Step motor çeşitleri nelerdir?

Değerli meslektaşlarımız merhaba, step motorları doğru sınıflandırmak için rotor yapısını, sargı bağlantısını ve kontrol düzenini ayrı değerlendirmek gerekir. Hibrit rotor yapısını, bipolar ise sargının nasıl sürüldüğünü anlatır. Bu nedenle bir motor aynı anda hibrit, bipolar ve kapalı çevrim olabilir.

1. Rotor yapısına göre üç temel step motor

Kalıcı mıknatıslı step motor (PM): Rotorunda kalıcı mıknatıs bulunur. Kompakt ve ekonomik konumlandırma düzenlerinde kullanılır; ancak adım açısı modele bağlıdır. Kullanım alanları değerlendirilirken yalnız motorun boyutuna bakılmaz.

Değişken relüktanslı step motor (VR): Rotoru kalıcı mıknatıs yerine dişli ferromanyetik yapıdan oluşur. Rotor, enerjilenen stator kutuplarına hizalanarak manyetik devrenin relüktansını azaltır. Hareket, fazların sırayla enerjilenmesiyle oluşur; kutup sayısı çalışırken değiştirilmez. “Değişken izgeçli” yerine doğru terim “değişken relüktanslı”dır.

Hibrit step motor: Kalıcı mıknatıs ile dişli rotor ve stator yapısını bir araya getirir. Hibrit sözcüğü, bipolar ve unipoların birleşimi anlamına gelmez. CNC eksenlerinde ve 3D yazıcılarda sık karşılaşılan bu motorların yaygın tam adım açıları 1,8° ve 0,9° değerleridir.

2. Sargı bağlantısına göre bipolar ve unipolar

Bipolar bağlantı: Sürücü, faz sargısındaki akım yönünü tersine çevirir; tipik iki fazlı bağlantıda A ve B fazları için toplam dört motor kablosu bulunur. Akım yönünü değiştirmek için genellikle H-köprüsü kullanılır. Step sürücü motorun faz akımına ve sargı bağlantısına uygun seçilmelidir.

Unipolar bağlantı: Fazların orta uçlu sargıları kullanılır; manyetik kutuplama, iki sargı yarısını sırayla enerjileyerek değiştirilir. Yaygın düzenler beş veya altı kabloludur. Aynı sargı düzeninin bipolar kullanımına göre bakırın daha azı etkin olabilir; fakat “unipolar her zaman daha az hassastır” denemez. Tork davranışı ve sürüş modu ayrıca değerlendirilir.

Animasyon: Aynı sargıda yön değişimi mi, yarım sargı seçimi mi?

Solda akım aynı sargıda ters yönde ilerler; sağda orta uçtan (CT) farklı sargı yarılarına geçer. Hareketli noktalar geleneksel akım yönünü temsil eder. Gösterim tek fazı sadeleştirir; ikinci faz ve anahtarlama devresi çizilmemiştir. Bu bir bağlantı şeması değildir.

3. Kablo sayısı bize ne söyler?

Kablo rengi evrensel değildir. Fazlar ve orta uçlar üretici şemasıyla belirlenir. Altı veya sekiz kablolu motorun sürücüyle eşleştirilmesinde seri, paralel ve yarım sargı seçeneklerinin akım değerleri aynı kabul edilmez. Motor kablosunu sürücü enerjiliyken söküp takmayın.

4. Küçük adım açısı ve mikrostep ayrı kavramlardır

Küçük adım açısı motorun yapısal özelliğidir; mikrostep sürücünün faz akımlarını ara değerlerle düzenleme yöntemidir. Tam adım çözünürlüğü için 360° / adım açısı hesaplanır: 1,8° motor 200 tam adım/tur, 0,9° motor 400 tam adım/tur verir.

1,8° motorda 1/16 mikrostep ayarı kullanılırsa, her darbenin bir mikrostep komutu oluşturduğu düzende 200 × 16 = 3.200 darbe/tur ve 0,1125° komut aralığı elde edilir. Bu değer, gerçek konum doğruluğunun 0,1125° olduğunu garanti etmez. Yük, sürücü akım kontrolü ve mekanik boşluk da sonucu etkiler.

5. Açık çevrim, kapalı çevrim ve mekanik seçenekler

Açık çevrim step sisteminde motor konumu sürekli ölçülmez; yük veya hız sınırı aşılırsa adım kaybı fark edilmeyebilir. Kapalı çevrim step sisteminde enkoder veya konum sensörü sürücüye geri besleme sağlar. Algılanan hataya verilecek tepki sisteme bağlıdır. Servo motorla karşılaştırma yapılırken yalnız enkoder varlığına bakmak yeterli değildir.

İki fazlı ve beş fazlı motorlar faz sayısına göre ayrılır; sürücüleri doğrudan birbirinin yerine kullanılamaz. Redüktörlü, vidalı mil içeren ve frenli seçenekler ise mekanik donanımı tanımlar. Dişli mekanizması çıkış hareketini değiştirirken, kontrol cihazından gelen STEP/DIR sinyalleri sürücünün komut arayüzünü belirler. PLC çıkışıyla sürücü girişi elektriksel olarak da uyumlu olmalıdır.

6. Hangi step motoru seçmeliyim?

Önce hareketi tanımlayın: Yükün hız ve konum ihtiyacı, ivmelenmesi, ataleti ve çalışma süresi motor seçimini belirler. Tutma torku, hedef hızda kullanılabilir tork değildir; seçimde motor-sürücü çiftinin tork-hız eğrisi esas alınmalıdır.

Sonra elektriksel uyumu kontrol edin: Faz akımı, sargı endüktansı, bağlantı düzeni ve besleme gerilimi birlikte değerlendirilir. Güç kaynağı seçimi ve ısı yönetimi sistemin parçasıdır. NEMA 17 veya NEMA 23 ifadesi tek başına torku, adım açısını ya da sürücü uyumunu belirlemez.

Son olarak uygulamayı değerlendirin: Avantaj ve dezavantajlar, bakım ihtiyacı ve yaygın arızalar kadar motor ve sürücü maliyeti de önemlidir. Step motor mu, servo motor mu? sorusunu hedef hareket, geri besleme ihtiyacı ve toplam sistem üzerinden yanıtlayın.

Teknik kaynaklar: Oriental Motor — motor yapıları  ·  sargı bağlantıları  ·  Texas Instruments — mikrostep ve doğruluk