AskelmoottoritSitä voidaan käyttää nopeuden säätöön ja paikannuksen säätöön ilman takaisinkytkentälaitteita (eli avoimen silmukan säätöön), joten tämä käyttöratkaisu on sekä taloudellinen että luotettava. Askelmoottoria on käytetty laajalti automaatiolaitteissa ja -instrumenteissa. Mutta monilla teknisillä käyttäjillä on kysyttävää siitä, miten valita sopiva askelmoottori, miten saada askelmoottorista paras suorituskyky tai onko heillä muita kysymyksiä. Tässä artikkelissa käsitellään askelmoottorien valintaa keskittyen askelmoottoritekniikan kokemuksen soveltamiseen. Toivon, että askelmoottorien suosio automaatiolaitteissa on merkittävässä roolissa.
1. Johdantoaskelmoottori
Askelmoottori tunnetaan myös pulssimoottorina tai askelmoottorina. Se liikkuu tietyn kulman verran eteenpäin joka kerta, kun herätetila muuttuu tulopulssisignaalin mukaan, ja pysyy paikallaan tietyssä asennossa, kun herätetila pysyy muuttumattomana. Tämä mahdollistaa askelmoottorin muuntamisen tulopulssisignaalin vastaavaksi lähtökulmaksi. Säätämällä tulopulssien määrää voidaan määrittää tarkasti lähdön kulmakulma parhaan paikannuksen saavuttamiseksi. Säätämällä tulopulssien taajuutta voidaan tarkasti säätää lähdön kulmanopeutta ja saavuttaa nopeuden säätö. 1960-luvun lopulla syntyi useita käytännöllisiä askelmoottoreita, ja viimeisten 40 vuoden aikana kehitys on ollut nopeaa. Askelmoottorit ovat kyenneet rinnakkain tasavirtamoottoreiden, asynkronimoottoreiden ja synkronimoottoreiden kanssa, ja niistä on tullut moottorien perustyyppi. Askelmoottoreita on kolmea tyyppiä: reaktiiviset (VR-tyyppi), kestomagneetit (PM-tyyppi) ja hybridimoottoreit (HB-tyyppi). Hybridiaskelmoottori yhdistää kahden ensimmäisen askelmoottorityypin edut. Askelmoottori koostuu roottorista (roottorin ydin, kestomagneetit, akseli, kuulalaakerit), staattorista (käämitys, staattorin ydin), etu- ja takapäätykappaleista jne. Tyypillisimmässä kaksivaiheisessa hybridiaskelmoottorissa on staattori, jossa on 8 isoa hammasta, 40 pientä hammasta ja roottori, jossa on 50 pientä hammasta; kolmivaihemoottorissa on staattori, jossa on 9 isoa hammasta, 45 pientä hammasta ja roottori, jossa on 50 pientä hammasta.
2, Ohjausperiaate
TheaskelmoottoriSitä ei voida kytkeä suoraan virtalähteeseen eikä se voi vastaanottaa suoraan sähköisiä pulssisignaaleja, vaan se on toteutettava erityisen liitännän kautta - askelmoottorin ohjaimen, joka on vuorovaikutuksessa virtalähteen ja ohjaimen kanssa. Askelmoottorin ohjain koostuu yleensä rengasjakajasta ja tehovahvistinpiiristä. Rengasjakaja vastaanottaa ohjaussignaalit ohjaimelta. Joka kerta, kun pulssisignaali vastaanotetaan, rengasjakajan lähtö muunnetaan kerran, joten pulssisignaalin läsnäolo tai puuttuminen ja taajuus voivat määrittää, onko askelmoottorin nopeus korkea vai matala, kiihdyttääkö vai hidastaako se käynnistystä tai pysähdystä. Rengasjakajan on myös valvottava ohjaimelta tulevaa suuntasignaalia määrittääkseen, ovatko sen lähtötilan muutokset positiivisessa vai negatiivisessa järjestyksessä, ja siten määrittääkseen askelmoottorin ohjauksen.
3, Pääparametrit
①Lohkon numero: pääasiassa 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 jne.
②Vaiheiden lukumäärä: askelmoottorin sisällä olevien kelojen lukumäärä. Askelmoottorin vaiheiden lukumäärällä on yleensä kaksivaiheinen, kolmivaiheinen ja viisivaiheinen luonne. Kiinassa käytetään pääasiassa kaksivaiheisia askelmoottoreita, ja myös kolmivaiheisilla on joitakin sovelluksia. Japanissa käytetään useammin viisivaiheisia askelmoottoreita.
③Askelkulma: pulssisignaalia vastaava moottorin roottorin pyörimiskulman siirtymä. Askelmoottorin askelkulman laskentakaava on seuraava:
Askelkulma = 360° ÷ (2 mz)
m askelmoottorin vaiheiden lukumäärä
Z on askelmoottorin roottorin hampaiden lukumäärä.
Yllä olevan kaavan mukaan kaksivaiheisen, kolmivaiheisen ja viisivaiheisen askelmoottorin askelkulma on vastaavasti 1,8°, 1,2° ja 0,72°.
4. Pitomomentti: on moottorin staattorikäämityksen vääntömomentti nimellisvirralla, mutta roottori ei pyöri, joten staattori lukitsee roottorin. Pitomomentti on askelmoottorin tärkein parametri ja moottorin valinnan tärkein peruste.
⑤ Paikoitusmomentti: on vääntömomentti, joka tarvitaan roottorin pyörittämiseen ulkoisella voimalla, kun moottori ei kulje virtaa. Vääntömomentti on yksi moottorin suorituskykyindikaattoreista. Jos muut parametrit ovat samat, mitä pienempi paikannusmomentti, sitä pienempi "uravaikutus" on. Tämä on edullisempaa moottorin tasaiselle käynnille alhaisilla nopeuksilla. Vääntömomentin taajuusominaisuudet: viittaa pääasiassa venytettyyn vääntömomentin taajuusominaisuuteen. Moottorin vakaa toiminta tietyllä nopeudella kestää suurimman vääntömomentin menettämättä askelta. Momentti-taajuuskäyrää käytetään kuvaamaan suurimman vääntömomentin ja nopeuden (taajuuden) välistä suhdetta ilman askeleen menetystä. Vääntömomentin taajuuskäyrä on askelmoottorin tärkeä parametri ja moottorin valinnan tärkein perusta.
⑥ Nimellisvirta: moottorin käämivirta, joka tarvitaan nimellismomentin ylläpitämiseen, tehollinen arvo
4. Pisteiden valinta
Teollisissa sovelluksissa askelmoottorin nopeus voi olla jopa 600–1500 rpm. Suuremmilla nopeuksilla voit harkita suljetun silmukan askelmoottorikäyttöä tai valita sopivamman servokäyttöohjelman askelmoottorin valintaan (katso alla oleva kuva).
(1) Askelkulman valinta
Moottorin vaiheiden lukumäärän mukaan askelkulmaa on kolmea tyyppiä: 1,8° (kaksivaiheinen), 1,2° (kolmivaiheinen) ja 0,72° (viisivaiheinen). Viisivaiheisella askelkulmalla on tietenkin suurin tarkkuus, mutta sen moottori ja ohjain ovat kalliimpia, joten sitä käytetään harvoin Kiinassa. Lisäksi valtavirran askelmoottoriohjaimet käyttävät nyt jako-ohjaustekniikkaa, jossa alla olevassa 4 jako-osassa jako-askelkulman tarkkuus voidaan edelleen taata, joten jos askelkulman tarkkuusindikaattorit otetaan huomioon yksinomaan, viisivaiheinen askelmoottori voidaan korvata kaksi- tai kolmivaiheisella askelmoottorilla. Esimerkiksi jonkinlaisen 5 mm:n ruuvikuormituksen johdon käytössä, jos käytetään kaksivaiheista askelmoottoria ja ohjain on asetettu neljään osa-alueeseen, moottorin pulssien määrä kierrosta kohden on 200 x 4 = 800 ja pulssien ekvivalentti on 5 ÷ 800 = 0,00625 mm = 6,25 μm, tämä tarkkuus voi täyttää useimmat sovellusvaatimukset.
(2) Staattisen vääntömomentin (pitomomentin) valinta
Yleisesti käytettyjä kuormansiirtomekanismeja ovat synkronihihnat, lankatangot, hammastanko ja hammaspyörä. Asiakkaat laskevat ensin koneensa kuormituksen (pääasiassa kiihtyvyysmomentin ja kitkamomentti) muunnettuna moottorin akselille tarvittavaksi kuormitusmomentiksi. Sitten, sähkövirtalähteen vaatiman suurimman käyntinopeuden mukaan, seuraavat kaksi eri käyttötapausta sopivan pitomomentin valitsemiseksi askelmoottorille ① vaaditulle moottorin nopeudelle 300 pm tai vähemmän: jos koneen kuormitus muunnetaan moottorin akselille vaadittavaksi kuormitusmomentiksi T1, tämä kuormitusmomentti kerrotaan varmuuskertoimella SF (yleensä 1,5–2,0), eli vaaditulla askelmoottorin pitomomentilla Tn ②2. Sovelluksissa, jotka vaativat moottorin nopeuden 300 pm tai enemmän: aseta suurin nopeus Nmax. Jos koneen kuormitus muunnetaan moottorin akselille vaadittavaksi kuormitusmomentiksi T1, tämä kuormitusmomentti kerrotaan varmuuskertoimella SF (yleensä 2,5–3,5), jolloin saadaan pitomomentti Tn. Katso kuvaa 4 ja valitse sopiva malli. Käytä sitten momentti-taajuuskäyrää tarkistamiseen ja vertailuun: momentti-taajuuskäyrällä käyttäjän vaatima maksiminopeus Nmax vastaa T2:n suurinta askelmomenttihävikkiä, jolloin suurimman askelmomentin T2 tulisi olla yli 20 % suurempi kuin T1. Muussa tapauksessa on valittava uusi moottori, jolla on suurempi momentti, ja tarkistettava ja vertailtava uudelleen valitun moottorin momenttitaajuuskäyrän mukaan.
(3) Mitä suurempi moottorin perusnumero on, sitä suurempi on pitomomentti.
(4) Valitse sopiva askelmoottori nimellisvirran mukaan.
Esimerkiksi moottorin 57CM23 nimellisvirta on 5 A, jolloin sovitat taajuusmuuttajan suurimman sallitun virran yli 5 A:iin (huomaa, että kyseessä on tehollinen arvo eikä huippu). Muussa tapauksessa, jos valitset taajuusmuuttajan maksimivirraksi vain 3 A, moottorin suurin lähtömomentti voi olla vain noin 60 %!
5, sovelluskokemus
(1) askelmoottorin matalataajuinen resonanssiongelma
Askelmoottorin alijakoinen käyttö on tehokas tapa vähentää askelmoottorin matalataajuista resonanssia. Alle 150 rpm:n nopeuksilla alijakoinen käyttö on erittäin tehokas moottorin tärinän vähentämisessä. Teoriassa mitä suurempi alijako on, sitä parempi vaikutus askelmoottorin tärinän vähentämiseen on, mutta käytännössä alijako kasvaa 8 tai 16:een sen jälkeen, kun askelmoottorin tärinän vähentämisen parantava vaikutus on saavuttanut äärimmäisen tason.
Viime vuosina kotimaassa ja ulkomailla on listattu matalataajuista resonanssia estäviä askelmoottoriohjaimia, kuten Leisain DM- ja DM-S-sarjan tuotteita, jotka hyödyntävät matalataajuista resonanssia estävää teknologiaa. Tämä ajurisarja käyttää harmonista kompensointia amplitudin ja vaiheen yhteensovituskompensoinnin avulla, mikä voi vähentää askelmoottorin matalataajuista värähtelyä huomattavasti ja saavuttaa moottorin alhaisen värähtelyn ja melutason.
(2) Askelmoottorin jakamisen vaikutus paikannustarkkuuteen
Askelmoottorin jakopiiri voi paitsi parantaa laitteen liikkeen sujuvuutta, myös tehokkaasti parantaa laitteen paikannustarkkuutta. Testit osoittavat, että: Synkronisessa hihnakäyttöisessä liikealustassa, askelmoottorin 4 jakopiirissä, moottori voidaan asemoida tarkasti jokaisessa vaiheessa.
Julkaisun aika: 11. kesäkuuta 2023