استپر موتور چیست و چه کاربردی دارد ؟
استپر موتور چیست؟
استپر موتورها، موتورهای DC هستند که در مراحل مجزا حرکت می کنند. آن ها دارای سیم پیچ های متعددی هستند که در گروه هایی به نام «فاز» سازماندهی شده اند. با انرژی دادن به هر فاز به ترتیب، موتور یک مرحله در یک زمان می چرخد.
با یک پله کنترل شده توسط کامپیوتر می توانید به موقعیت یابی و یا کنترل بسیار دقیق سرعت برسید. به همین دلیل، استپر موتورها، موتور انتخابی برای بسیاری از کاربردهای کنترل حرکت دقیق هستند.
استپر موتورها در اندازه ها و سبک های مختلف و ویژگی های الکتریکی متفاوت هستند. در این مقاله قصد داریم به بررسی استپر موتورها و کاربردها آن ها بپردازیم. ما را تا پایان مقاله همراهی کنید.
کاربردهای استپر موتورها چیست؟
استپر موتورها مزیت های زیادی دارند و از آن ها می توان برای مسائل مختلفی استفاده کرد. در این بخش، کاربردهای استپر موتورها را بررسی می کنیم.
موقعیت یابی
از آنجایی که استپر موتورها در مراحل تکرار شونده دقیق حرکت می کنند، در کاربردهایی که نیاز به موقعیت یابی دقیق دارند مانند چاپگرهای سه بعدی، CNC، پلتفرم های دوربین و پلاترهای X,Y مورد استفاده قرار می گیرند.
کنترل سرعت
افزایش دقیق حرکت همچنین امکان کنترل عالی سرعت چرخش را برای اتوماسیون فرآیند و روباتیک فراهم می کند.
گشتاور کم سرعت
موتورهای DC معمولی در سرعت های پایین گشتاور زیادی ندارند. یک استپر موتور حداکثر گشتاور را در سرعت های پایین دارد، بنابراین برای کاربردهایی که به سرعت کم با دقت بالا نیاز دارند، انتخاب خوبی هستند.
ضعف های استپر موتور چیست؟
راندمان پایین
برخلاف موتورهای DC، مصرف جریان استپر موتور مستقل از بار است. آنه ا زمانی که اصلاً کاری انجام نمی دهند بیشترین جریان را مصرف می کنند.
گشتاور محدود با سرعت بالا
به طور کلی، استپر موتورها یا موتورهای پله ای در سرعت های بالا گشتاور کمتری نسبت به سرعت های پایین دارند. برخی از استپر موتورها برای عملکرد بهتر در سرعت بالا بهینه شده اند، اما برای دستیابی به آن عملکرد باید با یک درایور مناسب جفت شوند.
مبانی استپر موتور
استپر موتور، موتور الکتریکی است که ویژگی اصلی آن این است که شفت با یک درجه حرکت ثابت می چرخد. این ویژگی به لطف ساختار داخلی موتور به دست می آید و به سادگی با شمارش نحوه انجام مراحل انجام شده و بدون نیاز به سنسور اجازه می دهد تا موقعیت زاویه ای دقیق شفت را بدانید. این ویژگی همچنین آن را برای طیف گسترده ای از برنامه ها مناسب می کند.
اصول کار استپر موتور
مانند همه موتورهای الکتریکی، استپر موتورها یا موتورهای پله ای دارای یک قسمت ثابت (استاتور) و یک قسمت متحرک (روتور) هستند. روی استاتور، دندانه هایی وجود دارد که سیم پیچ ها روی آن ها سیم پیچ شده اند، در حالی که روتور یا یک آهنربای دائمی یا یک هسته آهنی با رلوکتانس متغیر است.
اصل کار استپر موتور به این صورت است که با انرژی دادن به یک یا چند فاز استاتور، یک میدان مغناطیسی توسط جریانی که در سیم پیچ می گذرد ایجاد می شود و روتور با این میدان هماهنگ می شود. با تامین فازهای مختلف به صورت متوالی می توان روتور را با مقدار مشخصی چرخاند تا به موقعیت نهایی مطلوب برسد.
ساختمان استپر موتورها
عملکرد یک استپر موتور هم از نظراندازه پله، سرعت و گشتاور، تحت تأثیر جزئیات ساخت و ساز است که در عین حال ممکن است بر نحوه کنترل موتور نیز تأثیر بگذارد. در حقیقت، همه استپر موتورها ساختار داخلی یکسانی ندارند، زیرا پیکربندی های روتور و استاتور متفاوتی دارند.
روتور
روتور یک آهنربای دائمی است که با میدان مغناطیسی تولید شده توسط مدار استاتور هماهنگ است. این محلول گشتاور خوب و همچنین گشتاور بازدارنده را تضمین می کند. این بدان معنی است که موتور، حتی اگر خیلی قوی نباشد، در برابر تغییر موقعیت مقاومت می کند، صرف نظر از اینکه یک سیم پیچ برق دار باشد یا خیر. ایرادات این راه حل این است که نسبت به انواع دیگر سرعت و وضوح کمتری دارد. شکل ۳ نمایش بخشی از یک موتور پله ای آهنربای دائم را نشان می دهد.
استاتور
استاتور بخشی از موتور است که مسئول ایجاد میدان مغناطیسی است که روتور قرار است با آن تراز شود. مشخصات اصلی مدار استاتور شامل تعداد فازها و جفت قطب های آن و همچنین پیکربندی سیم می باشد. تعداد فازها تعداد سیم پیچ‌های مستقل است، در حالی که تعداد جفت‌های قطب نشان می‌دهد که چگونه جفت‌های اصلی دندان‌ها توسط هر فاز اشغال شده‌اند. استپر موتورهای دو فاز بیشترین استفاده را دارند، در حالی که موتورهای سه فاز و پنج فاز کمتر رایج هستند.
انواع استپر موتور
سه نوع اصلی استپر موتور وجود دارد که عبارتند از:
- استپر موتور آهنربای دائمی
- استپر موتور سنکرون هیبریدی
- استپر موتور رلوکتانس متغیر
استپر موتور آهنربای دائمی
موتورهای آهنربای دائمی از یک آهنربای دائمی (PM) در روتور استفاده می کنند و بر روی جاذبه یا دافعه بین PM روتور و آهنرباهای الکتریکی استاتور عمل می کنند.
این رایج ترین نوع استپر موتور در مقایسه با انواع مختلف استپر موتور موجود در بازار است. این موتور شامل آهنرباهای دائمی در ساخت موتور می باشد. این نوع موتور همچنین به عنوان موتور قلع قوطی یا قوطی پشته شناخته می شود. مزیت اصلی این استپر موتور هزینه ساخت کمتر است.
استپر موتور رلوکتانس متغیر
موتورهای رلوکتانس متغیر (VR) یک روتور آهنی ساده دارند و بر اساس این اصل کار می کنند که حداقل رلوکتانس با حداقل شکاف رخ می دهد، از این رو نقاط روتور به سمت قطب های آهنربای استاتور جذب می شوند.
موتور پله ای مانند رلوکتانس متغیر نوع اصلی موتور است و در سال های گذشته مورد استفاده قرار می گیرد. همانطور که از نام آن پیداست، موقعیت زاویه ای روتور عمدتاً به عدم تمایل مدار مغناطیسی بستگی دارد که می تواند در بین دندانه های استاتور و همچنین روتور ایجاد شود.
استپر موتور سنکرون هیبریدی
موتورهای پله ای هیبریدی به این دلیل نامگذاری شده اند که از ترکیبی از تکنیک های آهنربای دائم (PM) و رلوکتانس متغیر (VR) برای دستیابی به حداکثر قدرت در اندازه های بسته بندی کوچک استفاده می کنند.
محبوب ترین نوع موتور، موتور پله ای هیبریدی است زیرا در مقایسه با روتور آهنربای دائمی از نظر سرعت، وضوح پله و گشتاور نگهدارنده عملکرد خوبی دارد. اما این نوع استپر موتور در مقایسه با موتورهای پله ای آهنربای دائم گران است. این موتور ویژگی های هر دو موتور پله ای آهنربای دائم و رلوکتانس متغیر را ترکیب می کند. این موتورها در مواردی استفاده می شوند که به زاویه پله کمتری مانند ۱٫۵، ۱٫۸ و ۲٫۵ درجه نیاز است.
ما را در تلگرام و اینستاگرام دنبال کنید:
استوک یدک اولین و قدیمی ترین وارد کننده انواع قطعات ماشین های خارجی