Stegmotor är också känd som pulsmotor eller stegmotor. Den avancerar en viss vinkel varje gång excitationstillståndet ändras enligt ingångspulssignalen och förblir i ett fast läge när excitationstillståndet förblir oförändrat. Således kan stegmotorn omvandla ingångspulssignalen till motsvarande vinkelförskjutning för utgång. Genom att styra antalet ingångspulser kan vinkelförskjutningen av utgången bestämmas exakt för att uppnå positioneringsfunktionen; och genom att styra frekvensen för ingångspulserna kan vinkelhastigheten för utgången styras exakt för att uppnå syftet med hastighetsreglering. Därför kan stegmotorer övervägas när noggrann positionering eller varvtalsreglering krävs.
1.1 Klassificering av stegmotorer
Det finns tre typer av stegmotorer: reaktiv (VR-typ), permanentmagnet (PM-typ) och hybrid (HB-typ).
Permanentmagnetstegning är i allmänhet tvåfas, vridmomentet och volymen är små och stegvinkeln är i allmänhet 7,5 ° eller 15 °, vilket oftast används i billiga konsumentprodukter.
Den reaktiva stegningen är i allmänhet trefas, vilket kan uppnå stor vridmomentutgång. Stegvinkeln är i allmänhet 1,5 °, men bullret och vibrationerna är mycket stora. Det har eliminerats i utvecklade länder som Europa och USA på 1980-talet.
Hybridstegning avser blandning av fördelarna med permanentmagnet och reaktiv. Den är uppdelad i tvåfas, trefas och femfas. Tvåfasstegvinkeln är i allmänhet 1,8 ° och trefasstegvinkeln är 0,9 °. Stegvinkeln med fem faser är i allmänhet 0,72 °. Hybridstegmotorn kombinerar fördelarna med de två första typerna av stegmotorer. För närvarande är stegmotorerna som används i tillverkningsindustrin för hushållsutrustning i grunden hybridstegmotorer.
Därför kallas stegmotorerna som beskrivs nedan alla som "hybridstegmotorer".
1.2 Stegmotorns struktur
Stegmotorn består av en rotor (rotorkärna, permanentmagnet, roterande axel, kullager), en stator (lindning, statorkärna), främre och bakre lock etc. Den mest typiska tvåfasiga hybridstegmotorn har 8 stora tänder, 40 små tänder i statorn och 50 små tänder i rotorn; trefasmotorns stator har 9 stora tänder, 45 små tänder och rotorn har 50 små tänder. tand.
Figur 1 Schematiskt diagram över stegmotorsammansättning
1.3 Stegmotorstyrprincip
Stegmotorn kan inte direkt ansluta till strömförsörjningen för att fungera, och den kan inte heller direkt ta emot elektriska pulssignaler. Den måste interagera med strömförsörjningen och styrenheten via ett speciellt gränssnitt - stegmotordrivrutinen. Stegmotordrivrutinen (se figur 2) består vanligtvis av en ringfördelare och en effektförstärkarkrets. Ringfördelaren tar emot styrsignaler från regulatorn. Varje gång en pulssignal tas emot kommer ringfördelarens utgång att konverteras en gång, så närvaron eller frånvaron av pulssignalen och frekvensen kan bestämma stegmotorns hastighet, acceleration eller retardation, start eller stopp. Ringfördelaren måste också övervaka styrenhetens riktningssignal för att avgöra om övergången av dess utgångstillstånd är positiv sekvens eller omvänd sekvens och därigenom bestämma stegmotorns riktning.
Figur 2 Schematisk stegmotorstyrning
2 Huvudparametrar för stegmotor
2.1 Ramnumret innehåller huvudsakligen 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 och så vidare.
2.2 Antal faser Antalet spolar inuti stegmotorn. Antalet faser av stegmotorn innehåller i allmänhet två faser, tre faser och fem faser. Stegmotorn som används i Kina är huvudsakligen tvåfasig och trefas används också i vissa applikationer. I Japan används femfas stegmotorer mer.
2.3 Stegvinkel Motsvarande ingången till en pulssignal, vinkelförskjutningen av motorns rotor. Formeln för beräkning av stegmotorns stegvinkel är som följer:
I formeln: - stegmotorns stegvinkel; m - antalet faser av stegmotorn; - antalet tänder på stegmotorns rotor.
Enligt ovanstående beräkningsformel är stegvinklarna för tvåfas-, trefas- och femfasstegmotorerna 1,80, 1,20 respektive 0,72 °.
2.4 Hållmoment (statiskt vridmoment) avser det vridmoment vid vilket statorn låser rotorn när motorns statorlindning levereras med märkström, men rotorn roterar inte. Att hålla vridmoment är den viktigaste parametern för stegmotorn, och det är den viktigaste grunden för motorval.
2.5 Spärrmoment Det hänvisar till det vridmoment som krävs för att rotera rotorn med yttre kraft när motorn inte har någon ström. Detta vridmoment är en av motorns prestandaindikatorer. Med andra parametrar som är desamma, ju mindre det spärrmomentet är, desto mindre är "kuggeffekten", vilket är mer fördelaktigt för motorns stabilitet vid låg hastighet.
2.6 Momentfrekvenskarakteristik Avser huvudsakligen den utdragbara vridmomentfrekvenskarakteristiken, det maximala vridmoment som motorn kan bära utan att förlora steget när motorn går stabilt vid en viss hastighet. Momentfrekvenskurvan används för att beskriva förhållandet mellan maximalt vridmoment och varvtal (frekvens) utan stegförlust. Momentfrekvenskurvan är en viktig parameter för stegmotorn, och den är en av huvudbasen för valet av motorn. Momentfrekvenskarakteristikkurva (se figur 3).
Figur 3 Momentfrekvenskurva för stegmotorn
2.7 Märkström Rms-värdet för den motorlindningsström som krävs för att bibehålla det nominella vridmomentet.
Figur 4 Parametertabell för stegmotor (utdrag ur den allmänna katalogen över Leisai intelligenta stegprodukter 2021-2022)
3 Valsteg av stegmotor
Hastigheten på stegmotorn som används i industriella applikationer är så hög som 600 ~ 1500, och ju högre hastighet, den slutna stegmotordrivningen kan övervägas, eller servodrivsystemet är mer lämpligt. Stegmotorvalssteg (se figur 5).
Figur 5 Steg för val av stegmotor
3.1 Val av stegvinkel
Som nämnts i 1.1, beroende på antalet motorfaser, finns det tre stegvinklar: 1,80 (tvåfas), 1,20 (trefas) och 0,72 ° (femfas). Naturligtvis är femfasstegvinkelnoggrannheten den högsta, men motorn och föraren är dyra, så den används sällan i Kina. Dessutom använder de nuvarande vanliga stegdrivrutinerna alla indelningsdrivningsteknik. Under 8 underavdelningar kan indelningsstegvinkelnoggrannheten fortfarande garanteras, så om du bara överväger stegvinkelnoggrannhetsindexet, femfassteget Motorn kan ersättas med en tvåfas- eller trefasstegmotor.
Till exempel, i en blyskruvbelastningsapplikation med en ledning på 5 mm, om en tvåfas stegmotor används och föraren är inställd på 8 underavdelningar, är antalet pulser per varv av motorn 200×8 = 1600 och pulsekvivalenten är 5 ÷1 600 = 0 .00313 mm = 3 .13, denna noggrannhet kan uppfylla de flesta applikationskrav.
3.2 Val av statiskt vridmoment (hållmoment)
Vanliga lastöverföringsmekanismer inkluderar synkrona bälten, skruvstänger, rack och kuggar etc. Beräkna först maskinbelastningen (främst accelerationsmoment plus friktionsmoment) och konvertera den till önskat belastningsmoment på motoraxeln. Sedan, enligt den maximala körhastigheten som krävs av motorn, väljs en stegmotor med lämpligt hållmoment för följande två olika användningsfall:
(1) För tillämpning av den erforderliga motorvarvtalet under 300: om maskinbelastningen omvandlas till det erforderliga belastningsmomentet på motoraxeln multipliceras belastningsmomentet med en säkerhetsfaktor SF (i allmänhet 1,5 ~ 2,0), det vill säga Stegmotorns erforderliga hållmoment.
(2) För applikationer där det erforderliga motorvarvtalet är mer än 300: ställ in maxhastigheten, om maskinbelastningen omvandlas till det erforderliga belastningsmomentet på motoraxeln, multipliceras belastningsmomentet med säkerhetsfaktorn SF (vanligtvis 2,5 ~ 3,5 ) för att erhålla hållmomentet. Med hänvisning till figur 6 väljs initialt en lämplig modell. Kontrollera och jämför sedan på vridmomentfrekvenskurvan: På vridmomentfrekvenskurvan använder du det önskade maxvarvtalet för att upptäcka att det maximala vridmomentet utanför steget som motsvarar maxhastigheten är 20% eller mer. Annars är det nödvändigt att välja om en motor med ett större hållmoment och kontrollera och jämföra enligt vridmomentfrekvenskurvan för den nyligen valda motorn.
3.3 Val av motorns ramstorlek
Ju större motorramen desto större är dess hållmoment. Vanliga ramstorlekar och hållmomentintervall för stegmotorer (se figur 6).
Figur 6 Vanliga ramstorlekar för stegmotorer och deras hållmoment
Enligt hållmomentet beräknat i steg (2), välj lämplig ramstorlek och de specifika specifikationerna för motsvarande motor från figur 4.
3.4 Välj matchande stegdrivrutin enligt märkströmmen
Till exempel, om den nominella strömmen för en motor 57CM23 är 5A, måste den maximala tillåtna strömmen för föraren du väljer vara mer än 5A (observera att det är RMS-värdet istället för toppvärdet), annars om du väljer en drivrutin med en maximal ström på endast 3A, då Motorns maximala utgångsmoment kan bara vara cirka 60%!
