Sélection du moteur pas à pas: Un guide complet pour sélectionner le bon moteur pas à pas pour votre application

Sélection du moteur pas à pas: Un guide complet pour sélectionner le bon moteur pas à pas pour votre application

La sélection du moteur pas à pas droit est une tâche critique qui a un impact direct sur les performances, efficacité, et la longévité de votre application. Que vous soyez un agent de conformité qui cherche à assurer la fiabilité des systèmes d'automatisation ou une partie d'un service des achats visant à optimiser la sélection des fournisseurs, Comprendre les nuances de la sélection des moteurs pas à pas est crucial.

Dans ce guide, Nous nous plongerons dans les subtilités du choix du moteur pas à pas approprié, Examiner les différents types disponibles, et fournir une analyse de comparaison pour aider à votre processus décisionnel.

Comprendre les bases du moteur pas à pas

UN moteur pas à pas est un dispositif électromécanique qui convertit les impulsions électriques en mouvements mécaniques discrets. Contrairement aux moteurs conventionnels, Les moteurs pas à pas se déplacent en étapes précises, Les rendre idéaux pour les applications nécessitant un positionnement et un contrôle de vitesse précis. Cette section décrira brièvement les caractéristiques fondamentales des moteurs pas à pas.

Types de moteurs pas à pas

Moteurs pas à pas Venez en différents types, chacun avec des attributs uniques qui les rendent adaptés à des applications spécifiques. Comprendre ces types est essentiel pour prendre une décision éclairée.

1. Moteurs passants à aimant permanent

Aimant permanent (MP) Les moteurs pas à pas utilisent un aimant permanent dans le rotor et fonctionnent sur l'attraction et la répulsion entre le rotor et les pôles du stator. Ils sont connus pour leur simplicité et leur rentabilité. Ces moteurs sont généralement adaptés aux applications qui nécessitent un couple faible à modéré et une précision modérée.

2. Moteurs pas à pas de réticence variable

Réticence variable (VR) Les moteurs pas à pas sont caractérisés par un rotor en fer doux, qui s'aligne pour minimiser la réticence entre le rotor et le stator. Ils sont généralement utilisés dans les applications nécessitant une vitesse élevée et un couple faible. Les moteurs pas à pas VR sont moins courants en raison de leur rapport couple / inertie inférieur par rapport à d'autres types.

3. Moteurs pas à pas hybrides

Moteurs passants hybrides Combinez les caractéristiques des moteurs PM et VR, offrant un couple élevé et une précision. Ils sont le type le plus polyvalent, Les rendre adaptés à un large éventail d'applications. Les moteurs pas à pas hybrides sont souvent le choix incontournable pour les applications nécessitant des performances élevées et une précision.

Considérations clés dans la sélection du moteur pas à pas

Le choix du bon moteur pas à pas implique d'évaluer plusieurs facteurs clés. Ces considérations garantissent que le moteur sélectionné s'aligne sur les exigences et les contraintes de votre application.

Exigences de couple

Le couple est un facteur critique dans la sélection du moteur pas à pas. Il est essentiel de déterminer les exigences de couple de votre application, y compris à la fois le couple de maintien et le couple de course. Le couple de maintien est la quantité de couple nécessaire pour maintenir le moteur en position lorsqu'il ne bouge pas, Pendant l'exécution, le couple est requis pendant le fonctionnement. La sous-estimation des exigences de couple peut entraîner des problèmes de performances et une défaillance du moteur.

Angle de pas et résolution

L'angle de pas d'un moteur pas à pas détermine sa résolution et sa précision. Les applications nécessitant une précision de position finale bénéficient de moteurs avec des angles de pas plus petits. Il est essentiel d'équilibrer l'angle de pas avec les exigences de vitesse et de couple pour garantir des performances optimales.

Vitesse et accélération

Les capacités de vitesse et d'accélération d'un moteur pas à pas doivent correspondre aux demandes de votre application. Considérez la vitesse maximale que le moteur doit atteindre et à quelle vitesse il doit accélérer à cette vitesse. Les applications à grande vitesse nécessitent des moteurs à faible inertie et à des rapports de couple / inertie élevés.

Conditions environnementales

Facteurs environnementaux tels que la température, humidité, et l'exposition à la poussière ou aux produits chimiques peut affecter les performances du moteur. Il est crucial de sélectionner un moteur conçu pour résister aux conditions environnementales de votre application. Moteurs avec une protection à entrandage plus élevée (IP) Les notes offrent une meilleure résistance aux facteurs environnementaux.

Analyse de comparaison des types de moteurs pas à pas

Pour aider à votre processus de sélection, Nous fournissons une analyse de comparaison des différents types de moteurs pas à pas en fonction de plusieurs critères critiques.

Capacités de couple et de vitesse

• Moteurs aimants permanents: Offrez un couple et une vitesse modérés, Convient aux applications à usage général.
• Moteurs de réticence variables: Fournir une vitesse élevée mais un couple inférieur, Idéal pour les grandes vitesse, applications à faible charge.
• Moteurs hybrides: Offrir un couple élevé et une précision, les rendre adaptés aux applications exigeantes.

Considérations de coûts

• Moteurs aimants permanents: Généralement l'option la plus rentable, Idéal pour les projets soucieux du budget.
• Moteurs de réticence variables: Généralement plus abordable que les hybrides mais moins polyvalent.
• Moteurs hybrides: Coût plus élevé, justifié par des performances supérieures et une polyvalence.

Précision et précision

• Moteurs aimants permanents: Offrir une précision modérée, Convient aux applications avec des exigences de précision moins strictes.
• Moteurs de réticence variables: Fournir une précision inférieure en raison de leur conception.
• Moteurs hybrides: Livrer une haute précision, Idéal pour les applications nécessitant un positionnement exact.

Applications réelles des moteurs pas à pas

Les moteurs pas à pas trouvent des applications dans de nombreuses industries, de la fabrication et de la robotique aux soins de santé et à l'électronique grand public. Comprendre leurs applications réelles peut donner un aperçu de leur polyvalence et de leur utilité.

Fabrication et automatisation

En fabrication, Les moteurs pas à pas sont utilisés dans les machines CNC, 3Imprimantes D, et systèmes de convoyeur, où le contrôle précis et la répétabilité sont essentiels. Leur capacité à fonctionner dans des environnements difficiles les rend idéaux pour les lignes de production automatisées.

Robotique et aérospatiale

Les moteurs pas à pas font partie intégrante de la robotique pour le contrôle et le positionnement des mouvements. En aérospatial, Ils sont employés dans les systèmes de positionnement par satellite et l'avionique, où la précision et la fiabilité sont primordiales.

Dispositifs médicaux

Dans le domaine médical, Les moteurs pas à pas sont utilisés dans les systèmes d'imagerie, pompes à perfusion, et équipement d'automatisation de laboratoire, où la précision et la fiabilité sont essentielles pour la sécurité des patients et la précision du diagnostic.

Cas de sélection du moteur pas à pas

Cas 1: Vis + MOTEUR STAPÉ

• Analyse des conditions de travail:
  • Coefficient de frottement: 0.1
  • Accélération due à la gravité: 10
  • Calcul d'efficacité: Couplage + Palier + Vis = 0.99 × 0.99 × 0.95 = 0.93
  • Inertie de couplage: 0.1 × 10 ^ -4 kg · m²
  • Paramètres de vis:
    • Plomb: 40millimètre
    • Vitesse de fonctionnement maximale: 0.5MS
    • Temps d'accélération: 0.5s
    • Charger: 50kg
    • Inertie rotationnelle à vis: 0.6 × 10 ^ -4 kg · m²
• Calcul des paramètres de vis:
  • Vitesse de rotation: N = v / a = 12,5rps = 750rpm
  • Couple à vitesse constante: T = PB (μmg + F) / 2pi = 0.04 × 550 / (2 × 3.14 × 0.93) = 3,76 nm
  • Couple d'accélération: J_total = 20.7 × 10 ^ -4 kg · m², b = 157 rad / s², T = j_total × β = 0,32499 nm
  • Couple de charge totale: T = couple d'accélération + Couple à vitesse constante = 4,085 nm
  • Facteur de sécurité: Sélectionner un facteur de sécurité de 1.5, couple sélectionné = 4.085 × 1.5 = 6,1275 nm
• Conclusion: Un moteur pas à pas pouvant produire au moins 6,2 nm à une vitesse de 750 tr / min / 12,5rps est requis

Cas 2: Arbre de sortie du moteur pas à pas directement connecté à la poulie via la courroie pour entraîner le rouleau

• Paramètres:
  • Diamètre de la poulie: 3cm, Lester: 0.01kg
  • Inertie du rotor: 0.023kg · cm²
  • Poids de ceinture: 0.04kg
  • Diamètre de rouleau: 6cm, Lester: 0.15kg
  • Couple de friction de l'arbre du rotor: 0.03kgf · cm
  • Exigence: Le rouleau doit être accéléré du repos à 300 tr / min à moins de 0,1 s à l'aide d'un moteur pas à pas (angle de pas 1,8 °)
• Calculs:
  • Inertie totale de charge sur l'arbre du moteur J = J1 + J2 + J3 + J4 = 0,293 kg · cm²
  • Vitesse du moteur = 300 × (60/30) = 600 tr / min
  • Fréquence d'impulsion d'entraînement F2 = 6 × 600 / 1.8 = 2000 pps
  • Couple requis t = 2.93 × 10 ^ -5 × (1.8Π / 180) (2000 – 0) / 0.1 + 0.0029 = 0,0213 nm
  • Facteur de sécurité SF = 1.5, alors t = 32mn · m (0.327kgf · cm)
• Conclusion: Un moteur pas à pas avec ce couple peut répondre aux exigences à 2000 pps

Cas 3: Calcul du couple d'accélération pour une inertie de charge de 2 kg · cm²

• Paramètres:
  • Inertie de chargement: 2kg · cm²
  • Temps d'accélération: 0.1s
  • Couple de friction: 0
  • Angle de pas: 1.8°
  • Inertie de rotation de l'arbre moteur: 2kg · cm²
  • Couple de friction: 0.3kgf · cm²
  • Inertie du rotor: 0.5kg · cm²
  • Temps d'accélération: 40MS
  • Fréquence d'impulsion: 1600PPS
• Calculs: T = j × (ω2 – ω1) / t = 2 × (157 – 0) / 0.1 = 314nm
• Conclusion: Sélectionnez un moteur pas à pas avec couple de sortie qui répond aux exigences

Cas 4: Sélection du moteur pas à pas pour un système de transmission de la courroie

• Paramètres:
  • Poids de chargement: 50kg
  • Diamètre de poulie synchrone: 120millimètre
  • Ratios de réduction R1 = 10, R2 = 2
  • Coefficient de frottement de charge et de machine: 0.6
  • Vitesse de charge maximale: 30m / mon
  • Temps d'accélération: 200MS
• Calculs:
  • L'inertie de chargement réfléchie sur l'arbre du moteur
  • Vitesse du moteur requise
  • Couple requis pour conduire la charge, y compris le couple nécessaire pour surmonter la friction et le couple nécessaire à l'accélération de la charge
• Conclusion: Sélectionnez un modèle de moteur pas à pas qui répond aux exigences de charge en fonction des résultats du calcul

Cas 5: Sélection du servomoteur pour une structure de vis à billes

• Paramètres:
  • Poids de chargement: 200kg
  • Baigner: 20millimètre
  • Diamètre de la vis: 50millimètre
  • Poids à vis: 40kg
  • Coefficient de frottement: 0.2
  • Efficacité mécanique: 0.9
  • Vitesse de déplacement de chargement: 30m / mon
• Calculs:
  • L'inertie de chargement réfléchie sur l'arbre du moteur
  • Vitesse du moteur requise
  • Couple requis pour conduire la charge, y compris le couple nécessaire pour surmonter la friction et le couple nécessaire pour l'accélération de la charge et de la vis
• Conclusion: Sélectionnez un moteur pas à pas qui répond aux exigences de charge en comparant les courbes caractéristiques de la fréquence de couple de différents modèles de moteur pas à pas

Cas 6: Sélection du moteur pas à pas pour l'équipement automatisé

• Paramètres:
  • Charger: 5kg
  • Accident vasculaire cérébral: 100millimètre
  • Précision: 0.1millimètre
• Calculs:
  • Exigence de couple statique: 0.5Nm
  • Exigence de couple dynamique: 0.8Nm
• Conclusion: Sélectionnez un moteur pas à pas en phase avec un angle de pas de 1,8 ° et un courant nominal de 2A, correspondant à un lecteur de courant constant, Sortie d'un courant de 2A et d'une tension de 24 V

Conclusion

La sélection du moteur pas à pas droit est une tâche complexe qui nécessite une considération attentive de divers facteurs, y compris le couple, vitesse, précision, et les conditions environnementales. En comprenant les différents types de moteurs pas à pas et leurs forces respectives, Vous pouvez prendre une décision éclairée qui garantit des performances optimales pour votre application.

Que vous soyez un agent de conformité assurant une adhésion réglementaire dans les systèmes d'automatisation ou une partie d'une équipe d'approvisionnement optimisant la sélection des fournisseurs, Ce guide fournit les connaissances nécessaires pour naviguer dans les subtilités de la sélection de moteurs pas à pas en toute confiance.