Kako delujejo koračni motorji

V tej objavi bomo izvedeli več o koračnem motorju. Raziskovali bomo, kaj je koračni motor, njegov temeljni mehanizem delovanja, vrste koračnega motorja, koračni načini in nazadnje njegove prednosti in slabosti.

Kaj je koračni motor?

Koračni motor je brezkrtačni motor, katerega vrtljiva gred (rotor) opravi eno vrtenje z določenim številom korakov. Zaradi stopničaste narave vrtenja ga dobi ime kot koračni motor.

Koračni motor zagotavlja natančen nadzor nad rotacijskim kotom in hitrost. Gre za zasnovo z odprto zanko, kar pomeni, da za sledenje vrtenju ni izveden noben mehanizem povratnih informacij.

Lahko spreminja svojo hitrost, spremeni smer vrtenja in takoj zaklene v en položaj. Število korakov je določeno s številom zob v rotorju. Na primer: če je koračni motor sestavljen iz 200 zob,

360 (stopinja) / 200 (brez zob) = 1,8 stopinje

Torej bo vsak korak 1,8 stopinje. Koračne motorje krmilijo mikrokrmilniki in gonilniško vezje. Veliko se uporablja v laserskih tiskalnikih, 3D tiskalnikih, optičnih pogonih, robotiki itd.

Temeljni delovni mehanizem:

Koračni motor je lahko sestavljen iz več število polov, navitih z izolirano bakreno žico, imenovano stator ali nepomični del motorja. Premični del motorja se imenuje rotor, ki je sestavljen iz več število zob.

Ko je en pol pod napetostjo, se najbližji zobji poravnajo s tem polnikom, drugi zob na rotorju pa se nekoliko zamakne ali ne poravna z drugimi polovi brez napetosti.

Naslednji pol bo pod napetostjo, prejšnji pol pa bo brez napetosti, zdaj pa se neuravnani polovi poravnajo s trenutno napetostnim polom, to je en korak.

Naslednji pol se napaja, prejšnji pol pa se deaktivira, naredite še en korak in ta cikel se večkrat nadaljuje, da se izvede ena polna rotacija.

Tu je še en zelo preprost primer, kako deluje koračni motor:

Na splošno so zobje rotorja magneti, razporejeni izmenično na severni in južni pol. Kakor da se palice odbijajo in v nasprotju s privlačenjem pola je zdaj navitje pola A pod napetostjo in prevzame pol pod napetostjo kot severni pol in rotor kot južni pol, to privlači južni pol rotorja proti statorju pola 'A', kot je prikazano na sliki.

Zdaj je pol A brez napajanja in pol 'B' je pod napetostjo, zdaj se bo južni pol rotorja poravnal s polom 'B'. Podobni pol 'C' in pol 'D' se bosta na enak način napajali in izklopili, da zaključite eno rotacijo.

Do zdaj bi že razumeli, kako deluje koračni motor.

Vrste koračnih motorjev:

Obstajajo tri vrste koračnih motorjev:

• Korak s trajnim magnetom
• Spremenljiv nenaklonski koračnik
• Hibridni sinhroni koračni korak

Steper s trajnim magnetom:

Koračni motorji s trajnimi magneti uporabljajo zobje s trajnimi magneti v rotorju, ki so razporejeni izmenično na pol (sever-jug-sever-jug ......), kar zagotavlja večji navor.

Spremenljiv nenaklonjen koračni korak:

Spremenljivi nenaklonjeni koračni koraki uporabljajo mehki železni material kot rotor z več števili zob in delujejo po načelu, da se najmanjši nejevoljni učinek pojavi pri najmanjšem razmiku, kar pomeni, da se najbližji zobje rotorja privlačijo proti polu, ko je pod napetostjo, tako kot kovina privlači proti magnetu.

Hibridni sinhroni koračni sistem:

V hibridnem koračnem motorju sta oba zgoraj navedena načina kombinirana, da dobimo največji navor. To je najpogostejša vrsta koračnega motorja in tudi draga metoda.
Koračni načini:

Obstajajo 3 vrste koračnih načinov

• Način polnega koraka
• Način polovičnega koraka
• Mikro koračni način

Način polnega koraka:

Način polnega koraka lahko razumemo z naslednjim primerom: če ima koračni motor 200 zob, je en poln korak 1,8 stopinje (kar je podano na začetku članka), se ne bo vrtel manj ali več kot 1,8 stopinje.

Celoten korak je nadalje razvrščen v dve vrsti:

• Enofazni način
• Dvofazni način

V obeh fazah rotor naredi en celoten korak, osnovna razlika med njima je, da enojni način daje manj navora, dvofazni način pa več navora.

• Enofazni način:

V enofaznem načinu se v določenem trenutku napaja samo ena faza (skupina navitij / drogov), ki je najmanj energetsko zahtevna metoda, hkrati pa daje manj navora.

• Dvofazni način:

V dvofaznem načinu se v določenem trenutku napaja dvofazni (dve skupini navitij / drogov), ki ustvari več navora (30% do 40%) v enofaznem načinu.

Način polovičnega koraka:

Način pol koraka se izvede za dvojno ločljivost motorja. V pol koraka, kot že ime pove, traja polovica enega celotnega koraka, namesto celotnih 1,8 stopinje, pol koraka pa 0,9 stopinje.
Polovični korak se doseže z zamenjavo enofaznega in dvofaznega načina. Zmanjšuje obremenitev mehanskih delov in povečuje gladkost vrtenja. Polovični korak zmanjša navor za približno 15%. Toda navor lahko povečate s povečanjem toka, ki deluje na motor.

Mikro koraki:

Mikro koraki se izvajajo za čim bolj gladko vrtenje. En celoten korak je razdeljen na 256 korakov. Za mikro korake potrebuje poseben mikrokorak. Njegov navor znaša približno 30%.

Vozniki morajo vnesti sinusni val za vrtenje tekočine. Gonilniki dajo dva sinusna vhoda z 90-stopinjskim postopnim opuščanjem.

Omogoča najboljši nadzor nad vrtenjem, znatno zmanjša mehanske obremenitve in zmanjša obratovalni hrup.

Glavne prednosti in slabosti koračnega motorja se lahko naučimo z naslednjimi točkami:

Prednosti:

• Najboljši nadzor nad kotnim vrtenjem.
• Visok navor pri počasni hitrosti.
• Takojšnja sprememba smeri vrtenja.
• Minimalna mehanska konstrukcija.

Slabosti:

• Moč se porabi tudi med vrtenjem, tako da se rotor zaklene v fiksni položaj.
• Nobenega mehanizma povratnih informacij ni, da bi odpravil vrtilne napake in sledil trenutnemu položaju.
• Potrebuje zapleteno vezje gonilnika.
• Navor se zmanjša pri večji hitrosti.
• Ni enostavno upravljati motorja pri višji hitrosti.