Léptetőmotor: eszköz, működési elv, hatókör

Az egyenáramú léptetőmotorokat széles körben használják a numerikusan vezérelt szerszámgépekben és a robotikában. Az elektromos motor közötti fő különbség a működésének elve. A léptetőmotor tengelye nem forog sokáig, hanem csak egy bizonyos szögben. Ez biztosítja a munkaelem pontos elhelyezését a térben. Az ilyen motor áramellátása diszkrét, azaz impulzusokkal hajtják végre. Ezek az impulzusok egy bizonyos szögben forgatják a tengelyt, minden ilyen fordulatot lépésnek neveznek, innen a név. Ezek a motorok gyakran együtt működnek egy sebességváltóval, hogy javítsák a tengely beállítási pontosságát és nyomatékát, valamint egy kódolóval, amely nyomon követi a tengely pillanatnyi helyzetét. Ezek az elemek a forgásszög átviteléhez és átalakításához szükségesek. Ebben a cikkben elmondjuk az oldal olvasóinak Villanyszerelő maga a készülékről, működési elvéről és a léptetőmotorok céljáról.

Hogyan működik a léptetőmotor

Típusa szerint kefe nélküli szinkronmotor. Tartalmazza állórész és rotor. A forgórészen általában elektromos acéllemezből készült szakaszok találhatók (a képen ez a "fogazott" rész), és ezeket viszont állandó mágnesek választják el. A tekercsek az állórészen találhatók, külön tekercsek formájában.

Működési elve

A léptetőmotor működése feltételes modellben látható. Az 1. helyzetben bizonyos polaritású feszültséget alkalmaznak az A és B tekercsekre. Ennek eredményeként elektromágneses mező keletkezik az állórészben. Mivel különböző mágneses pólusok vonzódnak, a forgórész elfoglalja helyzetét a mágneses mező tengelye mentén. Ezenkívül a motor mágneses tere megakadályozza a rotor helyzetének kívülről történő megváltoztatását. Egyszerűen fogalmazva, az állórész mágneses mezeje arra fog törekedni, hogy a rotor ne változzon meg egy adott helyzetben (például a tengely mechanikai terhelése esetén).

Ha azonos polaritású feszültséget alkalmazunk a D és C tekercsekre, az elektromágneses mező eltolódik. Emiatt az állandó mágneses forgórész 2 -es helyzetbe fordul. Ebben az esetben a forgatási szög 90 °. Ez a szög lesz a rotor forgatásának lépése.

A 3. pozíciót úgy érjük el, hogy fordított polaritású feszültséget alkalmazunk az A és B tekercsekre. Ebben az esetben az elektromágneses mező ellentétes lesz az 1. pozícióval, a motorok forgórésze elmozdul, és a teljes szög 180 ° lesz.

Ha fordított polaritású feszültséget alkalmaznak a D és C tekercsekre, a forgórész a kiindulási helyzethez képest akár 270 ° -os szögben forog. Ha pozitív feszültséget csatlakoztatnak az A és B tekercsekhez, a rotor az eredeti helyzetét veszi fel - 360 ° -os fordulatot hajt végre. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a forgórész mozgása a legrövidebb út mentén történik, azaz az 1 -es pozícióból a a 4. pozícióban az óramutató járásával megegyező irányban a forgórész csak a 2. és 3. köztes haladás után forog rendelkezések. Ha a tekercseket 1 pozíció után azonnal 4 pozícióba kapcsolja, a forgórész az óramutató járásával ellentétes irányba forog.

Típusok és típusok a polaritás vagy a tekercsek típusa szerint

A léptetőmotorok bipoláris és unipoláris tekercseket használnak. A működés elvét egy bipoláris gép alapján vették figyelembe. Ez a kialakítás lehetővé teszi a különböző fázisok használatát a tekercsek táplálására. Az áramkör nagyon összetett, és drága és nagy teljesítményű vezérlőpaneleket igényel.

Egyszerűbb vezérlési séma egypólusú gépekben. Egy ilyen rendszerben a tekercsek eleje egy közös "pluszhoz" kapcsolódik. A tekercsek második következtetése szerint a "mínusz" felváltva kerül megadásra. Ez biztosítja a rotor forgását.

A bipoláris léptetőmotorok erősebbek, 40% -kal nagyobb nyomatékuk van, mint az egypólusúaknál. Az egypólusú villanymotorok sokkal kényelmesebben működtethetők.

Motortípusok rotor kialakítás szerint

A forgórész kialakítása szerint a léptetőmotorokat gépekre osztják:

• állandó mágnessel;
• változó vonakodással;
• hibrid.

A forgórészen állandó mágnesekkel ellátott SM -t ugyanúgy tervezték, mint a fent tárgyalt példákban. Az egyetlen különbség az, hogy a valódi gépekben sokkal több mágnes található. Általában megosztott lemezen vannak terjesztve. A modern motorok pólusainak száma eléri a 48 -at. Az ilyen elektromos motorok egyik lépése 7,5 °.

Változtatható reluktivitású motorok. Ezeknek a gépeknek a forgórésze lágy mágneses ötvözetekből készül, ezeket "reaktív léptetőmotornak" is nevezik. A rotor külön lemezekből van összeszerelve, és úgy néz ki, mint egy fogaskerék. Ez a kialakítás szükséges ahhoz, hogy a mágneses fluxus a fogakon keresztül zárva legyen. Ennek a kialakításnak a fő előnye a reteszelő nyomaték hiánya. Az a tény, hogy az állandó mágneses forgórészt vonzzák az elektromos motor fém alkatrészei. És meglehetősen nehéz elforgatni a tengelyt feszültség hiányában az állórészen. Nincs ilyen probléma a léptetőmotorban, változó reluktivitással. Jelentős hátrány azonban a kis nyomaték. Az ilyen gépek dőlésszöge általában 5 ° és 15 ° között van.

A hibrid léptetőmotort úgy fejlesztették ki, hogy ötvözze a két korábbi típus legjobb tulajdonságait. Ezek a motorok kicsi, 0,9 és 5 ° közötti dőlésszöggel rendelkeznek, és nagy nyomatékkal és tartóképességgel rendelkeznek. A legfontosabb előny az eszköz nagy pontossága. Az ilyen villanymotorokat a legmodernebb nagy pontosságú berendezésekben használják. A hátrányok között csak a magas költségek szerepelnek. Szerkezetileg ennek az eszköznek a forgórésze egy mágnesezett henger, amelyen lágy mágneses fogak találhatók.

Például egy 200 lépéses léptetőmotor két fogaskorongot használ, egyenként 50 foggal. A tárcsákat egymáshoz képest egy félfog eltolja, így a pozitív pólus ürege egybeesik a negatív pólus kiemelkedésével és fordítva. Ennek köszönhetően a forgórésznek 100 pólusa van fordított polaritással.

Vagyis mind a déli, mind az északi pólus elmozdítható az állórészhez képest 50 különböző pozícióban, összesen 100 -ban. A negyedik fáziseltolódás pedig további 100 pozíciót ad, ez a szekvenciális gerjesztés miatt történik.

Léptetőmotor vezérlés

A kezelést a következő módszerekkel hajtják végre:

1. Hullám. Ennél a módszernél a feszültséget csak egy tekercsre alkalmazzák, amelyhez a rotor vonzódik. Mivel csak egy tekercsről van szó, a rotor nyomatéka kicsi, és nem alkalmas nagy teljesítményű átvitelre.
2. Teljes lépés. Ebben a kiviteli alakban két tekercset gerjesztenek egyszerre, ezáltal biztosítva a maximális nyomatékot.
3. Fél lépés. Egyesíti az első két módszert. Ennél a kiviteli alaknál a feszültséget először az egyik tekercsre, majd kettőre alkalmazzák. Ily módon több lépés valósul meg, és a maximális tartóerő, amely megállítja a forgórészt nagy sebességnél.
4. A mikrolépcsős vezérlést mikroszteps impulzusok alkalmazásával végezzük. Ez a módszer biztosítja a rotor zökkenőmentes forgását és csökkenti a rángatózást működés közben.

A léptetőmotorok előnyei és hátrányai

Az ilyen típusú elektromos gépek előnyei a következők:

• nagy sebességű indítás, leállítás, hátramenet;
• a tengelyt a vezérlőberendezés parancsának megfelelően előre meghatározott szögben forgatják;
• a helyzet egyértelmű rögzítése megállás után;
• magas pozicionálási pontosság, a visszacsatolás jelenlétére vonatkozó szigorú követelmények nélkül;
• nagy megbízhatóság a kollektor hiánya miatt;
• maximális nyomaték fenntartása alacsony fordulatszámon.

Hátrányok:

• a pozicionálás megsérthető, ha a tengely mechanikai terhelése nagyobb, mint az adott motormodellre megengedett;
• rezonancia valószínűsége;
• komplex ellenőrzési rendszer;
• alacsony fordulatszám, de ez nem tulajdonítható jelentős hátrányoknak, mivel a léptetőmotorokat nem egyszerűen valami forgatására használják kefe nélkülipéldául, de a pozicionáló mechanizmusokhoz.

A léptetőmotort "véges számú forgórészállású" motornak is nevezik. Ez a legnagyobb kapacitású és egyben tömör meghatározása az ilyen elektromos gépeknek. Aktívan használják CNC gépekben, 3D nyomtatókban és robotokban. A léptetőmotor fő versenytársa szervo-, de mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai, amelyek minden esetben meghatározzák az egyik vagy a másik használatának helyességét.

Kapcsolódó anyagok:

• Melyek az elektromos motorok típusai és hogyan különböznek egymástól
• Mi a lépésfeszültség és mennyire veszélyes
• Mi a szinkronmotor és hol használják