Hybridi askelmoottori

Hybridi askelmoottorin merkitys ja toiminta

Termi ”hybridi” tarkoittaa yhdistelmää tai seosta. Hybridiaskelmoottori yhdistää variablereluktaansiaiskelmoottorin ja pysyvän magneetin askelmoottorin ominaisuudet. Rotorin ytimessä on aksiaalinen pysyvä magneetti. Tämä magneetti on magnetisoitu luodakseen parin nappeja, nimittäin Pohjois- (P) ja Etelänappeja (E), kuten alla oleva kuva osoittaa：

Aksiaalisen magneetin molempiin päihin on asennettu päätykappaleita. Nämä päätykappaleet sisältävät yhtä monta hammasrannikkoa, jotka magnetisoituvat magneetin avulla. Rotorin kahden päätykappaleen poikkileikkaus on esitetty alla:

Statorissa on 8 nappeja, joilla jokaisella on spiraali ja S määrä hammasrannoja. Yhteensä statorissa on 40 hammasrannikkoa. Jokaisella rotorin päätykappaleella on 50 hammasrannikkoa. Koska statorin ja rotorin hammasrannikoiden määrä on 40 ja 50, vastaavasti, askelkulma voidaan ilmaista seuraavasti:

Toimintamekanismi

Hybridiaskelmoottorissa rotorin hammasrannikot alustavasti kohdistuvat täydellisesti statorin hammasrannoille. Kuitenkin, rotorin kahdella päätykappaleella ovat hammasrannikot siirretty toisistaan puoliksi napapituuden verran. Aksiaalisen magneetin vuoksi vasemmanpuoleiset päätykappaleen hammasrannikot ovat magnetisoituneet etelännappeiksi, kun taas oikeanpuoleiset päätykappaleen hammasrannikot ovat saaneet pohjoisnappeisuuden.

Moottorin statorin nappeja on konfiguroitu sarjaryhmiin sähköistä vireyttämistä varten. Tarkemmin sanottuna, nappeiden 1, 3, 5 ja 7 spiraalit on kytketty sarjassa muodostamaan vaihe A, kun taas nappeiden 2, 4, 6 ja 8 spiraalit on kytketty sarjassa muodostamaan vaihe B. Kun vaihe A virretään positiivisella virtauksella, statorin nappeista 1 ja 5 tulevat etelännappeiksi, ja nappeista 3 ja 7 tulevat pohjoisnappeiksi.

Moottorin pyörimistä hallitaan tarkasti tietyllä vaihevirretysjärjestyksellä. Kun vaihe A de-virretään ja vaihe B aktivoidaan, rotor pyörii koko askelkulmassa 1,8° vastapäivään. Vaihe A:n virtasuunnan kääntäminen (negatiivisella virtauksella) aiheuttaa rotorin liikkumisen lisäksi 1,8° samassa vastapäivässä suunnassa. Jatkuvaksi pyörimiseksi vaihe B on negatiivisesti virrettävä. Näin ollen, vastapäiväiseksi pyörimiseksi vaiheet virretään järjestyksessä: +A, +B, -A, -B, +B, +A, ja niin edelleen. Vastaavasti myötäpäiväinen pyöriminen saavutetaan seuraamalla järjestystä +A, -B, +B, +A, ja toistamalla tätä sykliä.

Avaintarpeet

Yksi hybridiaskelmoottorin huomattavimmista ominaisuuksista on sen kyky pitää paikkansa vaikka virta olisi poistettu. Tämä ilmiö tapahtuu, koska pysyvä magneetti luo puristusmomentti, joka pitää rotorin paikoillaan. Muut merkittävät etumatkat ovat:

• Tarkka resoluutio: Sen pienempi askelpituus mahdollistaa erittäin tarkat sijainnit, mikä tekee siitä sopivan tarkkuutta vaativiin sovelluksiin.

• Suuri momenttivoima: Moottori voi tuottaa huomattavan momenttivoiman, mikä mahdollistaa tehokkaan raskaan kuorman ajamisen.

• Virta pois-stabiilisuus: Vaikka virrat olisivat de-energoituina, puristusmomentti varmistaa, että rotor pysyy paikoillaan.

• Optimaalinen alkeellinen tehokkuus: Se toimii korkealla teholla alhaisilla nopeuksilla, mikä on ideaalista hitaille, kontrolloiduille liikkeille.

• Sileä toiminta: Alhainen askeluusrata edistää sileämpää liikettä, mikä vähentää värinöintiä ja melua.

Rajoitukset

Huolimatta monista vahvuudestaan, hybridiaskelmoottorilla on useita heikkouksia:

• Korkeampi inertiat: Moottorin suunnitelma johtaa kasvaneeseen inertiat, mikä hidastaa kiihdyttymistä ja rajoittaa reaktiota nopeisiin liikkeitä koskeviin käskysiin.

• Kasvanut paino: Rotorin magneetin läsnäolo lisää moottorin kokonaispainoa, mikä voi aiheuttaa haasteita painoherkkissä sovelluksissa.

• Magneettinen herkkä: Kaikki pysyvän magneetin voiman fluktuoinnit voivat vaikuttaa huomattavasti moottorin toimintaan, mikä johtaa epäsäännölliseen toimintaan.

• Hinta: Variablereluktaansiaiskelmoottoreihin verrattuna, hybridiaskelmoottorit yleensä tulevat korkeammalla hinnalla, mikä voi nostaa projekteissa, joissa ne käytetään, kokonaiskustannuksia.

Yhteenvetona, hybridiaskelmoottori tarjoaa ainutlaatuisen yhdistelmän etuja ja rajoituksia. Nämä ominaisuudet ymmärtäminen on olennaista valitsemalla sopivin moottori erityisiin sovelluksiin automaation, robotiikan ja tarkkuusohjauksen aloilla.