สามประเภทหลักของสเต็ปเปอร์มอเตอร์: ความแตกต่างระหว่างแบบแม่เหล็กถาวร, แบบแปรผันความต้านทาน และแบบไฮบริด

โดยทั่วไป มอเตอร์สเต็ปเปอร์จะแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก โดยพิจารณาจากวิธีการสร้างสนามแม่เหล็กและแรงบิดของโรเตอร์:

→ มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบแม่เหล็กถาวร, PM
→ มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบรีลักแตนซ์แปรผัน, VR
→ มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบไฮบริด

ประเภทรีลักแตนซ์แปรผันยังเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบรีแอคทีฟ.

ทั้งสามประเภทหมุนทีละสเต็ปโดยการจ่ายไฟให้กับขดลวดสเตเตอร์ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม โครงสร้างโรเตอร์ หลักการสร้างแรงบิด ความละเอียด และช่วงการใช้งานของมอเตอร์แต่ละประเภทนั้นแตกต่างกัน

มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบแม่เหล็กถาวรมีโรเตอร์ที่ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร

เมื่อขดลวดสเตเตอร์ได้รับพลังงานตามลำดับ สนามแม่เหล็กสเตเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงจะทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กถาวรของโรเตอร์ และทำให้โรเตอร์เคลื่อนที่ผ่านมุมสเต็ปที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

→ใช้แม่เหล็กถาวรในโรเตอร์
→โครงสร้างค่อนข้างเรียบง่าย
→โดยทั่วไปให้แรงยึดคงที่บางส่วน
→พฤติกรรมที่ความเร็วต่ำตรงไปตรงมา
→ต้นทุนการผลิตมักจะควบคุมได้ง่ายกว่า

→โครงสร้างค่อนข้างเรียบง่าย
→หลักการควบคุมที่เข้าใจง่าย
→ความสามารถในการยึดที่ความเร็วต่ำและขณะหยุดนิ่งมีประโยชน์
→เหมาะสำหรับการใช้งานที่คำนึงถึงต้นทุนและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพปานกลาง

→มุมสเต็ปและความละเอียดถูกจำกัดโดยโครงสร้างมอเตอร์
→ความหนาแน่นแรงบิดและความสามารถในการวางตำแหน่งโดยทั่วไปต่ำกว่ามอเตอร์ไฮบริดประสิทธิภาพสูง
→ประสิทธิภาพความเร็วสูงและการตอบสนองแบบไดนามิกขึ้นอยู่กับการออกแบบเฉพาะ
→ไม่ควรใช้แทนมอเตอร์วางตำแหน่งความแม่นยำสูงโดยอัตโนมัติ

มอเตอร์สเต็ปเปอร์ PM สามารถใช้ในกลไกที่เรียบง่าย ความเร็วต่ำ และคำนึงถึงต้นทุน เช่น เครื่องมือขนาดเล็ก กลไกการป้อนพื้นฐาน และอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคบางประเภท

การใช้งานจริงยังคงต้องประเมินเทียบกับข้อกำหนดด้านภาระงาน ความเร็ว การเร่งความเร็ว และขนาด

มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบรีลักแตนซ์แปรผัน หรือที่เรียกว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบรีแอคทีฟ โดยทั่วไปจะมีโรเตอร์แบบฟันที่ทำจากวัสดุแม่เหล็กอ่อน

มอเตอร์ประเภทนี้ไม่พึ่งพาแม่เหล็กถาวรในโรเตอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหลัก

เมื่อขดลวดสเตเตอร์ต่างๆ ได้รับพลังงานตามลำดับ โรเตอร์จะเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่มีรีลักแตนซ์แม่เหล็กต่ำกว่าและมีเส้นทางแม่เหล็กที่เอื้ออำนวยกว่า

→โรเตอร์โดยทั่วไปไม่มีแม่เหล็กถาวร
→แรงบิดส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงรีลักแตนซ์แม่เหล็ก
→โรเตอร์อาจมีแรงเฉื่อยค่อนข้างต่ำ
→การตอบสนองทางแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการออกแบบอย่างมาก
→แรงยึดและพฤติกรรมเมื่อปิดเครื่องขึ้นอยู่กับโครงสร้างเฉพาะ

→โครงสร้างโรเตอร์ค่อนข้างเรียบง่าย
→อาจมีแรงเฉื่อยโรเตอร์ต่ำ
→การออกแบบบางอย่างสามารถให้พฤติกรรมแบบไดนามิกที่ตอบสนองได้ดี
→ไม่จำเป็นต้องใช้แม่เหล็กถาวรในโรเตอร์

→โดยทั่วไปไม่มีแรงยึดเมื่อปิดเครื่องจากแม่เหล็กถาวร
→แรงบิดที่ความเร็วต่ำและพฤติกรรมการวางตำแหน่งขึ้นอยู่กับการออกแบบฟันและวงจรแม่เหล็ก
→วิธีการควบคุมและระบบกลไกต้องได้รับการประเมินร่วมกัน
→พบได้น้อยกว่าประเภทไฮบริดในการใช้งานวางตำแหน่งทั่วไปหลายประเภท

มอเตอร์สเต็ปเปอร์ VR สามารถพิจารณาได้เมื่อต้องการแรงเฉื่อยโรเตอร์ต่ำ โครงสร้างที่เรียบง่าย หรือการตอบสนองแบบไดนามิกเฉพาะ

อย่างไรก็ตาม โรเตอร์ที่เบาลงไม่ได้หมายความว่าความเร็วสูงขึ้นหรือความแม่นยำดีขึ้นโดยอัตโนมัติ เส้นโค้งแรงบิด-ความเร็วที่แท้จริงและผลการทดสอบระบบยังคงมีความสำคัญ

มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบไฮบริดผสมผสานหลักการทำงานของมอเตอร์ PM และ VR

โรเตอร์ของมอเตอร์ประเภทนี้โดยทั่วไปจะมีแม่เหล็กถาวรและใช้โครงสร้างแบบฟันด้วย สเตเตอร์สร้างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงผ่านขดลวดของมัน

ผลลัพธ์คือ มอเตอร์ไฮบริดใช้ทั้งแรงบิดจากแม่เหล็กถาวรและแรงบิดจากรีลักแตนซ์

→แม่เหล็กถาวรในโรเตอร์
→โครงสร้างฟันละเอียดทั้งโรเตอร์และสเตเตอร์
→แรงบิดจากแม่เหล็กถาวรบวกแรงบิดจากรีลักแตนซ์
→ศักยภาพสำหรับมุมสเต็ปที่เล็ก
→โดยทั่วไปมีแรงยึดสูงกว่าและความละเอียดในการวางตำแหน่งดีกว่า

→ความหนาแน่นแรงบิดสูงโดยทั่วไป
→สามารถทำมุมสเต็ปเล็กๆ ได้
→ความสามารถในการยึดที่ความเร็วต่ำดี
→เหมาะสำหรับการใช้งานการเคลื่อนที่ที่แม่นยำหลายประเภท
→ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบสเต็ปเปอร์อุตสาหกรรมสมัยใหม่

→โครงสร้างซับซ้อนกว่า
→โดยทั่วไปมีราคาสูงกว่ามอเตอร์ประเภทที่เรียบง่ายกว่า
→แรงเฉื่อยโรเตอร์ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ การสั่นพ้อง และการตั้งค่าไดรฟ์ยังคงต้องได้รับการประเมิน
→มุมสเต็ปที่เล็กกว่าไม่ได้หมายความว่าความแม่นยำในการวางตำแหน่งระดับเครื่องจักรจะสูงขึ้นโดยอัตโนมัติ

มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบไฮบริดใช้กันอย่างแพร่หลายใน:

→เครื่องพิมพ์ 3 มิติ
→อุปกรณ์ CNC
→เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์และติดฉลาก
→อุปกรณ์ทางการแพทย์และห้องปฏิบัติการ
→กลไกหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ
→เครื่องพิมพ์ สแกนเนอร์ และระบบป้อนที่แม่นยำ

การเลือกขั้นสุดท้ายยังคงขึ้นอยู่กับภาระงาน ความเร็ว การเร่งความเร็ว รอบการทำงาน การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ และผลที่ตามมาจากการก้าวพลาด

นี่เป็นการเปรียบเทียบระดับประเภทเท่านั้น ประสิทธิภาพที่แท้จริงต้องตัดสินจากมอเตอร์ ไดรเวอร์ และระบบกลไกเฉพาะ

ไม่จำเป็นเสมอไป

มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบไฮบริดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม เนื่องจากมักจะให้ความสมดุลที่แข็งแกร่งระหว่างแรงบิด มุมสเต็ป และช่วงการใช้งาน

อย่างไรก็ตาม มอเตอร์ PM หรือ VR อาจเหมาะสมกว่าเมื่อโครงการให้ความสำคัญกับ:

→ต้นทุนต่ำ
→โครงสร้างเรียบง่าย
→การทำงานที่โหลดต่ำ
→แรงเฉื่อยโรเตอร์ต่ำ
→ขนาดการติดตั้งเฉพาะ
→การตอบสนองแบบไดนามิกที่เฉพาะเจาะจง

การเลือกมอเตอร์ไม่ควรพิจารณาจากประเภทมอเตอร์เพียงอย่างเดียว ควรตรวจสอบเพิ่มเติม:

→เส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว
→กระแสที่กำหนดและแรงดันไดรฟ์
→แรงบิดโหลดและการเร่งความเร็ว
→แรงเฉื่อยโรเตอร์
→การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและรอบการทำงาน
→การสั่น เสียง และการสั่นพ้อง
→ผลที่ตามมาจากการก้าวพลาด
→จำเป็นต้องมีตัวเข้ารหัสหรือการควบคุมแบบวงปิดหรือไม่

ทั้งสามประเภทสามารถเข้าใจได้ดังนี้:

→ PM: โครงสร้างค่อนข้างเรียบง่ายสำหรับการควบคุมต้นทุนต่ำและความเร็วต่ำทั่วไป
→ VR: การทำงานตามรีลักแตนซ์สำหรับข้อกำหนดโครงสร้างและไดนามิกเฉพาะ
→ ไฮบริด: การผสมผสานหลักการ PM และรีลักแตนซ์สำหรับการใช้งานการเคลื่อนที่ที่แม่นยำหลากหลายประเภท

ประเด็นสำคัญคือ:

ประเภทมอเตอร์กำหนดทิศทางโครงสร้างและประสิทธิภาพ ไม่ได้กำหนดความแม่นยำของเครื่องจักรขั้นสุดท้ายด้วยตัวเอง

ประสิทธิภาพสุดท้ายยังขึ้นอยู่กับไดรเวอร์ กระแส การส่งกำลังเชิงกล ภาระงาน การเร่งความเร็ว การประกอบ และกลยุทธ์การควบคุม

เมื่อเลือกมอเตอร์สเต็ปเปอร์ คุณให้ความสำคัญกับประเภทมอเตอร์ เส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว หรือผลการทดสอบระบบจริงมากกว่ากัน?