Sammumootor: seade, tööpõhimõte, ulatus

Alalisvoolu samm -mootoreid kasutatakse laialdaselt arvjuhtimisega tööpinkides ja robootikas. Selle elektrimootori peamine erinevus on selle tööpõhimõte. Sammumootori võll ei pöörle pikka aega, vaid ainult teatud nurga all. See tagab tööelemendi täpse positsioneerimise ruumis. Sellise mootori toiteallikas on diskreetne, see tähendab, et seda teostavad impulsid. Need impulsid pööravad võlli teatud nurga all, iga sellist pööret nimetatakse sammuks, sellest ka nimi. Sageli töötavad need mootorid koos käigukastiga, et parandada võlli seadistamise täpsust ja pöördemomenti, ning kodeerijaga, mis jälgib võlli hetkeasendit. Neid elemente on vaja pöördenurga ülekandmiseks ja muutmiseks. Selles artiklis räägime saidi lugejatele Elektrik ise seadme, tööpõhimõtte ja samm -mootorite eesmärgi kohta.

Kuidas samm -mootor töötab

Oma tüübi järgi on see harjadeta sünkroonmootor. Sisaldab staator ja rootor. Rootoril on tavaliselt elektroterasest lehtedest valmistatud sektsioonid (fotol on see "hammastega" osa) ja need omakorda eraldatakse püsimagnetitega. Mähised asuvad staatoril eraldi mähiste kujul.

Toimimispõhimõte

Kuidas samm -mootor töötab, saab näha tingimuslikul mudelil. Positsioonis 1 rakendatakse mähistele A ja B teatud polaarsusega pinget. Selle tulemusena tekib staatoris elektromagnetväli. Kuna meelitatakse erinevaid magnetpooluseid, võtab rootor oma positsiooni piki magnetvälja telge. Lisaks hoiab mootori magnetväli ära katsed muuta rootori asendit väljastpoolt. Lihtsamalt öeldes töötab staatori magnetväli, et rootor ei muutuks antud asendis (näiteks võlli mehaanilise pinge all).

Kui mähistele D ja C rakendatakse sama polaarsusega pinget, nihkub elektromagnetväli. See viib püsimagnetrootori pöördumiseni asendisse 2. Sel juhul on pöördenurk 90 °. See nurk on rootori pööramise samm.

Positsioon 3 saavutatakse pöördpolaarsuse pinge rakendamisega mähistele A ja B. Sel juhul on elektromagnetväli positsioonile 1 vastupidine, mootorite rootor nihutatakse ja kogunurk on 180 °.

Kui mähistele D ja C rakendatakse vastupidise polaarsusega pinget, pöörleb rootor lähteasendi suhtes kuni 270 ° nurga all. Kui mähistega A ja B on ühendatud positiivne pinge, võtab rootor oma algse positsiooni - see teeb 360 ° pöörde. Tuleb meeles pidada, et rootori liikumine toimub mööda lühimat rada, st asendist 1 kuni asend 4 päripäeva pöörleb rootor alles pärast vahepealsete 2 ja 3 möödumist sätteid. Kui ühendate mähised pärast 1 asendit kohe 4 asendisse, pöörleb rootor vastupäeva.

Tüübid ja tüübid polaarsuse või mähiste tüübi järgi

Sammumootorid kasutavad bipolaarseid ja unipolaarseid mähiseid. Tööpõhimõtet kaaluti bipolaarse masina alusel. See disain näeb ette mähiste toiteks kasutada erinevaid faase. Vooluahel on väga keeruline ja nõuab kalleid ja võimsaid juhtpaneele.

Lihtsam juhtimisskeem ühepolaarsetes masinates. Sellises skeemis on mähiste algus ühendatud ühise "plussiga". Mähiste teistel järeldustel esitatakse vaheldumisi "miinus". See tagab rootori pöörlemise.

Bipolaarsed samm -mootorid on võimsamad, neil on 40% suurem pöördemoment kui unipolaarsetel. Unipolaarseid elektrimootoreid on palju mugavam kasutada.

Mootoritüübid rootori konstruktsiooni järgi

Rootori konstruktsiooni tüübi järgi on samm -mootorid jagatud masinateks:

• püsimagnetiga;
• muutuva vastumeelsusega;
• hübriid.

Rootoril püsimagnetitega SM on konstrueeritud samamoodi nagu eespool käsitletud näidetes. Ainus erinevus on see, et päris masinates on palju rohkem magneteid. Tavaliselt levitatakse neid jagatud kettal. Kaasaegsete mootorite pooluste arv ulatub 48 -ni. Üks samm sellistes elektrimootorites on 7,5 °.

Muutuva reluktentsusega mootorid. Nende masinate rootor on valmistatud pehmest magnetisulamist, neid nimetatakse ka "reaktiivseks samm -mootoriks". Rootor on kokku pandud eraldi plaatidelt ja näeb lõiguna välja nagu hammasratas. See disain on vajalik, et magnetvoog oleks hammaste kaudu suletud. Selle disaini peamine eelis on lukustusmomendi puudumine. Fakt on see, et püsimagnetrootorit tõmbavad elektrimootori metallosad. Ja staatori pinge puudumisel on võlli üsna raske pöörata. Muutuva vastumeelsusega samm -mootoril sellist probleemi pole. Kuid märkimisväärne puudus on väike pöördemoment. Selliste masinate samm on tavaliselt vahemikus 5 ° kuni 15 °.

Hübriidsammumootor töötati välja, et ühendada kahe eelmise tüübi parimad omadused. Nendel mootoritel on väike samm vahemikus 0,9 kuni 5 ° ning neil on suur pöördemoment ja hoidevõime. Kõige olulisem eelis on seadme kõrge täpsus. Selliseid elektrimootoreid kasutatakse kõige kaasaegsemates ülitäpsetes seadmetes. Puuduste hulgas on ainult nende kõrge hind. Struktuurselt on selle seadme rootor magnetiseeritud silinder, millel asuvad pehmed magnethambad.

Näiteks kasutab 200-astmeline samm-mootor kahte hammastavat ketast, kummaski 50 hammast. Kettaid nihutab üksteise suhtes poolhammas, nii et positiivse pooluse õõnsus langeb kokku negatiivse pooluse väljaulatuva osaga ja vastupidi. Tänu sellele on rootoril 100 poolust, millel on vastupidine polaarsus.

See tähendab, et nii lõuna- kui põhjapoolust saab staatori suhtes nihutada 50 erinevas asendis ja kokku 100. Ja faasinihe veerandi võrra annab veel 100 positsiooni, seda tehakse järjestikuse erutuse tõttu.

Sammumootori juhtimine

Juhtimine toimub järgmiste meetoditega:

1. Laine. Selle meetodi korral rakendatakse pinget ainult ühele mähisele, mille külge rootor meelitatakse. Kuna tegemist on ainult ühe mähisega, on rootori pöördemoment väike ja ei sobi suure jõuülekande jaoks.
2. Täielik samm. Selles teostuses ergutatakse kahte mähist korraga, tagades seeläbi maksimaalse pöördemomendi.
3. Pooletapp. Ühendab kaks esimest meetodit. Selles teostuses rakendatakse pinget kõigepealt ühele mähistele ja seejärel kahele. Sel viisil saavutatakse rohkem samme ja maksimaalne hoidejõud, mis peatab rootori suurtel kiirustel.
4. Mikrosammude juhtimine toimub mikrosammuliste impulsside abil. See meetod tagab rootori sujuva pöörlemise ja vähendab tõmblemist töö ajal.

Sammumootorite eelised ja puudused

Seda tüüpi elektrimasinate eelised hõlmavad järgmist:

• suured käivitus-, seiskamis-, tagasikäigukiirused;
• võlli pööratakse vastavalt juhtseadme käsule etteantud nurga all;
• positsiooni selge fikseerimine pärast peatumist;
• kõrge positsioneerimistäpsus, ilma tagasiside olemasolu suhtes rangete nõueteta;
• kõrge töökindlus kollektori puudumise tõttu;
• maksimaalse pöördemomendi säilitamine madalatel pööretel.

Puudused:

• positsioneerimise võimalik rikkumine, kui võlli mehaaniline koormus on suurem kui konkreetse mootorimudeli puhul lubatud;
• resonantsi tõenäosus;
• keeruline juhtimisskeem;
• väike pöörlemiskiirus, kuid seda ei saa seostada oluliste puudustega, kuna samm -mootoreid ei kasutata lihtsalt millegi pööramiseks harjadetanäiteks positsioneerimismehhanismide jaoks.

Sammumootorit nimetatakse ka "piiratud arvu rootori asendite" mootoriks. See on selliste elektrimasinate kõige mahukam ja samal ajal kokkuvõtlik määratlus. Neid kasutatakse aktiivselt CNC -masinates, 3D -printerites ja robotites. Sammumootori peamine konkurent on servo, kuid igal neist on oma eelised ja puudused, mis määravad igal juhul ühe või teise kasutamise otstarbekuse.

Seotud materjalid:

• Millised on elektrimootorite tüübid ja kuidas need erinevad
• Mis on astmepinge ja kui ohtlik see on
• Mis on sünkroonmootor ja kus seda kasutatakse