스테퍼 모터는 이미 널리 사용되고 있지만 스테퍼 모터는 일반 DC 모터 및 AC 모터처럼 일상적인 작업에 사용할 수 없습니다. 이중 루프 펄스 신호와 전력 구동 회로로 구성된 제어 시스템에서 사용해야 합니다. 따라서 스테퍼 모터를 잘 사용하는 것은 쉽지 않습니다. 기계, 모터, 전자, 컴퓨터 등 많은 전문 지식이 관련되어 있습니다.
현재 스테퍼 모터의 생산업체는 확실히 많지만, 전문 기술자가 스스로 개발할 수 있는 업체는 매우 적다. 대부분 10 ~ 20 명, 가장 기본적인 장비조차 없다. 맹목적인 모방 단계에 있을 뿐이다. 이로 인해 사용자는 제품 선택과 사용에 많은 어려움을 겪고 있습니다. 위의 상황을 고려해 볼 때, 우리는 광범위하게 사용되는 감응 스테퍼 모터를 예로 들기로 결정했다. 기본 작동 원리를 설명하십시오. 많은 사용자들이 전체 기계의 선택, 사용 및 개선에 도움이 되기를 바랍니다.
둘째, 유도 스테퍼 모터 작동 원리
(a) 반응성 스테퍼 모터의 원리
반응성 스테퍼 모터의 작동 원리가 비교적 간단하기 때문이다. 다음은 3 상 반응성 스테퍼 모터의 원리를 소개합니다.
1, 구조:
모터 회전자에는 균일하게 분포된 작은 이가 많이 있고, 정자치에는 세 개의 자기권선이 있으며, 그것들의 기하학적 축은 회전자 톱니축과 순차적으로 엇갈린다. 0, 1/3 의, 2/3 의, 2/3 의
2. 회전:
A 상 전원이 켜지면 b 상 및 c 상 전원이 꺼집니다. 자기장으로 인해 치아 1 a 에 맞게 정렬됩니다 (힘이 없는 회전자에도 동일하게 적용됩니다). B 상 전원이 켜지고 A 상 및 C 상 전원이 꺼지면 톱니 2 가 B 와 정렬되어야 합니다. 이때 회전자가1/3 및. 를 통해 오른쪽으로 이동하면 톱니 3 과 C 는1/3 에 의해 간격띄우기되고 톱니 4 와 A 는 간격띄우기됩니다 (그리고-1/3
C 상 전원이 켜지고 a 상 및 b 상 전원이 켜지지 않으면 톱니 3 이 c 에 맞게 정렬되어야 합니다. 이때 회전자는 오른쪽으로 1/3 을 이동하고, 톱니 4 와 A 의 오프셋은1/3 입니다. A 상 전원이 켜지면 B 상 및 C 상 전원이 꺼지고, 톱니 4 는 A 에 정렬되고 회전자는/Kloc-0 을 통과합니다 A, B, C 를 계속 누르면 A, C, B, A ... 전원을 켜기 위해 모터가 반전됩니다.
통과 횟수 (펄스 수) 와 주파수를 통해 모터의 위치와 속도가 일대일로 대응하는 것을 알 수 있다. 그리고 방향은 전도 순서에 의해 결정됩니다.
그러나 토크, 안정성, 소음 및 각도 감소를 위해 A-AB-B-BC-C-CA-A 의 전도성 상태를 자주 사용하여 원래 단계를 1/3 에서 1/6 으로 변경합니다. 심지어 2 상 전류의 다른 조합을 통해1/3 에서1/12 와1/24 로 변하는 것이 모터 세분화에 의해 구동되는 기본 이론적 기초이다
모터 고정자에 M 상 여자 권선이 있다는 것을 추론하는 것은 어렵지 않다. 그 축선과 회전자 톱니축의 오프셋은 각각 1/m, 2/m ... (m-1)/m,1이다. 또한 모터가 일정한 상 순서에 따라 정방향으로 반전되어 전도를 제어할 수 있습니다. 이것은 스테퍼 모터가 회전하는 물리적 조건입니다. 이 조건이 충족되면 이론적으로 어떤 단계의 스테퍼 모터도 제조할 수 있다. 비용 등을 감안하면 시중에는 일반적으로 2 기, 3 기, 4 기, 5 기가 있습니다.
3. 토크:
일단 모터가 켜지면 정자와 정자 사이에 자기장 (자속 ф) 이 생긴다. 회전자와 정자가 일정한 각도를 엇갈릴 때 힘 F 는 (dф/dθ) 에 비례합니다. S 는 자속 ф= Br * S Br 은 자기밀도이고, S 는 자기 영역 F 는 L*D*Br 에 비례합니다. L 은 철심 유효 길이이고, D 는 회전자 지름 Br = n I/r n I 는 자기권선의 암페어 수 (전류에 턴 수를 곱한 값) 입니다.
모멘트 = 힘 * 반지름
토크는 모터의 유효 체적 * 암페어 턴 * 자기 밀도에 비례합니다 (선형 상태만 고려). 따라서 모터의 유효 부피가 클수록, 자기 암페어의 수가 클수록, 회전자 에어 갭이 작을수록 모터 토크가 커지고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 모터명언)
(2) 유도 스테퍼 모터
1, 기능:
기존의 반응식 스테퍼 모터에 비해 유도식 스테퍼 모터는 회전자에 영구 자석이 연자성 재질을 제공하는 작업점이 있고, 고정자 자기는 변화된 자기장만 제공하면 되고, 자성 재료 작업점의 에너지 소모는 필요하지 않기 때문에 모터 효율이 높고 전류가 작고 발열이 낮다. 영구 자석의 존재로 인해 모터는 강한 역기전력을 가지고 있으며, 자체 제동 효과가 더 좋고, 운행할 때 더욱 원활하고, 소음이 낮고, 저주파 진동이 적다.
유도자 스테퍼 모터는 어느 정도 저속 동기 모터로 볼 수 있다. 4 상 모터는 4 개를 만들 수 있다
상 작동, 2 상 작동도 가능합니다. (반드시 양극전압으로 구동해야 함) 무효 전력은 안 된다. 예를 들어, 4 상 8 상 작동 (A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A) 은 완전히 2 상 8 박자 작동 모드를 사용할 수 있습니다. 찾기 어렵지 않습니다. 그 조건은 C=, D= 입니다.
2 상 모터의 내부 권선은 4 상 모터와 정확히 동일합니다. 일반적으로 저전력 모터는 2 상 모터에 직접 연결됩니다. 모터의 동적 특성을 편리하고 유연하게 변경하기 위해 모터의 외부 배선은 종종 8 리드 (4 상) 로 4 상 모터 또는 2 상 모터 권선으로 연결 또는 병렬로 사용할 수 있습니다.
2. 분류
유도자 스테퍼 모터는 상 수에 따라 2 상 모터, 3 상 모터, 4 상 모터 및 5 상 모터로 나눌 수 있습니다. 프레임 수 (모터 외부 지름) 별로 42BYG(BYG 는 감지 스테퍼 모터의 코드), 57BYG, 86BYG, 1 10BYG (국제 표준), 70BYG 로 나뉩니다
스테퍼 모터 정적 지수 용어
위상 수: 극이 다른 N 과 S 자기장을 생성하는 여자 코일 쌍의 수입니다. 항상 M 으로 표시한다.
비트 수: 자기장 또는 전도성 상태의 주기적 변화를 완료하는 데 필요한 펄스 수는 N 으로 표시되거나 모터가 피치 각도를 회전하는 데 필요한 펄스 수를 나타냅니다. 4 상 모터 한 대를 예로 들면, 4 상 4 박자 작동 방식, 즉 AB-BC-CD-DA-AB, 4 상 8 박자 작동 방식, 즉 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A 가 있다.
스텝 각도: 모터 회전자의 각 변위가 θ로 표시되는 펄스 신호에 해당합니다. θ=360 도 (회전자 톱니 수 J* 작동 비트 수), 일반적인 50 회전자 톱니의 2 상, 4 상 모터를 예로 들 수 있습니다. 4 박자의 보각 θ=360 도 /(50*4)= 1.8 도 (일반적으로 전음보라고 함), 8 박자의 보각 θ=360 도 /(50*8)=0.9 도 (
위치 모멘트: 모터 전원이 들어오지 않을 때 모터 회전자 자체의 잠금 모멘트 (자기장 톱니 프로파일 파형 및 기계적 오차로 인해 발생) 입니다.
정적 토크: 정격 정전기 하에서 모터가 회전하지 않을 때 모터 샤프트의 잠금 토크입니다. 이 토크는 모터 볼륨 (기하학적 치수) 을 측정하는 표준이며 구동 전압 및 전원 공급 장치와 관련이 없습니다.
정적 토크는 전자기 여자 암페어의 수에 비례하며 회전자 에어 갭과 관련이 있지만 에어 갭을 지나치게 줄이고 여자 암페어 턴 수를 늘려 정적 토크를 높이면 모터 발열과 기계적 소음이 발생할 수 있습니다.
4, 스테퍼 모터 동적 표시기 및 용어:
1, 스텝 각도 정밀도:
스테퍼 모터의 각 단계 각도의 실제 값과 이론적 값 사이의 오차입니다. 백분율로 표시: 오류/스텝 각도 * 100%. 달리기 박자에 따라 수치가 다르다. 4 박자는 5% 이내, 8 박자 15% 여야 한다.
안에 있어요.
2. 동기화되지 않음:
모터가 작동하는 단계 수는 이론적 단계 수와 같지 않습니다. 서로 맞지 않는다고 부르다.
3. 전위 각도:
회전자 톱니축이 고정자 톱니축에서 벗어나면 모터 작동에는 반드시 부정확각이 있어야 하며, 부정확각으로 인한 오차는 세분 드라이브로 해결할 수 없습니다.
4. 최대 무부하 시동 주파수:
모터가 일정한 구동 형식, 전압 및 정격 전류 하에서 무부하 시 직접 작동할 수 있는 최대 주파수입니다.
5. 최대 무부하 작동 주파수:
특정 구동 형식, 전압 및 정격 전류 하에서 모터가 무부하 상태일 때의 최대 회전 속도 주파수입니다.
6. 작동토크-주파수 특성:
모터가 특정 실험 조건에서 측정한 출력 토크와 주파수의 관계 곡선을 작동 토크-주파수 특성이라고 하며, 이는 모터의 많은 동적 곡선 중 가장 중요하며 모터 선택의 기본 토대입니다. 다음 그림과 같이 나타납니다.
기타 특성으로는 관성 진동수 특성, 시작 진동수 특성 등이 있습니다.
모터를 선택하면 모터의 정적 토크가 결정되고 동적 토크는 결정되지 않습니다. 모터의 동적 토크는 모터가 작동할 때의 평균 전류 (정적 전류가 아님) 에 따라 달라집니다. 평균 전류가 클수록 모터의 출력 토크가 커질수록 모터의 주파수 특성이 더 단단해집니다.
그 중 곡선 3 의 전류가 가장 크거나 전압이 가장 높다. 곡선 1 은 전류 또는 전압이 가장 낮고 곡선과 부하의 교차점은 하중의 최대 속도 점입니다. 평균 전류를 크게 하려면 구동 전압을 최대한 높이고 인덕터가 작은 전류가 큰 모터를 사용합니다.
7, 모터 * * * 진동 점:
스테퍼 모터에는 고정 * * 진동 영역이 있습니다. 일반 2 상 및 4 상 감지 스테퍼 모터의 * * 진동 영역은 180-250pps 사이 (스텝 각도 1.8 도) 또는 약 400pps (스텝 각도 0.9 도) 입니다. 모터 구동 전압이 높을수록 모터 전류가 커지고 부하가 가벼울수록 모터 볼륨이 작아집니다.
8, 모터 포지티브 및 네거티브 제어:
모터 권선의 전원 공급 순서가 AB-BC-CD-DA 또는 () 인 경우 정방향이고, 전원 공급 순서가 DA-CA-BC-AB 또는 () 인 경우 반전입니다.
셋째, 구동 제어 시스템의 구성
스테퍼 모터의 사용 및 제어는 다음과 같이 원형 펄스와 전력 증폭으로 구성된 제어 시스템이어야 합니다.
1, 펄스 신호 생성.
펄스 신호는 일반적으로 단일 칩 마이크로 컴퓨터 또는 CPU 에 의해 생성되며 펄스 신호의 듀티 사이클 비율은 약 0.3-0.4 입니다. 모터 속도가 높을수록 듀티 사이클이 커집니다.
2. 신호 분포
우리 공장에서 생산하는 유도 스테퍼 모터는 주로 2 상과 4 상 모터이다. 2 상 모터는 2 상 4 박자와 2 상 8 박자의 두 가지 작동 모드를 가지고 있는데, 구체적인 분포는 2 상 4 박자, 스텝 각도 65438 0.8 도입니다. 2 상 8 박자, 보각 0.9 도. 4 상 모터도 두 가지 작동 모드가 있다. 4 상 4 박자는 AB-BC-CD-DA-AB 이고 보각은 1.8 도입니다. 4 상 8 박자는 AB-B-BC-C-CD-D-AB (보각 0.9 도) 입니다.
3. 전력 증폭
전력 확대는 구동 시스템에서 가장 중요한 부분입니다. 스테퍼 모터의 특정 속도에서의 토크는 정적 전류가 아닌 동적 평균 전류에 따라 달라집니다 (샘플의 전류는 정적 전류임). 평균 전류가 클수록 모터 토크가 커집니다. 평균 전류에 도달하기 위해서는 구동 시스템이 가능한 모터의 역기전력을 극복해야 한다. 따라서 상황에 따라 다른 구동 방식을 채택한다. 지금까지 항압, 정전압 연결 저항, 고압 구동, 정전류, 세분화 수 등 여러 가지 구동 방법이 있습니다.
모터의 동적 성능을 극대화하기 위해 신호 할당 및 전력 확대는 스테핑 모터의 구동 전원을 구성합니다. 우리 공장에서 생산하는 SH 시리즈 2 상 정전류 초퍼 구동 전원, 단일 칩, 모터 배선도는 다음과 같습니다.
설명:
CP 를 CPU 펄스 신호에 연결 (음의 신호, 저수준 유효)
광전자는 CPU+5V 에 연결됩니다.
FREE 오프라인, CPU 연결, 구동 전원 공급 장치가 작동하지 않습니다.
DIR 방향 제어, CPU 접지선에 연결, 모터 반전
VCC DC 전원 양극 단자
GND DC 전원 음극 단자
A 모터 지시선의 빨간색 선에 연결됩니다.
모터 지시선을 연결하는 녹색 선.
모터 지시선을 연결하는 노란 선.
모터 리드를 연결하는 파란색 라인 스테퍼 모터가 정형화되면 성능은 모터의 구동 전원에 따라 달라집니다. 스테퍼 모터의 회전 속도가 높을수록 토크가 커질수록 모터의 전류가 커지고 구동 전원의 전압이 높아진다. 전압이 토크에 미치는 영향은 다음과 같습니다.
4. 드라이브 세분화
스테핑 모터의 스텝 각도가 사용 요구 사항을 충족하지 못하는 경우 세분화 드라이브를 사용하여 스테핑 모터를 구동할 수 있습니다. 드라이브를 세분화하는 원리는 인접한 (A, B) 전류의 크기를 변경하여 합성 자기장의 각도를 변경하여 스테핑 모터의 작동을 제어하는 것입니다.
넷째, 스테퍼 모터 응용 프로그램
(a) 스테퍼 모터 선택
스테퍼 모터는 단계 각도 (위상 수 포함), 정적 토크 및 전류의 세 가지 요소로 구성됩니다. 이 세 가지 요소가 확인되면 스테퍼 모터의 모델이 결정됩니다.
1, 스텝 각도 선택
모터의 스텝 각도는 부하 정확도의 요구 사항에 따라 달라집니다. 하중의 최소 해상도 (등가) 를 모터 축으로 변환합니다. 각 등가 모터는 감속을 포함하여 몇 개의 각도를 취해야 합니까? 모터의 스텝 각도는 이 각도보다 작거나 같아야 합니다. 현재 시중에 나와 있는 스테퍼 모터의 스텝 각도는 일반적으로 0.36 도 /0.72 도 (5 상 모터), 0.9 도/1.8 도 (2 상 및 4 상 모터), 1.5 도 /3 도 (
2, 정적 토크 선택
스테핑 모터의 동적 토크를 한 번에 결정하기가 어렵습니다. 우리는 종종 모터의 정적 토크를 먼저 결정합니다. 정적 토크는 모터의 작동 하중에 따라 관성 하중과 마찰 하중으로 구분됩니다. 단일 관성 하중과 단일 마찰 하중은 없습니다. 직접 시동 시 (일반적으로 저속) 두 하중은 모두 고려되어야 하며, 가속 시동 시 주로 관성 하중을 고려하며, 일정 속도 작동 시 마찰 하중만 고려합니다. 일반적으로 정적 토크는 마찰 하중의 2 ~ 3 배 이내여야 합니다. 정적 토크를 선택하면 모터의 프레임과 길이 (형상 치수) 를 결정할 수 있습니다.
3, 전류 선택
동일한 정적 토크를 가진 모터는 전류 매개변수가 다르기 때문에 작동 특성도 다릅니다. 모멘트 주파수 특성 곡선에 따라 모터 전류 (참조 구동 전원 및 구동 전압) 를 확인할 수 있습니다.
4, 토크 및 동력 변환
스테퍼 모터는 일반적으로 속도 조절 범위가 넓고 전력이 가변적이다. 일반적으로 토크로만 측정됩니다. 토크와 동력 사이의 변환은 다음과 같습니다.
P =ωMω= 2πn/60 P = 2πnM/60
여기서 P 는 전력 단위, 단위는 와트, ω 는 초당 각속도, 단위는 라디안, N 은 분당 속도, M 은 토크입니다.
단위는 뉴턴 쌀이다.
P=2πfM/400 (반보도 작동)
여기서 f 는 초당 펄스 수 (PPS) 입니다
(b) 사용 고려 사항
1. 스테퍼 모터는 저속 경우에 사용됩니다. 분당 회전 속도가 1000 회전/분 (0.9 도 6666PPS) 을 초과하지 않습니다.1000-300 에 있는 것이 좋습니다 여기서는 감속기를 통해 작동할 수 있고, 모터는 효율이 높고, 소음이 낮다.
2. 스테퍼 모터는 전체 스텝핑 상태가 진동하기 때문에 전체 스텝핑 상태를 사용하지 않는 것이 좋습니다.
3. 역사적인 이유로 공칭 전압이 12V 인 모터만 12V 를 사용하고 다른 모터의 전압 값은 구동 전압 볼트가 아니므로 구동 전압은 운전자에 따라 선택할 수 있습니다 (권장: 57BYG 는 24V-36V DC 를 사용하고
4, 관성 모멘트가 큰 하중은 받침대번호가 큰 모터를 선택해야 합니다.
5. 모터가 고속 또는 큰 관성 하중에 있을 때 일반적으로 작동 속도로 시작되지 않고 점차 주파수를 높이고 속도를 높여 소음을 줄이고 가동 중지 시간의 위치 정확도를 높일 수 있습니다.
6, 정밀도가 높기 때문에 기계적 감속을 통해 해결하거나, 모터의 속도를 높이거나, 높은 세분수의 드라이브를 사용하거나, 5 상 모터를 사용할 수 있지만, 전체 시스템의 가격은 비교적 비싸고, 제조업체는 비교적 적고, 문외한의 말로 도태하는 것이다.
모터는 진동 영역에서 작동해서는 안됩니다. 필요한 경우 전압과 전류를 변경하거나 댐핑을 추가하여 해결할 수 있습니다.
8. 모터가 600PPS(0.9 도) 이하로 작동할 때는 작은 전류, 큰 인덕턴스, 저전압 구동을 사용해야 합니다.
9, 먼저 모터를 선택한 후 구동을 선택하는 원칙을 따라야 한다.
스테퍼 모터 드라이브 xugucheng002@sina.com 을 전문적으로 제작합니다.
010-51657812-809 서군