Pagpili sa mga stepper motor sa mga kagamitan sa automation

Mga motor nga steppermahimong gamiton para sa pagkontrol sa tulin ug pagkontrol sa posisyon nga wala gigamit ang mga feedback device (ie open-loop control), busa kini nga solusyon sa drive parehong ekonomikanhon ug kasaligan. Sa mga kagamitan sa automation, mga instrumento, stepper drive kaylap nga gigamit. Apan daghang mga tiggamit sa teknikal nga mga personahe ang adunay dugang nga mga pangutana kung unsaon pagpili sa angay nga stepper motor, kung unsaon paghimo sa labing maayo nga performance sa stepper drive o adunay dugang nga mga pangutana. Kini nga papel naghisgot sa pagpili sa mga stepper motor, nga nagpunting sa aplikasyon sa pipila ka kasinatian sa engineering sa stepper motor, nanghinaut ko nga ang pagpasikat sa mga stepper motor sa kagamitan sa automation adunay papel sa pakisayran.

 

1. Pasiuna samotor nga stepper

Ang stepper motor nailhan usab nga pulse motor o step motor. Moabante kini sa usa ka anggulo matag higayon nga ang excitation state mausab sumala sa input pulse signal, ug magpabilin nga wala’y lihok sa usa ka posisyon kung ang excitation state dili mausab. Gitugotan niini ang stepper motor nga i-convert ang input pulse signal ngadto sa katugbang nga angular displacement para sa output. Pinaagi sa pagkontrol sa gidaghanon sa input pulses, mahimo nimong tukma nga mahibal-an ang angular displacement sa output aron makab-ot ang labing kaayo nga posisyon; ug pinaagi sa pagkontrol sa frequency sa input pulses, mahimo nimong tukma nga makontrol ang angular speed sa output ug makab-ot ang katuyoan sa pag-regulate sa speed. Sa ulahing bahin sa 1960s, lain-laing praktikal nga stepper motors ang mitungha, ug sa miaging 40 ka tuig nakakita og paspas nga pag-uswag. Ang mga stepper motor nakahimo sa pag-uban sa mga DC motor, asynchronous motors, ingon man mga synchronous motors, nga nahimong usa ka sukaranan nga klase sa motor. Adunay tulo ka klase sa stepper motors: reactive (VR type), permanent magnet (PM type) ug hybrid (HB type). Ang hybrid stepper motor naghiusa sa mga bentaha sa unang duha ka porma sa stepper motor. Ang stepper motor gilangkoban sa usa ka rotor (rotor core, permanent magnets, shaft, ball bearings), usa ka stator (winding, stator core), atubangan ug likod nga mga takup, ug uban pa. Ang labing tipikal nga two-phase hybrid stepper motor adunay stator nga adunay 8 ka dagkong ngipon, 40 ka gagmay nga ngipon ug usa ka rotor nga adunay 50 ka gagmay nga ngipon; ang three-phase motor adunay stator nga adunay 9 ka dagkong ngipon, 45 ka gagmay nga ngipon ug usa ka rotor nga adunay 50 ka gagmay nga ngipon.

 

2. Prinsipyo sa pagkontrol

Angmotor nga stepperDili kini direktang makonektar sa power supply, ug dili usab kini direktang makadawat og electrical pulse signals, kinahanglan kini nga matuman pinaagi sa usa ka espesyal nga interface - ang stepper motor driver aron makig-uban sa power supply ug controller. Ang stepper motor driver kasagaran gilangkoban sa usa ka ring distributor, ug usa ka power amplifier circuit. Ang ring divider modawat sa mga control signal gikan sa controller. Matag higayon nga makadawat og pulse signal, ang output sa ring divider ma-convert kausa, busa ang presensya o pagkawala ug frequency sa pulse signal makatino kung ang speed sa stepper motor taas o ubos, mo-accelerate o mo-decelerate aron magsugod o mohunong. Kinahanglan usab nga monitoron sa ring distributor ang direction signal gikan sa controller aron mahibal-an kung ang output state transitions niini naa sa positibo o negatibo nga han-ay, ug sa ingon mahibal-an ang steering sa stepper motor.

 

3. Panguna nga mga parameter

①Numero sa bloke: kasagaran 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, ug uban pa.

②Numero sa hugna: ang gidaghanon sa mga coil sa sulod sa stepper motor, ang numero sa hugna sa stepper motor kasagaran adunay duha ka hugna, tulo ka hugna, ug lima ka hugna. Ang China naggamit labi na sa duha ka hugna nga stepper motor, ug ang tulo ka hugna adunay pipila ka aplikasyon. Ang Japan mas kanunay nga naggamit sa lima ka hugna nga stepper motor.

③Anggulo sa lakang: katumbas sa signal sa pulso, ang angular nga pagbalhin sa pagtuyok sa rotor sa motor. Ang pormula sa pagkalkula sa anggulo sa lakang sa stepper motor mao ang mosunod.

Anggulo sa lakang = 360° ÷ (2mz)

m ang gidaghanon sa mga hugna sa usa ka stepper motor

Z ang gidaghanon sa mga ngipon sa rotor sa usa ka stepper motor.

Sumala sa pormula sa ibabaw, ang anggulo sa lakang sa duha ka hugna, tulo ka hugna ug lima ka hugna nga mga stepper motor kay 1.8°, 1,2° ug 0.72° matag usa.

④ Pagkupot sa torque: mao ang torque sa stator winding sa motor pinaagi sa rated current, apan ang rotor dili mo-rotate, ang stator mo-lock sa rotor. Ang pagkupot sa torque mao ang pinakaimportanteng parameter sa mga stepper motor, ug mao ang pangunang basehan sa pagpili sa motor.

⑤ Torque sa pagposisyon: mao ang torque nga gikinahanglan aron mapalihok ang rotor gamit ang eksternal nga puwersa kung ang motor dili moagi sa kuryente. Ang torque usa sa mga timailhan sa performance aron masusi ang motor, kung ang ubang mga parameter parehas, kon mas gamay ang torque sa pagposisyon nagpasabot nga mas gamay ang "slot effect", mas mapuslanon sa kahapsay sa motor nga nagdagan sa ubos nga tulin. Ang mga kinaiya sa frequency sa torque: panguna nga nagtumong sa mga kinaiya sa frequency sa torque nga gibira, ang motor nga lig-on nga operasyon sa usa ka piho nga tulin makasugakod sa labing taas nga torque nga dili mawad-an sa lakang. Ang moment-frequency curve gigamit aron ihulagway ang relasyon tali sa labing taas nga torque ug tulin (frequency) nga dili mawad-an sa lakang. Ang torque frequency curve usa ka importante nga parameter sa stepper motor ug mao ang panguna nga basehan sa pagpili sa motor.

⑥ Rated current: ang motor winding current nga gikinahanglan aron mapadayon ang rated torque, ang epektibo nga kantidad

 

4. Pagpili sa mga punto

Ang mga industriyal nga aplikasyon nga gigamit sa stepper motor nga adunay gikusgon nga hangtod sa 600 ~ 1500rpm, ug mas taas nga tulin, mahimo nimong ikonsiderar ang closed-loop stepper motor drive, o pagpili og mas angay nga servo drive program stepper motor selection stepper motor steps (tan-awa ang hulagway sa ubos).

 

(1) Pagpili sa anggulo sa lakang

Base sa gidaghanon sa mga hugna sa motor, adunay tulo ka klase sa anggulo sa lakang: 1.8° (duha ka hugna), 1.2° (tulo ka hugna), 0.72° (lima ka hugna). Siyempre, ang lima ka hugna nga anggulo sa lakang adunay pinakataas nga katukma apan ang motor ug drayber niini mas mahal, mao nga talagsa ra kini gamiton sa China. Dugang pa, ang mga mainstream stepper driver karon naggamit na og teknolohiya sa subdivision drive, sa 4 ka subdivision sa ubos, ang katukma sa anggulo sa lakang sa subdivision magarantiya gihapon, busa kung ang mga indikasyon sa katukma sa anggulo sa lakang lamang ang gikonsiderar, ang lima ka hugna nga stepper motor mahimong pulihan sa duha ka hugna o tulo ka hugna nga stepper motor. Pananglitan, sa paggamit sa usa ka matang sa lead para sa 5mm screw load, kon ang two-phase stepping motor gamiton ug ang driver gibutang sa 4 ka subdivision, ang gidaghanon sa mga pulse kada revolution sa motor kay 200 x 4 = 800, ug ang pulse equivalent kay 5 ÷ 800 = 0.00625mm = 6.25μm, kini nga katukma makatagbo sa kadaghanan sa mga kinahanglanon sa aplikasyon.

(2) Pagpili sa static torque (pagpugong sa torque)

Ang kasagarang gigamit nga mga mekanismo sa pagpadala sa karga naglakip sa synchronous belts, filament bars, rack ug pinion, ug uban pa. Una nga gikalkulo sa mga kustomer ang ilang karga sa makina (kasagaran ang acceleration torque plus friction torque) nga gi-convert sa gikinahanglan nga load torque sa motor shaft. Dayon, sumala sa maximum running speed nga gikinahanglan sa mga electric flower, ang mosunod nga duha ka lain-laing mga kaso sa paggamit aron mapili ang angay nga holding torque sa stepper motor ① para sa aplikasyon sa gikinahanglan nga motor speed nga 300pm o ubos pa: kung ang load sa makina gi-convert sa gikinahanglan nga load torque sa motor shaft nga T1, nan kini nga load torque gipadaghan sa safety factor nga SF (kasagaran gikuha nga 1.5-2.0), nga mao, ang gikinahanglan nga stepper motor holding torque nga Tn ②2 para sa Para sa mga aplikasyon nga nanginahanglan og motor speed nga 300pm o labaw pa: itakda ang maximum speed nga Nmax, kung ang load sa makina gi-convert sa motor shaft, ang gikinahanglan nga load torque kay T1, nan kini nga load torque gipadaghan sa safety factor nga SF (kasagaran 2.5-3.5), nga naghatag sa holding torque nga Tn. Tan-awa ang Figure 4 ug pilia ang angay nga modelo. Dayon gamita ang moment-frequency curve aron susihon ug itandi: sa moment-frequency curve, ang maximum speed nga Nmax nga gikinahanglan sa tiggamit katumbas sa maximum lost step torque sa T2, unya ang maximum lost step torque nga T2 kinahanglan nga labaw sa 20% nga mas dako kaysa sa T1. Kung dili, kinahanglan nga mopili og bag-ong motor nga adunay mas dako nga torque, ug susihon ug itandi pag-usab sumala sa torque frequency curve sa bag-ong napili nga motor.

(3) Kon mas dako ang numero sa base sa motor, mas dako ang holding torque.

(4) subay sa gi-rate nga karon aron mapili ang katugbang nga stepper driver.

Pananglitan, ang rated current sa motor nga 57CM23 kay 5A, unya imong ipares ang maximum nga gitugot nga current sa drive nga labaw sa 5A (palihug timan-i nga kini ang epektibo nga kantidad imbes nga ang peak), kay kon dili, kon mopili ka og maximum current nga 3A drive lang, ang maximum output torque sa motor mahimong mga 60% lang!

5, kasinatian sa aplikasyon

(1) problema sa low frequency resonance sa stepper motor

Ang subdivision stepper drive usa ka epektibo nga paagi aron makunhuran ang low frequency resonance sa mga stepper motor. Ubos sa 150rpm, ang subdivision drive epektibo kaayo sa pagpakunhod sa vibration sa motor. Sa teorya, kon mas dako ang subdivision, mas maayo ang epekto sa pagpakunhod sa vibration sa stepper motor, apan ang tinuod nga sitwasyon mao nga ang subdivision motaas ngadto sa 8 o 16 human ang epekto sa pag-uswag sa pagpakunhod sa vibration sa stepper motor nakaabot na sa kinatas-an.

Sa bag-ohay nga mga tuig, adunay mga anti-low-frequency resonance stepper driver nga nalista sa sulod ug gawas sa nasud, ang Leisai's DM, DM-S series sa mga produkto, ang anti-low-frequency resonance technology. Kini nga serye sa mga drayber naggamit ug harmonic compensation, pinaagi sa amplitude ug phase matching compensation, mahimong makapakunhod pag-ayo sa low frequency vibration sa stepper motor, aron makab-ot ang ubos nga vibration ug ubos nga noise operation sa motor.

(2) Ang epekto sa pagbahin sa stepper motor sa katukma sa pagposisyon

Ang stepper motor subdivision drive circuit dili lang makapauswag sa kahapsay sa paglihok sa device, apan epektibo usab nga makapauswag sa katukma sa pagposisyon sa kagamitan. Gipakita sa mga pagsulay nga: Sa synchronous belt drive motion platform, stepper motor 4 subdivision, ang motor mahimong tukma nga maposisyon sa matag lakang.