Author: alex20

Grundlagen von Hybrid-Schrittmotoren

Der Hybrid-Schrittmotor ist ein Schrittmotor, der die Vorteile des Permanentmagnettyps und des reaktiven Typs kombiniert. Es ist in zwei Phasen, drei Phasen und fünf Phasen unterteilt. Der Zweiphasen-Schrittwinkel beträgt im Allgemeinen 1,8 Grad, der Dreiphasen-Schrittwinkel beträgt im Allgemeinen 1,2 Grad und der Fünfphasen-Schrittwinkel beträgt im Allgemeinen 0,72 Grad.

Hybrid-Schrittmotor Rotor selbst hat magnetische, so dass in der gleichen Statorstrom zu produzieren Drehmoment ist größer als die Reaktion Schrittmotor, und seine Schrittwinkel ist in der Regel kleiner, so dass die wirtschaftliche CNC-Werkzeugmaschinen müssen in der Regel durch Hybrid-Schrittmotor angetrieben werden. Allerdings ist die Struktur des Hybridrotors komplexer, die Rotorträgheit ist groß, und seine Schnelligkeit ist geringer als die des reaktiven Schrittmotors.

Warum können Hybrid-Schrittmotoren bei hohen Drehzahlen kein hohes Drehmoment erzeugen?

Hybrid-Schrittmotoren verwenden ein Hybridgetriebe oder ein Hybrid-Schrittsystem, um die Leistung und das Drehmoment des Motors zu erhöhen. Dieses Hybridsystem ermöglicht es dem Motor, wie ein herkömmlicher oder linearer Schrittmotor zu arbeiten, der sich nur in eine Richtung bewegt, aber auch wie ein Gleichstrommotor, der sich in beide Richtungen bewegt.

Dieses Hybridsystem ermöglicht dem Hybrid-Schrittmotor eine höhere Auflösung oder Schrittgröße, was die Leistung und Effizienz des Motors erhöht, wodurch der Schrittmotor leistungsstärker wird, aber weniger Energie verbraucht als ein herkömmlicher oder linearer Schrittmotor. Bei Hybrid-Schrittmotoren ist ein weiterer Faktor, der das Hochgeschwindigkeitsdrehmoment begrenzt, die Stromanstiegsgeschwindigkeit in den Wicklungen (dI/dt), die direkt proportional zur angelegten Spannung (v) und umgekehrt proportional zur Induktivität des Motors (L) ist. Wenn die Drehzahl eines Schrittmotors steigt, nimmt das Drehmoment ab, da Schrittmotoren bei hohen Drehzahlen nicht viel Drehmoment erzeugen können, und wenn die Drehzahl sinkt, steigt das Drehmoment. Die wichtigsten Merkmale der Schrittmotorleistung sind präzise Positionierung, gutes Stillstandsdrehmoment und gutes Drehmoment bei niedriger Drehzahl. Einige Anwendungen erfordern jedoch ein hohes Drehmoment bei hohen Drehzahlen und Design-/Steuerungsspezifikationen erfordern die Verwendung von Schrittmotoren. Hybrid-Schrittmotoren sind vor allem für ihre Fähigkeit bekannt, bei hohen Drehzahlen ein hohes Drehmoment zu erzeugen, können aber in bestimmten Anwendungen eingesetzt werden.

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Wie wählt man das richtige Schrittmotormodell aus?

1.Wie wählt man Servomotoren und Schrittmotoren richtig aus?

 

Dies hängt hauptsächlich von der konkreten Anwendungssituation ab. Vereinfacht ausgedrückt müssen Folgendes bestimmt werden: die Art der Last (z. B. horizontale oder vertikale Last usw.), Anforderungen an Drehmoment, Trägheit, Geschwindigkeit, Genauigkeit, Beschleunigung und Verzögerung usw ., und Steuerungsanforderungen der oberen Ebene (z. B. Portschnittstellen- und Kommunikationsanforderungen), die Hauptsteuerungsmethode ist Position, Drehmoment oder Geschwindigkeit. Die Stromversorgung erfolgt über Gleich- oder Wechselstrom oder batteriebetrieben und der Spannungsbereich ist einstellbar. Bestimmen Sie auf dieser Grundlage das Modell des Motors und des dazugehörigen Treibers oder Controllers.

 

2.Wie verwende ich einen Schrittmotortreiber?

 

Abhängig vom Strom des Motors wird ein Treiber mit einem Strom größer oder gleich diesem verwendet. Wenn geringe Vibrationen oder hohe Präzision erforderlich sind, kann ein unterteilter Treiber verwendet werden. Verwenden Sie bei Motoren mit hohem Drehmoment so weit wie möglich Hochspannungsantriebe, um eine gute Hochgeschwindigkeitsleistung zu erzielen.

 

 

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3. Was ist der Unterschied zwischen 2-Phasen- und 5-Phasen-Schrittmotoren und wie wählt man sie aus?

 

2-Phasen-Motoren sind kostengünstig, weisen jedoch bei niedrigen Drehzahlen stärkere Vibrationen und bei hohen Drehzahlen einen schnellen Drehmomentabfall auf. Der 5-Phasen-Motor hat weniger Vibrationen und eine gute Hochgeschwindigkeitsleistung. Er ist 30 bis 50 % schneller als der 2-Phasen-Motor. In manchen Fällen kann er den Servomotor ersetzen.

 

4. Sollte ich ein DC-Servosystem oder ein AC-Servosystem wählen?

 

Vor- und Nachteile von DC-Servomotoren：

 

Vorteile: präzise Drehzahlregelung, sehr harte Drehmoment-Geschwindigkeitscharakteristik, einfaches Regelprinzip, gute lineare Einstellcharakteristik, schnelle Reaktionszeit, einfache Bedienung und günstiger Preis.

 

Nachteile: Bürstenkommutierung, Geschwindigkeitsbegrenzung, zusätzlicher Widerstand, Entstehung von Verschleißpartikeln (nicht geeignet für staubfreie und explosionsgefährdete Umgebungen)

 

 

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Vor- und Nachteile von AC-Servomotoren：

 

Vorteile: gute Drehzahlregeleigenschaften, gleichmäßige Regelung im gesamten Drehzahlbereich, nahezu keine Schwingungen, hoher Wirkungsgrad von über 90 %, geringere Wärmeentwicklung, Hochgeschwindigkeitsregelung, hochpräzise Positionsregelung (abhängig von der Encodergenauigkeit), stabil Betrieb. Es zeichnet sich durch gute Steuerbarkeit, schnelle Reaktion, hohe Empfindlichkeit und strenge Nichtlinearitätsindikatoren für mechanische Eigenschaften und Einstelleigenschaften aus. Innerhalb des Nennbetriebsbereichs können ein konstantes Drehmoment, geringe Trägheit, geringe Geräuschentwicklung, kein Bürstenverschleiß und Wartungsfreiheit (geeignet für staubfreie und explosionsgefährdete Umgebungen) erreicht werden.

 

Nachteile: Die Steuerung ist komplizierter, die Treiberparameter müssen vor Ort angepasst und die PID-Parameter ermittelt werden und es sind mehr Verbindungen erforderlich.

 

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Welche Funktion hat der Schrittmotortreiber?

Ein Schrittmotortreiber ist ein Aktuator, der elektrische Impulse in Winkelverschiebungen umwandelt. Schrittmotoren und Schrittmotortreiber bilden ein Schrittmotor-Antriebssystem. Die Leistung des Schrittmotor-Antriebssystems hängt nicht nur von der Leistung des Schrittmotors selbst ab, sondern auch von der Qualität des Schrittmotortreibers. Die Forschung zu Schrittmotortreibern erfolgt nahezu zeitgleich mit der Forschung zu Schrittmotoren. Welche Rolle spielt also ein Schrittmotortreiber?

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1.Motorposition und -geschwindigkeit steuern Schrittmotortreiber sind ein integraler Bestandteil von Schrittmotorsystemen. Es steuert die Position und Geschwindigkeit des Motors durch den Empfang von Steuersignalen. Die Motorpositionssteuerung wird durch die Steuerung der Anzahl der Schritte erreicht, die der Schrittmotor dreht. Wenn sich jeder Schrittmotor um einen Schritt dreht, muss er ein entsprechendes Impulssignal abgeben. Nachdem der Schrittmotortreiber das vollständige Impulssignal empfangen hat, kann er die Anzahl genau steuern Anzahl Schritte dreht sich der Motor. Zur Steuerung der Drehzahl des Motors kann der Schrittmotortreiber dies erreichen, indem er die Frequenz der Impulse steuert. Mit anderen Worten: Wenn in einer bestimmten Zeit mehr Impulse gesendet werden, dreht sich der Motor schneller.

  1. Verbessern Sie die Systemgenauigkeit und –zuverlässigkeit

Schrittmotortreiber können nicht nur die Position und Geschwindigkeit des Motors schnell und genau steuern, sondern auch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Systems effektiv verbessern. Einer der Vorteile von Schrittmotorsystemen ist ihre hohe Genauigkeit, da Schrittmotoren Drehbewegungen in diskrete Schrittbewegungen umwandeln und so eine genaue Positionierung des Motors gewährleisten. Als einer der wichtigsten Controller kann der Schrittmotortreiber eine genaue Steuerung der Impulssignale gewährleisten und so die Systemgenauigkeit weiter verbessern. Darüber hinaus verfügt der Schrittmotortreiber über Funktionen wie Rückfluss- und Kurzschlussschutz, die die Sicherheit des Motors und des Systems wirksam schützen und die Zuverlässigkeit des Systems verbessern können.

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Im Allgemeinen spielen Schrittmotortreiber eine sehr wichtige Rolle für den normalen Betrieb von Schrittmotorsystemen. Es kann die Systemgenauigkeit und -zuverlässigkeit verbessern, indem es die Position und Geschwindigkeit des Motors steuert, und wird häufig in Automatisierungsgeräten und Branchen wie CNC-Werkzeugmaschinen, Druckern und automatischen Steuerventilen eingesetzt.

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Was ist ein Pfannkuchenmotor?

Der Pfannkuchenmotor ist ein besondere Art von Schrittmotor, der den Schritt des Motors durch elektrische Impulse steuert. Sein Aufbau ähnelt dem eines Gleichstrommotors. Der Pfannkuchenmotor besteht aus einem Stator, einem Rotor, einer Endabdeckung, einer Rotorwelle, zwei Vorder- und Rückplatten und einer Statorspule.

Die Funktion des Pfannkuchenmotors

1.Hohe Präzision: Der Pfannkuchenmotor kann je nach Steuersignal präzise Schritte erzielen. Er zeichnet sich durch hohe Präzision, schnelle Reaktion, starke Stabilität usw. aus und wird häufig in mechanischen Geräten mit hohen Präzisionsanforderungen eingesetzt.

2.Hohe Leistung: Der Pfannkuchenmotor erzeugt beim Betrieb ein großes Drehmoment, das ausreichend Antriebskraft für mechanische Geräte bereitstellen kann. Er eignet sich für schwere Lasten, niedrige Geschwindigkeiten und Anlässe mit hohen Anlaufdrehmomentanforderungen.

  1. Einfache Steuerung: Das Steuersignal des Pfannkuchenmotors muss nur elektrische Impulse ausgeben, und die Steuerung ist einfach und bequem.Darüber hinaus kann eine Mikroschrittsteuerung erreicht und eine genauere Bewegungssteuerung für mechanische Geräte bereitgestellt werden.
  2. Hohe Zuverlässigkeit: Der Pfannkuchenmotor ist nicht leicht zu beschädigen, hat eine relativ lange Lebensdauer und ist im Einsatz sehr zuverlässig.

Anwendung eines Pfannkuchenmotors

Der Pfannkuchenmotor zeichnet sich durch hohe Präzision, hohe Leistung, einfache Steuerung und hohe Zuverlässigkeit aus und wird häufig in Robotern, Automatisierungsgeräten, medizinischen Geräten und anderen Bereichen eingesetzt, um die Antriebskraft für die Bewegung mechanischer Geräte bereitzustellen und einen effizienten Betrieb mechanischer Geräte zu erreichen .

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Der Unterschied zwischen Hybrid-Schrittmotor und Schrittmotor

Hybrid-Schrittmotoren sind derzeit weit verbreitete Schrittmotoren, deren Arbeitsprinzip darin besteht, die beiden Prinzipien des Permanentmagnettyps und des Typs mit variabler Reluktanz zu kombinieren.

Der Hybrid-Schrittmotor vereint die Vorteile des reaktiven und des Permanentmagnettyps. Sein Stator verfügt über mehrphasige Wicklungen, der Rotor besteht aus Permanentmagnetmaterialien und sowohl am Rotor als auch am Stator befinden sich mehrere kleine Zähne, um die Schrittgenauigkeit zu verbessern. Es zeichnet sich durch ein großes Ausgangsdrehmoment, eine gute dynamische Leistung und einen kleinen Schrittwinkel aus, weist jedoch eine komplexe Struktur und relativ hohe Kosten auf.

Hybrid-Schrittmotoren unterscheiden sich in Struktur und Funktionsprinzip von gewöhnlichen Schrittmotoren. Die spezifischen Unterschiede sind wie folgt:

Der Aufbau ist anders: Der Rotor des Hybrid-Schrittmotors besteht aus Permanentmagneten und einem Eisenkern. Der Eisenkern hat Zähne, und die Permanentmagnete sind in den Zahnschlitzen angebracht, so dass der Rotor des Motors eine magnetische und magnetische Wirkung hat zahnartige Struktur. Ein gewöhnlicher Schrittmotor hat nur einen Rotor, der aus einem Eisenkern besteht, und keine Permanentmagnete.

Das Funktionsprinzip ist anders: Gewöhnliche Schrittmotoren erzeugen Magnetfelder, indem sie Ströme an verschiedene Statorspulen anlegen und dann die Richtung und Größe der Ströme steuern, um den Rotor zwischen verschiedenen Polpositionen rotieren zu lassen. Der Hybrid-Schrittmotor nutzt die Wechselwirkung zwischen dem Permanentmagneten und dem Eisenkern, um ein Magnetfeld zu erzeugen und die Richtung und Stärke des Stroms zu steuern, wodurch der Rotor zwischen verschiedenen Polpositionen rotiert.

Unterschiedliches Drehmoment und Auflösung: Hybrid-Schrittmotoren haben ein höheres Drehmoment und eine höhere Auflösung. Aufgrund des Vorhandenseins von Permanentmagneten verfügt der Motor über ein höheres magnetisches Energieprodukt, wodurch der Motor eine stärkere Antriebskraft und ein höheres Drehmoment aufweist. Gewöhnliche Schrittmotoren sind relativ schwach.

Unterschiedliche Steuerungsmethoden: Gewöhnliche Schrittmotoren verwenden normalerweise eine Steuerung mit offenem Regelkreis, die die Positionsgenauigkeit des Rotors nur innerhalb eines bestimmten Bereichs garantieren kann. Hybrid-Schrittmotoren verwenden in der Regel eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis, um eine höhere Positionsgenauigkeit zu erreichen.

Kurz gesagt, Hybrid-Schrittmotoren haben ein höheres Drehmoment und eine höhere Auflösung, eine höhere Steuergenauigkeit und komplexere Strukturen als gewöhnliche Schrittmotoren. Daher eignen sich Hybrid-Schrittmotoren für Anwendungen, die eine präzisere Steuerung und höhere Leistung erfordern, während gewöhnliche Schrittmotoren für allgemeine Steuerungsanforderungen geeignet sind.

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Was ist ein NEMA-Standard-Schrittmotor?

 

 

 

NEMA ist die Abkürzung für „National Electrical Manufacturers Association“ in den Vereinigten Staaten. Obwohl es sich bei diesem Verband um einen amerikanischen Verband handelt, haben sich die von NEMA entwickelten Standards nach und nach zu weltweit einheitlichen Standards entwickelt. Die in den von der National Electrical Manufacturing Association festgelegten Standards verwendeten Einheiten sind jedoch imperiale Einheiten und nicht die international akzeptierten metrischen Einheiten.

Im Jahr 1984 entwickelte die National Electrical Manufacturing Association (NEMA) eine Reihe von Standards basierend auf der Motorgröße. Dieser Satz von Standards wird auch heute noch verwendet. Dieses Normenwerk legt die Standardanforderungen für Motoren wie „NEMA 17“ und „NEMA 23“ fest.

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Heutzutage sind der NEMA17-Schrittmotor und der NEMA23-Schrittmotor sehr beliebte Schrittmotoren. Allerdings sorgt der Name NEMA17 auch für große Verwirrung. Die 17 in NEMA17 bezieht sich auf die Motorbasisgröße von 1,7 Zoll (ungefähr 42 mm, daher werden NEMA17-Schrittmotoren oft auch als 42-Schrittmotoren bezeichnet). Und diese Zahl 17 hat nichts mit der Betriebsspannung, dem Strom, dem Schrittwinkel oder der Polarität des Motors zu tun. Dementsprechend bezieht sich die Zahl 23 in NEMA23 auf eine Motorrahmengröße von 2,3 Zoll und so weiter.

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Häufig gestellte Fragen zu Schrittmotoren

1.Kann die Unterteilungsnummer des Unterteilungstreibers die Genauigkeit darstellen?

Die Unterteilungstechnologie von Schrittmotoren ist im Wesentlichen eine elektronische Dämpfungstechnologie. Ihr Hauptzweck besteht darin, die niederfrequenten Vibrationen von Schrittmotoren zu schwächen oder zu beseitigen. Die Verbesserung der Betriebsgenauigkeit des Motors ist nur eine Nebenfunktion der Unterteilungstechnologie.

Die Einstellung der Unterteilungsnummer des Unterteilungstreibers hängt von anderen Faktoren ab, beispielsweise der Genauigkeit der Unterteilungsstromsteuerung des Unterteilungstreibers. Die Genauigkeit der Unterteilungstreiber verschiedener Hersteller kann stark variieren. Je größer die Unterteilungsnummer, desto schwieriger ist sie zu steuern die Genauigkeit.

  1. Was ist der Unterschied zwischen der Reihenschaltungsmethode und der Parallelschaltungsmethode des Schrittmotors und Treibers mit Vierphasenantrieb?

Vierphasen-Hybrid-Schrittmotoren werden im Allgemeinen von Zweiphasentreibern angetrieben. Daher kann der Vierphasenmotor über die Reihenschaltungsmethode oder die Parallelschaltungsmethode in zwei Phasen geschaltet werden.

Die Reihenschaltungsmethode wird im Allgemeinen verwendet, wenn die Motordrehzahl niedrig ist. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der erforderliche Treiberausgangsstrom das 0,7-fache des Motorphasenstroms, sodass der Motor weniger Wärme erzeugt. Die Parallelschaltungsmethode wird im Allgemeinen in Situationen verwendet, in denen die Motorgeschwindigkeit hoch ist (Hochgeschwindigkeitsverbindungsmethode). Der erforderliche Treiberausgangsstrom beträgt das 1,4-fache des Motorphasenstroms, sodass der Motor mehr Wärme erzeugt.

  1. Wie ermittelt man die Gleichstromversorgung des Schrittmotortreibers?

A. Bestimmung der Versorgungsspannung

Die Versorgungsspannung von Hybrid-Schrittmotortreibern hat im Allgemeinen einen weiten Bereich (wie 12V-24V), und die Versorgungsspannung wird normalerweise basierend auf der Betriebsgeschwindigkeit und den Ansprechanforderungen des Motors ausgewählt. Wenn der Motor mit hoher Geschwindigkeit arbeitet oder schnelle Ansprechanforderungen hat, dann ist der Spannungswert auch hoch.

 Beachten Sie, dass die Welligkeit der Versorgungsspannung die maximale Eingangsspannung des Treibers nicht überschreiten darf, da der Treiber sonst beschädigt werden kann. Wenn der Motor mit niedriger Drehzahl läuft, können Sie unter Berücksichtigung der Spannung einen niedrigeren Wert wählen.

B．Bestimmung des Ausgangsstroms des Netzteils

Der Stromversorgungsstrom wird im Allgemeinen basierend auf dem Ausgangsphasenstrom I des Treibers bestimmt. Wenn ein lineares Netzteil verwendet wird, kann der Netzteilstrom im Allgemeinen das 1,1-1,3-fache von I betragen. Wenn ein Schaltnetzteil verwendet wird, kann der Stromversorgungsstrom im Allgemeinen das 1,5- bis 2,0-fache von I betragen. Wenn ein Netzteil mehrere Antriebe gleichzeitig mit Strom versorgt, sollte darauf geachtet werden, dass der Strom des Netzteils entsprechend verdoppelt wird.

  1. Unter welchen Umständen wird das Freigabesignal eines Hybrid-Schrittmotortreibers im Allgemeinen verwendet?

Wenn das Freigabesignal niedrig ist, wird die Stromausgabe vom Treiber zum Motor unterbrochen und der Motorrotor befindet sich in einem freien Zustand (Offline-Zustand).

 Wenn es in einigen Automatisierungsgeräten erforderlich ist, dass die Motorwelle direkt manuell gedreht werden kann, ohne den Treiber auszuschalten, kann das Freigabesignal auf Low gesetzt werden, um den Motor für den manuellen Betrieb oder die Einstellung offline zu schalten. Setzen Sie nach dem manuellen Abschluss das Freigabesignal auf High, um die automatische Steuerung fortzusetzen.

  1. Wie kann man mit einer einfachen Methode die Drehrichtung eines Zweiphasen-Schrittmotors nach dem Einschalten anpassen?

Tauschen Sie einfach A+ und A- (oder B+ und B-) zwischen Motor und Treiber aus.

  1. Eine Erklärung, was IP bedeutet, lautet wie folgt:

Das IP-Schutzstufensystem (INTERNATIONAL PROTECTION) wurde von der IEC (INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION) entwickelt, das Elektrogeräte nach ihren staubdichten und feuchtigkeitsdichten Eigenschaften klassifiziert.

Der IP-Schutzgrad setzt sich aus zwei Zahlen zusammen. Die erste Zahl gibt den Grad der Staubdichtigkeit und der Verhinderung des Eindringens von Fremdkörpern durch das Elektrogerät an. Die zweite Zahl gibt den Grad der Abdichtung des Elektrogeräts gegen Feuchtigkeit und wasserdichtes Eindringen an. Je größer die Zahl, desto höher das Schutzniveau.

7.Was ist der Motorisolationsgrad?

Gibt das im Motor verwendete Isoliermaterial und die Isolierstruktur sowie die maximal zulässige Betriebstemperatur an. Der Hitzebeständigkeitsgrad der Motorisolationsstruktur ist in 5 Stufen unterteilt.

  1. Vergleich des amerikanischen Drahtstandards AWG mit metrischen und imperialen Einheiten

Im Prozess des Hardware-Designs und der Kabelauswahl stoßen wir häufig auf Methoden wie 16AWG, 18AWG, 24AWG, 26AWG usw., um den Kabeldurchmesser anzugeben. Tatsächlich ist AWG (American Wire Gauge) die Abkürzung für den amerikanischen Drahtstandard. Der AWG-Wert ist eine Funktion der Drahtstärke (in Zoll).

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