Trinnmotor er også kjent som pulsmotor eller trinnmotor. Den beveger seg en viss vinkel hver gang eksitasjonstilstanden endres i henhold til inngangspulssignalet, og forblir i en fast posisjon når eksitasjonstilstanden forblir uendret. Dermed kan trinnmotoren konvertere inngangspulssignalet til den tilsvarende vinkelforskyvningen for utgang. Ved å kontrollere antall inngangspulser, kan vinkelforskyvningen av utgangen bestemmes nøyaktig for å oppnå funksjonen posisjonering; og ved å kontrollere frekvensen til inngangspulsene, kan vinkelhastigheten til utgangen kontrolleres nøyaktig for å oppnå formålet med hastighetsregulering. Derfor kan trinnmotorer vurderes når nøyaktig posisjonering eller hastighetskontroll er nødvendig.
1.1 Klassifisering av trinnmotorer
Det er tre typer trinnmotorer: reaktive (VR-type), permanentmagnet (PM-type) og hybrid (HB-type).
Permanent magnettrinn er vanligvis tofaset, dreiemomentet og volumet er lite, og trinnvinkelen er vanligvis 7,5 grader eller 15 grader, som for det meste brukes i rimelige forbrukerprodukter.
Den reaktive trinningen er vanligvis trefaset, noe som kan oppnå stor dreiemomentutgang. Stegvinkelen er vanligvis 1,5 grader, men støyen og vibrasjonene er veldig store. Det har blitt eliminert i utviklede land som Europa og USA på 1980-tallet.
Hybrid stepping refererer til å blande fordelene med permanent magnet og reaktiv. Den er delt inn i to-fase, tre-fase og fem-fase. Den tofasede trinnvinkelen er vanligvis 1,8 grader , og den trefasede trinnvinkelen er 0,9 grader . Den femfasede trinnvinkelen er vanligvis 0,72 grader . Den hybride trinnmotoren kombinerer fordelene til de to første typene trinnmotorer. For tiden er trinnmotorene som brukes i den innenlandske utstyrsindustrien i utgangspunktet hybride trinnmotorer.
Derfor blir trinnmotorene beskrevet nedenfor alle referert til som "hybride trinnmotorer".
1.2 Oppbygning av trinnmotor
Trinnmotoren består av en rotor (rotorkjerne, permanentmagnet, roterende aksel, kulelager), en stator (vikling, statorkjerne), front- og bakdeksel osv. Den mest typiske to-fase hybrid trinnmotoren har 8 store tenner , 40 små tenner i statoren, og 50 små tenner i rotoren; statoren til trefasemotoren har 9 store tenner, 45 små tenner, og rotoren har 50 små tenner. tann.
Figur 1 Skjematisk diagram av trinnmotorens sammensetning
1.3 Trinnmotorkontrollprinsipp
Trinnmotoren kan ikke kobles direkte til strømforsyningen for å fungere, og den kan heller ikke direkte motta elektriske pulssignaler. Den må samhandle med strømforsyningen og kontrolleren gjennom et spesielt grensesnitt - trinnmotordriveren. Trinnmotordriveren (se figur 2) er vanligvis sammensatt av en ringfordeler og en effektforsterkerkrets. Ringfordeleren mottar styresignaler fra kontrolleren. Hver gang et pulssignal mottas, vil utgangen fra ringfordeleren konverteres én gang, slik at tilstedeværelsen eller fraværet av pulssignalet og frekvensen kan bestemme hastigheten til trinnmotoren, akselerasjon eller retardasjon, start eller stopp. Ringfordeleren må også overvåke retningssignalet til kontrolleren for å bestemme om overgangen til utgangstilstanden er positiv sekvens eller omvendt sekvens, og dermed bestemme retningen til trinnmotoren.
Figur 2 Skjema for trinnmotorkontroll
2 Hovedparametre for trinnmotor
2.1 Rammenummeret inkluderer hovedsakelig 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 og så videre.
2.2 Antall faser Antall spoler inne i trinnmotoren. Antallet faser av trinnmotoren inkluderer vanligvis to faser, tre faser og fem faser. Trinnmotoren som brukes i Kina er hovedsakelig tofaset, og trefase brukes også i noen applikasjoner. I Japan brukes femfaset trinnmotorer mer.
2.3 Trinnvinkel Tilsvarende inngangen til et pulssignal, vinkelforskyvningen av motorens rotor. Formelen for å beregne trinnvinkelen til trinnmotoren er som følger:
I formelen: - trinnvinkelen til trinnmotoren; m - antall faser av trinnmotoren; - antall tenner på rotoren til trinnmotoren.
I henhold til beregningsformelen ovenfor er trinnvinklene til de tofasede, trefasede og femfasede trinnmotorene henholdsvis 1,80, 1,20 og 0,72 grader.
2.4 Holdemoment (statisk dreiemoment) refererer til momentet som statoren låser rotoren med når statorviklingen til motoren forsynes med merkestrøm, men rotoren roterer ikke. Holdemoment er den viktigste parameteren for trinnmotor, og det er hovedgrunnlaget for motorvalg.
2.5 Sperremoment Det refererer til momentet som kreves for å rotere rotoren med ekstern kraft når motoren ikke har strøm. Dette dreiemomentet er en av ytelsesindikatorene til motoren. Med andre parametere som er de samme, jo mindre sperremomentet er, jo mindre er "tanneffekten", noe som er mer fordelaktig for stabiliteten til motoren ved lav hastighet.
2.6 Dreiemoment-frekvenskarakteristikk Refererer hovedsakelig til uttrekksmoment-frekvenskarakteristikk, det maksimale dreiemomentet som motoren kan tåle uten å miste trinn når motoren går stabilt med en viss hastighet. Dreiemoment-frekvenskurven brukes til å beskrive forholdet mellom maksimalt dreiemoment og hastigheten (frekvensen) uten tap av trinn. Dreiemoment-frekvenskurven er en viktig parameter for trinnmotoren, og den er et av hovedgrunnlaget for valg av motor. Moment-frekvens karakteristisk kurve (se figur 3).
Figur 3 Moment-frekvenskurve for trinnmotor
2.7 Nominell strøm Effektiv verdi av motorviklingsstrømmen som kreves for å opprettholde nominell dreiemoment.
Figur 4 Parametertabell for trinnmotor (utdrag fra den generelle katalogen over Leisai intelligente trinnprodukter 2021-2022)
3 valgtrinn for trinnmotor
Hastigheten til trinnmotoren som brukes i industrielle applikasjoner er så høy som 600 ~ 1500, og jo høyere hastigheten, kan trinnmotordriften med lukket sløyfe vurderes, eller servodrivordningen er mer egnet. Trinn for valg av trinnmotor (se figur 5).
Figur 5 Trinn for valg av trinnmotor
3.1 Valg av trinnvinkel
Som nevnt i 1.1, i henhold til antall motorfaser, er det tre trinnvinkler: 1,80 (to-fase), 1,20 (tre-fase) og 0,72 grader (fem-fase). Naturligvis er den femfasede trinnvinkelnøyaktigheten høyest, men motoren og driveren er dyre, så den brukes sjelden i Kina. I tillegg bruker de nåværende mainstream stepper-driverne alle underavdelingsdrivteknologi. Under 8 underinndelinger kan inndelingstrinnvinkelnøyaktigheten fortsatt garanteres, så hvis du vurderer trinnvinkelnøyaktighetsindeksen alene, kan femfasetrinnet Motoren erstattes av en to- eller trefaset trinnmotor.
For eksempel, i en blyskruebelastningsapplikasjon med en ledning på 5 mm, hvis en to-faset trinnmotor brukes og driveren er satt til 8 underavdelinger, er antall pulser per omdreining av motoren 200×8=1600 , og pulsekvivalenten er 5 ÷1 600=0 .00313 mm=3 .13 , kan denne nøyaktigheten oppfylle de fleste applikasjonskrav.
3.2 Valg av statisk dreiemoment (holdemoment)
Vanlige lastoverføringsmekanismer inkluderer synkrone belter, skrustenger, tannstang og tannhjul osv. Beregn først maskinbelastningen (hovedsakelig akselerasjonsmoment pluss friksjonsmoment) og konverter det til det nødvendige lastmomentet på motorakselen. Deretter, i henhold til den maksimale kjørehastigheten som kreves av motoren, velges en trinnmotor med passende holdemoment for følgende to forskjellige brukstilfeller:
(1) For bruk av nødvendig motorturtall under 300: hvis maskinlasten konverteres til det nødvendige lastmomentet på motorakselen, multipliseres lastmomentet med en sikkerhetsfaktor SF (vanligvis 1,5) ~ 2,0), det vil si det nødvendige holdemomentet til trinnmotoren.
(2) For applikasjoner der den nødvendige motorhastigheten er mer enn 300: still inn maksimumshastigheten, hvis maskinbelastningen konverteres til det nødvendige belastningsmomentet på motorakselen, multipliseres belastningsmomentet med sikkerhetsfaktoren SF (vanligvis 2,5 ~ 3,5 ) for å oppnå holdemomentet. Med henvisning til figur 6, er en passende modell først valgt. Sjekk og sammenlign deretter på dreiemoment-frekvenskurven: På moment-frekvenskurven bruker du den nødvendige maksimale hastigheten for å finne at det maksimale ut-av-trinnsmomentet som tilsvarer maksimal hastighet er 20 prosent eller mer. Ellers er det nødvendig å velge en motor med et større holdemoment på nytt og kontrollere og sammenligne i henhold til moment-frekvenskurven til den nylig valgte motoren.
3.3 Valg av rammestørrelse på motoren
Jo større motorrammen er, desto større holdemoment. Vanlige rammestørrelser og holdemomentområder for trinnmotorer (se figur 6).
Figur 6 Vanlige rammestørrelser på trinnmotorer og deres holdemoment
I henhold til holdemomentet beregnet i trinn (2), velg passende rammestørrelse og de spesifikke spesifikasjonene til den tilsvarende motoren fra figur 4.
3.4 Velg passende stepper driver i henhold til merkestrømmen
For eksempel, hvis merkestrømmen til en motor 57CM23 er 5A, må den maksimalt tillatte strømmen til driveren du velger være mer enn 5A (vær oppmerksom på at det er RMS-verdien i stedet for toppverdien), ellers hvis du velger en driver med en maksimal strøm på bare 3A, da kan det maksimale utgangsmomentet til motoren bare være rundt 60 prosent !
