มอเตอร์สเต็ปคืออะไรทำไมมันถึงต้องการและมันทำงานอย่างไร
มอเตอร์สเต็ปเปอร์ DC ถูกใช้อย่างกว้างขวางในเครื่องจักรและหุ่นยนต์ที่ควบคุมด้วยตัวเลข ความแตกต่างที่สำคัญของมอเตอร์ไฟฟ้านี้คือหลักการของการทำงาน เพลาของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ไม่หมุนเป็นเวลานาน แต่หมุนมุมที่แน่นอนเท่านั้น สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงตำแหน่งที่ถูกต้องของรายการงานในอวกาศ แหล่งจ่ายไฟของเครื่องยนต์ดังกล่าวไม่ต่อเนื่องนั่นคือมันถูกดำเนินการโดยพัลส์ พัลส์เหล่านี้ยังหมุนเพลาด้วยมุมที่แน่นอนแต่ละการหมุนดังกล่าวเรียกว่าขั้นตอนดังนั้นชื่อ บ่อยครั้งที่มอเตอร์ไฟฟ้าเหล่านี้ทำงานควบคู่กับกระปุกเกียร์เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการติดตั้งและแรงบิดบนเพลาและมีตัวเข้ารหัสเพื่อติดตามตำแหน่งของเพลาในขณะนี้ องค์ประกอบเหล่านี้จำเป็นสำหรับการส่งและการแปลงมุมการหมุน ในบทความนี้เราจะบอกผู้อ่านของเว็บไซต์ Elecroexpert เกี่ยวกับอุปกรณ์หลักการทำงานและวัตถุประสงค์ของสเต็ปเปอร์มอเตอร์
สเต็ปเปอร์มอเตอร์ทำงานอย่างไร
ในประเภทมันเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแบบไม่มีแปรง ประกอบด้วย สเตเตอร์และโรเตอร์. บนโรเตอร์ส่วนมักจะอยู่ที่ประกอบจากแผ่นเหล็กไฟฟ้า (ในภาพนี้เป็นส่วน "เกียร์") และในที่สุดก็แยกออกจากกันด้วยแม่เหล็กถาวร บนสเตเตอร์มีขดลวดในรูปแบบของขดลวดแยก
หลักการทำงาน
วิธีการทำงานของสเต็ปเปอร์มอเตอร์สามารถพิจารณาได้จากแบบจำลองที่มีเงื่อนไข ในตำแหน่ง 1 จะใช้แรงดันไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้าหนึ่งกับขดลวด A และ B เป็นผลให้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นในสเตเตอร์ เนื่องจากเสาแม่เหล็กที่แตกต่างกันดึงดูดโรเตอร์จะเข้ารับตำแหน่งตามแนวแกนของสนามแม่เหล็ก ยิ่งไปกว่านั้นสนามแม่เหล็กของมอเตอร์จะขัดขวางความพยายามที่จะเปลี่ยนตำแหน่งของโรเตอร์จากด้านนอก กล่าวอย่างง่าย ๆ สนามแม่เหล็กสเตเตอร์จะทำงานเพื่อป้องกันไม่ให้โรเตอร์เปลี่ยนตำแหน่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (ตัวอย่างเช่นภายใต้แรงกระทำทางกลบนเพลา)
หากแรงดันไฟฟ้าของขั้วเดียวกันถูกนำไปใช้กับขดลวด D และ C, สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะเปลี่ยน ทำให้ใบพัดแม่เหล็กถาวรหมุนไปที่ตำแหน่งที่ 2 ในกรณีนี้มุมการหมุนคือ 90 ° มุมนี้จะเป็นขั้นตอนการหมุนของโรเตอร์
ทำได้โดยการใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสกลับขั้วย้อนกลับกับขดลวด A และ B ในกรณีนี้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะตรงข้ามกับตำแหน่งที่ 1 ใบพัดของมอเตอร์จะเลื่อนและมุมรวมจะเท่ากับ 180 °
เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าของขั้วย้อนกลับกับขดลวด D และ C ใบพัดจะหมุนมุมที่สูงถึง 270 °เทียบกับตำแหน่งเริ่มต้น เมื่อแรงดันไฟฟ้าบวกเชื่อมต่อกับขดลวด A และ B ใบพัดจะเข้าสู่ตำแหน่งเริ่มต้น - จะเสร็จสิ้นการปฏิวัติ 360 °โปรดทราบว่าโรเตอร์จะเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่เล็กที่สุดนั่นคือจากตำแหน่ง 1 ถึงตำแหน่ง 4 โรเตอร์จะหมุนหลังจากผ่านตำแหน่งที่ 2 และ 3 ไปแล้วเท่านั้น เมื่อเชื่อมต่อขดลวดหลัง 1 ตำแหน่งทันทีถึง 4 ตำแหน่งใบพัดจะหมุนทวนเข็มนาฬิกา
ประเภทและประเภทตามขั้วหรือประเภทของขดลวด
ในสเต็ปเปอร์มอเตอร์จะใช้ขดลวดแบบสองขั้วและแบบ unipolar หลักการของการใช้งานได้รับการพิจารณาบนพื้นฐานของเครื่องสองขั้ว การออกแบบนี้เกี่ยวข้องกับการใช้งานของขั้นตอนต่าง ๆ เพื่อให้พลังงานแก่ขดลวด วงจรมีความซับซ้อนมากและต้องใช้การ์ดควบคุมราคาแพงและมีประสิทธิภาพ
รูปแบบการควบคุมที่ง่ายขึ้นในเครื่อง unipolar ในรูปแบบดังกล่าวจุดเริ่มต้นของขดลวดจะเชื่อมต่อกับ "บวก" ทั่วไป ในข้อสรุปที่สองของขดลวดลบจะถูกนำไปใช้สลับกัน สิ่งนี้ทำให้แน่ใจได้ถึงการหมุนของโรเตอร์
สเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบไบโพลาร์มีประสิทธิภาพมากกว่าแรงบิดของมันมากกว่า 40% ในสเต็ปเปอร์แบบ Unipolar มอเตอร์ไฟฟ้า Unipolar สะดวกในการใช้งาน
ประเภทของการออกแบบใบพัด
ตามประเภทของการออกแบบโรเตอร์มอเตอร์สเตปจะถูกแบ่งออกเป็นเครื่อง:
- ด้วยแม่เหล็กถาวร
- มีความต้านทานแม่เหล็กแปรผัน;
- เป็นลูกผสม
มอเตอร์สเต็ปแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์ถูกจัดเรียงในลักษณะเดียวกับตัวอย่างข้างต้น ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือในเครื่องจริงจำนวนแม่เหล็กมีขนาดใหญ่กว่ามาก พวกเขามักจะกระจายในไดรฟ์ที่ใช้ร่วมกัน จำนวนของเสาในมอเตอร์ที่ทันสมัยถึง 48 ขั้นตอนหนึ่งในมอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวคือ 7.5 °
มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีความต้านทานแม่เหล็กแปรผัน ใบพัดของเครื่องเหล่านี้ทำมาจากอัลลอยด์ชนิดแม่เหล็กอ่อนซึ่งเรียกอีกอย่างว่า "เจ็ทสเต็ปมอเตอร์" โรเตอร์ประกอบขึ้นจากแผ่นแต่ละแผ่นและในบริบทดูเหมือนว่าล้อเฟือง การออกแบบนี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ฟลักซ์แม่เหล็กปิดผ่านฟัน ข้อได้เปรียบหลักของการออกแบบนี้คือการไม่มีช่วงเวลาล็อค ความจริงก็คือว่าโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวรดึงดูดไปยังชิ้นส่วนโลหะของมอเตอร์ไฟฟ้า และในการหมุนเพลาในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าบนสเตเตอร์นั้นค่อนข้างยาก ในสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่มีความต้านทานแม่เหล็กผันแปรจะไม่มีปัญหาดังกล่าว อย่างไรก็ตามข้อเสียที่สำคัญคือแรงบิดขนาดเล็ก ระดับเสียงของเครื่องจักรดังกล่าวมักจะอยู่ระหว่าง 5 °ถึง 15 °
ไฮบริดสเต็ปปิ้งมอเตอร์ถูกออกแบบมาเพื่อรวมคุณสมบัติที่ดีที่สุดของสองประเภทก่อนหน้านี้ เครื่องยนต์ดังกล่าวมีระยะห่างเล็กน้อยในช่วง 0.9 ถึง 5 °มีแรงบิดสูงและความสามารถในการถือครอง ข้อดีที่สำคัญที่สุดคือความแม่นยำสูงของอุปกรณ์ มอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวใช้ในอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงที่ทันสมัยที่สุด โดยข้อเสียสามารถนำมาใช้เพียงค่าใช้จ่ายสูงของพวกเขา โครงสร้างใบพัดของอุปกรณ์นี้เป็นกระบอกแม่เหล็กที่มีฟันนุ่มอยู่ในสนามแม่เหล็ก
ตัวอย่างเช่นในมอเตอร์สเต็ป 200 ขั้นตอนจะใช้แผ่นดิสก์สองแผ่นที่มีฟัน 50 ซี่แต่ละอัน ดิสก์จะถูกเคลื่อนย้ายโดยสัมพันธ์กันโดยฟันเพื่อให้ความซึมเศร้าของขั้วบวกเกิดขึ้นพร้อมกับการยื่นออกมาของลบและในทางกลับกัน ด้วยเหตุนี้ใบพัดจึงมี 100 ขั้วที่มีขั้วย้อนกลับ
นั่นคือทั้งขั้วใต้และขั้วเหนือสามารถเลื่อนได้เมื่อเทียบกับสเตเตอร์ในตำแหน่งที่แตกต่างกัน 50 ตำแหน่งและรวมเป็น 100 และการเลื่อนเฟสของไตรมาสให้ตำแหน่งอีก 100 ตำแหน่งทำได้โดยการกระตุ้นแบบต่อเนื่อง
การจัดการ SD
การจัดการดำเนินการโดยวิธีการต่อไปนี้:
- คลื่น. ในวิธีนี้แรงดันไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับขดลวดเพียงขดลวดเดียวซึ่งโรเตอร์ดึงดูด เนื่องจากมีขดลวดเพียงเส้นเดียวแรงบิดของใบพัดจึงมีขนาดเล็กและไม่เหมาะสำหรับการส่งกำลังขนาดใหญ่
- เต็มขั้นตอน ในศูนย์รวมนี้มีขดลวดสองเส้นที่ตื่นเต้นในครั้งเดียวเพื่อให้แน่ใจว่ามีแรงบิดสูงสุด
- ครึ่งก้าว รวมสองวิธีแรกเข้าด้วยกันในศูนย์รวมนี้แรงดันไฟฟ้าจะถูกใช้ก่อนกับหนึ่งในขดลวดและจากนั้นถึงสอง ดังนั้นจึงมีการรับรู้จำนวนก้าวที่มากขึ้นและแรงยึดสูงสุดที่หยุดโรเตอร์ด้วยความเร็วสูง
- Microstepping ดำเนินการโดยใช้พัลส์ microstep วิธีนี้ให้การหมุนที่ราบรื่นของโรเตอร์และลดการกระตุกในระหว่างการใช้งาน
ข้อดีและข้อเสียของสเต็ปเปอร์มอเตอร์
ข้อดีของเครื่องจักรไฟฟ้าประเภทนี้ ได้แก่ :
- เริ่มต้นสูงหยุดความเร็วย้อนกลับ;
- เพลาหมุนตามคำสั่งของอุปกรณ์ควบคุมในมุมที่กำหนดไว้
- การตรึงตำแหน่งที่ชัดเจนหลังจากหยุด
- ความแม่นยำในการวางตำแหน่งสูงโดยไม่ต้องมีข้อเสนอแนะที่เข้มงวด;
- ความน่าเชื่อถือสูงเนื่องจากขาดนักสะสม
- รักษาแรงบิดสูงสุดที่ความเร็วต่ำ
ข้อเสีย:
- อาจเป็นการละเมิดตำแหน่งระหว่างภาระทางกลบนเพลาสูงกว่าที่อนุญาตสำหรับรุ่นเครื่องยนต์เฉพาะ
- ความน่าจะเป็นของเสียงสะท้อน
- รูปแบบการควบคุมที่ซับซ้อน
- ความเร็วในการหมุนต่ำ แต่นี่ไม่สามารถบอกได้ว่าเป็นข้อเสียที่สำคัญเนื่องจากสเต็ปเปอร์มอเตอร์ไม่ได้ใช้เพื่อหมุนอะไรเลย brushlessตัวอย่างเช่น แต่สำหรับกลไกการวางตำแหน่ง
สเต็ปเปอร์มอเตอร์เรียกอีกอย่างว่า "มอเตอร์ไฟฟ้าตำแหน่ง จำกัด " นี่คือความจุที่มากที่สุดและในเวลาเดียวกันกับคำจำกัดความของเครื่องใช้ไฟฟ้าดังกล่าว พวกเขาใช้อย่างแข็งขันในเครื่อง CNC เครื่องพิมพ์ 3D และหุ่นยนต์ คู่แข่งหลักของมอเตอร์คือ เซอร์โวแต่แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสียของตัวเองที่กำหนดความเหมาะสมของการใช้อย่างใดอย่างหนึ่งในแต่ละกรณี
วัสดุที่เกี่ยวข้อง:
กำลังโหลด ...
