ステッピングモーター
ステッピング モーターは、電気信号をシャフトの個別の角運動に変換する電気機械デバイスです。ステッピング モーターを使用すると、機械の作動本体が動作の終了時に位置を固定することにより、厳密に制限された動作を実行できるようになります。
ステッピング モーターは、固定角度運動 (ステップ) を提供するアクチュエーターです。ローター角度の変化は、入力パルスに対するステッピング モーターの応答です。
ディスクリート電気ステッピング モーター ドライブは、デジタル制御デバイスと自然に組み合わされているため、デジタル制御の金属切断機、産業用ロボットやマニピュレーター、時計機構などにうまく使用できます。
ディスクリート電気ドライブは、シリーズを使用して実装することもできます。 非同期電気モーター、特別な制御により、ステップモードで動作できます。
すべてのタイプのステッピング モーターの動作原理は次のとおりです。電子スイッチの助けを借りて、電圧パルスが生成され、ステッピング モーターのステーターにある制御コイルに供給されます。
制御コイルの励磁順序に応じて、モーターの動作ギャップ内で磁界の 1 つまたは別の離散的な変化が発生します。ステッピング モーターの制御コイルの磁界の軸が角変位すると、そのローターが磁界に従って個別に回転します。ローターの回転の法則は、制御パルスのシーケンス、デューティ サイクル、周波数、およびステッピング モーターの種類と設計パラメータによって決まります。
ステッピングモーターの動作原理（ローターの離散的な動きを得る）を、2相ステッピングモーターの最も単純な回路の例を使用して考えます（図1）。
米。 1. アクティブローターを備えたステッピングモーターの簡略図
ステッピング モーターには、励磁 (制御) 巻線が配置される明確に定義された 2 対の固定子極があります。巻線 3 の端子 1H ～ 1K と巻線 2 の端子 2H ～ 2K です。各巻線は、固定子 1 SM の反対の極に配置された 2 つの部分で構成されます。
検討されているスキームのローターは 2 極の永久磁石です。コイルは、入力制御パルスのシングル チャネル シーケンスをマルチ チャネル シーケンス (ステッピング モーターの相数に応じて) に変換する制御デバイスからのパルスによって電力供給されます。
ローターを平衡位置に戻そうとする同期モーメントがローターに作用するため、位置は安定します: M = Mmax x sinα、
ここで、M.max — 最大モーメント、α — ステーターとローターの磁場の軸間の角度。
制御ユニットが電圧をコイル 3 からコイル 2 に切り替えると、水平極を持つ磁場が生成されます。ステータの磁界はステータの円周の 4 分の 1 で個別に回転します。この場合、ステータとロータの軸間の開き角α＝９０°が現れ、ロータには最大トルクＭｍａｘが作用することになる。ローターは角度 α = 90 °回転し、新しい安定位置をとります。したがって、ステータ界磁のステップ運動の後、モータのロータはステップ運動します。
ステッピング モーターは、入力信号の周波数をゼロから動作周波数に突然または徐々に増加させることによって開始され、停止はゼロを減少させることによって行われ、逆はステッピング モーターの巻線のスイッチング シーケンスを変更することによって行われます。
ステッピング モーターは次のパラメータによって特徴付けられます: 相 (制御コイル) とその接続方式、ステッピング モーターのタイプ (アクティブまたはパッシブ ローター付き)、シングル ローター ステップ (単一パルスでのローターの回転角度) ）、公称電源電圧、最大静止時モーメント、定格トルク、ローター慣性モーメント、加速周波数。
ステッピング モーターには、アクティブまたはパッシブ ローターを備えた単相、二相、および多相があります。ステッピング モーターは電子制御ユニットによって制御されます。ステッピング モーターの制御方式の例を図 2 に示します。
米。 2. 開ループステッピングモーター電気駆動装置の機能図
電圧パルスの形式の制御信号がブロック 1 の入力に供給され、パルスのシーケンスが、たとえば (ステッピング モーターの相数に応じて) 単極パルスの 4 相システムに変換されます。 。
ブロック 2 は、ステッピング モーター 4 の巻線がその出力に接続されているスイッチ 3 の通常動作に必要な持続時間と振幅に関してこれらのパルスを生成します。スイッチと他のブロックは直流電源によって電力を供給されます。 5.
ディスクリートドライブの品質に対する要求が高まるにつれ、ステッピングモーターに加えてコンバーターP、整流子K、およびステップセンサーDShを含むステッピング電気ドライブの閉回路(図3)が使用されます。このような個別ドライブでは、作業機構 RM のシャフトの実際の位置とステッピング モーターの速度に関する情報が自動レギュレータの入力に供給され、ドライブの動作の設定特性が提供されます。
米。 3. 閉ループディスクリートドライブの機能図
最新のディスクリート ドライブ システムでは、マイクロプロセッサ制御が使用されています。ステッピング モーター ドライブのアプリケーションの範囲は常に拡大しています。溶接機、同期装置、テープおよび記録機構、内燃機関の燃料供給制御システムなどでの使用が期待されています。
ステッピングモーターの利点:
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オープンループ構造であっても高精度です。舵角センサーなし。
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デジタル管理アプリケーションとのネイティブ統合。
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他のタイプのエンジンでは問題を引き起こすことが多い機械式スイッチがないためです。
ステッピングモーターの欠点:
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トルクは低いですが、連続駆動モーターと比較すると、
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制限速度;
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ぎくしゃくした動きによる高レベルの振動。
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開ループシステムではパルス損失を伴う大きな誤差と発振。
ステッピングモーターはメリットがデメリットをはるかに上回るため、駆動装置の電力が小さくても十分な場合によく使用されます。
この記事では、Daineko V.A.、Kovalinsky A.I. という本の資料を使用しています。農業企業の電気設備。