Hybridstegmotor

Betydelse och fungerande av hybridstegarmotor

Termen "Hybrid" betecknar en kombination eller blandning. En Hybridstegarmotor integrerar egenskaperna hos både Variabel motviljastegarmotor och Permanentmagnetstegarmotor. I kärnan av roteraren är en axiell permanentmagnet inkorporerad. Denna magnet är magnetiserad för att generera ett par poler, nämligen norra (N) och södra (S) poler, som illustreras i figuren nedan：

Slutkaps är installerade vid båda ändarna av den axiella magneten. Dessa slutkaps har lika många tänder som magnetiseras av magneten. Det tvärsnittliga perspektivet av de två slutkapsen på roteraren visas nedan:

Statorn är utrustad med 8 poler, var och en med en spole och S antal tänder. Totalt finns det 40 tänder på statorn. Varje slutkap på roteraren har 50 tänder. Eftersom antalet tänder på statorn och roteraren är 40 respektive 50, kan stegvinkeln uttryckas enligt följande:

Funktionsmekanism

I en hybridstegarmotor alignerar roterarens tänder inledningsvis perfekt med de på statorn. Tänderna på de två slutkapsen av roteraren är dock förskjutna från varandra med hälften av polavståndet. På grund av den axiella magnetiseringen av den centrala permanentmagneten magnetiseras tänderna på vänster slutkap som södra poler, medan de på höger slutkap tar på sig en nordpol polaritet.

Motorernas statorpoler är konfigurerade i par för elektrisk anspänning. Specifikt är spolarna på poler 1, 3, 5 och 7 sammanbundna i serie för att bilda fas A, medan spolarna på poler 2, 4, 6 och 8 är länkade i serie för att utgöra fas B. När fas A anslås med en positiv ström blir statorpoler 1 och 5 södra poler, och poler 3 och 7 förvandlas till nordpoler.

Motorns rotation kontrolleras exakt genom en specifik sekvens av fasanspänning. När fas A avslås och fas B aktiveras roterar roteraren ett fullständigt stegvinkel på 1,8° moturs. Om strömmen till fas A växlas (genom att anslås negativt) rör sig roteraren ytterligare 1,8° i samma motursriktning. För kontinuerlig rotation måste fas B sedan anslås negativt. Så för att uppnå motursrotation energiseras faserna i sekvensen: +A, +B, -A, -B, +B, +A, och så vidare. Å andra sidan uppnås medsolsrotation genom att följa sekvensen +A, -B, +B, +A, och upprepa denna cykel.

Viktiga fördelar

En av de mest framträdande egenskaperna hos hybridstegarmotorn är dess förmåga att behålla sin position även när strömmen är avbruten. Detta fenomen uppstår eftersom den permanenta magneten genererar en fängslingsmoment, vilket håller roteraren på plats. Andra betydande fördelar inkluderar:

• Finkornig upplösning: Dess mindre steglängd möjliggör mycket precist positionering, vilket gör den lämplig för applikationer som kräver noggrannhet.

• Hög momentutmatning: Motorn kan generera betydande moment, vilket gör att den effektivt kan driva tunga laster.

• Strömavbrottstabellitet: Även med avenergiserade vindningar säkerställer fängslingsmomentet att roteraren förblir stillastående.

• Optimal låghastighetsverkningsgrad: Den fungerar med hög verkningsgrad vid lägre hastigheter, idealiskt för applikationer där långsam, kontrollerad rörelse är nödvändig.

• Jämn drift: En lägre stegfrekvens bidrar till jämnare rörelse, vilket minskar vibrationer och buller.

Begränsningar

Trots sina många styrkor har hybridstegarmotorn flera nackdelar:

• Högre tröghet: Motorns design resulterar i ökad tröghet, vilket kan bromsa acceleration och begränsa dess responsivitet mot snabba förändringar i rörelsekommandon.

• Ökad vikt: Närvaron av roterarmagnetet lägger till motorernas totala massa, vilket kan utgöra utmaningar i viktkänsliga applikationer.

• Magnetisk känslighet: Alla variationer i den permanenta magneten styrka kan betydande påverka motorernas prestanda, vilket leder till oförenlig drift.

• Kostnadsoverväganden: Jämfört med variabel motviljamotorer kommer hybridstegarmotorer generellt med en högre prislapp, vilket kan öka det totala kostnaden för projekt som använder dem.

Sammanfattningsvis erbjuder hybridstegarmotorn en unik kombination av fördelar och begränsningar. Att förstå dessa egenskaper är avgörande för att välja den mest lämpliga motorn för specifika applikationer inom områdena automation, robotteknik och precisionkontroll.