ステッピングモーターの選択: アプリケーションに適したステッピングモーターを選択するための包括的なガイド

ステッピングモーターの選択: アプリケーションに適したステッピングモーターを選択するための包括的なガイド

適切なステッパーモーターを選択することは、パフォーマンスに直接影響を与える重要なタスクです, 効率, そして、あなたのアプリケーションの寿命. あなたがコンプライアンス担当者であるかどうか、自動化システムの信頼性を確保しようとしているか、サプライヤーの選択を最適化することを目指して調達部門の一部, ステッピングモーターの選択のニュアンスを理解することが重要です.

このガイドでは, 私たちは、選択する複雑さを掘り下げます 適切なステッピングモーター, 利用可能なさまざまなタイプを調べます, 意思決定プロセスを支援するための比較分析を提供する.

ステッピングモーターの基本を理解する

あ ステッピングモーター 電気パルスを個別の機械的動きに変換する電気機械装置です. 従来のモーターとは異なり, ステッピングモーターは正確なステップで移動します, 正確なポジショニングと速度制御を必要とするアプリケーションに最適にする. このセクションでは、ステッパーモーターズの基本的な特性を簡単に概説します.

ステッピングモーターの種類

ステッピングモーター さまざまなタイプがあります, それぞれが特定のアプリケーションに適した一意の属性を持つ. これらのタイプを理解することは、情報に基づいた決定を下すために不可欠です.

1. 永久磁石ステッパーモーター

永久磁石 (PM) ステッピングモーターはローターに永久磁石を使用し、ローターとステーターポールの間のアトラクションと反発を操作します. 彼らは彼らのシンプルさと費用対効果で知られています. これらのモーターは一般に、低から中程度のトルクと中程度の精度を必要とするアプリケーションに適しています.

2. 可変不変のステッピングモーター

可変不本意 (VR) ステッピングモーターは、柔らかい鉄でできたローターによって特徴付けられます, ローターとステーター間の抵抗を最小限に抑えるためにそれ自体を調整します. それらは通常、高速と低トルクを必要とするアプリケーションで使用されます. VRステッパーモーターは、他のタイプと比較してトルク対腸の比率が低いため、あまり一般的ではありません.

3. ハイブリッドステッパーモーター

ハイブリッドステッパーモーター PMモーターとVRモーターの機能を組み合わせます, 高いトルクと精度を提供します. それらは最も多目的なタイプです, 幅広いアプリケーションに適したものにします. ハイブリッドステッパーモーターは、多くの場合、高性能と精度を必要とするアプリケーションの選択肢です.

ステッパーモーターの選択における重要な考慮事項

適切なステッピングモーターを選択するには、いくつかの重要な要因を評価する必要があります. これらの考慮事項は、選択したモーターがアプリケーションの要件と制約と一致することを保証します.

トルク要件

トルクは、ステッピングモーターの選択における重要な要因です. アプリケーションのトルク要件を決定することが不可欠です, 保持トルクと実行トルクの両方を含む. トルクを保持することは、動いていないときにモーターを所定の位置に保つために必要なトルクの量です, 操作中にトルクを実行する必要があります. トルク要件の過小評価は、パフォーマンスの問題や運動障害につながる可能性があります.

ステップ角度と分解能

ステッパーモーターのステップ角がその解像度と精度を決定します. 細かい位置の精度を必要とするアプリケーションは、より小さなステップ角のあるモーターからの利点があります. ステップ角度と速度およびトルクの要件のバランスをとることが不可欠です。.

速度と加速

ステッパーモーターの速度と加速機能は、アプリケーションの要求に一致する必要があります. モーターが達成する必要がある最大速度と、その速度に加速するためにどれだけ速く必要な速度を考えてください. 高速アプリケーションには、慣性が低く、トルクと腸の比率が高いモーターが必要です.

環境条件

温度などの環境要因, 湿度, ほこりや化学物質への曝露は運動性能に影響を与える可能性があります. アプリケーションの環境条件に耐えるように設計されたモーターを選択することが重要です. 侵入保護が高いモーター (IP) 評価は、環境要因に対するより良い抵抗を提供します.

ステッパーモータータイプの比較分析

選択プロセスを支援します, いくつかの重要な基準に基づいて、さまざまなステッピングモータータイプの比較分析を提供します.

トルクと速度の機能

• 永久マグネットモーター: 適度なトルクと速度を提供します, 汎用アプリケーションに適しています.
• 可変抵抗モーター: 高速ですが、トルクが低くなります, 高速に最適です, 低負荷アプリケーション.
• ハイブリッドモーター: 高トルクと精度を提供します, 要求の高いアプリケーションに適したものにします.

コストに関する考慮事項

• 永久マグネットモーター: 通常、最も費用対効果の高いオプション, 予算に配慮したプロジェクトに最適です.
• 可変抵抗モーター: 通常、ハイブリッドよりも手頃な価格ですが、汎用性が低くなります.
• ハイブリッドモーター: より高いコスト, 優れたパフォーマンスと汎用性によって正当化されます.

精度と精度

• 永久マグネットモーター: 適度な精度を提供します, 厳格な精度要件を持つアプリケーションに適しています.
• 可変抵抗モーター: 設計により、より低い精度を提供します.
• ハイブリッドモーター: 高精度を提供します, 正確なポジショニングを必要とするアプリケーションに最適です.

ステッパーモーターの実世界のアプリケーション

Stepper Motorsは、多数の業界で用途を見つけています, 製造やロボット工学からヘルスケアや家電まで. 彼らの現実世界のアプリケーションを理解することは、その汎用性と有用性に関する洞察を提供することができます.

製造と自動化

製造業, Stepper MotorsはCNCマシンで使用されます, 3Dプリンター, およびコンベアシステム, 正確な制御と再現性が不可欠です. 過酷な環境で動作する能力は、自動生産ラインに最適です.

ロボット工学と航空宇宙

ステッピングモーターは、動きの制御と位置決めのためにロボット工学に不可欠です. 航空宇宙, それらは、衛星ポジショニングシステムとアビオニクスで採用されています, 精度と信頼性が最も重要な場合.

医療機器

医療分野で, ステッピングモーターは、イメージングシステムで使用されます, 輸液ポンプ, および実験室の自動化機器, 精度と信頼性が患者の安全性と診断の精度に不可欠な場合.

ステッピングモーター選択ケース

場合 1: スクリュー + ステッピングモーターダイレクトドライブ

• 作業条件分析:
  • 摩擦係数: 0.1
  • 重力による加速: 10
  • 効率の計算: カップリング + ベアリング + ネジ= 0.99 × 0.99 × 0.95 = 0.93
  • 結合慣性: 0.1 ×10^-4 kg・m²
  • ネジパラメーター:
    • 鉛: 40んん
    • 最大動作速度: 0.5MS
    • 加速時間: 0.5s
    • 負荷: 50kg
    • ネジ回転慣性: 0.6 ×10^-4 kg・m²
• ネジパラメーターの計算:
  • 回転速度: n = v/a = 12.5rps = 750rpm
  • 一定の速度トルク: T = PB (μmg + ふ) / 2pi = 0.04 × 550 / (2 × 3.14 × 0.93) = 3.76nm
  • 加速トルク: j_total = 20.7 ×10^-4 kg・m², b = 157 rad/s², t = j_total×β= 0.32499nm
  • 総負荷トルク: T =加速トルク + 一定速度トルク= 4.085nm
  • 安全因子: の安全係数を選択します 1.5, 選択されたトルク= 4.085 × 1.5 = 6.1275nm
• 結論: 750rpm/12.5rpsの速度で少なくとも6.2nmを出力できるステッパーモーターが必要です

場合 2: ステッピングモーター出力シャフトはベルトを介してプーリーに直接接続してローラーを駆動します

• パラメーター:
  • プーリーの直径: 3cm, 重さ: 0.01kg
  • ローター慣性: 0.023kg・cm²
  • ベルト重量: 0.04kg
  • ローラーの直径: 6cm, 重さ: 0.15kg
  • ローターシャフト摩擦トルク: 0.03KGF・CM
  • 要件: ローラーは、ステッピングモーターを使用して0.1秒以内に休息から300rpmに加速する必要があります (ステップ角度1.8°)
• 計算:
  • モーターシャフトの総負荷慣性J = J1 + J2 + J3 + J4 = 0.293kg・cm²
  • モーター速度= 300 × (60/30) = 600rpm
  • ドライブパルス周波数f2 = 6 × 600 / 1.8 = 2000pps
  • 必要なトルクt = 2.93 ×10^-5× (1.8π/180) (2000 – 0) / 0.1 + 0.0029 = 0.0213nm
  • 安全係数SF = 1.5, 次に、t = 32mn・m (0.327KGF・CM)
• 結論: このトルクを備えたステッパーモーターは、2000ppsで要件を満たすことができます

場合 3: 2kg・cm²の負荷慣性の加速トルク計算

• パラメーター:
  • 負荷慣性: 2kg・cm²
  • 加速時間: 0.1s
  • 摩擦トルク: 0
  • ステップ角: 1.8°
  • モーターシャフト回転慣性: 2kg・cm²
  • 摩擦トルク: 0.3kgf・cm²
  • ローター慣性: 0.5kg・cm²
  • 加速時間: 40MS
  • パルス周波数: 1600PPS
• 計算: t = j× (ω2 – ω1) / t = 2 × (157 – 0) / 0.1 = 314nm
• 結論: 要件を満たす出力トルクを備えたステッピングモーターを選択します

場合 4: ベルト伝送システムのステッピングモーターの選択

• パラメーター:
  • 重量を積みます: 50kg
  • 同期プーリーの直径: 120んん
  • 還元比r1 = 10, R2 = 2
  • 負荷および機械摩擦係数: 0.6
  • 最大負荷速度: 30m/my
  • 加速時間: 200MS
• 計算:
  • モーターシャフトに反射される耐荷性慣性
  • 必要なモーター速度
  • 負荷を駆動するのに必要なトルク, 摩擦を克服するために必要なトルクと、負荷加速に必要なトルクを含む
• 結論: 計算結果に基づいて負荷要件を満たすステッピングモーターモデルを選択します

場合 5: ボールスクリュー構造のサーボモーターの選択

• パラメーター:
  • 重量を積みます: 200kg
  • ねじリード: 20んん
  • ネジ径: 50んん
  • ネジの重量: 40kg
  • 摩擦係数: 0.2
  • 機械的効率: 0.9
  • 移動速度を負荷: 30m/my
• 計算:
  • モーターシャフトに反射される耐荷性慣性
  • 必要なモーター速度
  • 負荷を駆動するのに必要なトルク, 摩擦を克服するために必要なトルクと、負荷とネジの加速に必要なトルクを含む
• 結論: 異なるステッピングモーターモデルのトルク周波数特性曲線を比較することにより、負荷要件を満たすステッパーモーターを選択します

場合 6: 自動化された機器のステッピングモーター選択

• パラメーター:
  • 負荷: 5kg
  • 脳卒中: 100んん
  • 精度: 0.1んん
• 計算:
  • 静的トルク要件: 0.5Nm
  • 動的トルク要件: 0.8Nm
• 結論: 1.8°のステップ角と2aの定格電流を持つ2相ステッパーモーターを選択します, 一定の電流ドライブと一致します, 2aの電流と24Vの電圧を出力する

結論

適切なステッピングモーターを選択することは、さまざまな要因を慎重に検討する必要がある複雑なタスクです, トルクを含む, スピード, 精度, および環境条件. さまざまな種類のステッパーモーターとそれぞれの強みを理解することによって, アプリケーションに最適なパフォーマンスを保証する情報に基づいた決定を下すことができます.

あなたがコンプライアンス担当者であるかどうか、自動化システムの規制順守を確保するか、調達チームの一部をサプライヤーの選択を最適化するかどうか, このガイドは、ステッピングモーターの選択の複雑さを自信を持ってナビゲートするために必要な知識を提供します.