Produktbearbeitung
Das ursprüngliche Modell des Schrittmotors entstand in den späten 1930er Jahren von 1830 bis 1860. Mit der Entwicklung von Permanentmagnetmaterialien und der Halbleitertechnologie entwickelte sich der Schrittmotor schnell weiter und reifte.In den späten 1960er Jahren begann China mit der Erforschung und Herstellung von Schrittmotoren.Von da an bis in die späten 1960er Jahre wurden hauptsächlich wenige Produkte von Universitäten und Forschungsinstituten entwickelt, um bestimmte Geräte zu untersuchen.Erst Anfang der 1970er Jahre gelang der Durchbruch in Produktion und Forschung.Von Mitte der 70er bis Mitte der 1980er Jahre trat es in die Entwicklungsphase ein und es wurden kontinuierlich verschiedene Hochleistungsprodukte weiterentwickelt.Seit Mitte der 1980er Jahre hat sich die Technologie der chinesischen Hybrid-Schrittmotoren, einschließlich der Gehäusetechnologie und der Antriebstechnologie, aufgrund der Entwicklung und Entwicklung von Hybrid-Schrittmotoren allmählich dem Niveau ausländischer Industrien angenähert.Verschiedene Hybrid-Schrittmotoren-Produktanwendungen für seine Treiber nehmen zu.
Als Aktuator ist der Schrittmotor eines der Schlüsselprodukte der Mechatronik und wird häufig in verschiedenen Automatisierungsgeräten eingesetzt.Ein Schrittmotor ist ein Steuerelement mit offenem Regelkreis, das elektrische Impulssignale in Winkel- oder Linearverschiebung umwandelt.Wenn der Schritttreiber ein Impulssignal empfängt, treibt er den Schrittmotor an, um einen festen Winkel (dh Schrittwinkel) in die eingestellte Richtung zu drehen.Die Winkelverschiebung kann durch Steuern der Anzahl der Impulse gesteuert werden, um den Zweck einer genauen Positionierung zu erreichen.Der Hybrid-Schrittmotor ist ein Schrittmotor, der die Vorteile von Permanentmagneten und reaktiven Motoren kombiniert.Es ist in zwei Phasen, drei Phasen und fünf Phasen unterteilt.Der Zweiphasen-Schrittwinkel beträgt im Allgemeinen 1,8 Grad.Der dreiphasige Schrittwinkel beträgt im Allgemeinen 1,2 Grad.

Wie es funktioniert
Der Aufbau des Hybrid-Schrittmotors unterscheidet sich vom reaktiven Schrittmotor.Der Stator und der Rotor des Hybrid-Schrittmotors sind alle integriert, während der Stator und der Rotor des Hybrid-Schrittmotors in zwei Abschnitte unterteilt sind, wie in der Abbildung unten dargestellt.Auf der Oberfläche sind auch kleine Zähne verteilt.
Die beiden Nuten des Stators sind gut positioniert und darauf sind Wicklungen angeordnet.Oben sind zweiphasige 4-Paar-Motoren dargestellt, von denen 1, 3, 5 und 7 Magnetpole der A-Phasenwicklung und 2, 4, 6 und 8 Magnetpole der B-Phasenwicklung sind.Die benachbarten Magnetpolwicklungen jeder Phase sind in entgegengesetzte Richtungen gewickelt, um einen geschlossenen Magnetkreis zu erzeugen, wie in der Abbildung oben in x- und y-Richtung dargestellt.
Die Situation in Phase B ist ähnlich wie in Phase A. Die beiden Schlitze des Rotors sind um die halbe Teilung versetzt (siehe Abbildung 5.1.5), und die Mitte ist durch einen ringförmigen permanentmagnetischen Stahl verbunden.Die Zähne der beiden Abschnitte des Rotors haben entgegengesetzte Magnetpole.Nach dem gleichen Prinzip des reaktiven Motors kann sich der Schrittmotor kontinuierlich gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn drehen, solange der Motor in der Reihenfolge ABABA oder ABABA mit Strom versorgt wird.
Offensichtlich haben alle Zähne desselben Rotorblattsegments die gleiche Polarität, während die Polaritäten zweier Rotorsegmente unterschiedlicher Segmente entgegengesetzt sind.Der größte Unterschied zwischen einem Hybrid-Schrittmotor und einem reaktiven Schrittmotor besteht darin, dass es beim Entmagnetisieren des magnetisierten permanentmagnetischen Materials einen Schwingungspunkt und eine Ausschaltzone gibt.
Der Rotor eines Hybrid-Schrittmotors ist magnetisch, daher ist das bei gleichem Statorstrom erzeugte Drehmoment größer als das eines reaktiven Schrittmotors und sein Schrittwinkel ist normalerweise klein.Daher erfordern wirtschaftliche CNC-Werkzeugmaschinen im Allgemeinen einen hybriden Schrittmotorantrieb.Der Hybridrotor weist jedoch eine komplexere Struktur und eine große Rotorträgheit auf und seine Drehzahl ist geringer als die eines reaktiven Schrittmotors.

Struktur- und Antriebsbearbeitung
Es gibt viele inländische Hersteller von Schrittmotoren und ihre Funktionsprinzipien sind die gleichen.Im Folgenden werden ein inländischer Zweiphasen-Hybrid-Schrittmotor 42B Y G2 50C und sein Treiber SH20403 als Beispiel verwendet, um die Struktur und Antriebsmethode des Hybrid-Schrittmotors vorzustellen.[2]
Zweiphasen-Hybrid-Schrittmotorstruktur
In der industriellen Steuerung kann eine Struktur mit kleinen Zähnen an den Statorpolen und einer großen Anzahl von Rotorzähnen verwendet werden, wie in Abbildung 1 gezeigt, und ihr Schrittwinkel kann sehr klein gemacht werden.Abbildung 1 zwei

Im Strukturdiagramm des Phasenhybrid-Schrittmotors und im Verdrahtungsdiagramm der Schrittmotorwicklung in Abb. 2 sind die Zweiphasenwicklungen von A und B in radialer Richtung phasengetrennt und es gibt 8 hervorstehende Magnetpole der Umfang des Stators.Die 7 Magnetpole gehören zur A-Phasen-Wicklung und die 2, 4, 6 und 8 Magnetpole gehören zur B-Phasen-Wicklung.Auf jeder Polfläche des Stators befinden sich 5 Zähne und auf dem Polkörper befinden sich Steuerwicklungen.Der Rotor besteht aus einem ringförmigen magnetischen Stahl und zwei Abschnitten aus Eisenkernen.Der ringförmige Magnetstahl ist in axialer Richtung des Rotors magnetisiert.Die beiden Abschnitte der Eisenkerne sind jeweils an den beiden Enden des Magnetstahls angebracht, so dass der Rotor in axialer Richtung in zwei Magnetpole unterteilt ist.50 Zähne sind gleichmäßig auf dem Rotorkern verteilt.Die kleinen Zähne auf den beiden Abschnitten des Kerns sind um die Hälfte der Teilung versetzt.Die Steigung und Breite des Festrotors sind gleich.

Arbeitsablauf eines Zweiphasen-Hybrid-Schrittmotors
Wenn die zweiphasigen Steuerwicklungen der Reihe nach Strom zirkulieren lassen, wird pro Takt nur eine Phasenwicklung mit Strom versorgt, und vier Takte bilden einen Zyklus.Wenn ein Strom durch die Steuerwicklung fließt, wird eine magnetomotorische Kraft erzeugt, die mit der vom permanentmagnetischen Stahl erzeugten magnetomotorischen Kraft interagiert, um ein elektromagnetisches Drehmoment zu erzeugen und eine schrittweise Bewegung des Rotors zu bewirken.Wenn die A-Phasen-Wicklung mit Strom versorgt wird, zieht der S-Magnetpol, der durch die Wicklung am N-Außenpol 1 des Rotors erzeugt wird, den N-Pol des Rotors an, so dass der Magnetpol 1 Zahn-an-Zahn ist und die magnetischen Feldlinien gerichtet sind Vom Nordpol des Rotors zur Zahnoberfläche des Magnetpols 1 und des Magnetpols 5 Zahn an Zahn sind die Magnetpole 3 und 7 Zahn an Nut, wie in Abbildung 4 dargestellt
图 A-Phasen-erregter Rotor N extremes Stator-Rotor-Gleichgewichtsdiagramm.Da die kleinen Zähne auf den beiden Abschnitten des Rotorkerns um die halbe Teilung versetzt sind, stößt das von den Magnetpolen 1' und 5' erzeugte Südpol-Magnetfeld am Südpol des Rotors den Südpol des Rotors ab. Das ist genau Zahn-zu-Schlitz mit dem Rotor, und der Pol 3' und die 7′-Zahnoberfläche erzeugen ein N-Pol-Magnetfeld, das den S-Pol des Rotors anzieht, so dass die Zähne den Zähnen gegenüberstehen.Das Rotor-N-Pol- und S-Pol-Rotor-Gleichgewichtsdiagramm bei bestromter A-Phasenwicklung ist in Abbildung 3 dargestellt.

Da der Rotor insgesamt 50 Zähne hat, beträgt sein Teilungswinkel 360 ° / 50 = 7,2 ° und die Anzahl der Zähne, die jede Polteilung des Stators einnimmt, ist keine ganze Zahl.Wenn daher die A-Phase des Stators erregt wird, liegen der N-Pol des Rotors und der Pol von 1 den Rotorzähnen gegenüber, und die fünf Zähne des Magnetpols 2 der Phase B-Wicklung liegen daneben Die Rotorzähne haben einen Versatz von 1/4 Teilung, also 1,8°.Wo der Kreis gezeichnet ist, werden die Zähne des A-Phase-Magnetpols 3 und des Rotors um 3,6° verschoben und die Zähne werden mit den Nuten ausgerichtet.
Die magnetische Feldlinie ist eine geschlossene Kurve entlang des N-Endes des Rotors → A (1) S-Magnetpol → magnetisch leitender Ring → A (3') N-Magnetpol → Rotor-S-Ende → Rotor-N-Ende.Wenn Phase A ausgeschaltet und Phase B mit Strom versorgt wird, erzeugt Magnetpol 2 eine N-Polarität und die ihm am nächsten liegenden S-Pol-Rotorzähne werden angezogen, sodass sich der Rotor um 1,8 ° im Uhrzeigersinn dreht, um Magnetpol 2 und Rotorzähne an Zähne zu erreichen , B Die Phasenentwicklung der Statorzähne der Phasenwicklung ist in Abb. 5 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt weisen der Magnetpol 3 und die Rotorzähne eine Fehlausrichtung von 1/4 Teilung auf.
Analog dazu dreht sich der Rotor schrittweise im Uhrzeigersinn, wenn die Bestromung in der Reihenfolge von vier Schlägen fortgesetzt wird.Bei jeder Bestromung dreht sich jeder Impuls um 1,8°, was bedeutet, dass der Schrittwinkel 1,8° beträgt und der Rotor sich einmal dreht. Erfordert 360° / 1,8° = 200 Impulse (siehe Abbildungen 4 und 5).

Das Gleiche gilt für das äußerste Ende des Rotors S. Wenn die Wicklungszähne den Zähnen gegenüberstehen, ist der Magnetpol einer Phase daneben um 1,8° verschoben.3 Schrittmotortreiber Der Schrittmotor muss über einen Treiber und eine Steuerung verfügen, um normal zu funktionieren.Die Aufgabe des Treibers besteht darin, die Steuerimpulse ringförmig zu verteilen und die Leistung zu verstärken, sodass die Wicklungen des Schrittmotors in einer bestimmten Reihenfolge mit Strom versorgt werden, um die Drehung des Motors zu steuern.Der Treiber des Schrittmotors 42BYG250C ist SH20403.Für eine 10-V-40-V-Gleichstromversorgung müssen die Klemmen A +, A-, B + und B- an die vier Leitungen des Schrittmotors angeschlossen werden.Die Anschlüsse DC + und DC- sind mit der Gleichstromversorgung des Treibers verbunden.Die Eingangsschnittstellenschaltung umfasst den gemeinsamen Anschluss (mit dem Pluspol der Eingangsanschluss-Stromversorgung verbinden)., Impulssignaleingang (geben Sie eine Reihe von Impulsen ein, intern zugewiesen, um den Schrittmotor A, B-Phase anzutreiben), Richtungssignaleingang (kann die positive und negative Drehung des Schrittmotors realisieren), Offline-Signaleingang.
VorteileBearbeiten
Der Hybrid-Schrittmotor ist in zwei Phasen, drei Phasen und fünf Phasen unterteilt: Der Zweiphasen-Schrittwinkel beträgt im Allgemeinen 1,8 Grad und der Fünfphasen-Schrittwinkel beträgt im Allgemeinen 0,72 Grad.Mit zunehmendem Schrittwinkel wird der Schrittwinkel verringert und die Genauigkeit verbessert.Dieser Schrittmotor wird am häufigsten verwendet.Hybrid-Schrittmotoren vereinen die Vorteile von reaktiven und permanentmagnetischen Schrittmotoren: Die Anzahl der Polpaare entspricht der Anzahl der Rotorzähne, die je nach Bedarf in einem weiten Bereich variiert werden kann;Die Wicklungsinduktivität variiert mit
Die Änderung der Rotorposition ist gering und ermöglicht eine optimale Betriebssteuerung.Der Magnetkreis mit axialer Magnetisierung, der neue Permanentmagnetmaterialien mit einem hohen magnetischen Energieprodukt verwendet, trägt zur Verbesserung der Motorleistung bei.Rotormagnetstahl sorgt für Erregung;keine offensichtliche Schwingung.[3]