Stepmotor er også kendt som pulsmotor eller stepmotor. Den bevæger sig en vis vinkel frem, hver gang excitationstilstanden ændres i henhold til inputpulssignalet, og forbliver i en fast position, når excitationstilstanden forbliver uændret. Således kan stepmotoren konvertere indgangsimpulssignalet til den tilsvarende vinkelforskydning til output. Ved at styre antallet af indgangsimpulser kan vinkelforskydningen af udgangen bestemmes nøjagtigt for at opnå funktionen positionering; og ved at styre frekvensen af inputimpulserne kan vinkelhastigheden af outputtet styres nøjagtigt for at opnå formålet med hastighedsregulering. Derfor kan stepmotorer overvejes, når præcis positionering eller hastighedskontrol er påkrævet.
1.1 Klassificering af stepmotorer
Der er tre typer stepmotorer: reaktive (VR-type), permanentmagnet (PM-type) og hybrid (HB-type).
Permanent magnet-trin er generelt to-faset, drejningsmomentet og volumen er lille, og trinvinklen er generelt 7,5 grader eller 15 grader, som for det meste bruges i billige forbrugerprodukter.
Den reaktive stepping er generelt trefaset, hvilket kan opnå et stort drejningsmoment. Skridtvinklen er generelt 1,5 grader, men støjen og vibrationerne er meget store. Det er blevet elimineret i udviklede lande som Europa og USA i 1980'erne.
Hybrid stepping refererer til at blande fordelene ved permanent magnet og reaktiv. Den er opdelt i tofaset, trefaset og femfaset. Den tofasede trinvinkel er generelt 1,8 grader , og den trefasede trinvinkel er 0,9 grader . Den femfasede trinvinkel er generelt 0,72 grader . Hybrid-trinmotoren kombinerer fordelene ved de to første typer trinmotorer. På nuværende tidspunkt er de stepmotorer, der bruges i den indenlandske udstyrsfremstillingsindustri, grundlæggende hybride stepmotorer.
Derfor omtales de nedenfor beskrevne stepmotorer alle som "hybride stepmotorer".
1.2 Opbygning af stepmotor
Stepmotoren består af en rotor (rotorkerne, permanentmagnet, roterende aksel, kugleleje), en stator (vikling, statorkerne), front- og bagdæksler osv. Den mest typiske to-fasede hybrid stepmotor har 8 store tænder 40 små tænder i statoren og 50 små tænder i rotoren; trefasemotorens stator har 9 store tænder, 45 små tænder, og rotoren har 50 små tænder. tand.
Figur 1 Skematisk diagram af stepmotorens sammensætning
1.3 Trinmotorstyringsprincip
Stepmotoren kan ikke tilsluttes direkte til strømforsyningen for at fungere, og den kan heller ikke direkte modtage elektriske impulssignaler. Den skal interagere med strømforsyningen og controlleren gennem en speciel grænseflade - stepmotordriveren. Stepmotordriveren (se figur 2) er generelt sammensat af en ringfordeler og et effektforstærkerkredsløb. Ringfordeleren modtager styresignaler fra controlleren. Hver gang et pulssignal modtages, konverteres udgangen af ringfordeleren én gang, så tilstedeværelsen eller fraværet af pulssignalet og frekvensen kan bestemme stepmotorens hastighed, acceleration eller deceleration, start eller stop. Ringfordeleren skal også overvåge styreenhedens retningssignal for at bestemme, om overgangen af dens udgangstilstand er positiv sekvens eller omvendt sekvens, og derved bestemme retningen af stepmotoren.
Figur 2 Skematisk stepmotorstyring
2 Hovedparametre for stepmotor
2.1 Rammenummeret omfatter hovedsageligt 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 og så videre.
2.2 Antal faser Antallet af spoler inde i stepmotoren. Antallet af faser af stepmotoren omfatter generelt to faser, tre faser og fem faser. Den stepmotor, der bruges i Kina, er hovedsageligt tofaset, og trefaset bruges også i nogle applikationer. I Japan bruges femfasede stepmotorer mere.
2.3 Trinvinkel Svarende til input af et pulssignal, vinkelforskydningen af motorens rotor. Formlen til beregning af stepvinklen for stepmotoren er som følger:
I formlen: - stepvinklen for stepmotoren; m - antallet af faser af stepmotoren; - antallet af tænder på stepmotorens rotor.
Ifølge ovenstående beregningsformel er trinvinklerne for de tofasede, trefasede og femfasede stepmotorer henholdsvis 1,80, 1,20 og 0,72 grader.
2.4 Holdemoment (statisk moment) refererer til det drejningsmoment, hvor statoren låser rotoren, når motorens statorvikling forsynes med mærkestrøm, men rotoren roterer ikke. Holdemoment er stepmotorens vigtigste parameter, og det er hovedgrundlaget for motorvalg.
2.5 Spærremoment Det refererer til det moment, der kræves for at rotere rotoren med ekstern kraft, når motoren ikke har nogen strøm. Dette drejningsmoment er en af motorens ydeevneindikatorer. Når andre parametre er de samme, jo mindre spærremomentet er, jo mindre er "tandningseffekten", hvilket er mere gavnligt for motorens stabilitet ved lav hastighed.
2.6 Moment-frekvenskarakteristik Refererer hovedsageligt til udtrækningsmoment-frekvenskarakteristikken, det maksimale moment, som motoren kan bære uden at miste trin, når motoren kører stabilt ved en bestemt hastighed. Moment-frekvenskurven bruges til at beskrive forholdet mellem det maksimale moment og hastigheden (frekvensen) uden tab af trin. Drejningsmoment-frekvenskurven er en vigtig parameter for stepmotoren, og den er et af hovedgrundlaget for valg af motor. Moment-frekvens karakteristisk kurve (se figur 3).
Figur 3 Moment-frekvenskurve for stepmotor
2.7 Mærkestrøm Effektværdien af motorviklingsstrømmen, der kræves for at opretholde det nominelle drejningsmoment.
Figur 4 Parametertabel for stepmotor (uddrag fra det generelle katalog over Leisai intelligente stepprodukter 2021-2022)
3 valgtrin for stepmotor
Hastigheden af stepmotoren, der bruges i industrielle applikationer, er så høj som 600 ~ 1500, og jo højere hastigheden er, kan steppermotordrevet med lukket sløjfe overvejes, eller servodrevsystemet er mere egnet. Trin til valg af stepmotor (se figur 5).
Figur 5 Trin til valg af stepmotor
3.1 Valg af trinvinkel
Som nævnt i 1.1 er der i henhold til antallet af motorfaser tre trinvinkler: 1,80 (tofaset), 1,20 (trefaset) og 0,72 grader (femfaset). Naturligvis er den fem-fasede trinvinkel nøjagtighed den højeste, men dens motor og driver er dyre, så den bruges sjældent i Kina. Derudover bruger de nuværende mainstream stepper-drivere alle underinddelingsdrevteknologi. Under 8 underopdelinger kan underinddelingstrinvinkelnøjagtigheden stadig garanteres, så hvis man alene betragter trinvinkelnøjagtighedsindekset, kan det femfasede trin Motoren erstattes af en tofaset eller trefaset stepmotor.
For eksempel, i en blyskruebelastningsapplikation med en ledning på 5 mm, hvis en to-faset stepmotor anvendes, og driveren er indstillet til 8 underafdelinger, er antallet af impulser pr. omdrejning af motoren 200×8=1600 , og pulsækvivalenten er 5 ÷1 600=0 .00313 mm=3 .13, kan denne nøjagtighed opfylde de fleste applikationskrav.
3.2 Valg af statisk moment (holdemoment)
Almindeligt anvendte belastningstransmissionsmekanismer omfatter synkrone remme, skruestænger, tandstang og tandhjul osv. Beregn først maskinens belastning (hovedsageligt accelerationsmoment plus friktionsmoment) og konverter det til det nødvendige belastningsmoment på motorakslen. I henhold til den maksimale kørehastighed, der kræves af motoren, vælges en stepmotor med passende holdemoment til følgende to forskellige anvendelsestilfælde:
(1) Til anvendelse af den påkrævede motorhastighed under 300: hvis maskinbelastningen konverteres til det påkrævede belastningsmoment på motorakslen, multipliceres belastningsmomentet med en sikkerhedsfaktor SF (generelt 1,5) ~ 2,0), det vil sige det nødvendige holdemoment for stepmotoren.
(2) For applikationer, hvor den krævede motorhastighed er mere end 300: Indstil den maksimale hastighed, hvis maskinbelastningen konverteres til det krævede belastningsmoment på motorakslen, så multipliceres belastningsmomentet med sikkerhedsfaktoren SF (generelt 2,5) ~ 3,5 ) for at opnå holdemomentet. Idet der henvises til figur 6, vælges en passende model indledningsvis. Kontroller og sammenlign derefter på moment-frekvenskurven: På moment-frekvenskurven skal du bruge den påkrævede maksimale hastighed til at finde ud af, at det maksimale ude-af-trinsmoment svarende til den maksimale hastighed er 20 procent eller mere. Ellers er det nødvendigt at genvælge en motor med et større holdemoment, og gentjekke og sammenligne i henhold til moment-frekvenskurven for den nyligt valgte motor.
3.3 Valg af motorens rammestørrelse
Jo større motorrammen er, jo større er dens holdemoment. Almindelige rammestørrelser og holdemomentområder for stepmotorer (se figur 6).
Figur 6 Almindelige rammestørrelser af stepmotorer og deres holdemomenter
I henhold til holdemomentet beregnet i trin (2) skal du vælge den passende rammestørrelse og de specifikke specifikationer for den tilsvarende motor fra figur 4.
3.4 Vælg den matchende stepdriver i henhold til den nominelle strøm
For eksempel, hvis mærkestrømmen for en motor 57CM23 er 5A, skal den maksimalt tilladte strøm for den driver, du vælger, være mere end 5A (bemærk venligst, at det er RMS-værdien i stedet for spidsværdien), ellers hvis du vælger en driver med en maksimal strøm på kun 3A, så kan motorens maksimale udgangsmoment kun være omkring 60 procent !
