Motor Stepper Hibrid

Makna dan Cara Kerja Motor Stepper Hibrida

Istilah "Hibrida" menunjukkan kombinasi atau campuran. Motor Stepper Hibrida mengintegrasikan karakteristik dari Motor Stepper Reluktansi Variabel dan Motor Stepper Magnet Permanen. Di inti rotor, magnet permanen aksial diintegrasikan. Magnet ini dimagnetisasi untuk menghasilkan sepasang kutub, yaitu kutub Utara (N) dan Selatan (S), seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini：

Penutup ujung dipasang di kedua ujung magnet aksial. Penutup ujung ini memiliki jumlah gigi yang sama yang dimagnetisasi oleh magnet. Tampilan penampang dua penutup ujung rotor disajikan di bawah ini:

Stator dilengkapi dengan 8 kutub, masing-masing memiliki kumparan dan S jumlah gigi. Total ada 40 gigi pada stator. Setiap penutup ujung rotor memiliki 50 gigi. Mengingat jumlah gigi pada stator dan rotor adalah 40 dan 50 masing-masing, sudut langkah dapat dinyatakan sebagai berikut:

Mekanika Operasional

Dalam motor stepper hibrida, gigi rotor pada awalnya sejajar sempurna dengan gigi stator. Namun, gigi pada dua penutup ujung rotor tergeser satu sama lain setengah dari jarak kutub. Karena magnetisasi aksial magnet permanen pusat, gigi pada penutup ujung kiri dimagnetisasi sebagai kutub selatan, sementara gigi pada penutup ujung kanan memiliki polaritas kutub utara.

Kutub stator motor dikonfigurasikan dalam pasangan untuk eksitasi listrik. Secara khusus, kumparan pada kutub 1, 3, 5, dan 7 dihubungkan secara seri untuk membentuk fase A, sementara kumparan pada kutub 2, 4, 6, dan 8 dihubungkan secara seri untuk membentuk fase B. Ketika fase A diberi energi dengan arus positif, kutub stator 1 dan 5 menjadi kutub selatan, dan kutub 3 dan 7 berubah menjadi kutub utara.

Rotasi motor dikontrol dengan tepat melalui urutan spesifik pemberian energi pada fase. Ketika fase A dide-energikan dan fase B diaktifkan, rotor berputar sebesar sudut langkah penuh 1,8° ke arah berlawanan jarum jam. Membalikkan aliran arus ke fase A (memberi energi negatif) menyebabkan rotor maju tambahan 1,8° dalam arah berlawanan jarum jam yang sama. Untuk rotasi berkelanjutan, fase B harus kemudian diberi energi negatif. Dengan demikian, untuk mencapai rotasi berlawanan jarum jam, fase diberi energi dalam urutan: +A, +B, -A, -B, +B, +A, dan seterusnya. Sebaliknya, rotasi searah jarum jam dicapai dengan mengikuti urutan +A, -B, +B, +A, dan mengulangi siklus ini.

Keuntungan Utama

Salah satu fitur paling menonjol dari motor stepper hibrida adalah kemampuannya untuk mempertahankan posisi bahkan ketika daya dihilangkan. Fenomena ini terjadi karena magnet permanen menghasilkan torsi detent, yang menahan rotor pada tempatnya. Keuntungan signifikan lainnya termasuk:

• Resolusi Halus: Panjang langkah yang lebih kecil memungkinkan penempatan yang sangat presisi, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan akurasi.

• Output Torsi Tinggi: Motor dapat menghasilkan torsi yang substansial, memungkinkannya untuk menggerakkan beban berat dengan efektif.

• Stabilitas Saat Mati Daya: Bahkan dengan gulungan yang tidak diberi energi, torsi detent memastikan rotor tetap diam.

• Efisiensi Optimal pada Kecepatan Rendah: Motor ini beroperasi dengan efisiensi tinggi pada kecepatan rendah, ideal untuk aplikasi yang membutuhkan pergerakan lambat dan terkontrol.

• Operasi Halus: Laju langkah yang lebih rendah berkontribusi pada gerakan yang lebih halus, mengurangi getaran dan suara.

Keterbatasan

Meskipun memiliki banyak kekuatan, motor stepper hibrida memiliki beberapa kekurangan:

• Inersia Lebih Tinggi: Desain motor menghasilkan inersia yang meningkat, yang dapat memperlambat percepatan dan membatasi responsivitasnya terhadap perubahan gerakan yang cepat.

• Berat Bertambah: Kehadiran magnet rotor menambah massa total motor, yang mungkin menimbulkan tantangan dalam aplikasi yang sensitif terhadap berat.

• Sensitivitas Magnet: Fluktuasi dalam kekuatan magnetik magnet permanen dapat secara signifikan mempengaruhi kinerja motor, menyebabkan operasi yang tidak konsisten.

• Pertimbangan Biaya: Dibandingkan dengan motor reluktansi variabel, motor stepper hibrida umumnya memiliki harga yang lebih tinggi, yang dapat meningkatkan biaya keseluruhan proyek yang menggunakannya.

Secara keseluruhan, motor stepper hibrida menawarkan kombinasi unik antara keuntungan dan keterbatasan. Memahami karakteristik ini penting untuk memilih motor yang paling sesuai untuk aplikasi tertentu di bidang otomasi, robotika, dan kontrol presisi.