Stappermotor basics: een steppermotor roteert een as op stappen (dwz vaste hoekbewegingen). De interne structuur elimineert de behoefte aan een sensor; De exacte hoekpositie van de as kan eenvoudig worden bepaald door het aantal stappen te tellen. Dit maakt het geschikt voor een breed scala aan toepassingen. Zoals alle motoren werken steppermotoren volgens hetzelfde principe: een vast onderdeel (stator) en een bewegend onderdeel (rotor). De stator heeft versnelling - zoals uitsteeksels gewikkeld met spoelen, terwijl de rotor bestaat uit permanente magneten of een variabele terughoudendheidskern. We gaan later dieper in verschillende rotorstructuren. Afbeelding 1 toont een Cross - sectie van een motor met een variabele terughoudendheidskern als rotor.
Het basisbedrijfsprincipe van een steppermotor is dit: het starten van een of meer statorfasen genereert een magnetisch veld door de spoelen, waarmee de rotor in overeenstemming is. Het opeenvolgende toepassen van spanning op elke fase zorgt ervoor dat de rotor een specifieke hoek roteert en uiteindelijk de gewenste positie bereikt. Figuur 2 illustreert dit principe. Ten eerste wordt spoel A bekrachtigd en genereert een magnetisch veld dat de rotor uitlijnt. Wanneer spoel B wordt bekrachtigd, roteert de rotor 60 graden met de klok mee om uit te lijnen met het nieuwe magnetische veld. Hetzelfde proces treedt op wanneer spoel C wordt bekrachtigd. De kleur van de statortanden in de onderstaande figuur geeft de richting aan van het magnetische veld dat wordt gegenereerd door de statorwikkelingen.
Er zijn in principe drie soorten rotoren in stappenmotoren: permanente magneetrotors: deze rotoren zijn permanente magneten uitgelijnd met het magnetische veld gegenereerd door het statorcircuit. Dit type rotor biedt een goed koppel- en remkoppel. Dit betekent dat de motor weerstaat (al dan niet sterk) verandert in positie, ongeacht of de spoelen worden bekrachtigd. In vergelijking met andere rotortypen heeft dit type rotor echter de nadelen van lagere snelheid en resolutie. Afbeelding 3 toont een kruising - sectie van een permanente magneetstapmotor.
Variabele terughoudendheid rotoren: de rotor is gemaakt van een ijzeren kern met een speciale vorm die uitsluit met het magnetische veld (zie figuren 1 en 2). Deze rotor bereikt gemakkelijker een hoge snelheid en resolutie, maar produceert over het algemeen een lager koppel en mist het degent koppel. Hybride rotoren: deze rotor heeft een unieke structuur die een hybride is van een permanente magneet en een variabele terughoudendheidsrotor. De rotor heeft twee axiaal gemagnetiseerde doppen met afwisselende kleine tanden. Deze configuratie combineert de voordelen van zowel permanente magneet- als variabele terughoudendheidsrotors, met name hoge resolutie, hoge snelheid en hoog koppel. Hogere prestatievereisten worden echter geleverd met een complexere structuur en hogere kosten. Figuur 3 toont een vereenvoudigd schema van deze motorische structuur. Wanneer spoel A wordt bekrachtigd, wordt een kleine tand op de N -dop van de rotor gelijktijdig uitgelijnd met een statortanden gemagnetiseerde S., vanwege de structuur van de rotor, is de S -dop van de rotor in lijn met een statortand gemagnetiseerd N. Hoewel het werkingsprincipe van een stiefmotor hetzelfde is, is de werkelijke motorische structuur complex en heeft een groter aantal tanden dan getoond in de figuur. Dit grote aantal tanden maakt extreem kleine staphoeken mogelijk, zo klein als 0,9 graden.
De stator is het deel van de motor die verantwoordelijk is voor het genereren van het magnetische veld waarmee de rotor is uitgelijnd. De belangrijkste kenmerken van het statorcircuit hebben betrekking op het aantal fasen, poolparen en draadconfiguratie. Het aantal fasen verwijst naar het aantal individuele spoelen, terwijl het aantal poolparen de primaire tandparen aangeeft die door elke fase worden bezet. Twee {- fase -stappenmotoren zijn de meest voorkomende, terwijl drie {- fase en vijf {- fasemotoren minder vaak voorkomen (zie figuren 5 en 6).
Zoals hierboven vermeld, moeten de motorspoelen in een specifieke volgorde worden bekrachtigd om een magnetisch veld te genereren waarmee de rotor zal worden afgestemd. De volgende apparaten (beginnend met die het dichtst bij de motor) kunnen de nodige spanning bieden voor de spoelen voor de juiste motorische werking: Transistor Bridge: dit apparaat regelt fysiek de elektrische verbindingen van de motorspoelen. Een transistor kan worden beschouwd als een elektrisch gecontroleerde stroomonderbreker; Wanneer gesloten, zijn de spoelen verbonden met een stroombron, waardoor de stroom erdoorheen kan stromen. Een transistorbrug is vereist voor elke motorfase. Pre - stuurprogramma: dit apparaat regelt de activering van de transistor en wordt bestuurd door een MCU om de vereiste spanning en stroom te bieden. De MCU is een microcontroller -eenheid (MCU), meestal geprogrammeerd door de motorgebruiker. Het genereert specifieke signalen voor het stuurprogramma voor - om het gewenste motorgedrag te bereiken. Figuur 7 toont een vereenvoudigd schema van een stepper motorbesturingsschema. De driver- en transistorbrug pre - kan in één apparaat worden opgenomen, de stuurprogramma.
