle. Kleiner staphoeke lei ook tot laer vibrasies, aangesien elke stap minder uitgesproke en meer geleidelik is.
Die diagram hieronder illustreer 'n deursnee van 'n 5-fase stapmotor. Hierdie motor bestaan hoofsaaklik uit twee hoofdele: die stator en die rotor. Die rotor self bestaan uit drie komponente: rotorbeker 1, rotorbeker 2 en 'n permanente magneet. Die rotor word in die aksiale rigting gemagnetiseer; byvoorbeeld, as rotorbeker 1 as die noordpool aangewys word, sal rotorbeker 2 die suidpool wees.
Die stator beskik oor 10 magnetiese pole, elk toegerus met klein tande en ooreenstemmende windings. Hierdie windings is so ontwerp dat elkeen aan die winding van sy teenoorgestelde pool gekoppel is. Wanneer stroom deur ’n paar windings vloei, magnetiseer die pole wat hulle verbind in dieselfde rigting—óf noord of suid.
Elke opponerende paar pole vorm een fase van die motor. Gegewe dat daar altesaam 10 magnetiese pole is, lei dit tot vyf verskillende fases binne hierdie 5-fase stapmotor.
Dit is belangrik dat elke rotorbeker 50 tande langs hul buitenste omtrek het. Die tande op rotorbeker 1 en rotorbeker 2 is meganies van mekaar verskuif met 'n halwe tandsteek, wat voorsiening maak vir presiese belyning en beweging tydens werking.
Om te verstaan hoe om 'n spoed-wringkrag-kromme te lees, is van kardinale belang, aangesien dit insig gee in wat 'n motor in staat is om te bereik. Hierdie kurwes verteenwoordig die werkverrigting-eienskappe van 'n spesifieke motor wanneer dit met 'n spesifieke bestuurder gepaard gaan. Sodra die motor in werking is, word sy wringkraguitset beïnvloed deur die tipe aandrywing en die toegepaste spanning. Gevolglik kan dieselfde motor aansienlik verskillende spoed-wringkrag-krommes vertoon, afhangende van die bestuurder wat gebruik word.
BesFoc verskaf hierdie spoed-wringkrag-krommes as 'n verwysing. As jy 'n motor gebruik met 'n drywer wat soortgelyke spanning- en stroomgraderings het, kan jy vergelykbare werkverrigting verwag. Vir 'n interaktiewe ervaring, verwys asseblief na die spoed-wringkrag-kurwe wat hieronder verskaf word:
Houwringkrag
Dit is die hoeveelheid wringkrag wat deur die motor geproduseer word wanneer dit in rus is, met die nominale stroom wat deur sy windings vloei.
Begin/Stop-streek
Hierdie afdeling dui die wringkrag- en spoedwaardes aan waarteen die motor onmiddellik kan begin, stop of omkeer.
Intrekwringkrag
Dit is die wringkrag- en spoedwaardes wat die motor toelaat om te begin, stop of omkeer terwyl dit sinchroniseer met die insetpulse bly.
Uittrekdraaimoment
Dit verwys na die wringkrag- en spoedwaardes waarteen die motor kan werk sonder om te stop, wat sinchronisasie met die insetfases handhaaf. Dit verteenwoordig die maksimum wringkrag wat die motor tydens werking kan lewer.
Maksimum aanvangspoed
Dit is die hoogste spoed waarteen die motor kan begin loop wanneer daar geen las toegepas word nie.
Maksimum loopspoed
Dit dui die vinnigste spoed aan wat die motor kan bereik terwyl dit sonder vrag hardloop.
Om binne die gebied tussen intrek- en uittrekwringkrag te werk, moet die motor aanvanklik in die begin/stop-gebied begin. Soos die motor begin loop, word die polsslag geleidelik verhoog totdat die verlangde spoed bereik word. Om die motor te stop, word die spoed dan verlaag totdat dit onder die intrekwringkragkurwe val.
Wringkrag is direk eweredig aan die stroom en die aantal draaddraaie in die motor. Om wringkrag met 20% te verhoog, moet die stroom ook met ongeveer 20% verhoog word. Omgekeerd, om wringkrag met 50% te verminder, moet die stroom met 50% verminder word.
As gevolg van magnetiese versadiging is daar egter geen voordeel om die stroom meer as twee keer die nominale stroom te verhoog nie, want verder as hierdie punt sal verdere verhogings nie wringkrag verbeter nie. Werk teen ongeveer tien keer die nominale stroom, hou die risiko in om die rotor te demagnetiseer.
Al ons motors is toegerus met Klas B-isolasie, wat temperature tot 130°C kan weerstaan voordat die isolasie begin afbreek. Om langlewendheid te verseker, beveel ons aan dat 'n temperatuurverskil van 30°C van binne na buite gehandhaaf word, wat beteken dat die buitekas se temperatuur nie 100°C moet oorskry nie.
Induktansie speel 'n beduidende rol in hoëspoed-wringkragverrigting. Dit verduidelik hoekom motors nie eindelose hoë vlakke van wringkrag toon nie. Elke winding van die motor het afsonderlike waardes van induktansie en weerstand. Die induktansie gemeet in henrys, gedeel deur die weerstand in ohm, lei tot 'n tydkonstante (in sekondes). Hierdie tydkonstante dui aan hoe lank dit neem vir die spoel om 63% van sy aangeslane stroom te bereik. Byvoorbeeld, as die motor gegradeer is vir 1 ampère, na een tydkonstante, sal die spoel ongeveer 0,63 ampère bereik. Dit neem gewoonlik ongeveer vier tot vyf tydkonstantes vir die spoel om volle stroom (1 amp) te bereik. Aangesien wringkrag eweredig aan stroom is, as die stroom net 63% bereik, sal die motor ongeveer 63% van sy maksimum wringkrag na een tydkonstante produseer.
By lae snelhede is hierdie vertraging in stroomopbou nie 'n probleem nie, aangesien die stroom effektief die spoele vinnig kan binnegaan en verlaat, wat die motor toelaat om sy gegradeerde wringkrag te lewer. Teen hoë snelhede kan die stroom egter nie vinnig genoeg verhoog voordat die volgende fase oorskakel nie, wat lei tot verminderde wringkrag.
Drywerspanning beïnvloed aansienlik die hoëspoedverrigting van 'n stapmotor . 'n Hoër verhouding van dryfspanning tot motorspanning lei tot verbeterde hoëspoedvermoëns. Dit is omdat verhoogde spannings stroom vinniger in die windings laat vloei as die 63%-drempel wat voorheen bespreek is.
Wanneer 'n stapmotor van een stap na die volgende oorgaan, stop die rotor nie onmiddellik by die teikenposisie nie. In plaas daarvan beweeg dit verby die finale posisie, word dan teruggetrek, oorskiet in die teenoorgestelde rigting, en gaan voort om heen en weer te ossilleer totdat dit uiteindelik tot stilstand kom. Hierdie verskynsel, waarna verwys word as 'ringing' vind plaas met elke stap wat die motor neem (sien die interaktiewe diagram hieronder). Baie soos 'n rekkoord, dra die rotor se momentum dit verby sy stoppunt, wat veroorsaak dat dit 'hop' voordat dit rus. In baie gevalle word die motor egter opdrag gegee om na die volgende stap te beweeg voordat dit heeltemal gestop het.
Die grafieke hieronder illustreer die luigedrag van 'n stapmotor onder verskeie laaitoestande. Wanneer die motor afgelaai word, toon dit aansienlike gelui, wat vertaal word na verhoogde vibrasie. Hierdie oormatige vibrasie kan daartoe lei dat die motor stilstaan wanneer dit óf afgelaai óf lig gelaai word, aangesien dit sinchronisasie kan verloor. Daarom is dit noodsaaklik om altyd a te toets stapmotor met 'n toepaslike las.
Die ander twee grafieke beeld die motor se werkverrigting uit wanneer dit gelaai is. Om die motor behoorlik te laai, help om sy werking te stabiliseer en vibrasie te verminder. Ideaal gesproke moet die las tussen 30% tot 70% van die motor se maksimum wringkraguitset vereis. Daarbenewens moet die traagheidverhouding van die las tot die rotor tussen 1:1 en 10:1 val. Vir korter en vinniger bewegings is dit verkieslik dat hierdie verhouding nader aan 1:1 tot 3:1 is.
BesFoc se toepassingspesialiste en ingenieurs is beskikbaar om te help met behoorlike motorgrootte.
A stapmotor sal aansienlik verhoogde vibrasies ervaar wanneer die insetpulsfrekwensie saamval met sy natuurlike frekwensie, 'n verskynsel bekend as resonansie. Dit gebeur dikwels rondom 200 Hz. By resonansie word die oor- en onderskiet van die rotor aansienlik versterk, wat die waarskynlikheid van ontbrekende stappe verhoog. Terwyl die spesifieke resonante frekwensie kan wissel met lastraagheid, beweeg dit tipies rondom 200 Hz.
2-fase stapmotors kan net stappe in groepe van vier mis. As jy agterkom dat stapverlies in veelvoude van vier voorkom, dui dit aan dat vibrasies veroorsaak dat die motor sinchronisasie verloor of dat die las oormatig kan wees. Omgekeerd, as gemiste stappe nie in veelvoude van vier is nie, is daar 'n sterk aanduiding dat óf die pulstelling verkeerd is óf elektriese geraas werkverrigting beïnvloed.
Verskeie strategieë kan help om resonansie-effekte te versag. Die eenvoudigste benadering is om heeltemal te vermy om teen die resonante spoed te werk. Aangesien 200 Hz ooreenstem met ongeveer 60 RPM vir 'n 2-fase motor, is dit nie 'n uiters hoë spoed nie. Die meeste stapmotors het 'n maksimum aansitspoed van ongeveer 1000 pulse per sekonde (pps). Daarom, in baie gevalle, kan jy die motor operasie inisieer teen 'n spoed hoër as die resonante frekwensie.
As jy die motor moet begin teen 'n spoed wat onder die resonante frekwensie is, is dit belangrik om vinnig deur die resonante reeks te versnel om die uitwerking van vibrasie te verminder.
Nog 'n effektiewe oplossing is om 'n kleiner staphoek te gebruik. Groter traphoeke is geneig om groter oorskiet en onderskiet tot gevolg te hê. As die motor 'n kort afstand het om te reis, sal dit nie genoeg krag (wringkrag) genereer om aansienlik te oorskiet nie. Deur die staphoek te verminder, ervaar die motor minder vibrasie. Dit is een rede waarom halfstap- en mikrostaptegnieke so effektief is om vibrasies te verminder.
Maak seker dat jy die motor kies op grond van die lasvereistes. Behoorlike motorgrootte kan lei tot beter algehele prestasie.
Dempers is nog 'n opsie om te oorweeg. Hierdie toestelle kan op die agterste as van die motor aangebring word om van die vibrasie-energie te absorbeer, wat help om die werking van 'n vibrerende motor op 'n koste-effektiewe manier glad te maak.
'N relatief nuwe vooruitgang in stepper motor tegnologie is die 5-fase stepper motor. Die mees opvallende verskil tussen 2-fase en 5-fase motors (sien die interaktiewe diagram hieronder) is die aantal statorpole: 2-fase motors het 8 pole (4 per fase), terwyl 5-fase motors 10 pole (2 per fase) het. Die rotorontwerp is soortgelyk aan dié van 'n 2-fase motor.
In 'n 2-fase motor beweeg elke fase die rotor met 1/4 tandsteek, terwyl in 'n 5-fase motor die rotor 1/10 van 'n tandsteek beweeg as gevolg van sy ontwerp. Met 'n tandsteek van 7,2° word die staphoek vir die 5-fase motor 0,72°. Hierdie konstruksie laat die 5-fase motor toe om 500 stappe per omwenteling te bereik, in vergelyking met die 2-fase motor se 200 stappe per omwenteling, wat 'n resolusie bied wat 2.5 keer groter is as dié van die 2-fase motor.
’n Hoër resolusie lei tot ’n kleiner staphoek, wat vibrasie aansienlik verminder. Aangesien die staphoek van die 5-fase motor 2,5 keer kleiner is as dié van die 2-fase motor, ervaar dit baie laer lui en vibrasies. In beide motortipes moet die rotor met meer as 3,6° oor- of onderskry om treë te mis. Met die 5-fase motor se staphoek van slegs 0.72°, word dit byna onmoontlik vir die motor om met so 'n marge te oor- of te onderskiet, wat 'n baie lae waarskynlikheid tot gevolg het om sinchronisasie te verloor.
Daar is vier primêre dryfmetodes vir stapmotor s:
Wave Drive (volle stap)
2 fases aan (volle stap)
1-2 fases aan (halfstap)
Microstep
In die diagram hieronder is die golfdryfmetode vereenvoudig om die beginsels daarvan te illustreer. Elke 90°-draai wat in die illustrasie uitgebeeld word, verteenwoordig 1.8° rotorrotasie in 'n regte motor.
In die golfaandrywingmetode, ook bekend as die 1-fase AAN-metode, word slegs een fase op 'n slag aangeskakel. Wanneer die A-fase geaktiveer word, skep dit 'n suidpool wat die noordpool van die rotor aantrek. Dan word die A-fase afgeskakel en die B-fase aangeskakel, wat veroorsaak dat die rotor 90° (1.8°) draai, en hierdie proses gaan voort met elke fase wat individueel aangeskakel word.
Die golfaandrywing werk met 'n vier-stap elektriese reeks om die motor te draai.
In die '2 Phases On'-aandrywingmetode word beide fases van die motor voortdurend aangeskakel.
Soos hieronder geïllustreer, stem elke 90°-draai ooreen met 'n rotorrotasie van 1,8°. Wanneer beide A- en B-fases as suidpole geaktiveer word, word die noordpool van die rotor eweredig na albei pole aangetrek, wat veroorsaak dat dit direk in die middel in lyn is. Soos die volgorde vorder en die fases geaktiveer word, sal die rotor roteer om belyning tussen die twee bekragtigde pole te behou.
Die '2 Phases On'-metode werk deur 'n vier-stap elektriese reeks te gebruik om die motor te draai.
BesFoc se standaard 2-fase en 2-fase M tipe motors gebruik hierdie '2 Phases On' aandryfmetode.
Die grootste voordeel van die '2 Phases On'-metode bo die '1 Phase On'-metode is wringkrag. In die '1 Fase Aan'-metode word slegs een fase op 'n slag geaktiveer, wat daartoe lei dat 'n enkele wringkrageenheid op die rotor inwerk. In teenstelling hiermee gee die '2 Phases On'-metode beide fases gelyktydig energie, wat twee eenhede wringkrag produseer. Een wringkragvektor werk by die 12-uur-posisie en die ander by die 3-uur-posisie. Wanneer hierdie twee wringkragvektore gekombineer word, skep hulle 'n resulterende vektor teen 'n hoek van 45° met 'n grootte wat 41,4% groter is as dié van 'n enkele vektor. Dit beteken dat die gebruik van die '2 Phases On'-metode ons in staat stel om dieselfde staphoek as die '1 Phase On'-metode te bereik terwyl ons 41% meer wringkrag lewer.
Vyffase-motors werk egter ietwat anders. In plaas daarvan om die '2 Phases On'-metode te gebruik, gebruik hulle die '4 Phases On'-metode. In hierdie benadering word vier van die fases gelyktydig geaktiveer elke keer as die motor 'n stap neem.
As gevolg hiervan volg die vyffasemotor 'n 10-stap elektriese reeks tydens werking.
Die '1-2 Phases On' metode, ook bekend as half stepping, kombineer die beginsels van die vorige twee metodes. In hierdie benadering gee ons eers die A-fase energie, wat veroorsaak dat die rotor in lyn is. Terwyl ons die A-fase aangeskakel hou, aktiveer ons dan die B-fase. Op hierdie punt word die rotor ewe aangetrek na beide pole en belyn in die middel, wat 'n rotasie van 45° (of 0,9°) tot gevolg het. Vervolgens skakel ons die A-fase af terwyl ons voortgaan om die B-fase te bekragtig, sodat die motor nog 'n stap kan neem. Hierdie proses gaan voort, afwisselend tussen die energie van een fase en twee fases. Deur dit te doen, sny ons die staphoek effektief in die helfte, wat help om vibrasies te verminder.
Vir 'n 5-fase motor gebruik ons 'n soortgelyke strategie deur af te wissel tussen 4 fases aan en 5 fases aan.
Die halfstap-modus bestaan uit 'n agt-stap elektriese reeks. In die geval van 'n vyffasemotor wat die '4-5 Phases On'-metode gebruik, gaan die motor deur 'n 20-stap elektriese reeks.
(Meer inligting kan bygevoeg word oor mikrostepping indien nodig.)
Microstepping is 'n tegniek wat gebruik word om kleiner treë nog fyner te maak. Hoe kleiner die stappe, hoe hoër die resolusie en hoe beter is die motor se vibrasie-eienskappe. In mikrostepping is 'n fase nie heeltemal aan of heeltemal af nie; in plaas daarvan, is dit gedeeltelik energiek. Sinusgolwe word toegepas op beide Fase A en Fase B, met 'n faseverskil van 90° (of 0.9° in 'n vyf-fase) stapmotor ).
Wanneer die maksimum drywing op Fase A toegepas word, is Fase B op nul, wat veroorsaak dat die rotor in lyn is met Fase A. Soos die stroom na Fase A afneem, neem die stroom na Fase B toe, wat die rotor toelaat om klein treetjies na Fase B te neem. Hierdie proses gaan voort soos die stroom tussen die twee fases siklusse, wat lei tot gladde mikrostapbeweging.
Mikrostepping bied egter 'n paar uitdagings, hoofsaaklik met betrekking tot akkuraatheid en wringkrag. Aangesien die fases slegs gedeeltelik aangeskakel is, ervaar die motor tipies 'n wringkragvermindering van ongeveer 30%. Daarbenewens, omdat die wringkragverskil tussen stappe minimaal is, kan die motor sukkel om 'n las te oorkom, wat kan lei tot situasies waar die motor beveel word om verskeie stappe te beweeg voordat dit werklik begin beweeg. In baie gevalle is die inkorporering van enkodeerders nodig om 'n geslote lusstelsel te skep, alhoewel dit bydra tot die algehele koste.
Ooplusstelsels
Geslote lusstelsels
servostelsels
stapmotors word tipies as ooplusstelsels ontwerp. In hierdie konfigurasie stuur 'n pulsgenerator pulse na die fasevolgordekring. Die fasevolgorder bepaal watter fases aan of afgeskakel moet word, soos voorheen beskryf in die volledige stap- en halfstapmetodes. Die sequencer beheer die hoëkrag-FET's om die motor te aktiveer.
In 'n ooplusstelsel is daar egter geen verifikasie van posisie nie, wat beteken dat daar geen manier is om te bevestig of die motor die opdragte beweging uitgevoer het nie.
Een van die mees algemene metodes vir die implementering van 'n geslotelusstelsel is deur 'n enkodeerder by die agteras van 'n dubbelasmotor te voeg. Die enkodeerder bestaan uit 'n dun skyfie wat met lyne gemerk is wat tussen 'n sender en 'n ontvanger roteer. Elke keer as 'n lyn tussen hierdie twee komponente beweeg, genereer dit 'n puls op die seinlyne.
Hierdie uitsetpulse word dan teruggevoer na die kontroleerder, wat 'n telling daarvan hou. Tipies, aan die einde van 'n beweging, vergelyk die kontroleerder die aantal pulse wat dit na die bestuurder gestuur het met die aantal pulse wat van die enkodeerder ontvang word. 'n Spesifieke roetine word uitgevoer waardeur, indien die twee tellings verskil, die stelsel aanpas om die teenstrydigheid reg te stel. As die tellings ooreenstem, dui dit aan dat geen fout voorgekom het nie, en beweging kan glad voortgaan.
Die geslote lusstelsel het twee hoofnadele: koste (en kompleksiteit) en reaksietyd. Die insluiting van 'n enkodeerder dra by tot die algehele koste van die stelsel, tesame met die verhoogde gesofistikeerdheid van die beheerder, wat bydra tot die totale koste. Daarbenewens, omdat regstellings slegs aan die einde van 'n beweging gemaak word, kan dit vertragings in die stelsel veroorsaak, wat die reaksietye moontlik vertraag.
'n Alternatief vir geslotelus-stepperstelsels is 'n servostelsel. Servostelsels gebruik tipies motors met 'n lae poltelling, wat hoëspoed-werkverrigting moontlik maak, maar nie inherente posisioneringsvermoë het nie. Om 'n servo in 'n posisionele toestel te omskep, is terugvoermeganismes nodig, wat dikwels 'n enkodeerder of resolwer gebruik saam met beheerlusse.
In 'n servostelsel word die motor geaktiveer en gedeaktiveer totdat die resolver aandui dat 'n gespesifiseerde posisie bereik is. As die servo byvoorbeeld opdrag gegee word om 100 omwentelinge te beweeg, begin dit met die resolvertelling op nul. Die motor loop totdat die resolver-telling 100 omwentelinge bereik, waarna dit afskakel. As daar enige posisionele verskuiwing is, word die motor heraktiveer om die posisie reg te stel.
Die reaksie van die servo op posisionele foute word deur 'n winsinstelling beïnvloed. 'n Hoë versterkinginstelling laat die motor vinnig reageer op veranderinge in foute, terwyl 'n lae aanwinsinstelling 'n stadiger reaksie tot gevolg het. Die aanpassing van winsinstellings kan egter tydvertragings in die bewegingsbeheerstelsel inbring, wat algehele werkverrigting beïnvloed.
AlphaStep is BesFoc se innoverende stapmotoroplossing , met 'n geïntegreerde oplosser wat intydse posisieterugvoer bied. Hierdie ontwerp verseker dat die presiese posisie van die rotor te alle tye bekend is, wat die akkuraatheid en betroubaarheid van die stelsel verbeter.
Die AlphaStep-bestuurder beskik oor 'n insetteller wat alle pulse wat na die aandrywer gestuur word, opspoor. Terselfdertyd word terugvoer van die resolver na 'n rotorposisieteller gerig, wat deurlopende monitering van die rotor se posisie moontlik maak. Enige afwykings word in 'n afwykingstoonbank aangeteken.
Tipies werk die motor in ooplusmodus, wat wringkragvektore genereer vir die motor om te volg. As die afwykingsteller egter 'n teenstrydigheid groter as ±1.8° aandui, aktiveer die fasevolgorder die wringkragvektor by die boonste gedeelte van die wringkragverplasingskromme. Dit genereer maksimum wringkrag om die rotor te herbelyn en weer sinchroniseer. As die motor met verskeie stappe af is, bekragtig die sekwenseerder verskeie wringkragvektore aan die hoë kant van die wringkragverplasingskromme. Die bestuurder kan oorladingstoestande vir tot 5 sekondes hanteer; as dit nie daarin slaag om sinchronisasie binne hierdie tydraamwerk te herstel nie, word 'n fout geaktiveer en 'n alarm word uitgereik.
'n Merkwaardige kenmerk van die AlphaStep-stelsel is sy vermoë om intydse regstellings te maak vir enige gemis stappe. Anders as tradisionele stelsels wat wag tot die einde van 'n skuif om enige foute reg te stel, neem die AlphaStep-bestuurder regstellende aksie sodra die rotor buite die 1,8°-reeks val. Sodra die rotor weer binne hierdie limiet is, keer die bestuurder terug na ooplusmodus en hervat die toepaslike fase-energisasies.
Die meegaande grafiek illustreer die wringkragverplasingskromme, wat die operasionele modusse van die stelsel beklemtoon—ooplus en geslote lus. Die wringkragverplasingskromme verteenwoordig die wringkrag wat deur 'n enkele fase gegenereer word, wat maksimum wringkrag bereik wanneer die rotorposisie met 1,8° afwyk. ’n Tree kan slegs gemis word as die rotor met meer as 3,6° oorskiet. Omdat die bestuurder beheer oor die wringkragvektor neem wanneer die afwyking 1,8° oorskry, is dit onwaarskynlik dat die motor stappe mis, tensy dit 'n oorlading ervaar wat langer as 5 sekondes duur.
Baie mense glo verkeerdelik dat die stapakkuraatheid van die AlphaStep-motor ±1,8° is. In werklikheid het die AlphaStep 'n stapakkuraatheid van 5 boogminute (0,083°). Die drywer bestuur die wringkragvektore wanneer die rotor buite die 1,8°-reeks is. Sodra die rotor binne hierdie reeks val, belyn die rotortande presies met die wringkragvektor wat gegenereer word. Die AlphaStep verseker dat die korrekte tand in lyn is met die aktiewe wringkragvektor.
Die AlphaStep-reeks kom in verskeie weergawes voor. BesFoc bied beide ronde-as- en ratmodelle met veelvuldige ratverhoudings om óf resolusie en wringkrag te verbeter óf om gereflekteerde traagheid te minimaliseer. Die meeste weergawes kan toegerus word met 'n faal-veilige magnetiese rem. Daarbenewens bied BesFoc 'n 24 VDC-weergawe genaamd die ASC-reeks.
Ten slotte, stapmotors is uiters geskik vir posisioneringstoepassings. Hulle maak voorsiening vir presiese beheer van beide afstand en spoed bloot deur die polstelling en frekwensie te verander. Hul hoë poltelling maak akkuraatheid moontlik, selfs wanneer dit in ooplusmodus werk. Wanneer die regte grootte vir 'n spesifieke toepassing is, a stapmotor sal nie stappe mis nie. Verder, omdat hulle nie posisionele terugvoer benodig nie, is stapmotors 'n koste-effektiewe oplossing.
