Koračni motoriMože se koristiti za kontrolu brzine i kontrolu pozicioniranja bez upotrebe uređaja za povratnu informaciju (npr. kontrola otvorene petlje), tako da je ovo rješenje pogona i ekonomično i pouzdano. U opremi za automatizaciju, koračni pogon se vrlo široko koristi. Međutim, mnogi korisnici tehničkog osoblja imaju pitanja o tome kako odabrati odgovarajući koračni motor, kako postići najbolje performanse koračnog pogona ili imaju dodatna pitanja. Ovaj rad razmatra odabir koračnih motora, fokusirajući se na primjenu nekih iskustava u inženjerstvu koračnih motora, te se nadam da će popularizacija koračnih motora u opremi za automatizaciju igrati ulogu u referenci.
1. Uvod ukoračni motor
Koračni motor je također poznat kao pulsni motor ili koračni motor. Pomiče se za određeni ugao svaki put kada se stanje pobude promijeni u skladu s ulaznim impulsnim signalom i ostaje stacionaran na određenom položaju kada stanje pobude ostane nepromijenjeno. To omogućava koračnom motoru da pretvori ulazni impulsni signal u odgovarajući ugaoni pomak za izlaz. Kontroliranjem broja ulaznih impulsa možete precizno odrediti ugaoni pomak izlaza kako biste postigli najbolje pozicioniranje; a kontroliranjem frekvencije ulaznih impulsa možete precizno kontrolirati ugaonu brzinu izlaza i postići svrhu regulacije brzine. Krajem 1960-ih pojavili su se razni praktični koračni motori, a posljednjih 40 godina svjedočili su brzom razvoju. Koračni motori su se mogli kombinirati s istosmjernim motorima, asinhronim motorima, kao i sinhronim motorima, te su postali osnovni tip motora. Postoje tri vrste koračnih motora: reaktivni (VR tip), s permanentnim magnetom (PM tip) i hibridni (HB tip). Hibridni koračni motor kombinira prednosti prva dva oblika koračnih motora. Koračni motor se sastoji od rotora (jezgra rotora, permanentni magneti, osovina, kuglični ležajevi), statora (namotaj, jezgra statora), prednjeg i zadnjeg poklopca itd. Najtipičniji dvofazni hibridni koračni motor ima stator sa 8 velikih zuba, 40 malih zuba i rotor sa 50 malih zuba; trofazni motor ima stator sa 9 velikih zuba, 45 malih zuba i rotor sa 50 malih zuba.
2. Princip upravljanja
Thekoračni motorNe može se direktno spojiti na napajanje, niti može direktno primati električne impulsne signale, već se mora realizovati putem posebnog interfejsa - drajvera koračnog motora, kako bi se uspostavila interakcija između napajanja i kontrolera. Drajver koračnog motora se uglavnom sastoji od prstenastog razdjelnika i kola pojačala snage. Prstenasti razdjelnik prima kontrolne signale od kontrolera. Svaki put kada se primi impulsni signal, izlaz prstenastog razdjelnika se jednom konvertuje, tako da prisustvo ili odsustvo i frekvencija impulsnog signala mogu odrediti da li je brzina koračnog motora visoka ili niska, ubrzava ili usporava pri pokretanju ili zaustavljanju. Prstenasti razdjelnik također mora pratiti signal smjera od kontrolera kako bi utvrdio da li su prelazi njegovog izlaznog stanja u pozitivnom ili negativnom redoslijedu, te na taj način odrediti upravljanje koračnim motorom.
3. Glavni parametri
①Broj bloka: uglavnom 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, itd.
②Broj faza: broj zavojnica unutar koračnog motora, broj faza koračnog motora uglavnom je dvofazni, trofazni i petofazni. Kina uglavnom koristi dvofazne koračne motore, a trofazni također imaju neke primjene. Japan češće koristi petofazne koračne motore.
③Ugao koraka: odgovara impulsnom signalu, ugaono pomjeranje rotacije rotora motora. Formula za izračunavanje ugla koraka koračnog motora je sljedeća
Ugao koraka = 360° ÷ (2mz)
m broj faza koračnog motora
Z je broj zubaca rotora koračnog motora.
Prema gornjoj formuli, ugao koraka dvofaznih, trofaznih i petofaznih koračnih motora iznosi 1,8°, 1,2° i 0,72° respektivno.
④ Moment držanja: je moment statorskog namotaja motora tokom nazivne struje, ali se rotor ne okreće, stator blokira rotor. Moment držanja je najvažniji parametar koračnih motora i glavna je osnova za odabir motora.
⑤ Obrtni moment pozicioniranja: je obrtni moment potreban za okretanje rotora vanjskom silom kada motor ne prolazi struja. Obrtni moment je jedan od pokazatelja performansi motora. U slučaju da su ostali parametri isti, što je obrtni moment pozicioniranja manji, to je "efekat utora" manji, što je povoljnije za glatkoću rada motora pri maloj brzini. Frekvencijske karakteristike obrtnog momenta: uglavnom se odnose na izdužene frekvencijske karakteristike obrtnog momenta, motor stabilan rad pri određenoj brzini može izdržati maksimalni obrtni moment bez gubitka koraka. Kriva momenta i frekvencije koristi se za opis odnosa između maksimalnog obrtnog momenta i brzine (frekvencije) bez gubitka koraka. Kriva obrtnog momenta i frekvencije je važan parametar koračnog motora i glavna je osnova za odabir motora.
⑥ Nazivna struja: struja namotaja motora potrebna za održavanje nazivnog momenta, efektivna vrijednost
4. Odabir tačaka
U industrijskim primjenama koračni motori se okreću do 600 ~ 1500 o/min, a za veće brzine možete razmotriti pogon koračnim motorom u zatvorenoj petlji ili odabrati prikladniji program servo pogona za odabir koraka koračnog motora (pogledajte sliku ispod).
(1) Izbor ugla stepenice
Prema broju faza motora, postoje tri vrste ugla koraka: 1,8° (dvofazni), 1,2° (trofazni), 0,72° (petofazni). Naravno, petofazni ugao koraka ima najveću tačnost, ali su njegov motor i drajver skuplji, pa se rijetko koristi u Kini. Osim toga, glavni drajveri stepera sada koriste tehnologiju podjela pogona, u 4 pododjele ispod, tačnost ugla pododjele koraka se i dalje može garantovati, tako da ako se uzmu u obzir samo indikatori tačnosti ugla koraka, petofazni steper motor se može zamijeniti dvofaznim ili trofaznim steper motorom. Na primjer, kod primjene neke vrste izvoda za opterećenje vijka od 5 mm, ako se koristi dvofazni koračni motor i upravljački program je postavljen na 4 pododjeljka, broj impulsa po okretu motora je 200 x 4 = 800, a ekvivalent impulsa je 5 ÷ 800 = 0,00625 mm = 6,25 μm, ova tačnost može zadovoljiti većinu zahtjeva primjene.
(2) Izbor statičkog momenta (momenta držanja)
Uobičajeno korišteni mehanizmi za prijenos opterećenja uključuju sinhrone remene, niti, letve i zupčanike itd. Kupci prvo izračunavaju opterećenje svoje mašine (uglavnom moment ubrzanja plus moment trenja) pretvoren u potreban moment opterećenja na osovini motora. Zatim, prema maksimalnoj brzini rada koju zahtijevaju električni motori, sljedeća dva različita slučaja upotrebe za odabir odgovarajućeg momenta držanja koračnog motora 1 za primjenu potrebne brzine motora od 300 pm ili manje: ako se opterećenje mašine pretvara u potreban moment opterećenja osovine motora T1, tada se ovaj moment opterećenja množi faktorom sigurnosti SF (obično se uzima kao 1,5-2,0), odnosno potrebnim momentom držanja koračnog motora Tn 22. Za primjene koje zahtijevaju brzinu motora od 300 pm ili više: postavite maksimalnu brzinu Nmax, ako se opterećenje mašine pretvara u osovinu motora, potreban moment opterećenja je T1, tada se ovaj moment opterećenja množi faktorom sigurnosti SF (obično 2,5-3,5), što daje moment držanja Tn. Pogledajte Sliku 4 i odaberite odgovarajući model. Zatim koristite krivulju moment-frekvencija za provjeru i usporedbu: na krivulji moment-frekvencija, maksimalna brzina Nmax koju zahtijeva korisnik odgovara maksimalnom izgubljenom koraku momenta T2, tada bi maksimalni izgubljeni korak momenta T2 trebao biti veći od T1 za više od 20%. U suprotnom, potrebno je odabrati novi motor s većim momentom i ponovo provjeriti i usporediti prema krivulji momenta frekvencije novoodabranog motora.
(3) Što je veći bazni broj motora, to je veći moment držanja.
(4) u skladu s nazivnom strujom odabrati odgovarajući upravljački program steppera.
Na primjer, nazivna struja motora 57CM23 je 5A, tada maksimalno dozvoljena struja pogona treba biti veća od 5A (imajte na umu da je to efektivna vrijednost, a ne vršna), u suprotnom, ako odaberete maksimalnu struju pogona od samo 3A, maksimalni izlazni moment motora može biti samo oko 60%!
5, iskustvo u primjeni
(1) problem rezonancije niske frekvencije koračnog motora
Podjelba koračnog pogona je efikasan način za smanjenje niskofrekventne rezonancije koračnih motora. Ispod 150 o/min, podjelba pogona je vrlo efikasna u smanjenju vibracija motora. Teoretski, što je veća podjelba, to je bolji učinak na smanjenje vibracija koračnog motora, ali stvarna situacija je da se podjelba povećava na 8 ili 16 nakon što je učinak poboljšanja na smanjenje vibracija koračnog motora dostigao ekstrem.
Posljednjih godina, u zemlji i inostranstvu su se pojavili drajveri za koračne motore sa anti-niskofrekventnom rezonancijom, Leisaijeva serija DM i DM-S proizvoda, sa anti-niskofrekventnom rezonancijskom tehnologijom. Ova serija drajvera koristi harmonijsku kompenzaciju, koja putem kompenzacije amplitude i faznog usklađivanja može značajno smanjiti niskofrekventne vibracije koračnog motora, čime se postiže niska vibracija i niska buka u radu motora.
(2) Utjecaj podjele koračnih motora na tačnost pozicioniranja
Pogonsko kolo koračnog motora sa podjelom ne samo da može poboljšati glatkoću kretanja uređaja, već i efikasno poboljšati tačnost pozicioniranja opreme. Testovi pokazuju da: U platformi za sinhrono kretanje sa remenskim pogonom, koračni motor sa podjelom 4, motor se može precizno pozicionirati u svakom koraku.
Vrijeme objave: 11. juni 2023.