มอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริด

ความหมายและหลักการทำงานของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริด

คำว่า "ไฮบริด" หมายถึงการผสมผสานหรือรวมกัน มอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริดมีลักษณะที่ผสมผสานระหว่างมอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบแปรเปลี่ยนความต้านทานและมอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบแม่เหล็กถาวร ภายในแกนโรเตอร์มีแม่เหล็กแกนที่ถูกติดตั้งอยู่ แม่เหล็กนี้ถูก намагничен для создания пары полюсов คือ ขั้วเหนือ (N) และขั้วใต้ (S) ดังแสดงในภาพด้านล่าง：

ฝาปิดติดตั้งอยู่ทั้งสองปลายของแม่เหล็กแกน ฝาปิดเหล่านี้มีฟันที่เท่ากันซึ่งถูก намагниченโดยแม่เหล็ก ภาพตัดขวางของฝาปิดทั้งสองข้างของโรเตอร์แสดงดังนี้:

สเตเตอร์มี 8 ขั้ว แต่ละขั้วมีขดลวดและฟัน S จำนวนหนึ่ง รวมแล้วมีฟัน 40 ฟันบนสเตเตอร์ แต่ละฝาปิดของโรเตอร์มี 50 ฟัน เนื่องจากจำนวนฟันบนสเตเตอร์และโรเตอร์คือ 40 และ 50 ตามลำดับ มุมสเต็ปสามารถแสดงได้ดังนี้:

กลไกการทำงาน

ในมอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริด ฟันของโรเตอร์จะเริ่มต้นจัดเรียงให้ตรงกับฟันของสเตเตอร์ อย่างไรก็ตาม ฟันบนฝาปิดทั้งสองข้างของโรเตอร์ถูกเลื่อนออกจากกันครึ่งหนึ่งของระยะห่างขั้ว เนื่องจากการ намагниченของแม่เหล็กกลางในแนวแกน ฟันบนฝาปิดด้านซ้ายถูก намагนิตเป็นขั้วใต้ ในขณะที่ฟันบนฝาปิดด้านขวาจะมีขั้วเหนือ

ขั้วของสเตเตอร์ถูกกำหนดเป็นคู่สำหรับการกระตุ้นไฟฟ้า โดยเฉพาะขดลวดบนขั้ว 1, 3, 5 และ 7 ถูกเชื่อมต่อกันเป็นชุด A ในขณะที่ขดลวดบนขั้ว 2, 4, 6 และ 8 ถูกเชื่อมต่อกันเป็นชุด B เมื่อชุด A ถูกกระตุ้นด้วยกระแสบวก ขั้ว 1 และ 5 จะกลายเป็นขั้วใต้ ส่วนขั้ว 3 และ 7 จะกลายเป็นขั้วเหนือ

การหมุนของมอเตอร์ถูกควบคุมอย่างแม่นยำผ่านลำดับการกระตุ้นชุดที่เฉพาะเจาะจง เมื่อชุด A ถูกปิดและชุด B ถูกเปิด โรเตอร์จะหมุนไป 1.8° ในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา การเปลี่ยนทิศทางของกระแสในชุด A (กระตุ้นด้วยกระแสมากกว่า) จะทำให้โรเตอร์เคลื่อนที่เพิ่มขึ้นอีก 1.8° ในทิศทางเดียวกัน สำหรับการหมุนต่อเนื่อง ชุด B ต้องถูกกระตุ้นด้วยกระแสลบ ดังนั้น เพื่อให้เกิดการหมุนทวนเข็มนาฬิกา ชุดจะถูกกระตุ้นในลำดับ +A, +B, -A, -B, +B, +A และดำเนินต่อไป ทางกลับกัน การหมุนตามเข็มนาฬิกาจะเกิดขึ้นเมื่อปฏิบัติตามลำดับ +A, -B, +B, +A และวนซ้ำวงจรนี้

ข้อดีหลัก

หนึ่งในคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริดคือความสามารถในการรักษาตำแหน่งแม้จะไม่มีพลังงาน ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเพราะแม่เหล็กถาวรสร้างแรงบิดที่คงที่ซึ่งทำให้โรเตอร์อยู่ในที่ นอกจากนี้ยังมีข้อดีอื่นๆ ดังนี้:

• ความละเอียดสูง: ความยาวสเต็ปที่เล็กทำให้สามารถกำหนดตำแหน่งได้อย่างแม่นยำ ทำให้มันเหมาะสมกับแอปพลิเคชันที่ต้องการความแม่นยำ

• แรงบิดสูง: มอเตอร์สามารถสร้างแรงบิดที่มาก ทำให้สามารถขับเคลื่อนภาระที่หนักได้อย่างมีประสิทธิภาพ

• เสถียรภาพเมื่อปิดไฟ: แม้จะไม่มีการกระตุ้นขดลวด แรงบิดที่คงที่จะทำให้โรเตอร์อยู่ในที่

• ประสิทธิภาพสูงที่ความเร็วต่ำ: มันทำงานได้ด้วยประสิทธิภาพสูงที่ความเร็วต่ำ ทำให้เหมาะสมกับแอปพลิเคชันที่ต้องการการเคลื่อนไหวที่ช้าและควบคุมได้

• การทำงานที่ราบรื่น: อัตราสเต็ปที่ต่ำทำให้การเคลื่อนไหวราบรื่น ลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน

ข้อจำกัด

แม้มีข้อดีมากมาย มอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริดยังมีข้อจำกัดดังนี้:

• โมเมนต์เฉื่อยสูง: การออกแบบของมอเตอร์ทำให้มีโมเมนต์เฉื่อยสูง ซึ่งอาจทำให้การเร่งความเร็วช้าลงและจำกัดการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงคำสั่งการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว

• น้ำหนักเพิ่มขึ้น: การมีแม่เหล็กโรเตอร์เพิ่มน้ำหนักของมอเตอร์โดยรวม ซึ่งอาจเป็นปัญหาในแอปพลิเคชันที่ต้องการน้ำหนักเบา

• ความไวต่อแม่เหล็ก: การเปลี่ยนแปลงของความแรงของแม่เหล็กถาวรสามารถส่งผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์อย่างมาก ทำให้การทำงานไม่สม่ำเสมอ

• ค่าใช้จ่าย: เมื่อเทียบกับมอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบแปรเปลี่ยนความต้านทาน มอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริดมักมีราคาสูงกว่า ซึ่งอาจเพิ่มค่าใช้จ่ายในการโครงการที่ใช้มอเตอร์เหล่านี้

สรุปแล้ว มอเตอร์สเต็ปเปอร์ไฮบริดมีคุณสมบัติที่เป็นทั้งข้อดีและข้อจำกัด การเข้าใจคุณสมบัติเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญในการเลือกมอเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะในด้านอัตโนมัติ หุ่นยนต์ และการควบคุมความแม่นยำ