LéptetőmotorokVisszacsatoló eszközök használata nélkül is használható sebességszabályozásra és pozicionálási szabályozásra (azaz nyílt hurkú vezérlésre), így ez a hajtási megoldás gazdaságos és megbízható is. Az automatizálási berendezésekben, műszerekben a léptetőmotorok nagyon széles körben használatosak. De sok műszaki felhasználónak kérdése van a megfelelő léptetőmotor kiválasztásával, a léptetőmotor teljesítményének optimalizálásával vagy további kérdésekkel kapcsolatban. Ez a cikk a léptetőmotorok kiválasztását tárgyalja, különös tekintettel a léptetőmotor-mérnöki tapasztalatok alkalmazására. Remélem, hogy a léptetőmotorok népszerűsítése az automatizálási berendezésekben referenciaként szolgál majd.
1. Bevezetésléptetőmotor
A léptetőmotort impulzusmotornak vagy léptetőmotornak is nevezik. A gerjesztési állapot minden egyes megváltozásakor egy bizonyos szöggel előrehalad a bemeneti impulzusjelnek megfelelően, és egy bizonyos pozícióban marad, amikor a gerjesztési állapot változatlan marad. Ez lehetővé teszi a léptetőmotor számára, hogy a bemeneti impulzusjelet a megfelelő szögelmozdulássá alakítsa a kimenet számára. A bemeneti impulzusok számának szabályozásával pontosan meghatározható a kimenet szögelmozdulása a legjobb pozicionálás elérése érdekében; a bemeneti impulzusok frekvenciájának szabályozásával pedig pontosan szabályozható a kimenet szögsebessége, és elérhető a sebességszabályozás célja. Az 1960-as évek végén számos gyakorlati léptetőmotor jelent meg, és az elmúlt 40 évben gyors fejlődés tapasztalható. A léptetőmotorok képesek voltak az egyenáramú motorok, az aszinkronmotorok, valamint a szinkronmotorok mellett a motorok alapvető típusává válni. Háromféle léptetőmotor létezik: reaktív (VR típusú), állandó mágneses (PM típusú) és hibrid (HB típusú). A hibrid léptetőmotor ötvözi az első két léptetőmotor-forma előnyeit. A léptetőmotor egy rotorból (rotormag, állandó mágnesek, tengely, golyóscsapágyak), egy állórészből (tekercselés, állórészmag), első és hátsó végzárókból stb. áll. A legtipikusabb kétfázisú hibrid léptetőmotor egy 8 nagy fogú, 40 kis fogú és egy 50 kis fogú állórészből és egy 50 kis fogú rotorból áll; egy háromfázisú motor egy 9 nagy fogú, 45 kis fogú állórészből és egy 50 kis fogú rotorból áll.
2. Szabályozási elv
AléptetőmotorNem csatlakoztatható közvetlenül a tápegységhez, és nem is fogadhat közvetlenül elektromos impulzusjeleket, ezért egy speciális interfészen keresztül kell megvalósítani - a léptetőmotor-meghajtón, amely kommunikál a tápegységgel és a vezérlővel. A léptetőmotor-meghajtó általában egy gyűrűelosztóból és egy teljesítményerősítő áramkörből áll. A gyűrűelosztó fogadja a vezérlőtől érkező vezérlőjeleket. Minden egyes impulzusjel vételekor a gyűrűelosztó kimenete egyszer konvertálódik, így az impulzusjel megléte vagy hiánya, valamint a frekvencia meghatározhatja, hogy a léptetőmotor sebessége magas vagy alacsony, gyorsul vagy lassul-e az indítás vagy a leállítás érdekében. A gyűrűelosztónak figyelnie kell a vezérlőtől érkező irányjelet is, hogy megállapítsa, a kimeneti állapotátmenetek pozitív vagy negatív sorrendben vannak-e, és így meg kell határoznia a léptetőmotor kormányzását.
3. Fő paraméterek
①Blokkszám: főként 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 stb.
②Fázisszám: a léptetőmotorban lévő tekercsek száma, a léptetőmotor fázisszáma általában kétfázisú, háromfázisú és ötfázisú. Kína főként kétfázisú léptetőmotorokat használ, de a háromfázisúaknak is vannak alkalmazásai. Japánban gyakrabban használnak ötfázisú léptetőmotorokat.
③Lépésszög: az impulzusjelnek megfelelő szögelmozdulás a motor forgórészének forgásából. A léptetőmotor lépésszögének kiszámítási képlete a következő:
Lépésszög = 360° ÷ (2mz)
m a léptetőmotor fázisainak száma
Z a léptetőmotor forgórészének fogainak száma.
A fenti képlet szerint a kétfázisú, háromfázisú és ötfázisú léptetőmotorok lépésszöge rendre 1,8°, 1,2° és 0,72°.
④ Tartónyomaték: a motor állórész tekercsének nyomatéka a névleges áramon keresztül, de a rotor nem forog, az állórész rögzíti a rotort. A tartónyomaték a léptetőmotorok legfontosabb paramétere, és a motorválasztás fő alapja.
⑤ Pozícionáló nyomaték: az a nyomaték, amely a rotor külső erővel történő forgatásához szükséges, amikor a motor nem halad át áramot. A nyomaték a motor egyik teljesítménymutatója. Ha a többi paraméter azonos, minél kisebb a pozicionáló nyomaték, annál kisebb a "réshatás", és annál előnyösebb a motor sima futása alacsony fordulatszámon. Nyomaték-frekvencia jellemzők: elsősorban a megnyújtott nyomaték-frekvencia jellemzőkre utal, a motor stabil működése egy bizonyos fordulatszámon képes ellenállni a maximális nyomatéknak lépésveszteség nélkül. A nyomaték-frekvencia görbe a maximális nyomaték és a fordulatszám (frekvencia) közötti kapcsolatot írja le lépésveszteség nélkül. A nyomaték-frekvencia görbe a léptetőmotor fontos paramétere, és a motor kiválasztásának fő alapja.
⑥ Névleges áram: a motor tekercsárama, amely a névleges nyomaték fenntartásához szükséges, a tényleges érték
4. Pontok kiválasztása
Ipari alkalmazásokban a léptetőmotorok sebessége elérheti a 600 ~ 1500 fordulat/percet. Nagyobb sebesség esetén zárt hurkú léptetőmotoros hajtást is választhat, vagy választhat egy megfelelőbb szervohajtási programot a léptetőmotor lépéseinek kiválasztásához (lásd az alábbi ábrát).
(1) Lépcsőszög megválasztása
A motor fázisszáma szerint háromféle lépésszög létezik: 1,8° (kétfázisú), 1,2° (háromfázisú) és 0,72° (ötfázisú). Természetesen az ötfázisú lépésszög rendelkezik a legnagyobb pontossággal, de a motor és a meghajtó drágább, ezért Kínában ritkán használják. Ezenkívül a mainstream léptetőmotorok ma már osztott hajtástechnológiát alkalmaznak, az alábbi 4 osztásban a lépésszög pontossága továbbra is garantált, így ha csak a lépésszög pontossági mutatóit vesszük figyelembe, az ötfázisú léptetőmotor helyettesíthető kétfázisú vagy háromfázisú léptetőmotorral. Például, ha valamilyen 5 mm-es csavarterhelésű vezetéket alkalmazunk, ha egy kétfázisú léptetőmotort használunk, és a meghajtót 4 felosztásra állítjuk be, a motor fordulatonkénti impulzusainak száma 200 x 4 = 800, az impulzusegyenérték pedig 5 ÷ 800 = 0,00625 mm = 6,25 μm, akkor ez a pontosság a legtöbb alkalmazási követelménynek megfelel.
(2) Statikus nyomaték (tartónyomaték) kiválasztása
A gyakran használt terhelésátviteli mechanizmusok közé tartoznak a szinkronszíjak, a szálkerekek, a fogaslécek és a fogaskerekek stb. Az ügyfelek először kiszámítják a gép terhelését (főleg a gyorsulási nyomatékot plusz a súrlódási nyomatékot), amelyet a motor tengelyére vonatkozó szükséges terhelési nyomatékká alakítanak át. Ezután az elektromos virágok által megkövetelt maximális futási sebességnek megfelelően a következő két különböző felhasználási esetet kell figyelembe venni a léptetőmotor megfelelő tartónyomatékának kiválasztásához ① a 300 p/min vagy annál kisebb motorfordulatszám alkalmazásához: ha a gép terhelését a motor tengelyére vonatkozó szükséges T1 terhelési nyomatékká alakítják, akkor ezt a terhelési nyomatékot megszorozzák egy SF biztonsági tényezővel (általában 1,5-2,0), azaz a léptetőmotor szükséges tartónyomatékával Tn ②2. 300 p/min vagy annál nagyobb motorfordulatszámot igénylő alkalmazásokhoz: állítsa be az Nmax maximális sebességet, ha a gép terhelését a motor tengelyére alakítják át, a szükséges terhelési nyomaték T1, akkor ezt a terhelési nyomatékot megszorozzák egy SF biztonsági tényezővel (általában 2,5-3,5), ami megadja a Tn tartónyomatékot. A 4. ábra alapján válasszon ki egy megfelelő modellt. Ezután a nyomaték-frekvencia görbével ellenőrizheti és összehasonlíthatja az eredményeket: a nyomaték-frekvencia görbén a felhasználó által megkövetelt maximális Nmax sebesség megfelel a T2 maximális veszteséges lépésnyomatékának, ekkor a T2 maximális veszteséges lépésnyomatéknak több mint 20%-kal nagyobbnak kell lennie, mint a T1. Ellenkező esetben egy új, nagyobb nyomatékú motort kell választani, és az újonnan kiválasztott motor nyomaték-frekvencia görbéje alapján újra ellenőrizni és összehasonlítani az eredményeket.
(3) Minél nagyobb a motor alapszáma, annál nagyobb a tartónyomaték.
(4) a névleges áramnak megfelelően válassza ki a megfelelő léptetőmotor-meghajtót.
Például egy 57CM23 motor névleges árama 5 A, majd a hajtás maximálisan megengedett áramát 5 A-nál nagyobbra kell igazítani (vegye figyelembe, hogy ez a hatásos érték, nem pedig a csúcsérték), ellenkező esetben, ha csak 3 A-es maximális áramot választ a hajtásnak, a motor maximális kimeneti nyomatéka csak körülbelül 60% lehet!
5, alkalmazási tapasztalat
(1) léptetőmotor alacsony frekvenciájú rezonancia probléma
A léptetőmotorok alacsony frekvenciájú rezonanciájának csökkentésére hatékony módszer a felosztásos léptetőmotor-meghajtás. 150 fordulat/perc alatt a felosztásos meghajtás nagyon hatékonyan csökkenti a motor rezgését. Elméletileg minél nagyobb a felosztás, annál jobb hatással van a léptetőmotor rezgésének csökkentésére, de a valóságban a felosztás 8-ra vagy 16-ra nő, miután a léptetőmotor rezgésének csökkentésére gyakorolt javuló hatás elérte a szélsőséges szintet.
Az utóbbi években belföldön és külföldön is megjelentek a Leisai DM, DM-S termékcsaládjának alacsony frekvenciájú rezonancia elleni technológiáját alkalmazó léptetőmotor-meghajtók, amelyek az alacsony frekvenciájú rezonancia elleni technológiát alkalmazzák. Ez a meghajtósorozat harmonikus kompenzációt alkalmaz, az amplitúdó- és fázisillesztési kompenzáció révén jelentősen csökkentheti a léptetőmotor alacsony frekvenciájú rezgését, így alacsony rezgést és alacsony zajszintet biztosítva a motor működése során.
(2) A léptetőmotor felosztásának hatása a pozicionálási pontosságra
A léptetőmotoros felosztású meghajtó áramkör nemcsak a készülék mozgásának simaságát javíthatja, hanem hatékonyan javíthatja a berendezés pozicionálási pontosságát is. A tesztek azt mutatják, hogy a szinkron szíjhajtású mozgásplatformon a léptetőmotor 4 felosztása lehetővé teszi a motor pontos pozicionálását minden lépésben.
Közzététel ideje: 2023. június 11.