Stappenmotor is ook bekend als pulsmotor of stappenmotor. Het gaat een bepaalde hoek vooruit telkens wanneer de excitatietoestand wordt gewijzigd volgens het ingangspulssignaal, en blijft op een vaste positie wanneer de excitatietoestand ongewijzigd blijft. De stappenmotor kan dus het ingangspulssignaal omzetten in de overeenkomstige hoekverplaatsing voor uitvoer. Door het aantal ingangspulsen te regelen, kan de hoekverplaatsing van de uitgang nauwkeurig worden bepaald om de functie van positionering te bereiken; en door de frequentie van de ingangspulsen te regelen, kan de hoeksnelheid van de uitgang nauwkeurig worden geregeld om het doel van snelheidsregeling te bereiken. Daarom kunnen stappenmotoren worden overwogen wanneer nauwkeurige positionering of snelheidsregeling vereist is.
1.1 Classificatie van stappenmotoren
Er zijn drie soorten stappenmotoren: reactief (VR-type), permanente magneet (PM-type) en hybride (HB-type).
Permanente magneetstappen zijn over het algemeen tweefasig, het koppel en het volume zijn klein en de staphoek is over het algemeen 7,5 graden of 15 graden, wat meestal wordt gebruikt in goedkope consumentenproducten.
De reactieve stepping is over het algemeen driefasig, wat een grote koppeloutput kan bereiken. De staphoek is over het algemeen 1,5 graad, maar het geluid en de trillingen zijn erg groot. Het is geëlimineerd in ontwikkelde landen zoals Europa en de Verenigde Staten in de jaren tachtig.
Hybride stepping verwijst naar het mengen van de voordelen van permanente magneet en reactief. Het is verdeeld in twee fasen, drie fasen en vijf fasen. De staphoek in twee fasen is over het algemeen 1,8 graden en de staphoek in drie fasen is 0,9 graden. De staphoek van vijf fasen is over het algemeen 0,72 graden. De hybride stappenmotor combineert de voordelen van de eerste twee soorten stappenmotoren. Op dit moment zijn de stappenmotoren die worden gebruikt in de industrie voor de productie van huishoudelijke apparatuur in feite hybride stappenmotoren.
Daarom worden de hieronder beschreven stappenmotoren allemaal "hybride stappenmotoren" genoemd.
1.2 Structuur van stappenmotor:
De stappenmotor bestaat uit een rotor (rotorkern, permanente magneet, roterende as, kogellager), een stator (wikkeling, statorkern), voor- en achterdeksels, enz. De meest typische tweefasige hybride stappenmotor heeft 8 grote tanden , 40 kleine tanden in de stator en 50 kleine tanden in de rotor; de stator van de driefasenmotor heeft 9 grote tanden, 45 kleine tanden en de rotor heeft 50 kleine tanden. tand.
Figuur 1 Schematisch diagram van de samenstelling van de stappenmotor
1.3 Stappenmotorbesturingsprincipe
De stappenmotor kan niet rechtstreeks op de voeding worden aangesloten om te werken en kan ook niet rechtstreeks elektrische pulssignalen ontvangen. Het moet communiceren met de voeding en de controller via een speciale interface: de stappenmotordriver. De stappenmotordriver (zie figuur 2) bestaat over het algemeen uit een ringverdeler en een vermogensversterkerschakeling. De ringverdeler ontvangt stuursignalen van de regelaar. Elke keer dat een pulssignaal wordt ontvangen, wordt de uitgang van de ringverdeler één keer omgezet, zodat de aan- of afwezigheid van het pulssignaal en de frequentie de snelheid van de stappenmotor, acceleratie of vertraging, start of stop kunnen bepalen. De ringverdeler moet ook het richtingssignaal van de controller bewaken om te bepalen of de overgang van zijn uitgangstoestand een positieve of omgekeerde volgorde is, waardoor de richting van de stappenmotor wordt bepaald.
Figuur 2 Stappenmotorbesturingsschema
2 Hoofdparameters van stappenmotor:
2.1 Het framenummer omvat voornamelijk 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 enzovoort.
2.2 Aantal fasen Het aantal spoelen in de stappenmotor. Het aantal fasen van de stappenmotor omvat over het algemeen twee fasen, drie fasen en vijf fasen. De stappenmotor die in China wordt gebruikt, is voornamelijk tweefasig en in sommige toepassingen wordt ook driefasig gebruikt. In Japan worden meer vijffasige stappenmotoren gebruikt.
2.3 Staphoek Overeenkomstig de invoer van een pulssignaal, de hoekverplaatsing van de rotor van de motor. De formule voor het berekenen van de staphoek van de stappenmotor is als volgt:
In de formule: - de staphoek van de stappenmotor; m - het aantal fasen van de stappenmotor; - het aantal tanden van de rotor van de stappenmotor.
Volgens de bovenstaande berekeningsformule zijn de staphoeken van de tweefasige, driefasige en vijffasige stappenmotoren respectievelijk 1,80, 1,20 en 0,72 graden.
2.4 Houdkoppel (statisch koppel) verwijst naar het koppel waarbij de stator de rotor vergrendelt wanneer de statorwikkeling van de motor wordt geleverd met nominale stroom, maar de rotor niet roteert. Houdkoppel is de belangrijkste parameter van de stappenmotor en het is de belangrijkste basis voor motorselectie.
2.5 Vasthoudkoppel Dit verwijst naar het koppel dat nodig is om de rotor met externe kracht te laten draaien wanneer de motor geen stroom heeft. Dit koppel is een van de prestatie-indicatoren van de motor. Bij gelijkblijvende andere parameters geldt: hoe kleiner het arreteerkoppel, hoe kleiner het "cogging-effect", wat gunstiger is voor de stabiliteit van de motor bij lage snelheid.
2.6 Koppel-frequentiekarakteristiek Verwijst voornamelijk naar de uittrekkoppel-frequentiekarakteristiek, het maximale koppel dat de motor kan dragen zonder stapverlies wanneer de motor stabiel draait met een bepaalde snelheid. De koppel-frequentiecurve wordt gebruikt om de relatie tussen het maximale koppel en de snelheid (frequentie) te beschrijven zonder stapverlies. De koppel-frequentiecurve is een belangrijke parameter van de stappenmotor en het is een van de belangrijkste basis voor de selectie van de motor. Moment-frequentie karakteristieke curve (zie figuur 3).
Figuur 3 Koppel-frequentiecurve van stappenmotor
2.7 Nominale stroom De effectieve waarde van de motorwikkelstroom die nodig is om het nominale koppel te behouden.
Afbeelding 4 Stappenmotorparametertabel (uit de algemene catalogus van Leisai intelligente stappenproducten 2021-2022)
3 selectiestappen van stappenmotor:
De snelheid van de stappenmotor die in industriële toepassingen wordt gebruikt, is zo hoog als 600 ~ 1500, en hoe hoger de snelheid, de closed-loop stappenmotoraandrijving kan worden overwogen, of het servo-aandrijfschema is meer geschikt. Stappenmotor selectie stappen (zie figuur 5).
Afbeelding 5 Stappenmotor selectiestappen
3.1 Selectie van staphoek
Zoals vermeld in 1.1, zijn er volgens het aantal motorfasen drie staphoeken: 1,80 (tweefasen), 1,20 (driefasen) en 0,72 graden (vijffasen). Natuurlijk is de nauwkeurigheid van de staphoek in vijf fasen het hoogst, maar de motor en driver zijn duur, dus het wordt zelden gebruikt in China. Bovendien gebruiken de huidige mainstream stepper-drivers allemaal onderverdelingsaandrijvingstechnologie. Onder 8 onderverdelingen kan de onderverdeling staphoeknauwkeurigheid nog steeds worden gegarandeerd, dus als u alleen de staphoeknauwkeurigheidsindex bekijkt, de vijffasenstap De motor kan worden vervangen door een tweefasen- of driefasenstappenmotor.
Bijvoorbeeld, in een toepassing met een spindelbelasting met een draad van 5 mm, als een tweefasige stappenmotor wordt gebruikt en de driver is ingesteld op 8 onderverdelingen, is het aantal pulsen per omwenteling van de motor 200×8=1600 , en het pulsequivalent is 5 ÷1 600=0 .00313 mm=3 .13 , deze nauwkeurigheid kan aan de meeste toepassingsvereisten voldoen.
3.2 Selectie van statisch koppel (houdkoppel)
Veelgebruikte mechanismen voor belastingoverdracht zijn synchrone riemen, schroefstangen, tandheugels en rondsels, enz. Bereken eerst de machinebelasting (voornamelijk acceleratiekoppel plus wrijvingskoppel) en converteer deze naar het vereiste belastingskoppel op de motoras. Vervolgens wordt, afhankelijk van de maximale loopsnelheid die door de motor wordt vereist, een stappenmotor met geschikt houdkoppel geselecteerd voor de volgende twee verschillende gebruikssituaties:
(1) Voor de toepassing van het vereiste motortoerental onder 300: als de machinebelasting wordt omgezet in het vereiste belastingskoppel op de motoras, wordt het belastingskoppel vermenigvuldigd met een veiligheidsfactor SF (in het algemeen 1,5 ~ 2.0), dat wil zeggen, het vereiste houdkoppel van de stappenmotor.
(2) Voor toepassingen waarbij het vereiste motortoerental hoger is dan 300: stel het maximale toerental in, als de machinebelasting wordt omgezet in het vereiste belastingskoppel op de motoras, wordt het belastingskoppel vermenigvuldigd met de veiligheidsfactor SF (in het algemeen 2,5 ~ 3.5) om het houdkoppel te verkrijgen. Verwijzend naar figuur 6 wordt aanvankelijk een geschikt model gekozen. Controleer en vergelijk vervolgens de koppel-frequentiecurve: Gebruik op de koppel-frequentiecurve de vereiste maximumsnelheid om te zien dat het maximale koppel buiten de stap dat overeenkomt met de maximumsnelheid 20 procent of meer is. Anders is het noodzakelijk om een motor met een groter houdkoppel opnieuw te selecteren en opnieuw te controleren en te vergelijken volgens de koppel-frequentiecurve van de nieuw geselecteerde motor.
3.3 Selectie van de framemaat van de motor
Hoe groter het motorframe, hoe groter het houdkoppel. Gemeenschappelijke framematen en houdkoppelbereiken van stappenmotoren (zie afbeelding 6).
Afbeelding 6 Gemeenschappelijke framematen van stappenmotoren en hun houdkoppels
Selecteer volgens het in stap (2) berekende houdkoppel de juiste framemaat en de specifieke specificaties van de bijbehorende motor uit figuur 4.
3.4 Selecteer de bijpassende stepper driver volgens de nominale stroom
Als de nominale stroom van een motor 57CM23 bijvoorbeeld 5A is, moet de maximaal toegestane stroom van de driver die u kiest meer dan 5A zijn (houd er rekening mee dat dit de RMS-waarde is in plaats van de piekwaarde), anders als u een driver met een maximale stroom van slechts 3A, dan kan het maximale uitgangskoppel van de motor slechts ongeveer 60 procent zijn!
