Хибриден стъп motor

Смисъл и принцип на действие на хибриден стъпков мотор

Терминът „хибрид“ означава комбинация или смеся. Хибриден стъпков мотор интегрира характеристиките както на вариабилния релуктантен стъпков мотор, така и на перманентно-магнитния стъпков мотор. В центъра на ротора е вграден осов магнит. Този магнит е намагнетен, за да генерира двойка полюси, а именно Север (N) и Юг (S), както е показано на фигурата по-долу：

На двете края на осовия магнит са инсталирани капаци. Тези капаци разполагат с равен брой зъби, които се намагничават от магнита. Пресечен изглед на двете капаци на ротора е представен по-долу:

Статорът е оборудван с 8 полюса, всеки от които има бобинка и S брой зъби. Общо има 40 зъба на статора. Всеки капак на ротора има 50 зъба. При това, че броят на зъбите на статора и ротора са съответно 40 и 50, ъгълът на стъпката може да бъде изразен по следния начин:

Механизъм на работа

В хибриден стъпков мотор, зъбците на ротора първоначално се подреждат точно с тези на статора. Зъбците на двете капаци на ротора обаче са преместени един спрямо друг с половината на полюсовото разстояние. Благодарение на осовото намагничаване на централния перманентен магнит, зъбците на лявата капак са намагнетени като южни полюси, докато тези на дясната капак приемат полярността на север.

Полюсите на статора са конфигурирани в двойки за електрическо възбуждане. Конкретно, бобинките на полюсите 1, 3, 5 и 7 са свързани в сериоза, за да образуват фаза A, докато бобинките на полюсите 2, 4, 6 и 8 са свързани в сериоза, за да образуват фаза B. Когато фаза A е активирана с положителен ток, полюсите 1 и 5 на статора станават южни полюси, а полюсите 3 и 7 се трансформират в северни полюси.

Оборотът на мотора се контролира точно чрез специфична последователност от възбуждане на фазите. Когато фаза A е деактивирана и фаза B е активирана, роторът се завърта с пълен ъгъл на стъпка от 1.8° в обратна посока. Реверсирането на тока към фаза A (активирането й отрицателно) кара ротора да напредне с още 1.8° в същата обратна посока. За непрекъснат оборот, фаза B трябва да бъде активирана отрицателно. Така, за да се постигне обратен оборот, фазите се активират в следната последователност: +A, +B, -A, -B, +B, +A и т.н. Напротив, посоката в посока на часовниковата стрелка се постига, като се следва последователността +A, -B, +B, +A, и тази цикъл се повтаря.

Основни предимства

Едно от най-значимите свойства на хибриден стъпков мотор е способността му да запазва позицията си дори при изключено захранване. Това явление се случва, защото перманентният магнит генерира детентен момент, който задържа ротора на място. Други значими предимства включват:

• Фино деление: По-малкият размер на стъпката позволява много точна позициониране, което го прави подходящ за приложения, изискващи точност.

• Висок момент: Моторът може да генерира значителен момент, позволявайки му да привежда в движение тежки товари ефективно.

• Стабилност при изключено захранване: Дори при деактивирани обмотки, детентният момент гарантира, че роторът остава неподвижен.

• Оптимална ефективност при ниски скорости: Работи с висока ефективност при по-ниски скорости, което е идеално за приложения, изискващи бавно, контролирано движение.

• Гладко функциониране: Ниският темп на стъпкане допринася за по-гладко движение, намалявайки вибрациите и шума.

Ограничения

Въпреки многобройните си предимства, хибриден стъпков мотор има няколко недостатъка:

• По-висока инерция: Дизайнът на мотора води до увеличена инерция, която може да забави ускорението и да ограничи реакцията му на бързи промени в командите за движение.

• Увеличена маса: Присъствието на роторния магнит добавя към общата маса на мотора, което може да представлява предизвикателство в приложения, чувствителни към теглото.

• Магнитна чувствителност: Всяко колебание в магнитната сила на перманентния магнит може значително да повлияе на работата на мотора, водейки до несъвместимо функциониране.

• Ценови фактори: В сравнение с вариабилните релуктанти мотори, хибридените стъпкови мотори обикновено идват с по-висока цена, което може да увеличи общата цена на проекти, използващи тях.

Кратко казано, хибриден стъпков мотор предлага уникална комбинация от предимства и ограничения. Разбирането на тези характеристики е необходимо за избора на най-подходящия мотор за конкретни приложения в областта на автоматизацията, роботиката и прецизното управление.