Léptetõmotorok alaptípusai
A léptetõmotorok elektromágneses hajtómûvek, amelyek a digitális impulzusokat lépésenkénti mechanikus forgássá alakítanak át. A visszavezetett forgási szög arányos az impulzusok számával. Ugyanígy a forgássebesség arányos az impulzus frekvenciájával. A léptetõmotorok hagyományos módon vezérelhetõk, visszajelzõ üzemmód nélkül. Méretükhöz képest kis szögsebesség mellett relatív magas forgatónyomatékkal rendelkeznek. A léptetõmotorok úgy ismertek, mint kedvezõ árú és robosztus felépítésû hajtások. Ezeket különbözõ fajtájú gépeknél és berendezéseknél alkalmazzák. A felhasználása mellett az elég egyszerû pont-pontpozícionálástól, kézi és automatikus vezérlésû hajtásoktól, a gyors rövid idõn belüli mozgáson keresztül egészen a textilipari ágazaton át, a precíziós, egyenletes járású mozgásig terjed. A léptetõmotoros hajtásoknál mindig együtt kell foglalkoznunk a léptetõmotorral, a hajtott rendszerrel és az elektronikus vezérléssel, mivel ez a három összetevõ együttesen határozza meg a motor dinamikáját. A léptetõmotorok legelterjedtebb típusa a hibrid léptetõmotorok, ezért részletesen ezekkel foglalkozunk.
A léptetõmotorok elõnyei:
Egyszerû és olcsó felépítés
Nagy megbízhatóság
Egyszerû és gyors üzembe helyezés
Karbantartásmentes (mivel kefementes)
Nyitott hurkú üzem (open-loop üzem, nem szükséges a pozíció visszajelzés)
Ismert ill. kiszámítható a pozícionálási pontosság
Léptetõmotorok
alaptípusaiJóllehet
a léptetõmotoroknak sok fajtáit fejlesztették ki
ugyan, mégis mûködési elvük szerint három
alaptípusra oszthatók:
Elektromechanikus:
Elektromechanikus léptetõmotoroknak nevezzük azokat a gépeket, amelyek mechanikus kilincsmûveket tartalmaznak. Üzemük lassú, zajos, és élettartalmuk korlátozott. Jellemzõjük a viszonylag nagy nyomaték (40 Nm) és kis másodpercenkénti lépésszám (10..100). Táplálásuk egyfázisú, egyirányú impulzusokkal történik. Nagy elõnyük, hogy nem szükséges impulzus-átalakító egység. Két fõ típust különböztetünk meg:
a, Kilincskerékmûves léptetõmotorokat
b, Elforduló tengelyû léptetõmotorokat.
Elektromágneses:
A mágneses elven mûködõ gépek tovább bonthatók: aktív és reaktív forgórészûekre, ill. reluktancia-forgórészûekre. Aktív forgórészen állandómágneses vagy egyenárammal gerjesztett póluskereket, reluktancia-forgórészen pedig gerjesztetlen, kiálló pólusú forgórészt értünk. Az elektromágneses léptetõmotorok határfrekvenciája eléri a néhány kHz-t. Mûködésük zajtalan, viszonylag jó üzemi paraméterrel rendelkeznek (súly, méret). Hátrányuk, hogy a táplálásukhoz külön impulzus-átalakító berendezést és belengés ellen külsõ csillapítást igényelnek. Mûködésük zajtalan. hátrányuk, hogy külön impulzus-átalakító egységet és a belengés ellen külsõ csillapítást igényelnek. A tápláló impulzusok szerinti csoportosításban megkülönböztetünk egyfázisú és többfázisú léptetõmotorokat.Egyfázisú léptetõmotorok: Jellemzõjük, hogy viszonylag alacsony nyomatékkal terhelhetõk, és a pólusok kialakítása álló-, vagy forgórészükön aszimmetrikus, emiatt csak egyirányú forgásra alkalmasak. A motor forgórésze lágyvasból készült, hossz és keresztirányban a mágneses vezetõképessége különbözõ, gerjesztést nem tartalmaz, tehát reluktancia-forgórészû. Az aszimmetria azért szükséges, hogy a motor forgórésze mindig a meghatározott irányba induljon el.
Többfázisú léptetõmotorok: A többfázisú léptetõmotorok állórészén a fázisszámnak megfelelõ vagy kétszer annyi vezérlõtekercs található. Az utóbbi esetben a különbözõ elõjelû impulzusok fogadására külön tekercs szolgál. A tekercselés rendszerét az impulzus-átalakító egység határozza meg. A forgórészük lehet aktív, azaz állandómágneses és reluktancia-forgórészû. A hagyományos aktív forgórészû gépek viszonylag nagy nyomatékot (15Nm) adnak le, de határfrekvenciájuk alacsony (fh=1000). A reluktancia-forgórészû gépek kisebb nyomaték és kisebb lépésszög mellett nagyobb határfrekvencián alkalmazhatók.
Hibrid léptetõmotorok:
A hibrid léptetõmotor a nagy nyomatéka, pontos beállítása és a digitális technikához való kitûnõ illesztése miatt a legszélesebb körben elterjedt léptetõmotor típus. Megalkotásának a célja olyan típus létrehozása volt, amely mind az aktív mind a reluktanciamotorok elõnyös tulajdonságait ötvözi. Eredetileg lassú járású szinkronmotornak kifejlesztett típus, a felépítése a reluktanciamotor és az állandómágneses léptetõmotor kombinációja. A hibrid l éptetõmotor egy fogazott, több tekercselésbõl álló állórészbõl, antimágneses tengelybõl, a tengelyre húzott gyûrû alakú állandó mágnesbõl és háromrészû forgórészbõl áll. A gyûrû alakú, tengelyirányba mágnesezett állandó mágneses felületet, fogazott lágyvasrészek vesznek körül. A mágnes anyaga olcsó, robusztus gépek esetén általában ALNICO, nagy kihasználtságú gépek esetén valamilyen ritkaföldfém ötvözet. A fogazott lágyvasrészek egymáshoz képest egy fél fogosztásnyira kerülnek elhelyezésre, ily módon biztosítható, hogy az állandómágnes fluxusa a tengelyre ható nyomatékot növelje. Ezáltal lényegesen magasabb póluspárszámot lehet elérni. Nagy nyomatékú gépek esetén, amikor a kívánt nyomatékot csak nagy forgórészhosszal lehet megvalósítani, a forgórészt felosztják több rövidebb egységre, mert így az indukció eloszlása tengelyirányban egyenletesebb lesz (osztott forgórészû gépek). Az állórészt tengelyirányra merõleges állású, lágymágneses anyagból készült lemezekbõl állítják össze. Az állórész-lemezcsomagra az állandó mágnes által létesített fluxus vezetése érdekében még ráhúznak egy tömör, lágymágneses anyagból készült házat is. Az állórészlemezen a fázisszám egész számú többszörösének megfelelõ számú kiálló pólust képeznek ki. A tekercselést a kiálló pólusok törzsén helyezik el, és az azonos fázishoz tartozó kiálló pólusokon elhelyezett tekercseket egymással sorba, párhuzamosan vagy vegyesen kapcsolják, mégpedig oly módon, hogy egy adott irányú fázisáram az összes ehhez a fázishoz tartozó kiálló póluson azonos irányú fluxust hozzon létre. 
1-1.ábra. Hibrid léptetõmotor
forgórész keresztmetszete
A léptetõmotorokat a gyakorlati alkalmazásuk során következõképpen csoportosítják:
Reluktancia léptetõmotorok
Állandómágneses gerjesztésû léptetõmotorok
Hibrid léptetõmotorok
Reluktancia léptetõmotorok:
A reluktancia léptetõmotorok az állórészén és a forgórészén különbözõ számú fogakkal rendelkeznek (forgórészfogszám
állórészfogszám). Mivel a forgórész semmilyen állandó gerjesztésû mágnest nem tartalmaz, ezért ezek a motorok az állórész árammentes állapotában szabadon forognak, vagyis nem rendelkeznek öntartási nyomatékkal. Annak ellenére, hogy a tehetetlenségi nyomaték/forgatónyomaték arány jó ugyan, mégis más típusokhoz képest nem ér el olyan jó hatásfokot. Ezért ezt a léptetõmotor-típust összességében csak kis méretben és az iparban ritkán alkalmazzák.
1-2.ábra Reluktancia léptetõmotor
keresztmetszete
Állandómágnessel gerjesztett léptetõmotorok:
Az állandó mágnessel gerjesztett léptetõmotor a legszélesebb körben elterjedt léptetõmotor, ami nem ipari felhasználású. Az egyszerû formájában a motor egy sugárirányú mágnesezett állandómágneses állórészbõl és a reluktanciamotoréhoz hasonló kialakítású forgórészbõl áll. A konstruktív állórészfelépítés alapján ezt a motortípust körmöspólusunak nevezik.
1-3.ábra Állandómágneses gerjesztésû
léptetõmotor keresztmetszete
A modern léptetõmotor rendszerrel szembeni növekvõ követelményeknek (a menetzaj, menettulajdonságok és költségcsökkentés) az ami a hibrid léptetõmotor két fajtáját jellemezi. Ez a két fajta a 2-, (3-) és 5 fázisú hibrid léptetõmotor és ez terjedt el leginkább. Míg a 2 (4) fázisú léptetõmotor egyszerû felhasználásnál lesz beépítve, addig az 5-fázisú léptetõmotort indokolt esetben magasabb követelményeknél alkalmazzák. A 2-, és 5-fázusú léptetõmotorok összehasonlítására külön fejezetben térünk ki. A 3-fázisú léptetõmotornál a szinuszos vezérlés alkalmazásával lehetséges számos motorjellemzõ csökkentése. A fordulatonkénti lépések számát csak a motor póluspárszáma és az elektronika határozza meg.
Az 5-fázisú technológia elõnyei a 2-fázisúval szemben:
Lépésszög magasabb felosztása (500/1000 lépés fordulatonként)
Kisebb menetzaj
Jobb rezonanciaviselkedés
Csekély öntartónyomaték (ideális mikrolépéses hajtásoknál)Az 5-fázisú technológiát a 70-es években fejlesztette ki a BERGER-LAHR cég. Ámbár az 5-fázisú léptetõmotorok jelentõs technológiai elõnyt nyújtanak (különösképpen a mikrolépéses üzemmódban), azonban a megszakítók nagyobb és további vezetékezési igény növelte a rendszerköltségeket.
Kapcsolódó témák:
Léptetômotorok mûködési elve
Léptetômotor karakterisztikák
A 3-fázisú léptetõmotor
Vissza