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Aumento della coppia del motore a passi senza aumentare le dimensioni del telaio

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La chiave è l'aggiunta di rotori e statori impilati, ma si deve vivere con un motore fisicamente più lungo.

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I motori passo-passo forniscono un controllo accurato della posizione senza bisogno di feedback, tradizionalmente in schemi di controllo ad anello aperto. L'albero di un motore passo-passo normalmente fa movimenti angolari discreti di grandezza essenzialmente uniforme quando è guidato da un'alimentazione DC. Un impulso digitale causa un incremento di movimento angolare per il motore passo-passo. Man mano che gli impulsi digitali aumentano, il motore passo passo ruota. Un numero specifico di impulsi sposta il motore in una posizione esatta.

I motori passo-passo sono la tecnologia preferita per molte applicazioni di controllo del movimento grazie al loro funzionamento semplice, all'eccellente posizionamento e al basso costo. Quando funzionano come dispositivi ad anello aperto, i motori passo-passo sono migliori in applicazioni con velocità più basse, carichi ben definiti e movimento ripetitivo. SH: Dimensioni del telaio

La National Electric Manufacturers Association (NEMA) ha stabilito la standardizzazione delle dimensioni del telaio per facilitare le scelte intelligenti tra le diverse dimensioni dei motori. I motori passo-passo sono classificati in base alle dimensioni del telaio, come "taglia 11" o "taglia 23" I numeri delle dimensioni del telaio indicano le dimensioni della piastra frontale del motore. Un motore passo-passo di taglia 11, per esempio, ha una piastra frontale di 1,1 × 1,1 pollici, mentre la piastra frontale di un motore passo-passo di taglia 23 è di circa 2,3 × 2,3 pollici (56,4 × 56,4 mm).

Gli standard NEMA permettono agli utenti di passare da un produttore di motori passo-passo a un altro senza dover cambiare significativamente le staffe di montaggio, gli accoppiamenti e altri componenti di montaggio. Tuttavia, due motori con la stessa dimensione NEMA ma di produttori diversi possono ancora differire un po'. La lunghezza dell'albero e la presenza di un piano per l'uso con viti di arresto variano tra i fornitori. Gli standard NEMA non dettano anche le caratteristiche elettriche come il numero di fili di piombo o l'impedenza dell'avvolgimento. Considerate attentamente tutte le specifiche prima di acquistare motori a passo da un produttore diverso.

I motori a passo nelle dimensioni 8, 11 e 14 sono ideali per le applicazioni in cui lo spazio è un premio, come i dispositivi medici, le apparecchiature di automazione di laboratorio, le stampanti, i bancomat, le apparecchiature di sorveglianza e l'elettronica di consumo. I motori passo-passo di dimensioni più grandi sono spesso utilizzati in applicazioni industriali come macchinari per l'imballaggio, apparecchiature di test e misurazione, macchinari di assemblaggio, apparecchiature per la fabbricazione di semiconduttori e apparecchiature per la movimentazione dei materiali.

I motori passo-passo di dimensioni più grandi creano più coppia rispetto ai motori di dimensioni più piccole. Anche se aumentano la coppia, questi motori più grandi non sempre si adattano allo spazio limitato di un'applicazione. Tuttavia, se la limitazione di spazio principale è il diametro del motore, gli ingegneri possono aumentare la coppia del motore passo-passo in una data dimensione del telaio aumentando la lunghezza del motore. Per costruire un motore a gradini con una coppia più elevata, diverse sezioni del rotore e dello statore sono "impilate" insieme, quindi la lunghezza aumenta. Il motore a passo genera più coppia a spese di essere più lungo, ma non più largo o più alto. L'effetto della lunghezza dello stack nei motori di dimensioni 17 può essere visto nell'immagine vicina.

Il grafico qui mostra le specifiche tipiche della coppia di mantenimento (in unità di Newton-metri) per motori di varie dimensioni di telaio e lunghezze di pila. Diverse lunghezze di stack all'interno di una taglia di telaio danno agli ingegneri flessibilità nella scelta dei motori per un'applicazione. A volte lo spazio è disponibile per un motore più lungo, e altre volte è vantaggioso usare un motore più corto con una cornice di dimensioni maggiori.

I motori a passo ultra-alto-coppia sono un altro modo per aumentare efficacemente la coppia all'interno di una data dimensione del telaio. Possono aumentare la coppia di mantenimento dal 25 al 45% in un motore passo-passo di dimensioni identiche a quelle di un motore convenzionale. Quindi, i motori passo-passo a coppia ultra-alta evitano la necessità di specificare dimensioni di telaio più grandi per ottenere una coppia sufficiente per un'applicazione.

Un design magnetico migliorato permette a questi motori passo-passo di produrre una coppia maggiore in base alla variazione della permeabilità magnetica creata dai denti del rotore e dello statore. L'aggiunta di magneti di terre rare tra i denti migliora la variazione di permeabilità magnetica.

Per esempio, un motore passo-passo convenzionale di taglia 34 può produrre 5,9 N-m di coppia di mantenimento. La versione a coppia ultra-alta dello stesso motore produce fino a 9 N-m di coppia di mantenimento. Un motore convenzionale per raggiungere questa stessa coppia richiederebbe un motore più lungo del 31%.

Anche se la coppia e la velocità del motore sono fattori critici nella selezione del miglior motore a passo per un'applicazione, non bisogna trascurare l'importanza delle dimensioni, della lunghezza e del tipo di telaio del motore. Un motore troppo grande può sprecare denaro o generare troppo calore. Un motore troppo piccolo potrebbe non fornire una coppia sufficiente per un controllo affidabile del movimento. Guardate la lunghezza della pila e i progetti di motori a coppia elevatissima per aumentare la coppia quando non è possibile passare a un telaio di dimensioni maggiori. E in caso di dubbio, è sempre una buona idea discutere le migliori opzioni per la vostra applicazione con il vostro fornitore di motori.