A léptetőmotor egy szinkron , kefe nélküli motor több tekercseléssel, amelyben az egyik állórész tekercsére adott áram a forgórészt blokkolja. A motor tekercseinek szekvenciális aktiválása a forgórész diszkrét szögeltolódásait (lépéseit) okozza .
Az első léptetőmotorok az 1830-as években jelentek meg, és egy racsnis kereket hajtott elektromágnesek voltak. Az elektromágnes egy beépítésénél a racsnis kerék a racsnis kerék fogosztásának értékével mozog. A racsnis léptetőmotorokat jelenleg meglehetősen széles körben használják [1] .
Szerkezetileg a léptetőmotorok egy állórészből állnak , amelyen a gerjesztő tekercsek találhatók, és egy lágy vagy kemény mágneses anyagból készült rotorból. A mágneses rotorral rendelkező léptetőmotorok nagyobb nyomaték elérését teszik lehetővé, és biztosítják a forgórész rögzítését, amikor a tekercsek feszültségmentesek.
Így a forgórész kialakítása szerint a következő típusú léptetőmotorokat különböztetjük meg [2] :
A hibrid motorok egyesítik a változó reluktancia és az állandó mágneses motorok legjobb tulajdonságait.
A hibrid motor állórésze is fogazott, ami nagyszámú egyenértékű pólust biztosít, szemben a fő pólusokkal, ahol a tekercsek találhatók. Általában 4 fő pólust használnak a 3,6 fokos motorokhoz és 8 fő pólust az 1,8-0,9 fokos motorokhoz. A forgórész fogai kisebb ellenállást biztosítanak a mágneses áramkörnek a rotor bizonyos helyzeteiben, ami javítja a statikus és dinamikus nyomatékot. Ezt a fogak megfelelő elrendezése biztosítja, amikor a forgórész fogainak egy része szigorúan szemben van az állórész fogaival, egy része pedig közöttük van.
A hibrid motor rotorjának fogai tengelyirányban vannak elrendezve. A rotor két részre van osztva, amelyek között egy hengeres állandó mágnes található. Így a rotor felső felének fogai az északi pólusok, az alsó felének a déli pólusai. Ezenkívül a rotor felső és alsó fele a fogak dőlésszögének felével el van forgatva egymáshoz képest. A rotor póluspárjainak száma megegyezik az egyik felén lévő fogak számával. A forgórész fogazott pólusdarabjai az állórészhez hasonlóan külön lemezekből vannak összeszerelve, hogy csökkentsék az örvényáram-veszteséget.
A gépészetben a legszélesebb körben használják a nagy nyomatékú, kétfázisú hibrid léptetőmotorokat , amelyek szögeltolódása 1,8°/lépés (200 lépés/fordulat) vagy 0,9°/lépés (400 lépés/fordulat) . A menetemelkedés pontosságát az elektromos motor forgórészének és állórészének mechanikai megmunkálásának minősége határozza meg . A modern léptetőmotorok gyártói a lépésérték 5%-áig garantálják a terhelés nélküli lépésbeállítás pontosságát.
A lépcsőzetes diszkrétség jelentős rezgéseket hoz létre, ami bizonyos esetekben a nyomaték csökkenéséhez és a rendszer mechanikai rezonanciáinak gerjesztéséhez vezethet . A rezgésszint csökkenthető a lépésfelosztási mód használatával vagy a fázisok számának növelésével .
A lépésfelosztási mód (microstep) a léptetőmotor tekercseinek áramának független szabályozásával valósul meg. A tekercsekben lévő áramok arányának szabályozásával lehetőség nyílik a rotor rögzítésére a lépések közötti közbenső helyzetben. Így növelhető a rotor forgásának egyenletessége és nagy pozicionálási pontosság érhető el. A modern léptetőmotorok gyártási minősége lehetővé teszi a pozicionálási pontosság 10-20-szoros növelését.
A léptetőmotorokat a National Electrical Manufacturers Association (NEMA) szabványosította a szerelési méretek és a karimaméret tekintetében: NEMA 17, NEMA 23, NEMA 34 stb. - a karima mérete 42, 57, 86 és 110 mm. A NEMA 23 léptetőmotorok legfeljebb 30 kgf⋅cm, a NEMA 34 akár 120 kgf⋅cm, a 110 mm-es karimával rendelkező motorok esetében pedig akár 210 kgf⋅cm nyomatékot is képesek generálni.
A léptetőmotorok viszonylag nagy nyomatékot produkálnak alacsony fordulatszámon. A forgatónyomaték jelentősen csökken a fordulatszám növelésével. A motor dinamikus teljesítménye azonban nagymértékben javítható PWM áramszabályozású meghajtók használatával .
A léptetőmotorokat start-stop üzemmódban működő gépek és mechanizmusok hajtásaiban, vagy folyamatos mozgású hajtásokban használják, ahol a vezérlési műveletet elektromos impulzusok sorozata adja, például CNC gépeknél . A szervókkal ellentétben a léptető hajtások pontos pozicionálást tesznek lehetővé szögérzékelők visszacsatolása nélkül.
A léptetőmotorokat számítógépes memóriaeszközökben használják - NGMD , HDD , optikai lemezolvasók .
Fordítsa el az érzékelőtAz állandó mágnessel ellátott léptetőmotorok forgási szögérzékelőként használhatók, mivel a tekercseken EMF jelenik meg, amikor a rotor forog. Ebben az esetben a könnyű használhatóság, valamint a jó pontosság és ismételhetőség ellenére figyelembe kell venni, hogy:
A léptető hajtások fő előnye a pontosság. Amikor potenciálokat alkalmaznak a tekercsekre, a léptetőmotor szigorúan egy bizonyos szögben elfordul. A lépcsős hajtások költsége átlagosan 1,5-2-szer alacsonyabb, mint a szervo meghajtóké . A léptetőhajtás a szervohajtás olcsó alternatívájaként a legalkalmasabb olyan egyedi egységek és rendszerek automatizálására, ahol nincs szükség nagy dinamikára. Megjegyezhető a hosszú élettartam is, amely néha összemérhető az elavulás idejével vagy a teljes gép erőforrásának fejlődésével; a léptetőmotor pontossága ezalatt kissé csökken. Karbantartást nem igénylő.
HibákA rotor „csúszásának” lehetősége a legismertebb probléma ezeknél a motoroknál. Ez akkor fordulhat elő, ha túllépik a tengely terhelését, ha a vezérlőprogram rosszul van beállítva (pl. az indítás gyorsítása vagy lassítása nem megfelelő a mozgatandó tömeghez), amikor a forgási sebesség megközelíti a rezonanciát. Az érzékelő jelenléte lehetővé teszi a probléma észlelését, de csak nagyon ritka esetekben lehetséges annak automatikus kompenzálása a gyártási program leállítása nélkül. . A rotor megcsúszásának elkerülésének egyik módja a motor nyomatékának növelése .
| Motorok | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| Lásd még örökmozgó Fogaskerék motor gumi motor | |||||||||||||||||