Stepper motor je znan tudi kot pulzni motor ali step motor. Vsakič, ko se stanje razburjenje spremeni v skladu z vhodnim impulznim signalom, napreduje določen kot in ostaja v fiksnem položaju, ko stanje razburjenje ostane nespremenjeno. Tako lahko odstopni motor pretvori vhodni impulzni signal v ustrezen kotni premik za izhod. Z nadzorom števila vhodnih impulzov se lahko kotni premik izhoda natančno določi za doseganje funkcije pozicioniranje; in z nadzorom frekvence vhodnih impulzov je mogoče kotno hitrost izhoda natančno nadzorovati, da se doseže namen urejanja hitrosti. Zato je mogoče upoštevati stepper motorje, kadar je potrebno natančno določanje položaja ali krmiljenje hitrosti.
1.1 Razvrstitev stepper motorjev
Obstajajo tri vrste stepper motorjev: reaktivni (TIP VR), trajni magnet (TIP PM) in hibridni (HB tip).
Stalen magnetni korak je na splošno dvofazni, navor in prostornina sta majhna, kot koraka pa je na splošno 7,5° ali 15°, ki se večinoma uporablja v nizkocenovnih potrošniških izdelkih.
Reaktivno korakanje je na splošno trifazni, kar lahko doseže velik navorni izhod. Kot odskakanja je na splošno 1,5°, vendar sta hrup in vibracije zelo velika. V razvitih državah, kot so Evropa in Združene države Amerike, je bila odpravljena v 80.
Hibridni stepping se nanaša na mešanje prednosti trajnega magneta in reaktivnega. Razdeljen je na dvofazni, trifazni in petfazni. Dvofazni kot koraka je na splošno 1,8°, kot trifazni korak pa 0,9°. Petfazni kot koraka je na splošno 0,72°. Hibridni konjeni motor združuje prednosti prvih dveh vrst stepping motorjev. Trenutno so stepping motorji, ki se uporabljajo v domači industriji proizvodnje opreme, v bistvu hibridni motorji za korakanje.
Zato so spodaj opisani stepper motorji imenovani "hibridni stepper motorji".
1.2 Struktura stepper motorja
Odskočni motor je sestavljen iz rotorja (rotorskega jedra, stalnega magneta, vrtečega se greda, ležaja krogle), statorja (navitja, statorskega jedra), sprednjih in zadajnih pokrovov itd. Najbolj tipičen dvofazni hibridni stepping motor ima 8 velikih zob, 40 majhnih zob v statorju, in 50 majhnih zob v rotorju; stator trifazni motor ima 9 velikih zob, 45 majhnih zob, rotor pa 50 majhnih zob. zob.
Slika 1 Shematski diagram sestave stepper motorja
1.3 Načelo krmilja steper motorja
Stepper motor se ne more neposredno priključiti na napajanje za delo, prav tako ne more neposredno prejemati električnih impulzovnih signalov. Interakcija mora biti z napajalnikom in krmilnikom prek posebnega vmesnika – gonilnika stepper motorja. Gonilnik stepper motorja (glej sliko 2) je na splošno sestavljen iz distributerja obroča in ojačevalnika moči. Distributer obroča prejme kontrolne signale od krmilnika. Ob vsakem sprejemu pulznega signala se bo izhodni del obročnega distributerja enkrat pretvoril, tako da prisotnost ali odsotnost impulznega signala in frekvenca lahko določi hitrost odstopnega motorja, pospeševanja ali pojemka, zagona ali ustavljanja. Distributer obroča mora spremljati tudi smerni signal krmilnika, da se ugotovi, ali je prehod njegovega izhodnega stanja pozitiven zaporedje ali obratno zaporedje, s čimer se določi smer steper motorja.
Slika 2 Shema krmilja stepper motorja
2 Glavni parametri stepper motorja
2.1 Številka okvirja vključuje predvsem 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 in tako naprej.
2.2 Število faz Število namotanih v stepper motorju. Število faz stepper motorja na splošno vključuje dve fazi, tri faze in pet faz. Stepping motor, ki se uporablja na Kitajskem, je predvsem dvofazni, trifazni pa se uporablja tudi v nekaterih aplikacijah. Na Japonskem se bolj uporabljajo petfazni konjeni motorji.
2.3 Kot koraka, ki ustreza vhodu impulznega signala, kotni premik rotorja motorja. Formula za izračun kota koraka stepper motorja je naslednja:
V formuli: - kot koraka odstopnega motorja; m - število faz odstopnega motorja; - število zob rotorja motorja za odskok.
V skladu z navedeno formulo izračuna so koti korakov dvofazni, trifazni in petfazni stopnišni motorji 1,80, 1,20 oziroma 0,72°.
2.4 Držanje navora (statični navor) se nanaša na navor, pri katerem stator zaklene rotor, ko je statorsko navijanje motorja dobavljeno z nazivnim tokom, vendar se rotor ne vrti. Držanje navora je najpomembnejši parameter stepper motorja, in je glavna podlaga za izbiro motorja.
2.5 Detentni navor Se nanaša na navor, potreben za vrtenje rotorja z zunanjo silo, ko motor nima toka. Ta navor je eden od kazalnikov učinkovitosti motorja. Pri tem, ko so drugi parametri enaki, manjši je detentni navor, manjši je "učinek zamaška", kar je bolj koristno za stabilnost motorja pri majhni hitrosti.
2.6 Značilnost navorno-frekvenčna predvsem se nanaša na značilnost izvlečenega navora-frekvenčni navor, največji navor, ki ga motor lahko nosi brez izgube koraka, ko motor pri določeni hitrosti deluje s stilsko hitrostjo. Krivulja navora in frekvence se uporablja za opis razmerja med največjim navorom in hitrostjo (frekvenco) brez izgube koraka. Krivunja navora in frekvence je pomemben parameter stepper motorja in je ena od glavnih podlag za izbiro motorja. Krivunja, značilna za moment in frekvenco (glej sliko 3).
Slika 3 Krivunja navorne frekvence steper motorja
2.7 Nazivni tok Vrednost RMS motornega navijalnega toka, potrebna za vzdrževanje nazivnega navora.
Slika 4 Preglednica parametrov stepper motorja (presežena iz splošnega kataloga Leisai inteligentnih proizvodov za odskok 2021–2022)
3 Izbirni koraki stepper motorja
Hitrost stepper motorja, ki se uporablja v industrijskih aplikacijah, je kar 600 ~ 1500, in višja hitrost, zaprta zanka stepper motor pogon je mogoče upoštevati, ali servo pogon shema je bolj primerna. Koraki za izbor stepper motorja (glejte sliko 5).
Slika 5 Koraki za izbor motorja
3.1 Izbira kota koraka
Kot je navedeno v 1.1, glede na število motornih faz obstajajo trije koti korakov: 1,80 (dvofazni), 1,20 (trifazni) in 0,72° (petfazni). Seveda je petfazni kotna natančnost koraka najvišja, vendar sta njegova motor in voznik draga, zato se le redko uporablja na Kitajskem. Poleg tega sedanji mainstream stepper vozniki vsi uporabljajo tehnologijo pogona za pododdelke. Pod 8 pododdelki je še vedno mogoče zagotoviti natančnost kota koraka pododdelka, tako da če upoštevate indeks natančnosti kota koraka samo, petfazni korak Motor lahko nadomesti dvofazni ali trifazni stepper motor.
Na primer, v aplikaciji za nalaganje svinčenega vijaka s svinčenjem 5mm, Če se uporabi dvofazni stepper motor, a vozač je podešcen na 8 podreda, število pulsa po revoluciji motora je 200×8=1600, a ekvivalent pulsa je 5 ÷1 600=0 .00313 mm=3.13 , ta točnost lahko izpolnjuje večino zahteva za aplikaciju.
3.2 Izbira statičnih navorov (držanje navora)
Običajno uporabljeni mehanizmi za prenos obremenitve vključujejo sinhrone pasove, vijačne palice, stojala in pinione itd. Najprej izračunajte obremenitev stroja (predvsem pospešek navora in navor trenja) in ga pretvorite v zahtevani navor obremenitve na motorni gredi. Nato se glede na največjo hitrost teka, ki jo zahteva motor, izbere stepper motor s primernim navorom držanja za naslednja dva različna primera uporabe:
(1) Za uporabo zahtevane vrtilna frekvence motorja pod 300: če se obremenitev stroja pretvori v zahtevani navor obremenitve na motorni gredi, potem se navor obremenitve pomnožuje z varnostnim faktorjem SF (na splošno 1,5 ~ 2.0), to je zahtevani navor držanja steper motorja.
(2) Pri aplikacijah, kjer je zahtevana vrtilna frekvenca motorja več kot 300: nastavite največjo hitrost, če se obremenitev stroja pretvori v zahtevani navor obremenitve na motorni gredi, potem se navor obremenitve pomnožuje z varnostnim faktorjem SF (na splošno 2,5 ~ 3,5 ) za pridobitev navora držanja. Na sliki 6 je sprva izbran primeren model. Nato preverite in primerjajte na krivuljah navora in frekvence: Na krivuljah navora in frekvence uporabite potrebno največjo hitrost, da ugotovite, da je največji navor izstopa, ki ustreza največji hitrosti, 20% ali več. V nasprotnem primeru je treba ponovno izbrati motor z večjim navorom, ter ponovno preveriti in primerjati glede na krivuljo navora-frekvence novo izbranega motorja.
3.3 Izbira velikosti okvirja motorja
Večji kot je motorni okvir, večji je njegov navor za držanje. Pogoste velikosti okvirjev in razponi navora steper motorjev (glej sliko 6).
Slika 6 Skupne velikosti okvirjev stepper motorjev in njihovih navorov držanja
Glede na navor gospodarstva, izračunan v koraku (2), izberite ustrezno velikost okvirja in posebne specifikacije ustreznega motorja s slike 4.
3.4 Izberite ujemajoč se gonilnik stepperja glede na nazivni tok
Če je na primer nazivni tok motorja 57CM23 5A, mora biti največji dovoljeni tok voznika, ki ga izberete, več kot 5A (upoštevajte, da gre za vrednost RMS namesto najvišje vrednosti), sicer če izberete voznika z največjim tokom samo 3A, potem je največji izhodni navor motorja lahko samo približno 60%!
