Ano ang isang stepper motor, bakit kinakailangan at paano ito gumagana

Ang mga motor na motor ng stepper ay malawakang ginagamit sa mga nakokontrol na bilang at makina. Ang pangunahing pagkakaiba ng electric motor na ito ay ang prinsipyo ng operasyon nito. Ang baras ng isang stepper motor ay hindi umiikot sa loob ng mahabang panahon, ngunit umiikot lamang sa isang tiyak na anggulo. Tinitiyak nito ang tumpak na pagpoposisyon ng item sa trabaho sa espasyo. Ang suplay ng kuryente ng tulad ng isang makina ay discrete, iyon ay, isinasagawa ng mga pulses. Ang mga pulses na ito ay umiikot din sa baras ng isang tiyak na anggulo, ang bawat naturang pag-ikot ay tinatawag na isang hakbang, samakatuwid ang pangalan. Kadalasan, ang mga de-koryenteng motor na ito ay gumagana nang magkakasabay sa isang gearbox upang madagdagan ang kawastuhan ng pag-install at ang metalikang kuwintas sa baras, at may isang encoder upang masubaybayan ang posisyon ng baras sa sandaling ito. Ang mga elementong ito ay kinakailangan para sa paglilipat at pag-convert ng anggulo ng pag-ikot. Sa artikulong ito sasabihin namin sa mga mambabasa ng site Elecroexpert tungkol sa aparato, ang prinsipyo ng operasyon at ang layunin ng mga motor ng stepper.

Paano gumagana ang isang motor na stepper

Sa uri ito ay isang walang harang na sabag na de-koryenteng motor. Binubuo ng stator at rotor. Sa rotor, ang mga seksyon ay karaniwang matatagpuan, tipunin mula sa mga sheet ng de-koryenteng bakal (sa litrato ito ang bahagi ng "gear"), at ang mga ito, ay pinaghiwalay ng mga permanenteng magnet. Sa stator may mga paikot-ikot na anyo ng magkakahiwalay na coil.

Prinsipyo ng operasyon

Kung paano gumagana ang isang motor na stepper ay maaaring isaalang-alang sa isang kondisyong modelo. Sa posisyon 1, ang boltahe ng isang tiyak na polarity ay inilalapat sa mga windings A at B. Bilang isang resulta, ang isang electromagnetic field ay nabuo sa stator. Dahil ang iba't ibang mga magnetic pole ay naaakit, ang rotor ay kukuha ng posisyon sa tabi ng axis ng magnetic field. Bukod dito, ang magnetic field ng motor ay pumipigil sa mga pagtatangka na baguhin ang posisyon ng rotor mula sa labas. Sa mga simpleng salita, ang stator magnetic field ay gagana upang mapanatili ang rotor mula sa pagbabago ng paunang natukoy na posisyon nito (halimbawa, sa ilalim ng mga mekanikal na naglo-load sa baras).

Kung ang boltahe ng parehong polarity ay inilalapat sa mga paikot-ikot na D at C, ang larangan ng electromagnetic ay lilipat. Ito ay nagiging sanhi ng permanenteng magnet rotor na paikutin sa posisyon 2. Sa kasong ito, ang anggulo ng pag-ikot ay 90 °. Ang anggulong ito ay magiging hakbang ng pag-ikot ng rotor.

Nakakamit ang Posisyon 3 sa pamamagitan ng paglalapat ng reverse polarity boltahe sa mga windings A at B. Sa kasong ito, ang larangan ng electromagnetic ay magiging kabaligtaran sa posisyon 1, ang rotor ng motor ay lilipat, at ang kabuuang anggulo ay magiging 180 °.

Kapag nag-aaplay ng boltahe ng reverse polarity sa mga paikot-ikot na D at C, ang rotor ay iikot ang isang anggulo hanggang sa 270 ° na kamag-anak sa paunang posisyon. Kapag ang positibong boltahe ay konektado sa mga paikot-ikot na A at B, kukuha ng rotor ang paunang posisyon nito - makumpleto nito ang isang rebolusyon na 360 °.Dapat tandaan na ang rotor ay gumagalaw sa pinakamaliit na landas, iyon ay, mula sa posisyon 1 hanggang sa posisyon 4, ang rotor ay paikutin lamang matapos ang pagpasa sa pagitan ng mga posisyon ng 2 at 3. Kapag kumokonekta sa mga paikot-ikot na pagkatapos ng 1 posisyon, kaagad sa 4 na posisyon, ang rotor ay i-counterclockwise.

Mga uri at uri sa pamamagitan ng polarity o uri ng mga paikot-ikot

Sa mga motor ng stepper, ginagamit ang mga bipolar at unipolar windings. Ang prinsipyo ng operasyon ay isinasaalang-alang batay sa isang makina ng bipolar. Ang disenyo na ito ay nagsasangkot ng paggamit ng iba't ibang mga phase upang makapangyarihang mga paikot-ikot. Ang circuit ay napaka-kumplikado at nangangailangan ng mahal at malakas na control card.

Ang isang mas simpleng pamamaraan ng kontrol sa mga unipolar machine. Sa ganitong pamamaraan, ang simula ng mga paikot-ikot ay konektado sa isang karaniwang "plus". Sa pangalawang konklusyon ng mga paikot-ikot, isang minus ay kahaliling inilalapat. Tinitiyak nito ang pag-ikot ng rotor.

Ang mga motor ng stepper ng Bipolar ay mas malakas, ang kanilang metalikang kuwintas ay 40% higit pa kaysa sa mga unipolar. Ang mga electric motor na unipolar ay mas maginhawa upang mapatakbo.

Mga uri ng motor para sa disenyo ng rotor

Ayon sa uri ng disenyo ng rotor, ang mga motor ng stepper ay nahahati sa mga makina:

• na may isang permanenteng pang-akit;
• na may variable na resistensya ng magnetic;
• mestiso.

Ang permanenteng magnet na stepper motor rotor ay nakaayos sa parehong paraan tulad ng sa mga halimbawa sa itaas. Ang pagkakaiba lamang ay sa totoong makina ang bilang ng mga magnet ay mas malaki. Karaniwan silang ipinamamahagi sa isang nakabahaging drive. Ang bilang ng mga pole sa mga modernong motor ay umaabot sa 48. Ang isang hakbang sa naturang mga electric motor ay 7.5 °.

Mga de-koryenteng motor na may variable na magnetic resistensya. Ang rotor ng mga makinang ito ay gawa sa malambot na magnetic alloy, tinawag din silang "jet stepper motor". Ang rotor ay tipunin mula sa mga indibidwal na plate at sa konteksto ay mukhang isang gulong ng gear. Ang disenyo na ito ay kinakailangan upang ang magnetic flux ay magsara sa pamamagitan ng mga ngipin. Ang pangunahing bentahe ng disenyo na ito ay ang kawalan ng isang locking moment. Ang katotohanan ay ang rotor na may permanenteng magnet ay naaakit sa mga metal na bahagi ng motor na de koryente. At upang i-on ang baras sa kawalan ng boltahe sa stator ay medyo mahirap. Sa isang motor na stepper na may variable na magnetic resistensya walang ganoong problema. Gayunpaman, ang isang makabuluhang kawalan ay ang maliit na metalikang kuwintas. Ang pitch ng naturang mga machine ay karaniwang mula sa 5 ° hanggang 15 °.

Ang mestiso na motor na stepper ay dinisenyo upang pagsamahin ang pinakamahusay na mga tampok ng dalawang nakaraang mga uri. Ang ganitong mga makina ay may isang maliit na pitch sa saklaw mula sa 0.9 hanggang 5 °, may mataas na metalikang kuwintas at may hawak na kakayahan. Ang pinakamahalagang plus ay ang mataas na katumpakan ng aparato. Ang ganitong mga de-koryenteng motor ay ginagamit sa pinaka modernong modernong kagamitan na may mataas na katumpakan. Sa pamamagitan ng cons ay maaaring maiugnay lamang ang kanilang mataas na gastos. Sa istruktura, ang rotor ng aparatong ito ay isang magnetized cylinder kung saan matatagpuan ang mga magnet na malambot na ngipin.

Halimbawa, sa isang 200-step na motor ng stepper, dalawang gear disc na may 50 ngipin ang bawat isa ay ginagamit. Ang mga disk ay inilipat na kamag-anak sa bawat isa sa pamamagitan ng isang ngipin upang ang pagkalumbay ng positibong poste ay nagkakasabay sa protrusion ng negatibo at kabaligtaran. Dahil dito, ang rotor ay may 100 poles na may reverse polarity.

Iyon ay, kapwa ang mga poste sa timog at hilaga ay maaaring maglipat ng kamag-anak sa stator sa 50 iba't ibang mga posisyon, at sa kabuuan ng 100. At ang isang phase shift ng isang quarter ay nagbibigay ng isa pang 100 na posisyon, ginagawa ito sa pamamagitan ng sunud-sunod na paggulo.

Pamamahala ng SD

Ang pamamahala ay isinasagawa ng mga sumusunod na pamamaraan:

1. Wave. Sa pamamaraang ito, ang boltahe ay inilalapat sa isang coil lamang, na kung saan ang rotor ay naaakit. Dahil ang isang paikot-ikot lamang ay kasangkot, ang rotor metalikang kuwintas ay maliit, at hindi angkop para sa paglilipat ng malalaking kapangyarihan.
2. Buong hakbang. Sa ganitong sagisag, ang dalawang paikot-ikot ay nasasabik nang sabay-sabay, na nagsisiguro sa maximum na metalikang kuwintas.
3. Kalahating hakbang. Pinagsasama ang unang dalawang pamamaraan.Sa embodiment na ito, ang boltahe ay inilapat muna sa isa sa mga paikot-ikot, at pagkatapos ay sa dalawa. Kaya, ang isang mas malaking bilang ng mga hakbang ay natanto, at isang maximum na lakas ng hawak na humihinto sa rotor sa mataas na bilis.
4. Ang Microstepping ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-aaplay ng mga pulses ng microstep. Ang pamamaraang ito ay nagbibigay ng isang maayos na pag-ikot ng rotor at binabawasan ang jerking sa panahon ng operasyon.

Mga kalamangan at kawalan ng motor ng stepper

Ang mga bentahe ng ganitong uri ng mga de-koryenteng makina ay kinabibilangan ng:

• mataas na pagsisimula, itigil, reverse bilis;
• ang baras ay umiikot alinsunod sa utos ng aparato ng kontrol sa isang paunang natukoy na anggulo;
• malinaw na pag-aayos ng posisyon pagkatapos ng isang paghinto;
• mataas na kawastuhan sa pagpoposisyon, nang walang mahigpit na mga kinakailangan sa feedback;
• mataas na pagiging maaasahan dahil sa kakulangan ng isang kolektor;
• pagpapanatili ng maximum na metalikang kuwintas sa mababang bilis.

Mga Kakulangan:

• marahil ang isang paglabag sa pagpoposisyon sa panahon ng mekanikal na pag-load sa baras ay mas mataas kaysa sa pinahihintulutan para sa isang tiyak na modelo ng engine;
• posibilidad ng resonansya;
• kumplikadong pamamaraan ng kontrol;
• mababang bilis ng pag-ikot, ngunit hindi ito maiugnay sa mga makabuluhang kawalan, dahil ang mga stepper motor ay hindi ginagamit upang simpleng paikutin ang anumang tulad walang brush, halimbawa, ngunit para sa mga mekanismo sa pagpoposisyon.

Ang isang motor ng stepper ay tinatawag ding "wakas-rotor na posisyon na de-koryenteng motor". Ito ang pinaka-capacious at sa parehong oras maikling kahulugan ng naturang mga electric machine. Aktibo silang ginagamit sa mga machine ng CNC, 3D printer at mga robot. Ang pangunahing kakumpitensya sa motor na stepper ay servo, ngunit ang bawat isa sa kanila ay may sariling mga pakinabang at kawalan na tumutukoy sa pagiging angkop ng paggamit ng isa o sa iba pa sa bawat kaso.

Mga kaugnay na materyales:

• Ano ang mga uri ng mga de-koryenteng motor at kung paano sila naiiba
• Ano ang hakbang boltahe at bakit mapanganib?
• Ano ang isang kasabay na motor at saan ito ginagamit