Samm-mootorid – leidke tootjaid ja tarnijaid

Samm-mootorid on eriline elektrimootoritüüp, mida iseloomustab täpne liikumisjuhtimine ja täpne positsioneerimine.

Neid kasutatakse sageli rakendustes, kus täpsus ja korratavus on üliolulised.

Järgnevalt leiate samm-mootorite töörežiimi, juhtimissüsteemi ja ülevaate nende tüüpidest ja kasutusaladest ning nende eeliseid ja puudusi.

Kuidas samm-mootorid töötavad:

Samm-mootorid liiguvad fikseeritud nurkkiirusega, mida juhitakse elektriliste impulsside abil. Iga impulss liigutab rootorit teatud nurga võrra.
Selles kontekstis kasutatakse samm-mootorite puhul mõisteid täis-, pool- ja mikro- samm. Näiteks 1,8° täissammulisel mootoril on 200 üksikut positsiooni täieliku 360° pöörlemise jaoks. 360:200=1.8. 0,9° pooletapiline mootor saavutab 360° pöörde jooksul 400 üksikpositsiooni. 360:400=0.9. Mikro samm-mootorid võivad saavutada 1/5, 1/10, 1/16, 1/32, 1/125 ja 1/250 täieliku sammu, kasutades keerukaid mootorijuhtimisi.

Samm-mootorite juhtimine:

Samm-mootorid vajavad spetsiaalseid kontrollereid, mida tavaliselt nimetatakse samm-mootori kontrolleriteks või draiveriteks. Need genereerivad mootorite liikumise juhtimiseks vajalikke elektrilisi impulsse ja võivad olla kas analoog- või digitaalsed.
Sammu lahutusvõimet saab suurendada mikrokiirenduse abil, mille tulemuseks on sujuvam liikumine ja suurem täpsus.
Mõnel juhul kasutatakse tagasisideahelat (suletud ahel), et tagada, et mootor ei kaotaks samme ja säilitaks täpse asendi.

Samm-mootorite tüübid:

1. Reljeefiline samm-mootor:
   Reluktantsiga samm-mootori rootor koosneb hammastatud pehmest rauasüdamikust. Selle materjali puhul kaob magnetväli, kui staatorivool lülitatakse välja. Kui voolu sisse lülitatakse, voolab magnetvoog läbi rootori pehme rauasüdamiku. Rootori pöörlemine toimub seetõttu, et rootori lähim hammastega staator (mootori fikseeritud, liikumatu osa) tõmbab end ligi, kuna see vähendab magnetilist takistust. Kuna reluktants samm-mootor ei sisalda ühtegi püsimagnetit, puudub tal ka voolu väljalülitamisel takistusmoment, erinevalt püsimagnetiga samm-mootorist.
2. Püsimagnetiga samm-mootor:
   Püsimagnetiga samm-mootorite staator koosneb pehmest rauast ja rootor püsimagnetitest, millel on vaheldumisi põhja- ja lõunapoolused. Staatori magnetvälja abil joondatakse püsimagnetitega rootor nii, et tekib pöörlev liikumine. Püsimagnetiga samm-mootorite puhul on pooluste arv (ja seega ka lahutusvõime) piiratud. Üks eelis reluktantsiga samm-mootori ees on suurem pöördemoment. Suurem induktsioonihoob (sisemine magnetväli -Bmax kuni +Bmax) põhjustab suuremaid magnetilisi jõude, mis toob kaasa suurema pöördemomendi. Põhimõtteliselt on PM samm-mootor sünkroonmootor, mille lahutusvõimet on suurendatud pooluspaaride arvu suurendamise teel.
3. Hübriidne samm-mootor:
   Hübriidsed samm-mootorid kombineerivad reluktants- ja püsimagnetiga samm-mootorite omadusi. Hübriid samm-mootoritel on mitme hammastatud staatori poolusega staator ja püsimagnetiga rootor. Standardsetel hübriid-tappmootoritel on 200 rootorihammast ja nad liiguvad 1,8° sammunurgaga. Hübriidsed samm-mootorid on kasutusel paljudes rakendustes tänu nende suurele staatilisele ja dünaamilisele pöördemomendile ning väga suurele sammu kiirusele.
4. Kettamagnetiga samm-mootorid:
   Kettamagnetiga samm-mootorid on täiustatud mikrokiirendusmootorid, mis pakuvad suuremat dünaamilist mootori jõudlust, peenemat sammu lahutusvõimet ja suuremat kiirendust kui teised samm-mootoritüübid. Õhuke kettamagnet võimaldab peenemat sammu lahutusvõimet antud suuruse kohta, suuremat kiirendust ja suuremat tippkiirust kui tavalised samm-mootorid. Kettamagnetmootorid sobivad eriti hästi rakendustesse, kus on vaja samm-mootori täpsust ja harjadeta alalisvoolumootori kiirust ja kiirendust. Suletud juhtimisskeem annab kuluefektiivse eelise servolahenduse ees.

Samm-magnetmootorite rakendusvaldkonnad:

Samm-mootorid sobivad paljudeks erinevateks liikumisjuhtimise rakendusteks. Neid kasutatakse sageli valdkondades, kus on vaja täpset positsioneerimist:

1. Tööstuslik tootmistehnoloogia:
Näiteks CNC-freespingid, et juhtida freesi liikumist mööda X-, Y- ja Z-telge,

2. 3D-printerid:
3D-printerites, et täpselt liigutada ekstruuderit ja trükiplatvormi.

3. Robootika:
Robootikakäe liigendid on sageli ajendatud samm-mootoritega, et tagada täpsed liigutused.

4. Juhtimine ja automatiseerimine:
Neid kasutatakse laialdaselt tööstuslikes juhtimissüsteemides, nt ventiilide ja konveierilintide juhtimiseks.

5. Optilised süsteemid:
Samm-mootoreid kasutatakse teleskoopides ja mikroskoopides läätsede ja peeglite asendi täpseks reguleerimiseks.

6. Meditsiinitehnika:
Samm-mootoreid võib leida meditsiiniseadmetes, mis nõuavad täpset liikumist, näiteks süstlapumpades või doseerimisseadmetes.

Samm-mootorite eelised:

• Tänu fikseeritud sammuliikumisele saavad samm-mootorid läheneda positsioonidele väga täpselt ilma tagasisidesüsteemi, näiteks kodeerija, kasutamata.
• Neid juhitakse lihtsate impulsiseeriate abil, mis hõlbustab nende integreerimist elektroonilistesse süsteemidesse.
• Väga suur pöördemoment isegi väikestel kiirustel.
• Kiire käivitamine tänu kõrgele pöördemomendile, lihtne seiskamine tänu kõrgele pidurdusmomendile. See võimaldab kiiresti muuta pöörlemissuunda. Samuti on paljude rakenduste puhul väga oluline lihtne stardi-stopp-karakteristik.
• Teine oluline positiivne omadus on lihtne mootori juhtimine.

Samm-mootorite puudused:

• Samm-mootorid võivad ülekoormuse või ebapiisava toite korral kaotada astmeid, mis põhjustab ebatäpsusi.
• Teatud kiirustel võivad samm-mootoritel tekkida resonantsid, mis põhjustavad vibratsiooni ja müra.
• Samuti võivad samm-mootorid tarbida energiat ka seiskudes, mis suurendab energiakulu.

Samm-mootorid on mitmekülgsed ja usaldusväärsed ajamid, mis on hädavajalikud paljudes täpsetes ja nõudlikes rakendustes. Selle tehnoloogia täielikuks ärakasutamiseks on oluline õige mootori valik ja kontrolleri hoolikas valik.

Allpool leiate ülevaate kõige olulisematest kriteeriumidest, millele samm-mootorite ostmisel tähelepanu pöörata:

Samm-mootorite ostmisel tuleb arvestada mitmete oluliste teguritega, et tagada mootori sobivus antud rakendusele.

• Sammunurk näitab, mitu kraadi mootorivõlli iga sammuga liigub. Väiksem sammunurk võimaldab suuremat lahutusvõimet ja seega täpsemaid liigutusi. Suure täpsust nõudvate rakenduste puhul on eelistatav väike sammunurk.
• Hoidemoment on maksimaalne pöördemoment, mida mootor suudab staatilises asendis hoida. Suurem pidurdusmoment on oluline, kui mootor peab hoidma suuri koormusi, eriti seisupunktis.
• Nimivool näitab, kui palju voolu vajab mootor täiskoormuse korral ja nimipinge näitab mootori tööpinget. Mootori kontroller (juht) peab neid parameetreid toetama. Suurem nimivool võib anda suurema võimsuse, kuid nõuab ka asjakohast jahutust.
• Sammusagedus näitab, mitu sammu suudab mootor teha sekundis. Suurem sammusagedus võimaldab kiiremat liikumist, kuid nõuab ka vastavalt projekteeritud juhtelektroonikat.
• Andurid jälgivad mootori võlli asendit ja neid saab kasutada täpseks juhtimiseks. Kooderid on olulised rakendustes, mis nõuavad tagasisidet tegeliku asendi kohta.
• Mootori suurus, mis on sageli esitatud NEMA-vormingus (nt NEMA 17, NEMA 23), kirjeldab mootori füüsilisi mõõtmeid. Suurus peaks vastama rakenduse mehaanilisele konstruktsioonile
• Võlli tüüp (sile, lame või keermestatud) ja läbimõõt määravad kindlaks, kuidas mootor on mehaaniliselt ühendatud. Võlli peab sobima kasutatava käigukasti või haakeseadmega.
• Unipolaarsed ja bipolaarsed mootorid erinevad mähiste ja ahelate tüübi poolest. Bipolaarsed mootorid pakuvad sageli suuremat pöördemomenti, samas kui unipolaarsed mootorid on lihtsamini juhitavad.
• Keskkonnatingimused, nagu temperatuur, niiskus ja tolm, võivad mõjutada mootori jõudlust ja kasutusiga. Mootor peaks sobima konkreetsetele keskkonnatingimustele, milles seda kasutatakse.
• Soovitav on valida mootor mitte ainult hinna, vaid ka kvaliteedi ja töökindluse järgi.

Õige samm-mootori valimine sõltub suuresti rakenduse erinõuetest. Parima valiku tegemiseks tasub hoolikalt kontrollida tehnilisi andmeid ja võimalusel konsulteerida ekspertidega.

Samm-mootoreid saab osta erinevatelt tarnijatelt. Põhjalikku teavet samm-mootorite tootjate ja tarnijate kohta üle kogu maailma leiate Exportpages'ist.