Hibridni korakni motor

Značaj i rad hibridnog korak-po-korak motora

Termin “hibrid” označava kombinaciju ili mešavinu. Hibridni korak-po-korak motor integriše karakteristike oba tipa korak-po-korak motora - varijabilnog nevoljičnog i magnetskog s permanentnim magnetom. U jezgru rotora ugrađen je aksijalni permanentni magnet. Ovaj magnet je magnetizovan da generiše par polova, to jest Sjeverni (S) i Južni (J) pol, kao što je prikazano na slici ispod：

Na oba kraja aksijalnog magneta su instalirani završni kapaci. Ovi završni kapaci imaju jednak broj zuba koji se magnetizuju od strane magneta. Presek dva završna kapa rotora prikazan je ispod:

Stator je opremljen sa 8 polova, svaki sa bobinom i S brojem zuba. Ukupno, na statoru se nalazi 40 zuba. Svaki završni kap rotora ima 50 zuba. Kako je broj zuba na statoru i rotoru 40 i 50 redom, ugao koraka može se izraziti na sledeći način:

Mehanika rada

U hibridnom korak-po-korak motoru, zubi rotora inicijalno savršeno podudaraju sa onima statora. Međutim, zubi na dva završna kapa rotora su pomaknuti jedan od drugog za polovinu dužine pola. Zbog aksijalne magnetizacije centralnog permanentnog magneta, zubi na levom završnom kapu su magnetizovani kao južni polovi, dok oni na desnom završnom kapu preuzimaju sjevernu polaritet.

Poli statora su konfigurisani u parove za električnu ekscitaciju. Konkretno, bobine na polovima 1, 3, 5 i 7 su spojene 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 energizuje pozitivnim tokom, polovi statora 1 i 5 postaju južni polovi, a polovi 3 i 7 se pretvaraju u sjeverne polove.

Rotacija motora precizno se kontrolira kroz specifičnu sekvencu energizacije faza. Kada se faza A de-energizuje i aktivira faza B, rotor se okreće za puni ugao koraka od 1.8° u suprotnom smeru kazaljke na satu. Okretanje toka u fazi A (energizovanje negativno) dovodi do dodatnog napredovanja rotora za 1.8° u istom smeru. Za kontinuiranu rotaciju, faza B mora biti negativno energizovana. Dakle, kako bi se postigla rotacija u suprotnom smeru kazaljke na satu, faze se energizuju u sekvenci: +A, +B, -A, -B, +B, +A, i tako dalje. S druge strane, rotacija u smeru kazaljke na satu se postiže prateći sekvencu +A, -B, +B, +A, i ponavljanjem ovog ciklusa.

Ključne prednosti

Jedna od najznačajnijih karakteristika hibridnog korak-po-korak motora jeste njegova sposobnost održavanja položaja čak i kada je struja uklonjena. Ovo pojava nastaje jer permanentni magnet generiše detent-moment, koji drži rotor na mjestu. Ostale značajne prednosti uključuju:

• Finija rezolucija: Njegov manji korak omogućava visoku preciznost pozicioniranja, što ga čini pogodnim za primene koje zahtevaju tačnost.

• Visok moment obrtanja: Motor može generisati značajan moment, omogućavajući mu efikasno vođenje teških opterećenja.

• Stabilnost bez struje: Čak i kada su viti bez struje, detent-moment osigurava da rotor ostane na mjestu.

• Optimalna efikasnost na niskim brzinama: Radi sa visokom efikasnošću na nižim brzinama, što je idealno za primene gdje je potrebno sporo, kontrolisano kretanje.

• Glatko funkcionisanje: Niža stopa koraka doprinosi glatkosti kretanja, smanjujući vibracije i buku.

Ograničenja

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

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

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

• Osjetljivost na magnetizam: Bilo kakve fluktuacije jačine magnetskog polja permanentnog magneta mogu značajno uticati na performanse motora, dovodeći do nesaglasnog funkcionisanja.

• Cijene: U usporedbi s varijabilnim nevoljičnim motorima, hibridni korak-po-korak motori obično imaju višu cijenu, što može povećati ukupnu cijenu projekata koji ih koriste.

Ukratko, hibridni korak-po-korak motor nudi jedinstvenu kombinaciju prednosti i ograničenja. Razumijevanje ovih karakteristika je ključno za odabir najprikladnijeg motora za specifične primene u područjima automatizacije, robotike i precizne kontrole.