ఆటోమేషన్ పరికరాలలో స్టెప్పర్ మోటార్ల ఎంపిక

స్టెప్పర్ మోటార్లుఫీడ్‌బ్యాక్ పరికరాలను ఉపయోగించకుండా వేగ నియంత్రణ మరియు స్థాన నియంత్రణ కోసం దీనిని ఉపయోగించవచ్చు (అంటే ఓపెన్-లూప్ కంట్రోల్), కాబట్టి ఈ డ్రైవ్ సొల్యూషన్ ఆర్థికంగా మరియు నమ్మదగినదిగా ఉంటుంది. ఆటోమేషన్ పరికరాలు, ఇన్స్ట్రుమెంట్లలో, స్టెప్పర్ డ్రైవ్ చాలా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడింది. కానీ చాలా మంది సాంకేతిక వినియోగదారులకు సరైన స్టెప్పర్ మోటార్‌ను ఎలా ఎంచుకోవాలి, స్టెప్పర్ డ్రైవ్ యొక్క ఉత్తమ పనితీరును ఎలా సాధించాలి లేదా మరిన్ని ప్రశ్నలు ఉన్నాయి. ఈ పత్రం స్టెప్పర్ మోటార్ల ఎంపికను చర్చిస్తుంది, కొన్ని స్టెప్పర్ మోటార్ ఇంజనీరింగ్ అనుభవాల అనువర్తనంపై దృష్టి సారిస్తుంది, ఆటోమేషన్ పరికరాలలో స్టెప్పర్ మోటార్ల ప్రాచుర్యానికి ఇది ఒక సూచనగా ఉపయోగపడుతుందని ఆశిస్తున్నాను.

 

1. పరిచయంస్టెప్పర్ మోటార్

స్టెప్పర్ మోటార్‌ను పల్స్ మోటార్ లేదా స్టెప్ మోటార్ అని కూడా అంటారు. ఇన్‌పుట్ పల్స్ సిగ్నల్ ప్రకారం ఎక్సైటేషన్ స్థితి మారిన ప్రతిసారీ ఇది ఒక నిర్దిష్ట కోణంలో ముందుకు కదులుతుంది, మరియు ఎక్సైటేషన్ స్థితి మారనప్పుడు ఒక నిర్దిష్ట స్థానంలో స్థిరంగా ఉంటుంది. ఇది స్టెప్పర్ మోటార్‌కు ఇన్‌పుట్ పల్స్ సిగ్నల్‌ను అవుట్‌పుట్ కోసం సంబంధిత కోణీయ స్థానభ్రంశంగా మార్చడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. ఇన్‌పుట్ పల్స్‌ల సంఖ్యను నియంత్రించడం ద్వారా, ఉత్తమ స్థానాన్ని సాధించడానికి అవుట్‌పుట్ యొక్క కోణీయ స్థానభ్రంశాన్ని ఖచ్చితంగా నిర్ధారించవచ్చు; మరియు ఇన్‌పుట్ పల్స్‌ల ఫ్రీక్వెన్సీని నియంత్రించడం ద్వారా, అవుట్‌పుట్ యొక్క కోణీయ వేగాన్ని ఖచ్చితంగా నియంత్రించి, వేగ నియంత్రణ లక్ష్యాన్ని సాధించవచ్చు. 1960ల చివరలో, అనేక రకాల ఆచరణాత్మక స్టెప్పర్ మోటార్లు ఉనికిలోకి వచ్చాయి, మరియు గత 40 సంవత్సరాలుగా వేగవంతమైన అభివృద్ధిని చూశాయి. స్టెప్పర్ మోటార్లు, DC మోటార్లు, అసింక్రోనస్ మోటార్లు, అలాగే సింక్రోనస్ మోటార్లతో పాటుగా ఒక ప్రాథమిక రకం మోటార్‌గా మారాయి. స్టెప్పర్ మోటార్లలో మూడు రకాలు ఉన్నాయి: రియాక్టివ్ (VR రకం), పర్మనెంట్ మాగ్నెట్ (PM రకం) మరియు హైబ్రిడ్ (HB రకం). హైబ్రిడ్ స్టెప్పర్ మోటార్, మొదటి రెండు రకాల స్టెప్పర్ మోటార్ల ప్రయోజనాలను మిళితం చేస్తుంది. స్టెప్పర్ మోటార్‌లో రోటర్ (రోటర్ కోర్, శాశ్వత అయస్కాంతాలు, షాఫ్ట్, బాల్ బేరింగ్‌లు), స్టేటర్ (వైండింగ్, స్టేటర్ కోర్), ముందు మరియు వెనుక ఎండ్ క్యాప్‌లు మొదలైనవి ఉంటాయి. అత్యంత సాధారణమైన రెండు-ఫేజ్ హైబ్రిడ్ స్టెప్పర్ మోటార్‌లో 8 పెద్ద పళ్ళు, 40 చిన్న పళ్ళు గల స్టేటర్ మరియు 50 చిన్న పళ్ళు గల రోటర్ ఉంటాయి; మూడు-ఫేజ్ మోటార్‌లో 9 పెద్ద పళ్ళు, 45 చిన్న పళ్ళు గల స్టేటర్ మరియు 50 చిన్న పళ్ళు గల రోటర్ ఉంటాయి.

 

2. నియంత్రణ సూత్రం

దిస్టెప్పర్ మోటార్దీనిని పవర్ సప్లైకి నేరుగా కనెక్ట్ చేయలేము, అలాగే ఇది నేరుగా ఎలక్ట్రికల్ పల్స్ సిగ్నల్స్‌ను స్వీకరించదు. పవర్ సప్లై మరియు కంట్రోలర్‌తో ఇంటరాక్ట్ అవ్వడానికి దీనిని ఒక ప్రత్యేక ఇంటర్‌ఫేస్ - స్టెప్పర్ మోటార్ డ్రైవర్ ద్వారా ఏర్పాటు చేయాలి. స్టెప్పర్ మోటార్ డ్రైవర్ సాధారణంగా ఒక రింగ్ డివైడర్ మరియు ఒక పవర్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్‌తో కూడి ఉంటుంది. రింగ్ డివైడర్ కంట్రోలర్ నుండి కంట్రోల్ సిగ్నల్స్‌ను స్వీకరిస్తుంది. పల్స్ సిగ్నల్ అందిన ప్రతిసారీ రింగ్ డివైడర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ ఒకసారి మార్చబడుతుంది, కాబట్టి పల్స్ సిగ్నల్ యొక్క ఉనికి లేదా లేకపోవడం మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ ఆధారంగా స్టెప్పర్ మోటార్ వేగం ఎక్కువగా ఉందా లేదా తక్కువగా ఉందా, వేగవంతం అవుతోందా లేదా నెమ్మదిస్తోందా, లేదా మొదలవుతుందా లేదా ఆగిపోతుందా అని నిర్ధారించవచ్చు. రింగ్ డివైడర్ తన అవుట్‌పుట్ స్థితి మార్పులు పాజిటివ్ లేదా నెగటివ్ క్రమంలో ఉన్నాయో లేదో నిర్ధారించడానికి కంట్రోలర్ నుండి వచ్చే దిశ సిగ్నల్‌ను కూడా పర్యవేక్షించాలి, తద్వారా స్టెప్పర్ మోటార్ యొక్క స్టీరింగ్‌ను నిర్ణయించాలి.

 

3. ప్రధాన పారామితులు

①బ్లాక్ నంబర్: ప్రధానంగా 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, మొదలైనవి.

②ఫేజ్ సంఖ్య: స్టెప్పర్ మోటార్ లోపల ఉండే కాయిల్స్ సంఖ్య, స్టెప్పర్ మోటార్ ఫేజ్ సంఖ్య సాధారణంగా రెండు-ఫేజ్, మూడు-ఫేజ్, ఐదు-ఫేజ్‌గా ఉంటుంది. చైనా ప్రధానంగా రెండు-ఫేజ్ స్టెప్పర్ మోటార్లను ఉపయోగిస్తుంది, మూడు-ఫేజ్‌కు కూడా కొన్ని అనువర్తనాలు ఉన్నాయి. జపాన్‌లో ఐదు-ఫేజ్ స్టెప్పర్ మోటార్లను ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తారు.

③స్టెప్ యాంగిల్: పల్స్ సిగ్నల్‌కు అనుగుణంగా, మోటార్ రోటర్ భ్రమణం యొక్క కోణీయ స్థానభ్రంశం. స్టెప్పర్ మోటార్ స్టెప్ యాంగిల్ గణన సూత్రం క్రింది విధంగా ఉంది.

మెట్టు కోణం = 360° ÷ (2మీ)

m అనేది స్టెప్పర్ మోటార్ యొక్క దశల సంఖ్య

Z అనేది స్టెప్పర్ మోటార్ యొక్క రోటర్ పళ్ళ సంఖ్య.

పై సూత్రం ప్రకారం, రెండు-ఫేజ్, మూడు-ఫేజ్ మరియు ఐదు-ఫేజ్ స్టెప్పర్ మోటార్ల స్టెప్ కోణం వరుసగా 1.8°, 1.2° మరియు 0.72°గా ఉంటుంది.

④ హోల్డింగ్ టార్క్: రేటెడ్ కరెంట్ ప్రవహిస్తున్నప్పుడు కూడా రోటర్ తిరగనప్పుడు, మోటార్ యొక్క స్టేటర్ వైండింగ్ దానిని లాక్ చేసే టార్క్ ఇది. హోల్డింగ్ టార్క్ అనేది స్టెప్పర్ మోటార్లలో అత్యంత ముఖ్యమైన పారామీటర్, మరియు మోటార్ ఎంపికకు ఇది ప్రధాన ఆధారం.

⑤ పొజిషనింగ్ టార్క్: మోటారుకు కరెంట్ ప్రవహించనప్పుడు, బాహ్య శక్తితో రోటర్‌ను తిప్పడానికి అవసరమైన టార్క్‌ను పొజిషనింగ్ టార్క్ అంటారు. మోటారును మూల్యాంకనం చేయడానికి టార్క్ ఒక పనితీరు సూచిక. ఇతర పారామీటర్లు ఒకేలా ఉన్నప్పుడు, పొజిషనింగ్ టార్క్ ఎంత తక్కువగా ఉంటే "స్లాట్ ఎఫెక్ట్" అంత తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది తక్కువ వేగంతో మోటారు సజావుగా నడవడానికి అంత ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. టార్క్ ఫ్రీక్వెన్సీ లక్షణాలు: ప్రధానంగా టార్క్ ఫ్రీక్వెన్సీ లక్షణాలను సూచిస్తాయి. ఒక నిర్దిష్ట వేగంతో మోటారు స్థిరంగా పనిచేయాలంటే, అది స్టెప్ కోల్పోకుండా గరిష్ట టార్క్‌ను తట్టుకోవాలి. స్టెప్ కోల్పోకుండా గరిష్ట టార్క్ మరియు వేగం (ఫ్రీక్వెన్సీ) మధ్య సంబంధాన్ని వివరించడానికి టార్క్-ఫ్రీక్వెన్సీ కర్వ్‌ను ఉపయోగిస్తారు. టార్క్ ఫ్రీక్వెన్సీ కర్వ్ అనేది స్టెప్పర్ మోటారు యొక్క ఒక ముఖ్యమైన పారామీటర్ మరియు మోటారు ఎంపికకు ప్రధాన ఆధారం.

⑥ రేటెడ్ కరెంట్: రేటెడ్ టార్క్‌ను నిర్వహించడానికి అవసరమైన మోటార్ వైండింగ్ కరెంట్, ప్రభావవంతమైన విలువ

 

4. పాయింట్లను ఎంచుకోవడం

పారిశ్రామిక అనువర్తనాలలో స్టెప్పర్ మోటార్ వేగం 600 ~ 1500rpm వరకు ఉంటుంది, అధిక వేగం కోసం, మీరు క్లోజ్డ్-లూప్ స్టెప్పర్ మోటార్ డ్రైవ్‌ను పరిగణించవచ్చు లేదా మరింత అనువైన సర్వో డ్రైవ్ ప్రోగ్రామ్ స్టెప్పర్ మోటార్ ఎంపిక దశలను ఎంచుకోవచ్చు (క్రింది చిత్రాన్ని చూడండి).

 

(1) మెట్టు కోణం ఎంపిక

మోటారు యొక్క ఫేజ్‌ల సంఖ్యను బట్టి, మూడు రకాల స్టెప్ యాంగిల్స్ ఉంటాయి: 1.8° (రెండు-ఫేజ్), 1.2° (మూడు-ఫేజ్), 0.72° (ఐదు-ఫేజ్). వాస్తవానికి, ఐదు-ఫేజ్ స్టెప్ యాంగిల్‌కు అత్యధిక కచ్చితత్వం ఉంటుంది, కానీ దాని మోటారు మరియు డ్రైవర్ చాలా ఖరీదైనవి, కాబట్టి దీనిని చైనాలో అరుదుగా ఉపయోగిస్తారు. అంతేకాకుండా, ప్రస్తుతం ప్రధానమైన స్టెప్పర్ డ్రైవర్లు సబ్‌డివిజన్ డ్రైవ్ టెక్నాలజీని ఉపయోగిస్తున్నాయి. 4 కంటే తక్కువ సబ్‌డివిజన్‌లలో కూడా, సబ్‌డివిజన్ స్టెప్ యాంగిల్ కచ్చితత్వానికి హామీ ఇవ్వవచ్చు, కాబట్టి కేవలం స్టెప్ యాంగిల్ కచ్చితత్వ సూచికలను మాత్రమే పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, ఐదు-ఫేజ్ స్టెప్పర్ మోటారుకు బదులుగా రెండు-ఫేజ్ లేదా మూడు-ఫేజ్ స్టెప్పర్ మోటారును ఉపయోగించవచ్చు. ఉదాహరణకు, 5mm స్క్రూ లోడ్ కోసం ఒక రకమైన లీడ్‌ను ఉపయోగించేటప్పుడు, రెండు-ఫేజ్ స్టెప్పింగ్ మోటార్‌ను వాడి, డ్రైవర్‌ను 4 సబ్‌డివిజన్‌లకు సెట్ చేస్తే, మోటార్ యొక్క ప్రతి భ్రమణానికి పల్స్‌ల సంఖ్య 200 x 4 = 800 అవుతుంది, మరియు పల్స్ ఈక్వివలెంట్ 5 ÷ 800 = 0.00625mm = 6.25μm అవుతుంది, ఈ ఖచ్చితత్వం చాలా అప్లికేషన్ అవసరాలను తీర్చగలదు.

(2) స్టాటిక్ టార్క్ (హోల్డింగ్ టార్క్) ఎంపిక

సాధారణంగా ఉపయోగించే లోడ్ ప్రసార యంత్రాంగాలలో సింక్రోనస్ బెల్టులు, ఫిలమెంట్ బార్లు, ర్యాక్ మరియు పినియన్ మొదలైనవి ఉంటాయి. వినియోగదారులు ముందుగా తమ మెషిన్ లోడ్‌ను (ప్రధానంగా త్వరణ టార్క్ మరియు ఘర్షణ టార్క్) లెక్కించి, దానిని మోటార్ షాఫ్ట్‌పై అవసరమైన లోడ్ టార్క్‌గా మారుస్తారు. అప్పుడు, ఎలక్ట్రిక్ పువ్వులకు అవసరమైన గరిష్ట రన్నింగ్ వేగం ప్రకారం, 300pm లేదా అంతకంటే తక్కువ అవసరమైన మోటార్ వేగం యొక్క అప్లికేషన్ కోసం స్టెప్పర్ మోటార్ ① యొక్క తగిన హోల్డింగ్ టార్క్‌ను ఎంచుకోవడానికి ఈ క్రింది రెండు విభిన్న వినియోగ సందర్భాలు ఉన్నాయి: మెషిన్ లోడ్‌ను మోటార్ షాఫ్ట్‌కు అవసరమైన లోడ్ టార్క్ T1గా మార్చినట్లయితే, అప్పుడు ఈ లోడ్ టార్క్‌ను సేఫ్టీ ఫ్యాక్టర్ SF (సాధారణంగా 1.5-2.0గా తీసుకుంటారు)తో గుణించాలి, అనగా, అవసరమైన స్టెప్పర్ మోటార్ హోల్డింగ్ టార్క్ Tn ②2. 300pm లేదా అంతకంటే ఎక్కువ మోటార్ వేగం అవసరమయ్యే అప్లికేషన్‌ల కోసం: గరిష్ట వేగం Nmaxను సెట్ చేయండి, మెషిన్ లోడ్‌ను మోటార్ షాఫ్ట్‌కు మార్చినట్లయితే, అవసరమైన లోడ్ టార్క్ T1, అప్పుడు ఈ లోడ్ టార్క్‌ను సేఫ్టీ ఫ్యాక్టర్ SF (సాధారణంగా 2.5-3.5)తో గుణించాలి, ఇది హోల్డింగ్ టార్క్ Tnను ఇస్తుంది. పటం 4ను చూడండి మరియు తగిన మోడల్‌ను ఎంచుకోండి. ఆ తర్వాత, తనిఖీ చేసి పోల్చడానికి మూమెంట్-ఫ్రీక్వెన్సీ కర్వ్‌ను ఉపయోగించండి: మూమెంట్-ఫ్రీక్వెన్సీ కర్వ్‌పై, వినియోగదారునికి అవసరమైన గరిష్ట వేగం Nmax అనేది T2 యొక్క గరిష్ట లాస్ట్ స్టెప్ టార్క్‌కు అనుగుణంగా ఉంటే, అప్పుడు T2 యొక్క గరిష్ట లాస్ట్ స్టెప్ టార్క్, T1 కంటే 20% కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి. లేకపోతే, ఎక్కువ టార్క్ ఉన్న కొత్త మోటారును ఎంచుకుని, కొత్తగా ఎంచుకున్న మోటారు యొక్క టార్క్ ఫ్రీక్వెన్సీ కర్వ్ ప్రకారం మళ్లీ తనిఖీ చేసి పోల్చడం అవసరం.

(3) మోటార్ బేస్ సంఖ్య ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, హోల్డింగ్ టార్క్ అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది.

(4) రేటెడ్ కరెంట్ ప్రకారం సరిపోలే స్టెప్పర్ డ్రైవర్‌ను ఎంచుకోవాలి.

ఉదాహరణకు, 57CM23 మోటార్ యొక్క రేటెడ్ కరెంట్ 5A అయితే, మీరు డ్రైవ్ యొక్క గరిష్టంగా అనుమతించదగిన కరెంట్‌ను 5A కంటే ఎక్కువగా ఉండేలా ఎంచుకోవాలి (దయచేసి ఇది పీక్ విలువ కాకుండా ఎఫెక్టివ్ విలువ అని గమనించండి), లేకపోతే మీరు కేవలం 3A గరిష్ట కరెంట్ ఉన్న డ్రైవ్‌ను ఎంచుకుంటే, మోటార్ యొక్క గరిష్ట అవుట్‌పుట్ టార్క్ సుమారు 60% మాత్రమే ఉంటుంది!

5, అప్లికేషన్ అనుభవం

(1) స్టెప్పర్ మోటార్ తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ రెసొనెన్స్ సమస్య

స్టెప్పర్ మోటార్ల యొక్క తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ రెసొనెన్స్‌ను తగ్గించడానికి సబ్‌డివిజన్ స్టెప్పర్ డ్రైవ్ ఒక సమర్థవంతమైన మార్గం. 150rpm కంటే తక్కువ వేగంతో, మోటార్ యొక్క వైబ్రేషన్‌ను తగ్గించడంలో సబ్‌డివిజన్ డ్రైవ్ చాలా ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది. సిద్ధాంతపరంగా, సబ్‌డివిజన్ ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, స్టెప్పర్ మోటార్ వైబ్రేషన్‌ను తగ్గించే ప్రభావం అంత మెరుగ్గా ఉంటుంది, కానీ వాస్తవ పరిస్థితిలో, స్టెప్పర్ మోటార్ వైబ్రేషన్‌ను తగ్గించే మెరుగుదల ప్రభావం గరిష్ట స్థాయికి చేరుకున్న తర్వాత సబ్‌డివిజన్‌ను 8 లేదా 16కు పెంచాల్సి వస్తుంది.

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, దేశ విదేశాలలో తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ రెసొనెన్స్ నిరోధక స్టెప్పర్ డ్రైవర్లు విడుదలయ్యాయి. వీటిలో లీసాయి వారి DM, DM-S సిరీస్ ఉత్పత్తులు తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ రెసొనెన్స్ నిరోధక సాంకేతికతను కలిగి ఉన్నాయి. ఈ సిరీస్ డ్రైవర్లు హార్మోనిక్ కాంపెన్సేషన్‌ను ఉపయోగిస్తాయి. ఆంప్లిట్యూడ్ మరియు ఫేజ్ మ్యాచింగ్ కాంపెన్సేషన్ ద్వారా, ఇవి స్టెప్పర్ మోటార్ యొక్క తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ వైబ్రేషన్‌ను గణనీయంగా తగ్గించి, మోటార్ యొక్క తక్కువ వైబ్రేషన్ మరియు తక్కువ శబ్దంతో కూడిన ఆపరేషన్‌ను సాధిస్తాయి.

(2) పొజిషనింగ్ ఖచ్చితత్వంపై స్టెప్పర్ మోటార్ ఉపవిభజన ప్రభావం

స్టెప్పర్ మోటార్ సబ్‌డివిజన్ డ్రైవ్ సర్క్యూట్ పరికరం యొక్క కదలిక సున్నితత్వాన్ని మెరుగుపరచడమే కాకుండా, పరికరాల పొజిషనింగ్ కచ్చితత్వాన్ని కూడా సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తుంది. పరీక్షలలో తేలింది ఏంటంటే: సింక్రోనస్ బెల్ట్ డ్రైవ్ మోషన్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లో, స్టెప్పర్ మోటార్‌ను 4 భాగాలుగా విభజించడం వల్ల, మోటార్‌ను ప్రతి దశలోనూ కచ్చితంగా పొజిషన్ చేయవచ్చు.