Krokový motor je také známý jako pulzní motor nebo krokový motor. Při každé změně stavu buzení podle vstupního impulsního signálu se posune o určitý úhel a zůstane v pevné poloze, když stav buzení zůstane nezměněn. Krokový motor tak může převádět vstupní impulsní signál na odpovídající úhlové posunutí pro výstup. Řízením počtu vstupních impulsů lze přesně určit úhlové posunutí výstupu, aby se dosáhlo funkce polohování; a řízením frekvence vstupních impulsů může být přesně řízena úhlová rychlost výstupu pro dosažení účelu regulace rychlosti. Proto lze uvažovat o krokových motorech, když je vyžadováno přesné polohování nebo regulace rychlosti.
1.1 Klasifikace krokových motorů
Existují tři typy krokových motorů: reaktivní (typ VR), permanentní magnet (typ PM) a hybridní (typ HB).
Krokování permanentním magnetem je obecně dvoufázové, točivý moment a objem jsou malé a úhel kroku je obecně 7,5 stupně nebo 15 stupňů, což se většinou používá u levných spotřebních výrobků.
Reaktivní krokování je obecně třífázové, což může dosáhnout velkého točivého momentu. Úhel kroku je obecně 1,5 stupně, ale hluk a vibrace jsou velmi velké. Ve vyspělých zemích, jako je Evropa a Spojené státy, byla v 80. letech 20. století eliminována.
Hybridní krokování znamená smíchání výhod permanentního magnetu a reaktivního. Dělí se na dvoufázové, třífázové a pětifázové. Dvoufázový krokový úhel je obecně 1,8 stupně a třífázový krokový úhel je 0,9 stupně. Úhel pětifázového kroku je obecně 0,72 stupně. Hybridní krokový motor kombinuje výhody prvních dvou typů krokových motorů. V současné době jsou krokové motory používané v domácím průmyslu výroby zařízení v podstatě hybridní krokové motory.
Proto jsou krokové motory popsané níže všechny označovány jako "hybridní krokové motory".
1.2 Konstrukce krokového motoru
Krokový motor se skládá z rotoru (jádro rotoru, permanentní magnet, rotující hřídel, kuličkové ložisko), statoru (vinutí, jádro statoru), předního a zadního krytu atd. Nejtypičtější dvoufázový hybridní krokový motor má 8 velkých zubů , 40 malých zubů ve statoru a 50 malých zubů v rotoru; stator třífázového motoru má 9 velkých zubů, 45 malých zubů a rotor má 50 malých zubů. zub.
Obrázek 1 Schéma složení krokového motoru
1.3 Princip řízení krokového motoru
Krokový motor se nemůže přímo připojit k napájecímu zdroji, aby fungoval, ani nemůže přímo přijímat signály elektrických impulzů. Musí komunikovat s napájecím zdrojem a ovladačem prostřednictvím speciálního rozhraní – ovladače krokového motoru. Budič krokového motoru (viz obrázek 2) se obecně skládá z prstencového rozdělovače a obvodu výkonového zesilovače. Kruhový distributor přijímá řídicí signály z ovladače. Pokaždé, když je přijat pulzní signál, bude výstup prstencového distributoru jednou převeden, takže přítomnost nebo nepřítomnost pulzního signálu a frekvence mohou určovat rychlost krokového motoru, zrychlení nebo zpomalení, rozběh nebo zastavení. Kruhový rozdělovač musí také monitorovat směrový signál ovladače, aby určil, zda je přechod jeho výstupního stavu kladný nebo opačný, čímž určuje směr krokového motoru.
Obrázek 2 Schéma řízení krokového motoru
2 Hlavní parametry krokového motoru
2.1 Číslo rámce zahrnuje hlavně 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 a tak dále.
2.2 Počet fází Počet cívek uvnitř krokového motoru. Počet fází krokového motoru obecně zahrnuje dvě fáze, tři fáze a pět fází. Krokový motor používaný v Číně je převážně dvoufázový a v některých aplikacích se používá i třífázový. V Japonsku se více používají pětifázové krokové motory.
2.3 Úhel kroku Úhlové vychýlení rotoru motoru odpovídá vstupu impulsního signálu. Vzorec pro výpočet úhlu kroku krokového motoru je následující:
Ve vzorci: - úhel kroku krokového motoru; m - počet fází krokového motoru; - počet zubů rotoru krokového motoru.
Podle výše uvedeného výpočtového vzorce jsou úhly kroku dvoufázových, třífázových a pětifázových krokových motorů 1,8 0, 1,20 a 0,72 stupně.
2.4 Přídržný moment (statický moment) označuje moment, při kterém stator zablokuje rotor, když je statorové vinutí motoru napájeno jmenovitým proudem, ale rotor se neotáčí. Přídržný moment je nejdůležitějším parametrem krokového motoru a je hlavním základem pro výběr motoru.
2.5 Záchytný moment Vztahuje se k momentu potřebnému k otáčení rotoru vnější silou, když motor nemá žádný proud. Tento moment je jedním z ukazatelů výkonu motoru. Při stejných ostatních parametrech, čím menší je aretační moment, tím menší je "kogulační efekt", což je výhodnější pro stabilitu motoru při nízkých otáčkách.
2.6 Momentově-frekvenční charakteristika Vztahuje se hlavně na vytahovací moment-frekvenční charakteristiku, maximální moment, který motor snese bez ztráty kroku, když motor běží stabilně při určitých otáčkách. Křivka moment-frekvence se používá k popisu vztahu mezi maximálním momentem a rychlostí (frekvence) bez ztráty kroku. Křivka točivého momentu a frekvence je důležitým parametrem krokového motoru a je jedním z hlavních podkladů pro výběr motoru. Charakteristická křivka moment-frekvence (viz obrázek 3).
Obrázek 3 Křivka točivého momentu a frekvence krokového motoru
2.7 Jmenovitý proud Efektivní hodnota proudu vinutím motoru potřebná k udržení jmenovitého momentu.
Obrázek 4 Tabulka parametrů krokového motoru (výňatek z obecného katalogu inteligentních krokových produktů Leisai 2021-2022)
3 kroky výběru krokového motoru
Rychlost krokového motoru používaného v průmyslových aplikacích je až 600 ~ 1500 a čím vyšší je rychlost, lze uvažovat o pohonu krokového motoru s uzavřenou smyčkou nebo je vhodnější schéma servopohonu. Kroky výběru krokového motoru (viz obrázek 5).
Obrázek 5 Kroky výběru krokového motoru
3.1 Volba úhlu kroku
Jak je uvedeno v 1.1, podle počtu fází motoru existují tři úhly kroku: 1,80 (dvoufázové), 1,20 (třífázové) a 0,72 stupně (pětifázové). Pětifázová přesnost úhlu kroku je samozřejmě nejvyšší, ale jeho motor a ovladač jsou drahé, takže se v Číně používá jen zřídka. Kromě toho všechny současné mainstreamové krokové měniče využívají technologii subdivision drive. Pod 8 děleními může být stále zaručena přesnost úhlu kroku dělení, takže pokud vezmete v úvahu samotný index přesnosti úhlu kroku, pětifázový krok Motor může být nahrazen dvoufázovým nebo třífázovým krokovým motorem.
Například v aplikaci zatížení vodícím šroubem se stoupáním 5 mm, pokud je použit dvoufázový krokový motor a ovladač je nastaven na 8 poddílů, je počet impulzů na otáčku motoru 200×8=1600 a pulzní ekvivalent je 5 ÷1 600=0 .00313 mm=3 .13, tato přesnost může splnit většinu požadavků aplikace.
3.2 Volba statického momentu (přídržného momentu)
Mezi běžně používané mechanismy přenosu zatížení patří synchronní řemeny, šroubové tyče, hřebeny a pastorky atd. Nejprve spočítejte zatížení stroje (hlavně moment zrychlení plus třecí moment) a převeďte jej na požadovaný zatěžovací moment na hřídeli motoru. Potom se podle maximální rychlosti chodu požadované motorem vybere krokový motor s vhodným přídržným momentem pro následující dva různé případy použití:
(1) Pro aplikaci požadovaných otáček motoru pod 300: pokud je zatížení stroje převedeno na požadovaný zatěžovací moment na hřídeli motoru, pak se zatěžovací moment vynásobí bezpečnostním faktorem SF (obecně 1,5 ~ 2,0), to znamená požadovaný přídržný moment krokového motoru.
(2) Pro aplikace, kde jsou požadované otáčky motoru vyšší než 300: nastavte maximální otáčky, pokud je zatížení stroje převedeno na požadovaný zatěžovací moment na hřídeli motoru, pak se zatěžovací moment vynásobí bezpečnostním faktorem SF (obecně 2,5 ~ 3,5 ), abyste získali přídržný moment. S odkazem na obrázek 6 je nejprve vybrán vhodný model. Poté zkontrolujte a porovnejte na křivce točivého momentu a frekvence: Na křivce točivého momentu a frekvence použijte požadované maximální otáčky, abyste zjistili, že maximální krouticí moment mimo krok odpovídající maximální rychlosti je 20 procent nebo více. V opačném případě je nutné znovu vybrat motor s větším přídržným momentem a znovu zkontrolovat a porovnat podle křivky moment-frekvence nově zvoleného motoru.
3.3 Volba velikosti rámu motoru
Čím větší je rám motoru, tím větší je jeho přídržný moment. Běžné velikosti rámů a rozsahy přídržných momentů krokových motorů (viz obrázek 6).
Obrázek 6 Běžné velikosti rámů krokových motorů a jejich přídržné momenty
Podle přídržného momentu vypočítaného v kroku (2) vyberte vhodnou velikost rámu a specifické specifikace odpovídajícího motoru z obrázku 4.
3.4 Vyberte odpovídající krokový ovladač podle jmenovitého proudu
Pokud je například jmenovitý proud motoru 57CM23 5A, maximální přípustný proud zvoleného ovladače musí být větší než 5A (vezměte prosím na vědomí, že se jedná o efektivní hodnotu namísto špičkové hodnoty), jinak pokud zvolíte budič s maximálním proudem pouze 3A, pak Maximální výstupní moment motoru může být pouze asi 60 procent!
