Pagpili ng stepper motors sa automation equipment

Mga stepper motoray maaaring gamitin para sa kontrol ng bilis at kontrol sa pagpoposisyon nang hindi gumagamit ng mga feedback device (ibig sabihin, open-loop control), kaya ang drive solution na ito ay parehong matipid at maaasahan. Sa automation equipment, instrumento, stepper drive ay napakalawak na ginagamit. Ngunit maraming mga gumagamit ng mga teknikal na tauhan sa kung paano pumili ng naaangkop na stepper motor, kung paano gawin ang pinakamahusay na pagganap ng stepper drive o may higit pang mga katanungan. Ang papel na ito ay tumatalakay sa pagpili ng stepper motors, na tumututok sa ang application ng ilang stepper motor engineering karanasan, Umaasa ako na ang pagpapasikat ng stepper motors sa automation kagamitan upang i-play ang isang papel sa reference.

 

1, Panimula ngstepper motor

Ang stepper motor ay kilala rin bilang pulse motor o step motor. Umuusad ito sa isang tiyak na anggulo sa tuwing mababago ang estado ng paggulo ayon sa signal ng pulso ng input, at nananatiling nakatigil sa isang tiyak na posisyon kapag nananatiling hindi nagbabago ang estado ng paggulo. Ito ay nagpapahintulot sa stepper motor na i-convert ang input pulse signal sa isang katumbas na angular displacement para sa output. Sa pamamagitan ng pagkontrol sa bilang ng mga input pulse maaari mong tumpak na matukoy ang angular displacement ng output upang makamit ang pinakamahusay na pagpoposisyon; at sa pamamagitan ng pagkontrol sa dalas ng input pulses maaari mong tumpak na kontrolin ang angular na bilis ng output at makamit ang layunin ng speed regulation. Noong huling bahagi ng 1960s, nagkaroon ng iba't ibang praktikal na stepper motor, at ang huling 40 taon ay nakakita ng mabilis na pag-unlad. Nagawa ng mga stepper motor ang mga DC motor, asynchronous na motor, pati na rin ang mga kasabay na motor sa tabi, na naging pangunahing uri ng motor. May tatlong uri ng stepper motors: reactive (VR type), permanent magnet (PM type) at hybrid (HB type). Pinagsasama ng hybrid na stepper motor ang mga pakinabang ng unang dalawang anyo ng stepper motor. Ang stepper motor ay binubuo ng isang rotor (rotor core, permanent magnets, shaft, ball bearings), isang stator (winding, stator core), front at rear end caps, atbp. Ang pinakakaraniwang two-phase hybrid stepper motor ay may stator na may 8 malalaking ngipin, 40 maliliit na ngipin at isang rotor na may 50 maliliit na ngipin; ang tatlong-phase na motor ay may stator na may 9 malalaking ngipin, 45 maliliit na ngipin at isang rotor na may 50 maliliit na ngipin

 

2, Prinsipyo ng kontrol

Angstepper motorhindi maaaring direktang konektado sa power supply, at hindi rin ito direktang makatanggap ng mga de-koryenteng signal ng pulso, dapat itong maisakatuparan sa pamamagitan ng isang espesyal na interface - ang stepper motor driver upang makipag-ugnayan sa power supply at controller. Ang driver ng stepper motor ay karaniwang binubuo ng isang ring distributor, at isang power amplifier circuit. Ang ring divider ay tumatanggap ng mga control signal mula sa controller. Sa tuwing natatanggap ang isang pulse signal, ang output ng ring divider ay na-convert nang isang beses, kaya ang presensya o kawalan at dalas ng signal ng pulso ay maaaring matukoy kung ang bilis ng stepper motor ay mataas o mababa, accelerating o decelerating upang magsimula o huminto. Dapat ding subaybayan ng distributor ng singsing ang signal ng direksyon mula sa controller upang matukoy kung nasa positibo o negatibong pagkakasunud-sunod ang output state transition nito, at sa gayon ay matukoy ang steering ng stepper motor.

 

3, Pangunahing mga parameter

①Block number: higit sa lahat 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, atbp.

②Phase number: ang bilang ng mga coils sa loob ng stepper motor, stepper motor phase number sa pangkalahatan ay may two-phase, three-phase, five-phase. Tsina ay gumagamit ng dalawang-phase stepper motor higit sa lahat, tatlong-phase ay mayroon ding ilang mga application. Ang Japan ay mas madalas na ginagamit na limang-phase stepper motors

③Step angle: naaayon sa isang pulse signal, ang angular displacement ng motor rotor rotation. Ang formula ng pagkalkula ng stepper motor step angle ay ang mga sumusunod

Anggulo ng hakbang = 360° ÷ (2mz)

m ang bilang ng mga phase ng isang stepper motor

Z ang bilang ng mga ngipin ng rotor ng isang stepper motor.

Ayon sa formula sa itaas, ang step angle ng two-phase, three-phase at five-phase stepper motors ay 1.8°, 1,2° at 0.72° ayon sa pagkakabanggit.

④ Holding torque: ay ang metalikang kuwintas ng stator winding ng motor sa pamamagitan ng rate na kasalukuyang, ngunit ang rotor ay hindi umiikot, ang stator ay nakakandado sa rotor. Ang paghawak ng metalikang kuwintas ay ang pinakamahalagang parameter ng mga stepper motor, at ito ang pangunahing batayan para sa pagpili ng motor

⑤ Positioning torque: ay ang torque na kinakailangan upang paikutin ang rotor na may panlabas na puwersa kapag ang motor ay hindi pumasa sa kasalukuyang. Ang metalikang kuwintas ay isa sa mga tagapagpahiwatig ng pagganap upang suriin ang motor, sa kaso ng iba pang mga parameter ay pareho, ang mas maliit na metalikang kuwintas sa pagpoposisyon ay nangangahulugan na ang "epekto ng puwang" ay mas maliit, mas kapaki-pakinabang sa kinis ng motor na tumatakbo sa mababang bilis ng mga katangian ng dalas ng metalikang kuwintas: higit sa lahat ay tumutukoy sa iginuhit na mga katangian ng dalas ng metalikang kuwintas, ang motor ay matatag na walang operasyon sa isang tiyak na bilis ng torque. Ang curve ng moment-frequency ay ginagamit upang ilarawan ang kaugnayan sa pagitan ng pinakamataas na torque at bilis (frequency) nang walang pagkawala ng hakbang. Ang torque frequency curve ay isang mahalagang parameter ng stepper motor at ang pangunahing batayan para sa pagpili ng motor.

⑥ Rated kasalukuyang: ang motor winding kasalukuyang kinakailangan upang mapanatili ang rated metalikang kuwintas, ang epektibong halaga

 

4, Pagpili ng mga punto

Industrial application na ginagamit sa stepper motor bilis ng hanggang sa 600 ~ 1500rpm, mas mataas na bilis, maaari mong isaalang-alang ang closed-loop stepper motor drive, o pumili ng isang mas naaangkop na servo drive program stepper motor hakbang pagpili (tingnan ang figure sa ibaba).

 

(1) Pagpili ng anggulo ng hakbang

Ayon sa bilang ng mga phase ng motor, mayroong tatlong uri ng anggulo ng hakbang: 1.8° (two-phase), 1.2° (three-phase), 0.72° (five-phase). Siyempre, ang five-phase step angle ang may pinakamataas na accuracy pero mas mahal ang motor at driver nito, kaya bihira itong gamitin sa China. Bilang karagdagan, ang mga pangunahing driver ng stepper ay gumagamit na ngayon ng teknolohiya ng subdivision drive, sa 4 na subdivision sa ibaba, ang katumpakan ng anggulo ng hakbang ng subdivision ay maaari pa ring garantisado, kaya kung ang mga tagapagpahiwatig ng katumpakan ng step angle lamang mula sa pagsasaalang-alang, ang limang-phase na stepper motor ay maaaring mapalitan ng two-phase o three-phase stepper motor. Halimbawa, sa paglalagay ng ilang uri ng lead para sa 5mm screw load, kung gumamit ng two-phase stepping motor at ang driver ay nakatakda sa 4 na subdivision, ang bilang ng mga pulso sa bawat rebolusyon ng motor ay 200 x 4 = 800, at ang katumbas ng pulso ay 5 ÷ 800 = 0.00625mm = 6.

(2) Static torque (holding torque) na seleksyon

Ang mga karaniwang ginagamit na mekanismo ng paghahatid ng pagkarga ay kinabibilangan ng mga kasabay na sinturon, filament bar, rack at pinion, atbp. Kinakalkula muna ng mga customer ang kanilang load sa makina (pangunahin ang acceleration torque plus friction torque) na na-convert sa kinakailangang load torque sa motor shaft. Pagkatapos, ayon sa maximum na bilis ng pagpapatakbo na kinakailangan ng electric wers, ang sumusunod na dalawang magkaibang kaso ng paggamit upang piliin ang naaangkop na hawak na torque ng stepper motor ① para sa paggamit ng kinakailangang bilis ng motor na 300pm o mas mababa pa: kung ang load ng makina ay na-convert sa motor shaft na kinakailangan load torque T1, kung gayon ang load torque na ito ay kinukuha bilang SF.2. ay, ang kinakailangang stepper motor na may hawak na torque Tn ②2 para sa Para sa mga application na nangangailangan ng bilis ng motor na 300pm o higit pa: itakda ang maximum na bilis ng Nmax, kung ang load ng makina ay na-convert sa motor shaft, ang kinakailangang load torque ay T1, pagkatapos ang load torque na ito ay pinarami ng safety factor na SF (karaniwang 2.5-3 ang nagbibigay ng holding). Sumangguni sa Figure 4 at pumili ng angkop na modelo. Pagkatapos ay gamitin ang moment-frequency curve upang suriin at ihambing: sa moment-frequency curve, ang maximum na bilis ng Nmax na kinakailangan ng user ay tumutugma sa maximum na nawala na step torque ng T2, pagkatapos ay ang maximum na nawala na step torque na T2 ay dapat na higit sa 20% na mas malaki kaysa sa T1. Kung hindi, kinakailangang pumili ng bagong motor na may mas malaking metalikang kuwintas, at suriin at ihambing muli ayon sa kurba ng dalas ng metalikang kuwintas ng bagong napiling motor.

(3) Kung mas malaki ang numero ng base ng motor, mas malaki ang hawak na metalikang kuwintas.

(4) ayon sa kasalukuyang rate upang piliin ang pagtutugma ng driver ng stepper.

Halimbawa, ang rate na kasalukuyang ng isang motor na 57CM23 ay 5A, pagkatapos ay itugma mo ang maximum na pinapahintulutang kasalukuyang ng drive na higit sa 5A (pakitandaan na ito ang epektibong halaga kaysa sa peak), kung hindi, kung pipiliin mo ang isang maximum na kasalukuyang na 3A drive lamang, ang maximum na output torque ng motor ay maaari lamang maging 60%!

5, karanasan sa aplikasyon

(1) stepper motor mababang dalas resonance problema

Ang subdivision stepper drive ay isang epektibong paraan upang bawasan ang mababang frequency resonance ng stepper motors. Sa ibaba ng 150rpm, ang subdivision drive ay napaka-epektibo sa pagbabawas ng vibration ng motor. Theoretically, mas malaki ang subdivision, mas maganda ang epekto sa pagbabawas ng stepper motor vibration, ngunit ang aktwal na sitwasyon ay ang subdivision ay tumataas sa 8 o 16 pagkatapos ng improvement effect sa pagbabawas ng stepper motor vibration ay umabot sa sukdulan

Sa mga nakalipas na taon, may mga anti-low-frequency resonance stepper driver na nakalista sa bahay at sa ibang bansa, ang Leisai's DM, DM-S series ng mga produkto, ang anti-low-frequency resonance na teknolohiya. Ang seryeng ito ng mga driver ay gumagamit ng harmonic compensation, sa pamamagitan ng amplitude at phase matching compensation, ay lubos na makakabawas sa mababang frequency vibration ng stepper motor, upang makamit ang mababang vibration at mababang ingay na operasyon ng motor.

(2) Ang epekto ng subdivision ng stepper motor sa katumpakan ng pagpoposisyon

Ang stepper motor subdivision drive circuit ay hindi lamang maaaring mapabuti ang kinis ng paggalaw ng aparato, ngunit maaari ring epektibong mapabuti ang katumpakan ng pagpoposisyon ng kagamitan. Ang mga pagsubok ay nagpapakita na:Sa kasabay na belt drive motion platform, stepper motor 4 subdivision, ang motor ay maaaring tumpak na nakaposisyon sa bawat hakbang.