Hibridni korakni motor

Značaj i funkcioniranje hibridnog korak-po-korak motora

Riječ “hibrid” označava kombinaciju ili mješavinu. Hibridni korak-po-korak motor kombinira karakteristike varijabilnog reluktancijskog korak-po-korak motora i trajnog magneta korak-po-korak motora. U jezgru rotora ugrađen je osni trajni magnet. Taj se magnet magnetizira kako bi stvorio par polova, tzv. sjeverni (S) i južni (J) pol, kao što je prikazano na sljedećem slikovnom primjeru：

Na obje strane osnog magneta instalirani su završni poklopaci. Ovi završni poklopaci imaju jednak broj zubaca koji se magnetiziraju od strane magneta. Presječni prikaz dva završna poklopca rotora prikazan je u nastavku:

Stator opremljen je 8 polova, svaki s bobinom i S brojem zubaca. Ukupno, na statoru se nalazi 40 zubaca. Svaki završni poklopac rotora ima 50 zubaca. S obzirom da je broj zubaca na statoru i rotoru 40 i 50 redom, kut koraka može se izraziti sljedećim oblikom:

Operativni mehanizam

U hibridnom korak-po-korak motoru, zube rotora inicijalno savršeno poravnate su s onima statora. Međutim, zubi na dva završna poklopca rotora pomaknuti su jedan od drugog za pola širine pola. Zbog osne magnetizacije centralnog trajnog magneta, zubi na lijevom završnom poklopca magnetizirani su kao južni polovi, dok oni na desnom završnom poklopca preuzimaju polaritet sjevernog pola.

Poli statora motora konfigurirani su parovima za električnu ekscitaciju. Konkretno, bobine na polovima 1, 3, 5 i 7 spojene su serijalno kako bi formirale fazu A, dok su bobine na polovima 2, 4, 6 i 8 povezane serijalno kako bi činile fazu B. Kada se faza A energizira pozitivnim strujanjem, statorski polovi 1 i 5 postaju južni polovi, a polovi 3 i 7 pretvaraju se u sjeverne polove.

Rotacija motora precizno kontrolira se kroz specifičnu sekvencu energizacije faza. Kada se faza A de-energizira i aktivira faza B, rotor rotira za puni kut koraka od 1,8° u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Okretanje struje u fazi A (energiziranje negativno) uzrokuje da se rotor napreduje dodatnih 1,8° u istom smjeru. Za neprekidnu rotaciju, faza B mora se tada negativno energizirati. Stoga, kako bi se postigla rotacija u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, faze energiziraju se u sekvenci: +A, +B, -A, -B, +B, +A, i tako dalje. Suprotno, rotacija u smjeru kazaljke na satu postiže se prateći sekvencu +A, -B, +B, +A, te ponavljanjem ovog ciklusa.

Ključne prednosti

Jedna od najznačajnijih značajki hibridnog korak-po-korak motora jest njegova sposobnost održavanja položaja čak i kada je struja isključena. Ovo se događa jer trajni magnet generira zadržni moment, koji drži rotor na mjestu. Ostale značajne prednosti uključuju:

• Finija rezolucija: Njegov manji korak omogućuje visoko precizno pozicioniranje, čime se prilagođava primjenama koje zahtijevaju točnost.

• Visok izlazni moment: Motor može generirati značajan moment, omogućujući mu da učinkovito pokreće teške opterećenja.

• Stabilnost bez struje: Čak i s de-energiziranim vijcima, zadržni moment osigurava da rotor ostane nekretan.

• Optimalna učinkovitost na niskim brzinama: Radi s visokom učinkovitosti na nižim brzinama, idealno za primjene gdje je potrebno sporo, kontrolirano kretanje.

• Glatko funkcioniranje: Niža stopa korakanja doprinosi glatkijem kretanju, smanjujući vibracije i buku.

Ograničenja

Unatoč mnogim prednostima, hibridni korak-po-korak motor ima nekoliko nedostataka:

• Viša inercija: Dizajn motora rezultira povećanom inercijom, što može usporiti ubrzavanje i ograničiti njegovu reaktivnost na brze promjene naredbi o kretanju.

• Povećana masa: Prisustvo magneta rotora dodaje ukupnoj masi motora, što može stvoriti izazove u aplikacijama osjetljivim na masu.

• Osjetljivost na magnetizam: Bilo kakve fluktuacije jakosti trajnog magneta mogu značajno utjecati na performanse motora, dovodeći do nekonzistentnog funkcioniranja.

• Cijene: U usporedbi s varijabilnim reluktancijskim motorima, hibridni korak-po-korak motori općenito dolaze s većom cijenom, što može povećati ukupnu cijenu projekata koji ih koriste.

Sažeto, hibridni korak-po-korak motor nudi jedinstvenu kombinaciju prednosti i ograničenja. Razumijevanje ovih karakteristika ključno je za odabir najprikladnijeg motora za specifične primjene u područjima automatizacije, robotike i preciznog upravljanja.