Hybrid Stepper Motor Tagagawa sa China - Besfoc

Panimula ng motor ng stepper

Ano ang isang stepper motor？

A Ang motor ng stepper ay isang uri ng de -koryenteng motor na gumagalaw sa tumpak, naayos na mga hakbang sa halip na patuloy na umiikot tulad ng isang regular na motor. Karaniwang ginagamit ito sa mga aplikasyon kung saan kinakailangan ang tumpak na kontrol sa posisyon, tulad ng mga 3D printer, CNC machine, robotics, at mga platform ng camera.

Ang mga motor ng stepper ay isang uri ng de -koryenteng motor na nagko -convert ng elektrikal na enerhiya sa pag -ikot ng paggalaw na may kapansin -pansin na katumpakan. Hindi tulad ng mga regular na de -koryenteng motor, na nagbibigay ng tuluy -tuloy na pag -ikot, ang mga stepper motor ay lumiliko sa mga discrete na hakbang, na ginagawang perpekto para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng tumpak na pagpoposisyon.

Ang bawat pulso ng kuryente na ipinadala sa isang motor na stepper mula sa driver nito ay nagreresulta sa isang tumpak na paggalaw - ang bawat pulso ay tumutugma sa isang tiyak na hakbang. Ang bilis kung saan ang motor ay umiikot nang direkta na nakakaugnay sa dalas ng mga pulses na ito: ang mas mabilis na mga pulso ay ipinadala, mas mabilis ang pag -ikot.

Isa sa mga pangunahing bentahe ng Ang Stepper Motor S ay ang kanilang madaling kontrol. Karamihan sa mga driver ay nagpapatakbo ng 5-volt pulses, na katugma sa mga karaniwang integrated circuit. Maaari kang magdisenyo ng isang circuit upang makabuo ng mga pulses na ito o gumamit ng isang generator ng pulso mula sa mga kumpanya tulad ng BESFOC.

Sa kabila ng kanilang paminsan -minsang mga kawastuhan - ang mga pamantayang stepper na motor ay may katumpakan na halos ± 3 arc minuto (0.05 °) - ang mga pagkakamali na ito ay hindi naipon ng maraming mga hakbang. Halimbawa, kung ang isang karaniwang motor ng stepper ay gumagawa ng isang hakbang, paikutin nito ang 1.8 ° ± 0.05 °. Kahit na matapos ang isang milyong mga hakbang, ang kabuuang paglihis ay pa rin ± 0.05 °, na ginagawang maaasahan ang mga ito para sa tumpak na paggalaw sa mga malalayong distansya.

Bilang karagdagan, ang mga motor ng stepper ay kilala para sa kanilang mabilis na pagtugon at pagbilis dahil sa kanilang mababang rotor inertia, na pinapayagan silang makamit ang mataas na bilis. Ginagawa itong partikular na angkop para sa mga application na nangangailangan ng maikli, mabilis na paggalaw.

Paano gumagana ang isang stepper motor?

A ang motor ng stepper sa pamamagitan ng paghati sa isang buong pag -ikot sa isang bilang ng pantay na mga hakbang. Gumagana Gumagamit ito ng mga electromagnets upang lumikha ng paggalaw sa maliit, kinokontrol na mga pagtaas.

1. Sa loob ng motor ng stepper

Ang isang stepper motor ay may dalawang pangunahing bahagi:

• Stator - Ang nakatigil na bahagi na may coils (Electromagnets).

• Rotor - ang umiikot na bahagi, madalas na isang magnet o gawa sa bakal.

2. Paggalaw sa pamamagitan ng magnetic field

• Kapag ang mga de -koryenteng kasalukuyang dumadaloy sa mga coil ng stator, lumilikha ito ng mga magnetic field.

• Ang mga patlang na ito ay nakakaakit ng rotor.

• Sa pamamagitan ng pag -on at pag -off ng mga coils sa isang tiyak na pagkakasunud -sunod, ang rotor ay hinila ng hakbang -hakbang sa isang pabilog na paggalaw.

3. Pag-ikot ng Hakbang-Hakbang

• Sa bawat oras na ang isang coil ay pinalakas, ang rotor ay gumagalaw sa pamamagitan ng isang maliit na anggulo (na tinatawag na isang hakbang).

• Halimbawa, kung ang isang motor ay may 200 mga hakbang sa bawat rebolusyon, ang bawat hakbang ay gumagalaw sa rotor 1.8 °.

• Ang motor ay maaaring paikutin ang pasulong o paatras depende sa pagkakasunud -sunod ng mga pulses na ipinadala sa mga coil.

4. Kinokontrol ng isang driver

• A Ang driver ng stepper motor ay nagpapadala ng mga electric pulses sa mga coil ng motor.

• Ang mas maraming pulso, mas lumiliko ang motor.

• Ang mga Microcontroller (tulad ng Arduino o Raspberry Pi) ay maaaring makontrol ang mga driver na ito upang ilipat nang tumpak ang motor.

Stepper Motor System

Ang ilustrasyon sa ibaba ay naglalarawan ng isang karaniwang sistema ng motor ng stepper, na binubuo ng maraming mahahalagang sangkap na nagtutulungan. Ang pagganap ng bawat elemento ay nakakaimpluwensya sa pangkalahatang pag -andar ng system.

1. Computer o PLC:

Sa gitna ng system ay ang computer o programmable logic controller (PLC). Ang sangkap na ito ay kumikilos bilang utak, na kinokontrol hindi lamang ang stepper motor kundi pati na rin ang buong makina. Maaari itong magsagawa ng iba't ibang mga gawain, tulad ng pagtaas ng isang elevator o paglipat ng isang conveyor belt. Depende sa pagiging kumplikado na kinakailangan, ang magsusupil na ito ay maaaring saklaw mula sa isang sopistikadong PC o PLC sa isang simpleng pindutan ng push ng operator.

2. Indexer o PLC card:

Susunod ay ang indexer o PLC card, na nakikipag -usap sa mga tiyak na tagubilin sa Stepper Motor . Bumubuo ito ng kinakailangang bilang ng mga pulses para sa paggalaw at inaayos ang dalas ng pulso upang makontrol ang pagpabilis, bilis, at pagkabulok ng motor. Ang indexer ay maaaring maging isang standalone unit, tulad ng BESFOC, o isang pulse generator card na naka -plug sa isang PLC. Anuman ang form nito, ang sangkap na ito ay mahalaga para sa operasyon ng motor.

3. Driver ng motor:

Ang driver ng motor ay binubuo ng apat na pangunahing bahagi:

• Logic para sa Phase Control: Ang Logic Unit na ito ay tumatanggap ng mga pulso mula sa indexer at tinutukoy kung aling yugto ng motor ang dapat maisaaktibo. Ang pagpapagana ng mga phase ay dapat sundin ang isang tiyak na pagkakasunud -sunod upang matiyak ang wastong operasyon ng motor.

• Logic Power Supply: Ito ay isang mababang-boltahe na supply na nagbibigay lakas sa Integrated Circuits (ICS) sa loob ng driver, karaniwang nagpapatakbo sa paligid ng 5 volts, batay sa set o disenyo ng chip.

• Ang suplay ng kuryente ng motor: Ang supply na ito ay nagbibigay ng kinakailangang boltahe upang mabigyan ng kapangyarihan ang motor, karaniwang sa paligid ng 24 VDC, bagaman maaari itong mas mataas depende sa application.

• Power amplifier: Ang sangkap na ito ay binubuo ng mga transistor na nagbibigay -daan sa kasalukuyang dumaloy sa mga phase ng motor. Ang mga transistor na ito ay nakabukas at naka -off sa tamang pagkakasunud -sunod upang mapadali ang paggalaw ng motor.

4. Mag -load:

Sa wakas, ang lahat ng mga sangkap na ito ay nagtutulungan upang ilipat ang pag -load, na maaaring maging isang lead screw, isang disk, o isang conveyor belt, depende sa tukoy na aplikasyon.

Mga uri ng stepper motor

Mayroong tatlong pangunahing uri ng mga stepper motor:

Variable na pag -aatubili (VR) stepper motor

Ang mga motor na ito ay nagtatampok ng mga ngipin sa rotor at stator ngunit hindi kasama ang isang permanenteng magnet. Bilang isang resulta, kulang sila ng detent na metalikang kuwintas, nangangahulugang hindi nila hawak ang kanilang posisyon kapag hindi pinalakas.

Permanenteng Magnet (PM) Stepper Motors

Ang PM stepper motor ay may permanenteng magnet sa rotor ngunit walang ngipin. Habang sila ay karaniwang nagpapakita ng mas kaunting katumpakan sa mga anggulo ng hakbang, nagbibigay sila ng detent na metalikang kuwintas, na pinapayagan silang mapanatili ang posisyon kapag naka -off ang kapangyarihan.

Hybrid stepper motor

Ang BESFOC ay dalubhasa sa eksklusibo sa hybrid Stepper Motor s. Ang mga motor na ito ay sumasama sa mga magnetic na katangian ng permanenteng magnet na may disenyo ng ngipin ng variable na pag -aatubili ng motor. Ang rotor ay axially magnetized, nangangahulugang sa isang tipikal na pagsasaayos, ang tuktok na kalahati ay isang hilagang poste at ang ilalim na kalahati ay isang timog na poste.

Ang rotor ay binubuo ng dalawang tasa ng ngipin, bawat isa ay mayroong 50 ngipin. Ang mga tasa na ito ay naka -offset ng 3.6 °, na nagpapahintulot sa tumpak na pagpoposisyon. Kung tiningnan mula sa itaas, makikita mo na ang isang ngipin sa North Pole Cup ay nakahanay sa isang ngipin sa South Pole Cup, na lumilikha ng isang epektibong sistema ng gearing.

Ang Hybrid Stepper Motors ay nagpapatakbo sa isang dalawang-phase na konstruksyon, na ang bawat yugto na naglalaman ng apat na mga pole ay may 90 ° bukod. Ang bawat poste sa isang yugto ay sugat tulad na ang mga pole na 180 ° bukod ay may parehong polarity, habang ang mga polarities ay kabaligtaran para sa mga 90 ° na hiwalay. Sa pamamagitan ng pag -revers ng kasalukuyang sa anumang yugto, ang polarity ng kaukulang stator poste ay maaari ring baligtarin, na nagpapahintulot sa motor na i -convert ang anumang stator post sa isang hilaga o timog na poste.

Ang rotor ng motor ng stepper ay nagtatampok ng 50 ngipin, na may isang pitch na 7.2 ° sa pagitan ng bawat ngipin. Habang nagpapatakbo ang motor, ang pagkakahanay ng mga ngipin ng rotor na may mga ngipin ng stator ay maaaring mag-iba-partikular, maaari itong mai-offset ng tatlong-quarter ng isang pitch pitch, kalahati ng isang pitch pitch, o isang quarter ng isang pitch pitch. Kapag ang mga hakbang sa motor, natural na tumatagal ng pinakamaikling landas upang mai -realign ang sarili, na isinasalin sa isang paggalaw ng 1.8 ° bawat hakbang (mula noong 1/4 ng 7.2 ° ay katumbas ng 1.8 °).

Metalikang kuwintas at kawastuhan sa Ang stepper motor s ay naiimpluwensyahan ng bilang ng mga pole (ngipin). Kadalasan, ang isang mas mataas na bilang ng poste ay humahantong sa pinabuting metalikang kuwintas at kawastuhan. Nag -aalok ang BESFOC 'High Resolution ' Stepper Motors, na mayroong kalahati ng pitch ng ngipin ng kanilang mga karaniwang modelo. Ang mga rotors na may mataas na resolusyon ay may 100 ngipin, na nagreresulta sa isang anggulo ng 3.6 ° sa pagitan ng bawat ngipin. Sa pag -setup na ito, ang isang paggalaw ng 1/4 ng isang pitch pitch ay tumutugma sa isang mas maliit na hakbang na 0.9 °.

Bilang isang resulta, ang mga modelo ng 'mataas na resolusyon ' ay nagbibigay ng doble ang paglutas ng mga karaniwang motor, nakamit ang 400 mga hakbang sa bawat rebolusyon kumpara sa 200 mga hakbang bawat rebolusyon sa mga karaniwang modelo. Ang mas maliit na mga anggulo ng hakbang ay humahantong din sa mas mababang mga panginginig ng boses, dahil ang bawat hakbang ay hindi gaanong binibigkas at mas unti -unti.

Istraktura

Ang diagram sa ibaba ay naglalarawan ng isang cross-section ng isang 5-phase stepper motor. Ang motor na ito ay pangunahing binubuo ng dalawang pangunahing bahagi: ang stator at ang rotor. Ang rotor mismo ay binubuo ng tatlong sangkap: rotor cup 1, rotor cup 2, at isang permanenteng pang -akit. Ang rotor ay magnetized sa direksyon ng ehe; Halimbawa, kung ang Rotor Cup 1 ay itinalaga bilang North Pole, ang Rotor Cup 2 ang magiging South Pole.

Nagtatampok ang stator ng 10 magnetic pole, bawat isa ay nilagyan ng maliit na ngipin at kaukulang mga paikot -ikot. Ang mga paikot -ikot na ito ay dinisenyo upang ang bawat isa ay konektado sa paikot -ikot ng kabaligtaran nitong poste. Kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa isang pares ng mga paikot -ikot, ang mga pole ay kumokonekta sa magnetize sa parehong direksyon - alinman sa hilaga o timog.

Ang bawat magkasalungat na pares ng mga pole ay bumubuo ng isang yugto ng motor. Ibinigay na mayroong 10 magnetic pole sa kabuuan, nagreresulta ito sa limang natatanging mga phase sa loob ng 5-phase na ito Stepper Motor.

Mahalaga, ang bawat tasa ng rotor ay may 50 ngipin kasama ang kanilang panlabas na perimeter. Ang mga ngipin sa rotor cup 1 at rotor tasa 2 ay mekanikal na naka -offset mula sa isa't isa sa pamamagitan ng kalahati ng isang pitch pitch, na nagpapahintulot para sa tumpak na pagkakahanay at paggalaw sa panahon ng operasyon.

Bilis ng Torque

Ang pag-unawa kung paano basahin ang isang curve ng bilis ng bilis ay mahalaga, dahil nagbibigay ito ng mga pananaw sa kung ano ang may kakayahang makamit ng motor. Ang mga curves na ito ay kumakatawan sa mga katangian ng pagganap ng isang tiyak na motor kapag ipinares sa isang partikular na driver. Kapag ang motor ay pagpapatakbo, ang output ng metalikang kuwintas nito ay naiimpluwensyahan ng uri ng drive at ang inilapat na boltahe. Bilang isang resulta, ang parehong motor ay maaaring magpakita ng makabuluhang magkakaibang mga curves ng bilis ng bilis depende sa ginamit na driver.

Nagbibigay ang BESFOC ng mga curves ng bilis na ito bilang isang sanggunian. Kung gumagamit ka ng isang motor na may isang driver na may katulad na boltahe at kasalukuyang mga rating, maaari mong asahan ang maihahambing na pagganap. Para sa isang interactive na karanasan, mangyaring sumangguni sa curve ng bilis ng bilis na ibinigay sa ibaba:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Upang gumana sa loob ng rehiyon sa pagitan ng pull-in at pullout metalikang kuwintas, ang motor ay dapat na magsimula sa rehiyon ng pagsisimula/paghinto. Habang nagsisimulang tumakbo ang motor, ang rate ng pulso ay unti -unting nadagdagan hanggang sa makamit ang nais na bilis. Upang ihinto ang motor, ang bilis ay pagkatapos ay nabawasan hanggang sa bumaba ito sa ilalim ng pull-in na metalikang kuwintas.

Ang metalikang kuwintas ay direktang proporsyonal sa kasalukuyang at ang bilang ng mga kawad ay lumiliko sa motor. Upang madagdagan ang metalikang kuwintas ng 20%, ang kasalukuyang dapat ding dagdagan ng humigit -kumulang na 20%. Sa kabaligtaran, upang bawasan ang metalikang kuwintas ng 50%, ang kasalukuyang dapat mabawasan ng 50%.

Gayunpaman, dahil sa magnetic saturation, walang pakinabang sa pagtaas ng kasalukuyang lampas sa dalawang beses na na -rate na kasalukuyang, tulad ng lampas sa puntong ito, ang karagdagang pagtaas ay hindi mapapahusay ang metalikang kuwintas. Ang pagpapatakbo sa halos sampung beses na ang na -rate na kasalukuyang nagdudulot ng panganib ng pag -demagnetize ng rotor.

Ang lahat ng aming mga motor ay nilagyan ng pagkakabukod ng Class B, na maaaring makatiis ng mga temperatura hanggang sa 130 ° C bago magsimula ang pagkakabukod. Upang matiyak ang kahabaan ng buhay, inirerekumenda namin na mapanatili ang isang pagkakaiba -iba ng temperatura na 30 ° C mula sa loob hanggang sa labas, nangangahulugang ang temperatura ng panlabas na kaso ay hindi dapat lumampas sa 100 ° C.

Ang inductance ay gumaganap ng isang makabuluhang papel sa pagganap ng mataas na bilis ng metalikang kuwintas. Ipinapaliwanag nito kung bakit ang mga motor ay hindi nagpapakita ng walang katapusang mataas na antas ng metalikang kuwintas. Ang bawat paikot -ikot na motor ay may natatanging mga halaga ng inductance at paglaban. Ang inductance na sinusukat sa Henrys, na hinati sa paglaban sa mga ohms, ay nagreresulta sa isang pare -pareho ng oras (sa mga segundo). Ang oras na ito ay nagpapahiwatig kung gaano katagal bago maabot ang coil na 63% ng na -rate na kasalukuyang. Halimbawa, kung ang motor ay na -rate para sa 1 amp, pagkatapos ng isang oras na pare -pareho, ang coil ay aabot sa humigit -kumulang na 0.63 amps. Karaniwan itong tumatagal ng halos apat hanggang limang oras na constants para sa coil upang maabot ang buong kasalukuyang (1 amp). Dahil ang metalikang kuwintas ay proporsyonal sa kasalukuyang, kung ang kasalukuyang umabot lamang sa 63%, ang motor ay gagawa ng halos 63% ng maximum na metalikang kuwintas pagkatapos ng isang oras na pare -pareho.

Sa mababang bilis, ang pagkaantala na ito sa kasalukuyang buildup ay hindi isang isyu dahil ang kasalukuyang maaaring epektibong makapasok at mabilis na lumabas ng mga coils, na pinapayagan ang motor na maihatid ang rate na metalikang kuwintas. Gayunpaman, sa mataas na bilis, ang kasalukuyang hindi maaaring tumaas nang mabilis bago ang susunod na mga switch ng phase, na nagreresulta sa nabawasan na metalikang kuwintas.

Epekto ng boltahe ng driver

Ang boltahe ng driver ay makabuluhang nakakaapekto sa mataas na bilis ng pagganap ng a Stepper Motor . Ang isang mas mataas na ratio ng boltahe ng drive sa boltahe ng motor ay humahantong sa pinabuting mga kakayahan sa high-speed. Ito ay dahil pinapayagan ng mga nakataas na boltahe ang kasalukuyang dumaloy sa mga paikot -ikot na mas mabilis kaysa sa 63% na threshold na tinalakay dati.

Panginginig ng boses

Kapag ang isang stepper motor transitions mula sa isang hakbang hanggang sa susunod, ang rotor ay hindi tumigil agad sa target na posisyon. Sa halip, gumagalaw ito sa huling posisyon, pagkatapos ay iginuhit pabalik, overshooting sa kabaligtaran ng direksyon, at patuloy na mag -oscillate pabalik -balik hanggang sa huli ay huminto ito. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, na tinukoy bilang 'pag -ring, ' ay nangyayari sa bawat hakbang na kinukuha ng motor (tingnan ang interactive na diagram sa ibaba). Tulad ng isang bungee cord, ang momentum ng rotor ay nagdadala nito sa kabila ng pagtigil nito, na nagiging sanhi nito na 'bounce ' bago mag -ayos sa pahinga. Sa maraming mga kaso, gayunpaman, ang motor ay inutusan na lumipat sa susunod na hakbang bago ito ganap na tumigil.

Ang mga graph sa ibaba ay naglalarawan ng pag -upa ng pag -uugali ng isang motor na stepper sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng paglo -load. Kapag ang motor ay na -load, nagpapakita ito ng makabuluhang pag -ring, na isinasalin sa pagtaas ng panginginig ng boses. Ang labis na panginginig ng boses na ito ay maaaring humantong sa pag -stall ng motor kapag ito ay alinman sa na -load o gaanong na -load, dahil maaaring mawala ito sa pag -synchronise. Samakatuwid, mahalaga na palaging subukan ang a stepper motor na may naaangkop na pagkarga.

Ang iba pang dalawang graph ay naglalarawan sa pagganap ng motor kapag na -load. Ang wastong pag -load ng motor ay nakakatulong upang patatagin ang operasyon nito at mabawasan ang panginginig ng boses. Sa isip, ang pag -load ay dapat mangailangan sa pagitan ng 30% hanggang 70% ng maximum na metalikang metalikang metalikang motor. Bilang karagdagan, ang inertia ratio ng pag -load sa rotor ay dapat mahulog sa pagitan ng 1: 1 at 10: 1. Para sa mas maikli at mas mabilis na paggalaw, mas kanais -nais na ang ratio na ito ay mas malapit sa 1: 1 hanggang 3: 1.

Tulong mula sa BESFOC

Ang mga espesyalista at inhinyero ng BESFOC ay magagamit upang makatulong sa wastong sizing motor.

Resonance at panginginig ng boses

A Ang motor ng stepper ay makakaranas ng makabuluhang nadagdagan ang mga panginginig ng boses kapag ang dalas ng pulso ng input ay nag -tutugma sa likas na dalas nito, isang kababalaghan na kilala bilang resonance. Madalas itong nangyayari sa paligid ng 200 Hz. Sa resonance, ang overshooting at undershooting ng rotor ay lubos na pinalakas, pinatataas ang posibilidad ng mga nawawalang mga hakbang. Habang ang tiyak na resonant frequency ay maaaring mag -iba sa pagkawalang -galaw ng pag -load, karaniwang nag -hover ito sa paligid ng 200 Hz.

Hakbang pagkawala sa 2-phase motor

Ang 2-phase stepper motor ay maaari lamang makaligtaan ang mga hakbang sa mga pangkat ng apat. Kung napansin mo ang pagkawala ng hakbang na nagaganap sa maraming mga apat, ipinapahiwatig nito na ang mga panginginig ng boses ay nagiging sanhi ng pagkawala ng pag -synchronise ng motor o na ang pag -load ay maaaring labis. Sa kabaligtaran, kung ang mga hindi nakuha na mga hakbang ay wala sa maraming mga apat, mayroong isang malakas na indikasyon na ang alinman sa bilang ng pulso ay hindi tama o ang ingay ng elektrikal ay nakakaimpluwensya sa pagganap.

Nagpapagaan ng resonance

Maraming mga diskarte ay maaaring makatulong na mapagaan ang mga epekto ng resonance. Ang pinakasimpleng diskarte ay upang maiwasan ang pagpapatakbo sa mabilis na bilis. Dahil ang 200 Hz ay ​​tumutugma sa humigit-kumulang na 60 rpm para sa isang 2-phase motor, hindi ito isang napakataas na bilis. Karamihan Ang stepper motor s ay may isang maximum na bilis ng pagsisimula ng halos 1000 pulses bawat segundo (PPS). Samakatuwid, sa maraming mga kaso, maaari mong simulan ang operasyon ng motor sa isang bilis na mas mataas kaysa sa dalas ng resonant.

Kung kailangan mong simulan ang motor sa isang bilis na nasa ilalim ng dalas ng resonant, mahalaga na mapabilis nang mabilis sa pamamagitan ng resonant range upang mabawasan ang mga epekto ng panginginig ng boses.

Pagbabawas ng anggulo ng hakbang

Ang isa pang epektibong solusyon ay ang paggamit ng isang mas maliit na anggulo ng hakbang. Ang mas malaking mga anggulo ng hakbang ay may posibilidad na magreresulta sa higit na overshooting at undershooting. Kung ang motor ay may isang maikling distansya upang maglakbay, hindi ito bubuo ng sapat na puwersa (metalikang kuwintas) upang malampasan nang malaki. Sa pamamagitan ng pagbabawas ng anggulo ng hakbang, ang motor ay nakakaranas ng hindi gaanong panginginig ng boses. Ito ang isang kadahilanan kung bakit ang mga diskarte sa kalahating hakbang at microstepping ay napakabisa sa pagbabawas ng mga panginginig ng boses.

Siguraduhing piliin ang motor batay sa mga kinakailangan sa pag -load. Ang wastong sizing ng motor ay maaaring humantong sa mas mahusay na pangkalahatang pagganap.

Gamit ang mga damper

Ang mga damper ay isa pang pagpipilian upang isaalang -alang. Ang mga aparatong ito ay maaaring mailagay sa back shaft ng motor upang sumipsip ng ilan sa vibrational energy, na tumutulong upang makinis ang pagpapatakbo ng isang panginginig ng motor sa isang epektibong paraan.

5-phase stepper motor

Isang medyo bagong pagsulong sa Ang teknolohiya ng motor ng stepper  ay ang 5-phase stepper motor. Ang pinaka-kapansin-pansin na pagkakaiba sa pagitan ng 2-phase at 5-phase motor (tingnan ang interactive diagram sa ibaba) ay ang bilang ng mga pole ng stator: Ang 2-phase motor ay may 8 pole (4 bawat phase), habang ang 5-phase motor ay nagtatampok ng 10 pole (2 bawat phase). Ang disenyo ng rotor ay katulad ng sa isang 2-phase motor.

Sa isang 2-phase motor, ang bawat yugto ay gumagalaw sa rotor sa pamamagitan ng 1/4 na pitch ng ngipin, habang sa isang 5-phase motor, ang rotor ay gumagalaw ng 1/10 ng isang pitch pitch dahil sa disenyo nito. Sa pamamagitan ng isang pitch pitch na 7.2 °, ang anggulo ng hakbang para sa 5-phase motor ay nagiging 0.72 °. Pinapayagan ng konstruksyon na ito ang 5-phase motor na makamit ang 500 mga hakbang sa bawat rebolusyon, kumpara sa 2-phase motor's 200 na hakbang bawat rebolusyon, na nagbibigay ng isang resolusyon na 2.5 beses na mas malaki kaysa sa 2-phase motor.

Ang isang mas mataas na resolusyon ay humahantong sa isang mas maliit na anggulo ng hakbang, na makabuluhang binabawasan ang panginginig ng boses. Dahil ang anggulo ng hakbang ng 5-phase motor ay 2.5 beses na mas maliit kaysa sa 2-phase motor, nakakaranas ito ng mas mababang pag-ring at mga panginginig ng boses. Sa parehong mga uri ng motor, ang rotor ay dapat na overshoot o undershoot ng higit sa 3.6 ° upang makaligtaan ang mga hakbang. Sa pamamagitan ng anggulo ng hakbang na 5-phase motor na 0.72 ° lamang, nagiging imposible para sa motor na overshoot o undershoot sa pamamagitan ng tulad ng isang margin, na nagreresulta sa isang napakababang posibilidad na mawala ang pag-synchronise.

Mga pamamaraan ng pagmamaneho

Mayroong apat na pangunahing pamamaraan ng drive para sa Stepper Motor S:

1. Wave Drive (buong hakbang)

2. 2 phase sa (buong hakbang)

3. 1-2 phase sa (kalahating hakbang)

4. Microstep

Wave Drive

Sa diagram sa ibaba, ang paraan ng Wave Drive ay pinasimple upang mailarawan ang mga prinsipyo nito. Ang bawat 90 ° turn na inilalarawan sa ilustrasyon ay kumakatawan sa 1.8 ° ng pag -ikot ng rotor sa isang tunay na motor.

Sa paraan ng Wave Drive, na kilala rin bilang 1-phase sa pamamaraan, isang yugto lamang ang pinalakas nang paisa-isa. Kapag ang isang yugto ay isinaaktibo, lumilikha ito ng isang timog na poste na umaakit sa hilagang poste ng rotor. Pagkatapos, ang A phase ay naka -off at ang B phase ay naka -on, na nagiging sanhi ng rotor na paikutin ang 90 ° (1.8 °), at ang prosesong ito ay nagpapatuloy sa bawat yugto na pinalakas nang paisa -isa.

Ang Wave Drive ay nagpapatakbo ng isang apat na hakbang na de-koryenteng pagkakasunud-sunod upang paikutin ang motor.

 

2 phase sa

Sa '2 phase sa ' na pamamaraan ng pagmamaneho, ang parehong mga phase ng motor ay patuloy na pinalakas.

Tulad ng inilalarawan sa ibaba, ang bawat 90 ° ay tumutugma sa isang pag -ikot ng 1.8 ° rotor. Kapag ang parehong mga phase ng A at B ay pinalakas bilang mga pole ng timog, ang hilagang poste ng rotor ay naaakit nang pantay sa parehong mga poste, na nagiging sanhi ng pagkakahanay nang direkta sa gitna. Habang umuusbong ang pagkakasunud -sunod at ang mga phase ay isinaaktibo, ang rotor ay paikutin upang mapanatili ang pagkakahanay sa pagitan ng dalawang energized pole.

Ang pamamaraan ng '2 2 na pamamaraan sa ' ay nagpapatakbo gamit ang isang apat na hakbang na pagkakasunud-sunod ng kuryente upang paikutin ang motor.

Ang pamantayang 2-phase ng BESFOC at 2-phase M na mga motor na Motors ay gumagamit ng paraan na '2 phase sa ' na pamamaraan ng pagmamaneho.

Ang pangunahing bentahe ng '2 phase sa ' na pamamaraan sa ibabaw ng '1 phase sa ' na pamamaraan ay metalikang kuwintas. Sa '1 phase sa ' na pamamaraan, isang yugto lamang ang isinaaktibo nang sabay -sabay, na nagreresulta sa isang solong yunit ng metalikang kuwintas na kumikilos sa rotor. Sa kaibahan, ang pamamaraan ng '2 na ' ay nagpapasigla sa parehong mga phase nang sabay -sabay, na gumagawa ng dalawang yunit ng metalikang kuwintas. Ang isang metalikang kuwintas na vector ay kumikilos sa posisyon ng 12:00 at ang isa pa sa posisyon ng 3:00. Kapag ang dalawang metalikang kuwintas na ito ay pinagsama, lumikha sila ng isang resulta ng vector sa isang anggulo ng 45 ° na may magnitude na 41.4% na mas malaki kaysa sa isang solong vector. Nangangahulugan ito na ang paggamit ng '2 phases sa ' na pamamaraan ay nagbibigay -daan sa amin upang makamit ang parehong anggulo ng hakbang tulad ng '1 phase sa ' na pamamaraan habang naghahatid ng 41% na mas metalikang kuwintas.

Ang limang-phase motor, gayunpaman, ay gumana nang naiiba. Sa halip na gamitin ang '2 phases sa ' na pamamaraan, ginagamit nila ang '4 na phase sa ' na pamamaraan. Sa pamamaraang ito, apat sa mga phase ay isinaaktibo nang sabay -sabay sa bawat oras na ang isang motor ay tumatagal ng isang hakbang.

Bilang isang resulta, ang limang-phase motor ay sumusunod sa isang 10-hakbang na de-koryenteng pagkakasunud-sunod sa panahon ng operasyon.

1-2 phase sa (kalahating hakbang)

Ang '1-2 phases sa ' na pamamaraan, na kilala rin bilang kalahating hakbang, ay pinagsasama ang mga prinsipyo ng nakaraang dalawang pamamaraan. Sa pamamaraang ito, una nating pasiglahin ang A phase, na nagiging sanhi ng pag -align ng rotor. Habang pinapanatili ang isang phase energized, pagkatapos ay isinaaktibo namin ang phase B. Sa puntong ito, ang rotor ay pantay na nakakaakit sa parehong mga poste at nakahanay sa gitna, na nagreresulta sa isang pag -ikot ng 45 ° (o 0.9 °). Susunod, pinapatay namin ang A phase habang patuloy na pinasisigla ang phase B, na pinapayagan ang motor na gumawa ng isa pang hakbang. Patuloy ang prosesong ito, na alternating sa pagitan ng pagpapagana ng isang yugto at dalawang yugto. Sa pamamagitan nito, epektibong pinutol namin ang anggulo ng hakbang sa kalahati, na tumutulong na mabawasan ang mga panginginig ng boses.

Para sa isang 5-phase motor, gumamit kami ng isang katulad na diskarte sa pamamagitan ng alternating sa pagitan ng 4 na phase sa at 5 phase on.

Ang kalahating hakbang na mode ay binubuo ng isang walong-hakbang na pagkakasunud-sunod ng kuryente. Sa kaso ng isang limang-phase motor gamit ang '4-5 phase sa ' na pamamaraan, ang motor ay dumadaan sa isang 20-hakbang na pagkakasunud-sunod ng kuryente.

Microstep

(Ang karagdagang impormasyon ay maaaring maidagdag tungkol sa microstepping kung kinakailangan.)

Microstepping

Ang Microstepping ay isang pamamaraan na ginamit upang gumawa ng mas maliit na mga hakbang kahit na mas pinong. Ang mas maliit na mga hakbang, mas mataas ang resolusyon at mas mahusay ang mga katangian ng panginginig ng motor. Sa microstepping, ang isang phase ay hindi ganap na hindi o ganap; Sa halip, bahagyang napalakas ito. Ang mga alon ng sine ay inilalapat sa parehong phase a at phase B, na may pagkakaiba sa phase na 90 ° (o 0.9 ° sa isang limang yugto stepper motor ).

Kapag ang maximum na lakas ay inilalapat sa phase A, ang phase B ay nasa zero, na nagiging sanhi ng rotor na magkahanay sa phase A. habang ang kasalukuyang sa phase A ay bumababa, ang kasalukuyang sa pagtaas ng phase B, na nagpapahintulot sa rotor na gumawa ng maliliit na hakbang patungo sa phase B. Ang prosesong ito ay nagpapatuloy habang ang kasalukuyang mga siklo sa pagitan ng dalawang phase, na nagreresulta sa makinis na paggalaw ng microstepping.

Gayunpaman, ang microstepping ay nagpapakita ng ilang mga hamon, higit sa lahat tungkol sa kawastuhan at metalikang kuwintas. Dahil ang mga phase ay bahagyang napalakas, ang motor ay karaniwang nakakaranas ng isang pagbawas ng metalikang kuwintas na halos 30%. Bilang karagdagan, dahil ang pagkakaiba -iba ng metalikang kuwintas sa pagitan ng mga hakbang ay minimal, ang motor ay maaaring magpupumilit upang malampasan ang isang pag -load, na maaaring magresulta sa mga sitwasyon kung saan iniutos ang motor na ilipat ang ilang mga hakbang bago ito talagang magsimulang lumipat. Sa maraming mga kaso, ang pagsasama ng mga encoder ay kinakailangan upang lumikha ng isang closed-loop system, kahit na nagdaragdag ito sa pangkalahatang gastos.

Stepper Motor Systems

Buksan ang mga sistema ng loop
sarado ang
mga sistema ng servo system

Buksan ang loop

Ang mga stepper motor s ay karaniwang idinisenyo bilang bukas na mga sistema ng loop. Sa pagsasaayos na ito, ang isang generator ng pulso ay nagpapadala ng mga pulso sa circuit ng pagkakasunud -sunod ng phase. Tinutukoy ng phase sequencer kung aling mga phase ang dapat i -on o i -off, tulad ng naunang inilarawan sa buong hakbang at kalahating hakbang na pamamaraan. Kinokontrol ng sequencer ang mga high-power fet upang maisaaktibo ang motor.

Gayunpaman, sa isang bukas na sistema ng loop, walang pag -verify ng posisyon, nangangahulugang walang paraan upang kumpirmahin kung ang motor ay naisagawa ang iniutos na kilusan.

Sarado na loop

Ang isa sa mga pinaka-karaniwang pamamaraan para sa pagpapatupad ng isang closed-loop system ay sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang encoder sa back shaft ng isang double-shafted motor. Ang encoder ay binubuo ng isang manipis na disc na minarkahan ng mga linya na umiikot sa pagitan ng isang transmiter at isang tatanggap. Sa bawat oras na ang isang linya ay pumasa sa pagitan ng dalawang sangkap na ito, bumubuo ito ng isang pulso sa mga linya ng signal.

Ang mga output pulses na ito ay pagkatapos ay pinakain sa controller, na pinapanatili ang bilang ng mga ito. Karaniwan, sa pagtatapos ng isang kilusan, inihahambing ng magsusupil ang bilang ng mga pulses na ipinadala nito sa driver na may bilang ng mga pulses na natanggap mula sa encoder. Ang isang tiyak na gawain ay naisakatuparan kung saan, kung magkakaiba ang dalawang bilang, ang system ay nag -aayos upang iwasto ang pagkakaiba -iba. Kung ang mga bilang ay tumutugma, ipinapahiwatig nito na walang naganap na error, at ang paggalaw ay maaaring magpatuloy nang maayos.

Mga drawback ng mga saradong sistema ng loop

Ang closed-loop system ay may dalawang pangunahing drawbacks: gastos (at pagiging kumplikado) at oras ng pagtugon. Ang pagsasama ng isang encoder ay nagdaragdag sa pangkalahatang gastos ng system, kasama ang pagtaas ng pagiging sopistikado ng magsusupil, na nag -aambag sa kabuuang gastos. Bilang karagdagan, dahil ang mga pagwawasto ay ginawa lamang sa pagtatapos ng isang kilusan, maaari itong ipakilala ang mga pagkaantala sa system, na potensyal na nagpapabagal sa mga oras ng pagtugon.

Sistema ng Servo

Ang isang alternatibo sa mga closed-loop stepper system ay isang sistema ng servo. Ang mga sistema ng servo ay karaniwang gumagamit ng mga motor na may mababang bilang ng poste, na nagpapagana ng mataas na bilis ng pagganap ngunit kulang sa likas na kakayahan sa pagpoposisyon. Upang mai -convert ang isang servo sa isang positional aparato, kinakailangan ang mga mekanismo ng feedback, madalas na gumagamit ng isang encoder o resolver kasama ang mga control loops.

Sa isang sistema ng servo, ang motor ay isinaaktibo at na -deactivate hanggang sa ipahiwatig ng resolver na naabot ang isang tinukoy na posisyon. Halimbawa, kung ang servo ay inutusan na ilipat ang 100 mga rebolusyon, nagsisimula ito sa bilang ng resolver sa zero. Tumatakbo ang motor hanggang sa umabot ang bilang ng resolver ng 100 rebolusyon, sa puntong ito ay patayin. Kung mayroong anumang positional shift, ang motor ay na -reaktibo upang iwasto ang posisyon.

Ang tugon ng servo sa mga positional error ay naiimpluwensyahan ng isang setting ng pakinabang. Ang isang mataas na setting ng pakinabang ay nagbibigay -daan sa motor na mabilis na umepekto sa mga pagbabago sa error, habang ang isang mababang setting ng setting ay nagreresulta sa isang mas mabagal na tugon. Gayunpaman, ang pag -aayos ng mga setting ng pakinabang ay maaaring magpakilala ng mga pagkaantala ng oras sa sistema ng control control, na nakakaapekto sa pangkalahatang pagganap.

Alphastep sarado ang mga sistema ng motor ng stepper

Ang Alphastep ay makabagong BESFOC Stepper Motor  Solution, na nagtatampok ng isang integrated resolver na nag-aalok ng feedback sa real-time na posisyon. Tinitiyak ng disenyo na ito na ang eksaktong posisyon ng rotor ay kilala sa lahat ng oras, pagpapahusay ng katumpakan at pagiging maaasahan ng system.

Alphastep sarado ang mga sistema ng motor ng stepper

Nagtatampok ang driver ng alphastep ng isang input counter na sinusubaybayan ang lahat ng mga pulso na ipinadala sa drive. Kasabay nito, ang puna mula sa resolver ay nakadirekta sa isang counter ng posisyon ng rotor, na nagpapahintulot sa patuloy na pagsubaybay sa posisyon ng rotor. Ang anumang mga pagkakaiba -iba ay naitala sa isang counter ng paglihis.

Karaniwan, ang motor ay nagpapatakbo sa bukas na mode ng loop, na bumubuo ng mga vectors ng metalikang kuwintas upang sundin ang motor. Gayunpaman, kung ang paglihis ng paglihis ay nagpapahiwatig ng isang pagkakaiba -iba na mas malaki kaysa sa ± 1.8 °, ang sequencer ng phase ay nag -activate ng metalikang kuwintas sa itaas na seksyon ng curve ng pag -aalis ng metalikang kuwintas. Bumubuo ito ng maximum na metalikang kuwintas upang ma -realign ang rotor at ibalik ito sa synchronism. Kung ang motor ay naka -off sa pamamagitan ng maraming mga hakbang, ang sequencer ay nagpapalakas ng maraming mga vectors ng metalikang kuwintas sa mataas na dulo ng curve ng pag -aalis ng metalikang kuwintas. Ang driver ay maaaring hawakan ang mga kondisyon ng labis na karga hanggang sa 5 segundo; Kung nabigo itong ibalik ang pag -synchronism sa loob ng oras na ito, ang isang kasalanan ay na -trigger, at ang isang alarma ay inisyu.

Ang isang kamangha-manghang tampok ng sistema ng alphastep ay ang kakayahang gumawa ng mga real-time na pagwawasto para sa anumang mga hindi nakuha na hakbang. Hindi tulad ng mga tradisyunal na sistema na naghihintay hanggang sa pagtatapos ng isang paglipat upang iwasto ang anumang mga pagkakamali, ang driver ng alphastep ay kumukuha ng pagwawasto ng pagkilos sa sandaling bumagsak ang rotor sa labas ng saklaw na 1.8 °. Kapag ang rotor ay bumalik sa loob ng limitasyong ito, ang driver ay nagbabalik upang buksan ang mode ng loop at ipagpatuloy ang naaangkop na energizations ng phase.

Ang kasamang graph ay naglalarawan ng curve ng pag -aalis ng metalikang kuwintas, na itinampok ang mga mode ng pagpapatakbo ng system - bukas na loop at sarado na loop. Ang curve ng pag -aalis ng metalikang kuwintas ay kumakatawan sa metalikang kuwintas na nabuo ng isang solong yugto, na nakamit ang maximum na metalikang kuwintas kapag ang posisyon ng rotor ay lumihis ng 1.8 °. Ang isang hakbang ay maaari lamang makaligtaan kung ang overshoots ng rotor ng higit sa 3.6 °. Dahil kinokontrol ng driver ang vector ng metalikang kuwintas tuwing ang paglihis ay lumampas sa 1.8 °, ang motor ay hindi malamang na makaligtaan ang mga hakbang maliban kung nakakaranas ito ng labis na labis na higit sa 5 segundo.

Hakbang katumpakan ng alphastep

Maraming mga tao ang nagkamali na naniniwala na ang katumpakan ng hakbang ng alphastep motor ay ± 1.8 °. Sa katotohanan, ang alphastep ay may isang hakbang na katumpakan ng 5 arc minuto (0.083 °). Pinamamahalaan ng driver ang mga metalikang kuwintas kapag ang rotor ay nasa labas ng saklaw na 1.8 °. Kapag bumagsak ang rotor sa loob ng saklaw na ito, ang mga ngipin ng rotor ay nakahanay nang tumpak sa vector ng metalikang kuwintas na nabuo. Tinitiyak ng alphastep na ang tamang ngipin ay nakahanay sa aktibong vector ng metalikang kuwintas.

Ang serye ng alphastep ay dumating sa iba't ibang mga bersyon. Nag -aalok ang BESFOC ng parehong mga round shaft at geared na mga modelo na may maraming mga ratios ng gear upang mapahusay ang resolusyon at metalikang kuwintas o upang mabawasan ang masasalamin na pagkawalang -galaw. Karamihan sa mga bersyon ay maaaring magamit sa isang hindi ligtas na magnetic preno. Bilang karagdagan, ang BESFOC ay nagbibigay ng isang 24 na bersyon ng VDC na tinatawag na ASC Series.

Konklusyon

Sa konklusyon, ang mga stepper motor ay lubos na angkop para sa mga application ng pagpoposisyon. Pinapayagan nila ang tumpak na kontrol ng parehong distansya at bilis lamang sa pamamagitan ng pag -iiba ng bilang ng pulso at dalas. Ang kanilang mataas na bilang ng poste ay nagbibigay -daan sa kawastuhan, kahit na ang pagpapatakbo sa bukas na mode ng loop. Kapag maayos na sukat para sa isang tiyak na aplikasyon, a Ang motor ng stepper ay hindi makaligtaan ang mga hakbang. Bukod dito, dahil hindi sila nangangailangan ng positional feedback, ang mga stepper motor ay isang epektibong solusyon.