Hybrid stegmotor
Betydning og funksjon av hybridstegmotor
Termen «hybrid» betyr en kombinasjon eller blanding. En hybridstegmotor integrerer egenskapene til både variabel motviljestegmotor og permanentmagnetstegmotor. I kjernen av roteren er det inkludert en aksial permanentmagnet. Denne magneten er magnetisert for å generere et par poler, nemlig nord (N) og sør (S) poler, som vist i figuren nedenfor：
Endekapper er installert på begge ender av den aksiale magneten. Disse endekappene har et like antall tenner som blir magnetisert av magneten. Et tverrsnitt av de to endekappene til roteren er presentert nedenfor:
Stator er utstyrt med 8 poler, hver med en spole og S antall tenner. Totalt er det 40 tenner på stator. Hver endekappe på roteren har 50 tenner. Ettersom antallet tenner på stator og roter er henholdsvis 40 og 50, kan stegvinkelen uttrykkes som følger:
Driftsmekanikk
I en hybridstegmotor alignerer rotertennerne seg først perfekt med statortenner. Tenner på de to endekappene av roteren er imidlertid forskjøvet fra hverandre med halvparten av poleavstanden. På grunn av aksial magnetisering av sentral permanentmagnet, er tenner på venstre endekappe magnetisert som sørpoler, mens de på høyre endekappe tar på seg nordpol polaritet.
Motorstatorpolene er konfigurert i par for elektrisk opphissning. Spesifikt er spoler på pol 1, 3, 5 og 7 koblet i serie for å danne fase A, mens spoler på pol 2, 4, 6 og 8 er koblet i serie for å danne fase B. Når fase A er oppehisset med positiv strøm, blir statorpol 1 og 5 sørpoler, og pol 3 og 7 blir nordpoler.
Motorens rotasjon kontrolleres nøyaktig gjennom en spesifikk sekvens av faseopphissning. Når fase A slukkes og fase B aktiveres, roterer roteren en full stegvinkel på 1,8° mot klokken. Ved å omvend strømsirkulasjon til fase A (oppehisse negativt) beveger roteren seg ytterligere 1,8° i samme retning mot klokken. For kontinuerlig rotasjon må fase B deretter bli negativt oppehisset. Dermed, for å oppnå rotasjon mot klokken, oppehises fasene i sekvensen: +A, +B, -A, -B, +B, +A, og så videre. Omvendt, klokken rundt rotasjon oppnås ved å følge sekvensen +A, -B, +B, +A, og gjenta denne syklusen.
Viktige fordeler
En av de mest markante egenskapene til hybridstegmotoren er dens evne til å beholde sin posisjon selv når strømmen er fjernet. Dette fenomenet oppstår fordi permanentmagneten genererer en fastspenningsmoment, som holder roteren på plass. Andre betydelige fordeler inkluderer:
Fint partiløsning: Dens mindre steglengde gir høy presisjon, noe som gjør den egnet for applikasjoner som krever nøyaktighet.
Høy dreiemomentutdata: Motoren kan generere betydelig dreiemoment, noe som lar den drive tunge laster effektivt.
Strømavbruddsstabilitet: Selv med deoppehissete vindinger, sikrer fastspenningsmomentet at roteren forblir still.
Optimal lavhastighetseffektivitet: Den opererer med høy effektivitet ved lavere hastigheter, ideelt for applikasjoner der langsom, kontrollert bevegelse er nødvendig.
Jevn drift: En lavere stegfrekvens bidrar til jevnere bevegelse, reduserer vibrasjoner og støy.
Begrensninger
Trotters sine mange styrker, har hybridstegmotoren flere ulemper:
Høyere trøghet: Motoroppsettet resulterer i økt trøghet, noe som kan bremse akselerasjon og begrense responsiviteten overfor raske endringer i bevegelseskommmandoer.
Økt vekt: Tilstedeværelsen av rotermagnet øker motorens totale masse, noe som kan være utfordrende i vekt-sensitiv applikasjoner.
Magnetisk sensitivitet: Enhver variasjon i magnetstyrken til permanentmagneten kan ha betydelig innvirkning på motorprestasjonen, noe som fører til inkonsistent drift.
Kostnadsoverveiinger: Sammenlignet med variabel motviljemotor, kommer hybridstegmotorer generelt med en høyere pris, noe som kan øke den totale kostnaden for prosjekter som bruker dem.
Samlet sett tilbyr hybridstegmotoren en unik kombinasjon av fordele og begrensninger. Å forstå disse karakteristikkene er essensielt for å velge den mest passende motoren for spesifikke applikasjoner innen automatisering, robotteknologi og nøyaktig kontroll.
