Een permanente magneetstepper motor is een compatibel en zeer efficiënt apparaat met tal van toepassingen. Omdat de rotor is gemaakt van permanente magneten, heeft hij geen externe bekrachtiging nodig, wat hem zeer nuttig maakt in toepassingen zoals speelgoed, kleine motoren, enz. Vanwege zijn ontwerpaspecten kan de staphoek van elke rotatie eenvoudig worden ontworpen, waardoor het nuttig is in delicate toepassingen zoals medische instrumenten en luchtvaartconstructies. Door zijn kleine formaat is hij zeer mobiel en gemakkelijk te gebruiken. Dit artikel bespreekt een overzicht van de permanentmagneetstappenmotor.
Wat is een stappenmotor met permanente magneet?
Definitie: het is een elektromechanisch apparaat voor energieomzetting dat elektrische energie omzet in mechanische energie. In een stappenmotor zijn zowel de rotor als stator magnetische velden worden opgewekt zodat de interactie van het magnetische veld van de rotor en het magnetische veld van de stator koppel produceert. In een permanentmagneetstappenmotor is de rotor spoelen zijn niet opgewonden, in plaats daarvan gebruiken we permanente magneten.
In conventionele stappenmotoren worden elektromagneten gebruikt, die extern moeten worden geëxciteerd om een magnetisch veld van de rotor te creëren. Maar in dit geval gebruiken we permanente magneten. Dit vermindert het bekrachtigingssysteem van de rotor en maakt de motor meer compatibel voor gebruik. Door de afwezigheid van rotorbekrachtiging worden ook de verliezen verminderd.
Constructie van stappenmotor met permanente magneet
Het bestaat uit twee fundamentele delen. Het stationaire deel wordt ook wel de stator genoemd. In de stator worden statorpolen zo geplaatst dat, wanneer ze worden geëxciteerd met wikkelingen zoals weergegeven in het diagram, elke statorpool een magnetische pool vormt. Als het een tweepolige machine is, worden de tegenoverliggende polen geëxciteerd met een gemeenschappelijke wikkeling die in serie is geschakeld, zodanig dat elk van de tegenoverliggende polen van Noord en Zuid is.
Bouw
Evenzo worden de andere twee paar polen geëxciteerd met seriewikkeling in één cyclus, zodat ook zij een paar polen vormen. De rotor is gemaakt van permanente magneten. Er zijn veel materialen zoals keramiek die als permanente magneten kunnen worden gebruikt. De rotormagneten zijn verbonden met een externe as, zodat deze bij rotatie de mechanische output levert.
Principe van stappenmotor
Het werkingsprincipe van de stappenmotor is vergelijkbaar met dat van een conventionele motor. Het werkt volgens het principe van de Lorentz Force-wet. Volgens welke, wanneer een stroomvoerende geleider in een magnetisch veld wordt geplaatst, deze een kracht ervaart als gevolg van de interactie van fluxen.
De flux die op elkaar inwerkt, is de magnetische flux van de stator en de magnetische flux van de rotor. De magnetische flux van de stator wordt gecreëerd door externe excitaties en de magnetische flux van de rotor wordt gecreëerd door permanente magneten. Er moet ook worden opgemerkt dat de richting van de motor wordt bepaald door Fleming's linkerhandregel.
Werking van permanente magneetstappenmotor
De werkende permanentmagneetstappenmotor kan in de volgende modi worden uitgelegd
Werkmodus 1
Modus 1 - In deze modus wordt de A-fase van de statorpolen samen met seriewikkeling geëxciteerd om twee paar magnetische polen te creëren. Opgemerkt kan worden dat in deze modus de B-fase helemaal niet wordt geëxciteerd. Wanneer de A-fase wordt aangeslagen, vormt deze de Noord- en Zuidpool. Op dit moment worden de magnetische polen van de rotor aangetrokken door de magnetische polen van de stator.
Modus 2 - In deze modus wordt de B-fase van de statorpolen geëxciteerd samen met seriewikkeling om twee paar magnetische polen te creëren. Opgemerkt kan worden dat in deze modus de A-fase helemaal niet wordt geëxciteerd. Wanneer de B-fase wordt aangeslagen, vormt deze de Noord- en Zuidpool. Op dit moment worden de magnetische polen van de rotor aangetrokken door de magnetische polen van de stator. Hierdoor draait de rotor met de klok mee vanuit modus 1.
Werkingsmodus 2
Modus 3 - Nogmaals In deze modus wordt de A-fase van de statorpolen geëxciteerd samen met seriewikkeling om twee paar magnetische polen te creëren. Opgemerkt kan worden dat in deze modus de B-fase helemaal niet wordt geëxciteerd. Wanneer de A-fase wordt opgewekt, vormt deze de Noord- en Zuidpool. Op dit moment worden de magnetische polen van de rotor aangetrokken door de magnetische polen van de stator. Het zorgt ervoor dat de rotor met de klok mee draait vanuit modus 2.
Modus 4 - Nogmaals In deze modus wordt de B-fase van de statorpolen geëxciteerd samen met seriewikkeling om twee paar magnetische polen te creëren. Opgemerkt kan worden dat in deze modus de A-fase helemaal niet wordt geëxciteerd. Wanneer de B-fase wordt aangeslagen, vormt deze de Noord- en Zuidpool. Op dit moment worden de magnetische polen van de rotor aangetrokken door de magnetische polen van de stator. Hierdoor draait de rotor met de klok mee vanuit Mode 3.
Op deze manier maakt de rotor een volledige omwenteling van modus 1 naar modus 4.
Voordelen en nadelen van stappenmotor
De voordelen van een permanente magneetstepper motor zijn
- Het is compact en klein van formaat, waardoor het in veel toepassingen bruikbaar is
- Doordat er geen externe excitatie is, zijn de verliezen minder
- Door het ontbreken van enige externe excitatie is het onderhoud minder.
- Het kan worden aangesloten op het externe circuit om de snelheid van de motor te regelen
- Sensoren kunnen worden gebruikt om de rotorwikkelingen te lokaliseren
- Kan worden gebruikt in een breed toerental- en koppelbereik.
- Nauwkeurige controle
De nadelen van een permanentmagneetstappenmotor zijn
- Vanwege beperkingen in permanente magneet, kan deze niet worden gebruikt voor toepassingen met een hoog vermogen
- Koppel geproduceerd is beperkt
- De levensduur van een permanente magneet is beperkt.
Toepassingen
De toepassingen van een permanentmagneetstappenmotor zijn
- Luchtvaartindustrie
- Robotica
- Speelgoed
- Productie
- Controle industrie
- Molens en afdrukken
Daarom hebben we het werkingsprincipe, constructieve aspecten en toepassingen van de permanente magneetstepper motor. Opgemerkt moet worden welke magnetische materialen worden gebruikt om de prestaties van deze motoren te verbeteren en hoe de staphoek van de machine kan worden geregeld?
