Seleção do motor de passo: Um guia abrangente para selecionar o motor de passo certo para o seu aplicativo
Selecionar o motor de passo certo é uma tarefa crítica que afeta diretamente o desempenho, eficiência, e longevidade do seu aplicativo. Seja você um oficial de conformidade que procura garantir a confiabilidade dos sistemas de automação ou parte de um departamento de compras com o objetivo de otimizar a seleção de fornecedores, Compreender as nuances da seleção do motor de passo é crucial.
Neste guia, Vamos nos aprofundar nos meandros de escolher o Motor de passo apropriado, Examinando os vários tipos disponíveis, e fornecer uma análise de comparação para ajudar no seu processo de tomada de decisão.
Compreendendo os princípios básicos do motor de passo
UMA motor de passo é um dispositivo eletromecânico que converte pulsos elétricos em movimentos mecânicos discretos. Ao contrário dos motores convencionais, Os motores de passo se movem em etapas precisas, tornando -os ideais para aplicações que requerem posicionamento preciso e controle de velocidade. Esta seção descreverá brevemente as características fundamentais dos motores de passo.
Tipos de motores de passo
motores de passo venha em vários tipos, cada um com atributos exclusivos que os tornam adequados para aplicações específicas. Compreender esses tipos é essencial para tomar uma decisão informada.
1. Motores de passo para ímã permanente
Ímã Permanente (PM) Os motores de passo usam um ímã permanente no rotor e operam na atração e repulsão entre os postes do rotor e do estator. Eles são conhecidos por sua simplicidade e custo-efetividade. Esses motores geralmente são adequados para aplicações que requerem torque baixo a moderado e precisão moderada.
2. Motores de passo de relutância variável
Relutância Variável (RV) Os motores de passo são caracterizados por um rotor feito de ferro macio, que se alinham para minimizar a relutância entre o rotor e o estator. Eles são normalmente usados em aplicações que requerem alta velocidade e baixo torque. Os motores de passo VR são menos comuns devido à sua menor proporção de torque / inércia em comparação com outros tipos.
3. Motores de passo híbridos
Motores de passo híbridos Combine as características dos motores de PM e VR, oferecendo alto torque e precisão. Eles são do tipo mais versátil, tornando -os adequados para uma ampla gama de aplicações. Os motores de passo híbridos geralmente são a escolha preferida para aplicações que requerem alto desempenho e precisão.
Considerações importantes na seleção do motor de passo
Escolher o motor de passo certo envolve avaliar vários fatores -chave. Essas considerações garantem que o motor selecionado alinhe com os requisitos e restrições do seu aplicativo.
Requisitos de torque
O torque é um fator crítico na seleção do motor de passo. É essencial determinar os requisitos de torque do seu aplicativo, incluindo o torque de retenção e o torque de corrida. Torque de retenção é a quantidade de torque necessária para manter o motor em posição quando não se movendo, enquanto o torque de execução é necessário durante a operação. Subestimar os requisitos de torque podem levar a problemas de desempenho e falha motora.
Ângulo de passo e resolução
O ângulo de passo de um motor de passo determina sua resolução e precisão. As aplicações que requerem precisão de posicional fina beneficia de motores com ângulos de passo menores. É essencial equilibrar o ângulo da etapa com os requisitos de velocidade e torque para garantir o desempenho ideal.
Velocidade e aceleração
As capacidades de velocidade e aceleração de um motor de passo devem atender às demandas do seu aplicativo. Considere a velocidade máxima que o motor deve alcançar e com que rapidez ele precisa acelerar para essa velocidade. Aplicações de alta velocidade requerem motores com baixa inércia e índices de torque / inércia.
Condições ambientais
Fatores ambientais, como temperatura, umidade, e a exposição a poeira ou produtos químicos pode afetar o desempenho do motor. É crucial selecionar um motor projetado para suportar as condições ambientais do seu aplicativo. Motores com proteção de entrada superior (IP) As classificações oferecem melhor resistência a fatores ambientais.
Análise de comparação de tipos de motor de passo
Para ajudar no seu processo de seleção, Fornecemos uma análise de comparação dos diferentes tipos de motor de passo com base em vários critérios críticos.
Recursos de torque e velocidade
- Motores de ímã permanentes: Oferecer torque e velocidade moderados, Adequado para aplicações de uso geral.
- Motores de relutância variável: Forneça alta velocidade, mas menor torque, ideal para alta velocidade, Aplicações de baixa carga.
- Motores híbridos: Fornecer alto torque e precisão, tornando -os adequados para aplicações exigentes.
Considerações de custo
- Motores de ímã permanentes: Geralmente a opção mais econômica, ideal para projetos preocupados com o orçamento.
- Motores de relutância variável: Normalmente mais acessível que os híbridos, mas menos versátil.
- Motores híbridos: Custo mais alto, justificado por desempenho superior e versatilidade.
Precisão e precisão
- Motores de ímã permanentes: Oferecer precisão moderada, Adequado para aplicações com requisitos de precisão menos rigorosos.
- Motores de relutância variável: Fornecer menor precisão devido ao seu design.
- Motores híbridos: Entregar alta precisão, ideal para aplicações que requerem posicionamento exato.
Aplicações do mundo real de motores de passo
Os motores de passo encontram aplicativos em inúmeras indústrias, Da fabricação e robótica a cuidados de saúde e eletrônicos de consumo. Compreender seus aplicativos do mundo real pode fornecer informações sobre sua versatilidade e utilidade.
Fabricação e automação
Na fabricação, Os motores de passo são usados em máquinas CNC, 3Impressoras D, e sistemas transportadores, onde controle e repetibilidade precisos são essenciais. Sua capacidade de operar em ambientes agressivos os torna ideais para linhas de produção automatizadas.
Robótica e aeroespacial
Os motores de passo são essenciais em robótica para controle e posicionamento de movimento. Em aeroespacial, Eles são empregados em sistemas de posicionamento e aviônicos de satélite, onde precisão e confiabilidade são fundamentais.
Dispositivos médicos
Na área médica, Os motores de passo são usados em sistemas de imagem, bombas de infusão, e equipamento de automação de laboratório, onde precisão e confiabilidade são críticas para a segurança do paciente e a precisão do diagnóstico.
Caso de seleção do motor de passo
Caso 1: Parafuso + Acionamento direto do motor de passo
- Análise de condição de trabalho:
- Coeficiente de atrito: 0.1
- Aceleração devido à gravidade: 10
- Cálculo de eficiência: Acoplamento + Consequência + Parafuso = 0.99 × 0.99 × 0.95 = 0.93
- Inércia de acoplamento: 0.1 × 10^-4 kg · m²
- Parâmetros de parafuso:
- Liderar: 40milímetros
- Velocidade de operação máxima: 0.5EM
- Tempo de aceleração: 0.5é
- Carregar: 50kg
- Inércia de rotação do parafuso: 0.6 × 10^-4 kg · m²
- Cálculo do parâmetro do parafuso:
- Velocidade de rotação: N = v/a = 12,5rps = 750rpm
- Torque de velocidade constante: T = pb (μmg + F) / 2pi = 0.04 × 550 / (2 × 3.14 × 0.93) = 3,76nm
- Torque de aceleração: J_total = 20.7 × 10^-4 kg · m², b = 157 rad/s², T = j_total × β = 0,32499nm
- Torque de carga total: T = torque de aceleração + Torque de velocidade constante = 4,085nm
- Fator de segurança: Selecione um fator de segurança de 1.5, Torque selecionado = 4.085 × 1.5 = 6.1275nm
- Conclusão: É necessário um motor de passo que pode produzir pelo menos 6,2 nm a uma velocidade de 750rpm/12.5rps
Caso 2: Eixo de saída do motor de passo diretamente conectado à polia através da correia no rolo de acionamento
- Parâmetros:
- Diâmetro da polia: 3cm, Peso: 0.01kg
- Inércia do rotor: 0.023kg · cm²
- Peso da correia: 0.04kg
- Diâmetro do rolo: 6cm, Peso: 0.15kg
- Torque de atrito do eixo do rotor: 0.03KGF · cm
- Exigência: O rolo deve ser acelerado de repouso para 300rpm dentro de 0,1s usando um motor de passo (ângulo de passo 1,8 °)
- Cálculos:
- Inércia de carga total no eixo do motor j = j1 + J2 + J3 + J4 = 0,293kg · cm²
- Velocidade do motor = 300 × (60/30) = 600rpm
- Frequência de pulso de acionamento f2 = 6 × 600 / 1.8 = 2000pps
- Torque necessário t = 2.93 × 10^-5 × (1.8Π/180) (2000 – 0) / 0.1 + 0.0029 = 0,0213nm
- Fator de segurança SF = 1.5, então t = 32mn · m (0.327KGF · cm)
- Conclusão: Um motor de passo com este torque pode atender aos requisitos em 2000pps
Caso 3: Cálculo de torque de aceleração para uma inércia de carga de 2kg · cm²
- Parâmetros:
- Inércia de carga: 2kg · cm²
- Tempo de aceleração: 0.1é
- Torque de atrito: 0
- Ângulo do passo: 1.8°
- Inércia rotacional do eixo do motor: 2kg · cm²
- Torque de atrito: 0.3KGF · cm²
- Inércia do rotor: 0.5kg · cm²
- Tempo de aceleração: 40EM
- Frequência de pulso: 1600PPS
- Cálculos: T = j × (ω2 – ω1) / t = 2 × (157 – 0) / 0.1 = 314nm
- Conclusão: Selecione um motor de passo com torque de saída que atenda aos requisitos
Caso 4: Seleção do motor de passo para um sistema de transmissão de correia
- Parâmetros:
- Peso de carga: 50kg
- Diâmetro da polia síncrona: 120milímetros
- Razões de redução R1 = 10, R2 = 2
- Coeficiente de atrito de carga e máquina: 0.6
- Velocidade máxima de carga: 30m/meu
- Tempo de aceleração: 200EM
- Cálculos:
- Inércia de carga refletida no eixo do motor
- Velocidade do motor necessária
- Torque necessário para acionar a carga, incluindo o torque necessário para superar o atrito e o torque necessário para aceleração de carga
- Conclusão: Selecione um modelo de motor de passo que atenda aos requisitos de carga com base nos resultados do cálculo
Caso 5: Seleção de motor servo para uma estrutura de parafuso de bola
- Parâmetros:
- Peso de carga: 200kg
- Parafuso chumbo: 20milímetros
- Diâmetro do parafuso: 50milímetros
- Peso do parafuso: 40kg
- Coeficiente de atrito: 0.2
- Eficiência mecânica: 0.9
- Velocidade de movimento da carga: 30m/meu
- Cálculos:
- Inércia de carga refletida no eixo do motor
- Velocidade do motor necessária
- Torque necessário para acionar a carga, incluindo o torque necessário para superar o atrito e o torque necessário para a aceleração da carga e parafusos
- Conclusão: Selecione um motor de passo que atenda aos requisitos de carga comparando as curvas características de frequência de torque de diferentes modelos de motor de passo
Caso 6: Seleção do motor de passo para equipamentos automatizados
- Parâmetros:
- Carregar: 5kg
- AVC: 100milímetros
- Precisão: 0.1milímetros
- Cálculos:
- Requisito de torque estático: 0.5Nm
- Requisito de torque dinâmico: 0.8Nm
- Conclusão: Selecione um motor de passo em duas fases com um ângulo de etapa de 1,8 ° e uma corrente nominal de 2a, combinado com uma unidade de corrente constante, produzindo uma corrente de 2a e uma tensão de 24V
Conclusão
Selecionar o motor de passo certo é uma tarefa complexa que requer uma consideração cuidadosa de vários fatores, incluindo torque, velocidade, precisão, e condições ambientais. Ao entender os diferentes tipos de motores de passo e seus respectivos pontos fortes, Você pode tomar uma decisão informada que garante o desempenho ideal para o seu aplicativo.
Se você é um oficial de conformidade, garantindo a adesão regulatória em sistemas de automação ou parte de uma equipe de compras otimizando a seleção de fornecedores, Este guia fornece o conhecimento necessário para navegar nos meandros da seleção do motor de passo com confiança.
