Hybrid stegmotor

Betydning og funktion af hybridstegmotor

Begrænsningen "Hybrid" angiver en kombination eller blanding. En hybridstegmotor integrerer egenskaber fra både den variable magnetmotstand-stegmotor og permanentmagnetstegmotor. I kernen af rotor er en aksial permanentmagnet indarbejdet. Denne magnet er magnetiseret for at generere et par poler, nemlig nord (N) og syd (S) poler, som vist på figuren nedenfor：

Endekapper er installeret på begge ender af den aksiale magnet. Disse endekapper har et lige antal tænder, der bliver magnetiseret af magneten. Kryds-sektionen af de to endekapper af rotoren er præsenteret nedenfor:

Stator er udstyret med 8 poler, hvor hver har en spole og S antal tænder. I alt er der 40 tænder på stator. Hver endekappe af rotoren har 50 tænder. Eftersom antallet af tænder på stator og rotor er 40 og 50 henholdsvis, kan skridt-vinklen udtrykkes som følger:

Funktionsmekanik

I en hybridstegmotor alignerer rotor-tænderne i starten perfekt med de på stator. Tænderne på de to endekapper af rotoren er dog forskydte med hensyn til hinanden med halvdelen af pol-pitch. På grund af den aksielle magnetisering af den centrale permanentmagnet, bliver tænderne på venstre ende-kappe magnetiseret som sydpoler, mens dem på højre ende-kappe får en nordpol polaritet.

Motorens statorpoler er konfigureret i par til elektrisk opsigelse. Specifikt er spolerne på poler 1, 3, 5 og 7 forbundet i serie for at danne fase A, mens spolerne på poler 2, 4, 6 og 8 er forbundet i serie for at danne fase B. Når fase A er aktiveret med en positiv strøm, bliver statorpolerne 1 og 5 sydpoler, og polerne 3 og 7 bliver nordpoler.

Motorens rotation kontrolleres præcist gennem en specifik sekvens af fase-opsigelse. Når fase A deaktiveres og fase B aktiveres, roterer rotoren med en fuld skridt-vinkel på 1,8° mod uret. Ved at omvende strømfloden til fase A (aktivere den negativt) bevæger rotoren sig yderligere 1,8° i samme retning. For kontinuerlig rotation skal fase B derefter aktiveres negativt. Dermed for at opnå rotation mod uret, aktiveres faserne i sekvensen: +A, +B, -A, -B, +B, +A, og så videre. Omvendt opnås rotation med uret ved at følge sekvensen +A, -B, +B, +A, og gentage denne cyklus.

Hovedfordele

En af de mest bemærkelsesværdige egenskaber ved hybridstegmotor er dens evne til at fastholde sin position, selv når strømmen er slukket. Dette forekommer fordi permanentmagneten genererer en inddempet drejningsmoment, der holder rotoren på plads. Andre betydelige fordele inkluderer:

• Finopløsning: Dens mindre skridtlængde gør det muligt at opnå høj præcision, hvilket gør den velegnet til applikationer, der kræver nøjagtighed.

• Højt drejningsmoment: Motoren kan generere stort drejningsmoment, hvilket giver den mulighed for at drev tungt belastning effektivt.

• Strømfri stabilitet: Selv med deaktiverede vindinger, sikrer inddempet drejningsmoment, at rotoren forbliver stillestående.

• Optimal lavhastigheds-effektivitet: Den fungerer med høj effektivitet ved lavere hastigheder, ideelt for applikationer, hvor langsom, kontrolleret bevægelse er nødvendig.

• Jevn drift: En lavere skridtfrekvens bidrager til jevnere bevægelse, hvilket reducerer vibrationer og støj.

Begrænsninger

Trot man mange styrker, har hybridstegmotoren flere ulemper:

• Højere træghed: Motorens design resulterer i øget træghed, hvilket kan bremse acceleration og begrænse responsiviteten over for hurtige ændringer i bevægelseskommender.

• Øget vægt: Tilstedeværelsen af rotormagnet tilføjer til motorens samlede masse, hvilket kan være en udfordring i vægtsensitive applikationer.

• Magnetisk følsomhed: Enhver fluktuation i permanentmagnetens magnetiske styrke kan betydeligt påvirke motorens ydeevne, hvilket fører til inkonsistent drift.

• Omklædningsbetingelser: I forhold til variable magnetmotstandsmotorer kommer hybridstegmotorer generelt med en højere pris, hvilket kan øge det samlede projektets omkostninger, hvis de anvendes.

Samlet set tilbyder hybridstegmotor en unik kombination af fordele og begrænsninger. At forstå disse egenskaber er afgørende for at vælge den mest passende motor til specifikke applikationer inden for automatisering, robotteknologi og præcis kontrol.