Auswiel vu Schrëttmotoren an Automatiséierungsausrüstung

Schrëttmotorenkann fir Geschwindegkeetskontroll a Positionéierungskontroll ouni Feedback-Geräter (dh Open-Loop-Kontroll) benotzt ginn, sou datt dës Undriffsléisung souwuel wirtschaftlech wéi och zouverlässeg ass. An Automatiséierungsausrüstung an Instrumenter gëtt de Schrëttantrieb ganz wäit verbreet benotzt. Awer vill Benotzer an technescht Personal hunn Froen iwwer d'Auswiel vum passenden Schrëttmotor a wéi een déi bescht Leeschtung vum Schrëttantrieb erreeche kann. Dëse Pabeier diskutéiert d'Auswiel vu Schrëttmotoren a konzentréiert sech op d'Uwendung vun e puer Erfahrungen am Beräich vum Schrëttmotoringenieurwesen. Ech hoffen, datt d'Populariséierung vu Schrëttmotoren an Automatiséierungsausrüstung eng Roll als Referenz spillt.

 

1. Aféierung vunSchrëttmotor

De Schrëttmotor ass och als Pulsmotor oder Schrëttmotor bekannt. Hie beweegt sech ëm e bestëmmte Wénkel, all Kéier wann den Anregungszoustand geännert gëtt, jee no dem Input-Pulssignal, a bleift op enger bestëmmter Positioun stationär, wann den Anregungszoustand onverännert bleift. Dëst erlaabt dem Schrëttmotor, den Input-Pulssignal an eng entspriechend Wénkelverrécklung fir den Output ëmzewandelen. Duerch d'Kontroll vun der Unzuel vun den Input-Pulsen kann een d'Wénkelverrécklung vum Output präzis bestëmmen, fir déi bescht Positionéierung z'erreechen; an duerch d'Kontroll vun der Frequenz vun den Input-Pulsen kann een d'Wénkelgeschwindegkeet vum Output präzis kontrolléieren an den Zweck vun der Geschwindegkeetsreguléierung erreechen. Enn vun den 1960er Joren ass eng Vielfalt vu praktesche Schrëttmotoren entstanen, an an de leschte 40 Joer ass eng séier Entwécklung geschitt. Schrëttmotoren hunn zu Gläichstroummotoren, Asynchronmotoren a Synchronmotoren bäigedroen a sinn zu engem Basismotortyp ginn. Et gëtt dräi Zorte vu Schrëttmotoren: reaktiv (VR-Typ), permanentmagnet (PM-Typ) an hybrid (HB-Typ). Den hybride Schrëttmotor kombinéiert d'Virdeeler vun den éischten zwou Forme vu Schrëttmotoren. De Schrëttmotor besteet aus engem Rotor (Rotorkär, Permanentmagnete, Well, Kugellager), engem Stator (Wicklung, Statorkär), viischten an hënneschten Endkappen, etc. Dee typeschsten Zweiphasen-Hybrid-Schrittmotor huet e Stator mat 8 groussen Zänn, 40 klenge Zänn an e Rotor mat 50 klenge Zänn; en Dräiphasenmotor huet e Stator mat 9 groussen Zänn, 45 klenge Zänn an e Rotor mat 50 klenge Zänn.

 

2. Kontrollprinzip

DenSchrëttmotorEt kann net direkt un d'Stroumversuergung ugeschloss ginn, an et kann och net direkt elektresch Impulssignaler empfänken, et muss iwwer eng speziell Interface realiséiert ginn - de Schrëttmotorantrieb, fir mat der Stroumversuergung an dem Controller ze interagéieren. De Schrëttmotorantrieb besteet normalerweis aus engem Ringverteile an engem Leeschtungsverstärkerschaltkrees. De Ringteiler empfängt d'Steiersignaler vum Controller. All Kéier wann en Impulssignal empfaange gëtt, gëtt den Output vum Ringteiler eemol ëmgewandelt, sou datt d'Präsenz oder d'Feele an d'Frequenz vum Impulssignal bestëmmen kënnen, ob d'Geschwindegkeet vum Schrëttmotor héich oder niddreg ass, beschleunegt oder ofbremst fir ze starten oder ze stoppen. De Ringteiler muss och de Richtungssignal vum Controller iwwerwaachen fir ze bestëmmen ob seng Outputzoustandsiwwergäng a positiver oder negativer Reiefolleg sinn, an domat d'Steierung vum Schrëttmotor bestëmmen.

 

3. Haaptparameter

①Blocknummer: haaptsächlech 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, etc.

②Phasenzuel: d'Zuel vun de Spulen am Schrëttmotor, d'Phasenzuel vum Schrëttmotor huet allgemeng Zweiphasen-, Dräiphasen- a Fënnefphasenmotoren. China benotzt haaptsächlech Zweiphasen-Schrëttmotoren, awer et gëtt och Uwendungen fir Dräiphasenmotoren. A Japan ginn méi dacks Fënnefphasen-Schrëttmotoren benotzt.

③Schrëttwénkel: entsprécht engem Impulssignal, der Wénkelverrécklung vun der Motorrotorrotatioun. D'Berechnungsformel fir d'Schrëttwénkel vum Schrëttmotor ass wéi follegt.

Schrëttwénkel = 360° ÷ (2mz)

m d'Zuel vun de Phasen vun engem Schrëttmotor

Z d'Zuel vun den Zänn vum Rotor vun engem Schrëttmotor.

No der uewe genannter Formel ass de Schrëttwénkel vun zweephasegen, dräiphasegen a fënnefphasegen Schrëttmotoren 1,8°, 1,2° an 0,72° respektiv.

④ Haltemoment: ass den Dréimoment vun der Statorwicklung vum Motor duerch den Nennstroum, awer de Rotor dréint sech net, de Stator blockéiert de Rotor. Den Haltemoment ass de wichtegste Parameter vu Schrëttmotoren an ass d'Haaptbasis fir d'Motorauswiel.

⑤ Positionéierungsmoment: ass den Dréimoment, deen néideg ass, fir de Rotor mat externer Kraaft ze dréinen, wann de Motor kee Stroum duerchléisst. Den Dréimoment ass ee vun den Leeschtungsindikatoren fir de Motor ze evaluéieren. Wann aner Parameteren déiselwecht sinn, wat méi kleng den Positionéierungsmoment ass, wat méi kleng den "Slot-Effekt" ass, wat méi profitabel ass et fir d'Liichtlaf vum Motor bei niddreger Geschwindegkeet. Dréimomentfrequenzcharakteristik: bezitt sech haaptsächlech op déi ausgedehnt Dréimomentfrequenzcharakteristik. De Motor kann e stabile Betrib bei enger bestëmmter Geschwindegkeet dem maximalen Dréimoment aushalen, ouni Schrëtt ze verléieren. D'Moment-Frequenzkurv gëtt benotzt fir d'Bezéiung tëscht dem maximalen Dréimoment an der Geschwindegkeet (Frequenz) ze beschreiwen, ouni Schrëtt ze verléieren. D'Dréimomentfrequenzkurv ass e wichtege Parameter vum Schrëttmotor an ass d'Haaptbasis fir d'Motorauswiel.

⑥ Nennstroum: de Motorwicklungsstroum, deen néideg ass fir den Nenndréimoment z'erhalen, den Effektivwäert

 

4. Punkten auswielen

Fir industriell Uwendungen, déi Schrëttmotoren mat enger Geschwindegkeet vu bis zu 600 ~ 1500rpm benotzen. Bei méi héijer Geschwindegkeet kënnt Dir e zouene Schleife-Schrëttmotorundriff berécksiichtegen oder e méi passenden Servo-Undriffsprogramm fir d'Schrëttwiel wielen (kuckt d'Figur hei ënnendrënner).

 

(1) Wiel vum Schrëttwénkel

Jee no der Zuel vun de Phasen vum Motor ginn et dräi Zorte vu Schrëttwénkel: 1,8° (zweiphasig), 1,2° (dräiphasig), 0,72° (fënnefphasig). Natierlech huet de fënnefphasegen Schrëttwénkel déi héchst Genauegkeet, awer säi Motor an Undriff si méi deier, dofir gëtt en a China selten benotzt. Zousätzlech benotzen déi meescht Schrëttmotoren elo d'Ënnerdeelungsundriffstechnologie. An de 4 Ënnerdeelunge kann d'Genauegkeet vun der Ënnerdeelungsschrattwénkel ëmmer nach garantéiert ginn. Wann d'Genauegkeetsindikatoren fir d'Schrattwénkel eleng berücksichtegt ginn, kann de fënnefphasegen Schrëttmotor duerch en zweephasegen oder dräiphasegen Schrëttmotor ersat ginn. Zum Beispill, bei der Uwendung vun enger Aart vu Kabel fir 5mm Schraufbelaaschtung, wann e Zweiphasesche Schrëttmotor benotzt gëtt an den Undriff op 4 Ënnerdeelungen agestallt ass, ass d'Zuel vun den Impulser pro Ëmdréiung vum Motor 200 x 4 = 800, an den Impulsäquivalent ass 5 ÷ 800 = 0,00625mm = 6,25μm, kann dës Genauegkeet déi meescht Ufuerderunge vun der Uwendung erfëllen.

(2) Auswiel vun stateschem Dréimoment (Haltdréimoment)

Dacks benotzt Lastiwwerdroungsmechanismen enthalen Synchronriemen, Filamentstangen, Zännstaang a Ritzrad, etc. D'Clienten berechnen als éischt hir Maschinnbelaaschtung (haaptsächlech Beschleunigungsdrehmoment plus Reibungsdrehmoment), ëmgerechent an dat erfuerderlecht Lastdrehmoment op der Motorwelle. Dann, jee no der maximaler Lafgeschwindegkeet, déi vun den elektresche Blummen erfuerderlech ass, ginn déi folgend zwou verschidde Benotzungsfäll benotzt fir dat passend Haltdrehmoment vum Schrëttmotor ① fir d'Applikatioun vun der erfuerderlecher Motorgeschwindegkeet vun 300 pm oder manner ze wielen: wann d'Maschinnbelaaschtung an dat erfuerderlecht Lastdrehmoment T1 vun der Motorwelle ëmgerechent gëtt, da gëtt dëst Lastdrehmoment mat engem Sécherheetsfaktor SF multiplizéiert (normalerweis als 1,5-2,0 geholl), dat heescht dat erfuerderlecht Haltdrehmoment Tn ②2 fir Uwendungen, déi eng Motorgeschwindegkeet vun 300 pm oder méi erfuerderen: stellt déi maximal Geschwindegkeet Nmax a. Wann d'Maschinnbelaaschtung op d'Motorwelle ëmgerechent gëtt, ass dat erfuerderlecht Lastdrehmoment T1, da gëtt dëst Lastdrehmoment mat engem Sécherheetsfaktor SF (normalerweis 2,5-3,5) multiplizéiert, wat den Haltdrehmoment Tn ergëtt. Kuckt Figur 4 a wielt e passenden Modell. Benotzt dann d'Moment-Frequenz-Kurv fir ze kontrolléieren a vergläichen: op der Moment-Frequenz-Kurv entsprécht déi vum Benotzer verlaangt maximal Geschwindegkeet Nmax dem maximalen verluerene Schrëttdréimoment vun T2, dann soll dat maximalt verluerene Schrëttdréimoment T2 méi wéi 20% méi grouss si wéi T1. Soss ass et néideg en neie Motor mat engem méi groussen Dréimoment ze wielen, an nach eng Kéier no der Dréimomentfrequenz-Kurv vum nei gewielte Motor ze kontrolléieren a vergläichen.

(3) Wat méi grouss d'Motorbasisnummer ass, wat méi grouss den Haltmoment ass.

(4) jee no dem Nennstroum de passenden Stepper-Chauffeur auswielen.

Zum Beispill, wann den Nennstroum vun engem Motor 57CM23 5A ass, da sollt Dir de maximal zulässege Stroum vum Undriff vu méi wéi 5A upassen (w.e.g. notéiert datt et den Effektivwäert anstatt de Peakwäert ass), soss, wann Dir e maximale Stroum vun nëmmen 3A vum Undriff wielt, kann dat maximalt Ausgangsdrehmoment vum Motor nëmmen ongeféier 60% sinn!

5, Applikatiounserfahrung

(1) Problem mat der Nidderfrequenzresonanz vum Schrëttmotor

En Ënnerdeelungs-Schrittundriff ass eng effektiv Method fir d'Niddrfrequenzresonanz vu Schrëttmotoren ze reduzéieren. Ënner 150 rpm ass den Ënnerdeelungs-Undriff ganz effektiv fir d'Vibratioun vum Motor ze reduzéieren. Theoretesch gesinn, wat méi grouss d'Ënnerdeelung ass, wat besser den Effekt op d'Reduktioun vum Schrëttmotor-Vibratioun ass, awer an der tatsächlecher Situatioun klëmmt d'Ënnerdeelung op 8 oder 16, nodeems den Verbesserungseffekt op d'Reduktioun vum Schrëttmotor-Vibratioun säin Extrem erreecht huet.

An de leschte Jore gouf et am In- an Ausland Anti-Nidderfrequenz-Resonanz-Stepper-Treiber, Leisai seng DM-, DM-S-Serieprodukter, déi Anti-Nidderfrequenz-Resonanz-Technologie benotzen. Dës Serie vun Treiber benotzt harmonesch Kompensatioun, andeems se duerch d'Amplituden- a Phasenanpassungskompensatioun d'Nidderfrequenzschwingungen vum Steppermotor staark reduzéiere kënnen, fir e niddrege Schwingungs- a Geräischerbetrieb vum Motor z'erreechen.

(2) Den Impakt vun der Ënnerdeelung vun engem Schrëttmotor op d'Positionéierungsgenauegkeet

D'Undriffsschaltung fir Schrëttmotoren kann net nëmmen d'Liichtegkeet vun der Bewegung vum Apparat verbesseren, mä och d'Positionéierungsgenauegkeet vum Apparat effektiv verbesseren. Tester weisen datt: An der synchroner Riemenundriffsbeweegungsplattform, der Ënnerdeelung vum Schrëttmotor 4, kann de Motor op all Schrëtt präzis positionéiert ginn.