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Vues: 0 Auteur: Éditeur de site Temps de publication: 2025-07-04 Origine: Site
Dans les appareils modernes qui nécessitent un positionnement de haute précision et des mouvements de petits pas, les micro-stepper moteurs sont devenus une unité de conduite clé pour de nombreux systèmes de précision en raison de leurs caractéristiques de contrôle en boucle ouverte uniques et de leur taille compacte. Des équipements médicaux de précision aux instruments automatisés, en passant par divers appareils électroniques grand public, les micro-stepper moteurs jouent tranquillement un rôle important. Comprendre sa structure centrale est le fondement de la reconnaissance de ses performances exceptionnelles et de ses applications potentielles.
Micro Stepper Motor est un membre de la famille de moteurs pas à pas spécifiquement conçu pour la miniaturisation et les applications légères. Ses caractéristiques de base sont:
Micro taille: fait généralement référence aux moteurs avec un diamètre extérieur entre 20 mm et 60 mm, ou même plus petit, avec une puissance relativement faible (plusieurs watts à des dizaines de watts).
Caractéristique de pas: convertir avec précision les signaux d'impulsion électrique en rotations mécaniques à un angle fixe (c'est-à-dire, 'Angle de pas '). La position de l'arbre du moteur est déterminée par le nombre d'impulsions d'entrée et la vitesse est déterminée par la fréquence d'impulsion.
Contrôle de la boucle ouverte: Aucun capteur supplémentaire (tel que les encodeurs) n'est nécessaire pour fournir des commentaires sur les informations de position, simplifiant la structure et le coût du système. Le contrôleur n'a besoin que d'envoyer la séquence d'impulsions correcte pour contrôler avec précision la position et la vitesse du moteur.
Positionnement de haute précision: il peut facilement atteindre une résolution fine (petit angle de pas) et répéter la précision du positionnement.
Maintenir le couple: même lorsqu'il n'est pas alimenté (pour l'aimant permanent ou l'hybride) ou allumé, il peut fournir une certaine position de verrouillage de couple.
Son principe de travail est basé sur les principes de base de l'attraction électromagnétique et de la répulsion. Le contrôleur fournit des impulsions de courant à plusieurs enroulements (généralement en deux phases) à l'intérieur du moteur dans un ordre spécifique. Chaque impulsion de courant excite l'enroulement correspondant, générant un champ magnétique qui attire ou repousse les pôles magnétiques des aimants permanents ou des dents magnétiques sur le rotor moteur, entraînant ainsi le rotor pour tourner précisément à un angle fixe (angle de pas).
Les types structurels traditionnels de micro-stepper moteurs incluent l'aimant permanent (PM), l'hybride (HB) et la réticence variable (VR). Parmi eux, l'hybride est le plus largement utilisé dans le micro-champ en raison de ses excellentes performances (densité de couple élevée, angle de petit pas, fonctionnement lisse). Prenant l'exemple du micro-stepper hybride à deux phases, la structure interne est analysée en détail
Structure: composée de feuilles en acier en silicium haute perméabilité empilées, formant le boîtier fixe du moteur.
Dents: Un grand nombre de pôles magnétiques saillants (généralement 8, 12 ou plus) sont répartis uniformément sur la circonférence intérieure du stator. Ces pôles magnétiques sont des composants clés pour la conversion d'énergie électromagnétique.
Enroulements / bobines: les bobines de fil de cuivre sont enroulées autour des pôles du stator. Pour un moteur biphasé, tous les pôles magnétiques sont divisés en deux ensembles d'enroulements, une phase et une phase B. Les bobines dans chaque groupe d'enroulement sont connectées en série ou parallèles en fonction de règles spécifiques. Une fois l'enroulement sous tension, des champs magnétiques N / S alternés sont générés sur les pôles magnétiques. Les bobines de micro-moteurs sont généralement faites de fil émaillé extrêmement fin, ce qui nécessite une précision d'enroulement élevée.
Structure: Situé à l'intérieur du stator, c'est la partie rotative du moteur.
Aimant permanent: le noyau du rotor est un aimant permanent annulaire aiginé axialement (généralement un aimant de terres rares à haute performance comme le bore de fer néodyme). L'aimant forme des poteaux N et S fixés aux deux extrémités du rotor.
Capes de rotor / Capes d'extrémité: un noyau de fer denté (souvent appelé tasse de rotor) fait de feuilles d'acier en silicium à haute perméabilité empilées étroitement à chaque extrémité (axiale) d'un aimant permanent.
Dents du rotor: un grand nombre de dents sont usinées avec précision sur la circonférence externe de chaque tasse de rotor (généralement avec une relation spécifique avec le nombre de pôles du stator, tels que 50 dents). Le point clé est que les dents sur les tasses de rotor aux deux extrémités sont compensées d'un demi-pas dentaire dans la direction circonférentielle. Cette structure dentaire mal alignée est la conception centrale pour atteindre de petits angles de pas dans les moteurs pas à pas hybrides. Le champ magnétique axial généré par l'aimant permanent est fermé par les dents du rotor aux deux extrémités.
Soutenez l'arbre du rotor pour assurer une rotation de frottement lisse et faible dans l'alésage du stator. Les micro-stepper moteurs utilisent généralement des roulements à billes de précision ou des roulements coulissants contenant de l'huile (manches en cuivre), les premiers ayant une durée de vie plus longue et un bruit plus faible, et le second ayant des coûts plus bas.
Fabriqué en acier à haute résistance, s'étendant du centre du rotor sous forme de sortie de sortie mécanique, connecté à des charges externes.
Habituellement en métal (comme l'aluminium) ou en plastique d'ingénierie, il est utilisé pour encapsuler des composants de rotor fixes, sécuriser les roulements et fournir des interfaces d'installation (telles que les brides ou les trous filetés). La performance d'étanchéité du plafond final est importante pour certaines applications, telles que les soins de santé.
Connectez les enroulements en phase A et en phase B (parfois à un fil commun) à l'intérieur du moteur à un contrôleur d'entraînement externe. Les micro-moteurs sont généralement équipés de fils flexibles pour la connexion directe ou les micro-connecteurs.
Après avoir compris la structure, les paramètres suivants affectent directement la sélection et l'application:
Dimensions: diamètre extérieur, longueur (longueur du corps), diamètre de l'arbre, longueur de l'arbre.
Angle de pas: l'angle de rotation pour chaque signal d'impulsion reçu (comme 1,8 °, 0,9 °, 7,5 °). Plus il est petit, plus la résolution est élevée.
Numéro de phase: deux phases couramment utilisées.
Tension: tension de conduite nominale (telle que 5V, 12V, 24V).
Courant: valeur nominale du courant de phase (comme 0,3A, 0,5A, 1,0a).
Maintenir le couple: le couple maximal (en n · cm ou mn · m) que le moteur peut sortir lorsqu'il est stationnaire (alimenté). Mesurez la résistance du moteur.
Couple de positionnement: le couple nécessaire pour faire tourner le rotor lorsque le moteur n'est pas alimenté (uniquement pour l'aimant permanent / hybride).
Inductance et résistance: affecter les caractéristiques électriques et les performances à grande vitesse du moteur.
Poids: particulièrement important pour les appareils portables.
Élévation de la température: l'augmentation de la température pendant le fonctionnement affecte la durée de vie et la fiabilité.
Sur la base de ses caractéristiques structurelles, le micro-stepper moteur présente les avantages de base suivants:
Ultra petite taille, économie d'espace: la conception structurelle précise lui permet de fonctionner dans un espace extrêmement limité.
Positionnement précis, contrôlabilité en boucle ouverte: un angle précis et un contrôle de position peuvent être obtenus sans rétroaction.
Excellent arrêt de début et réponse inversée: capable de démarrer, de s'arrêter ou de s'inverser instantanément, avec un contrôle flexible.
Large gamme de fonctionnement à basse vitesse: capable de fournir un couple lisse même à basse vitesses ou à proximité de vitesses zéro.
Bonne capacité de rétention: capable de maintenir une position stable et de résister aux perturbations lorsqu'elles sont allumées.
Structure robuste, haute fiabilité: pas de pièces vulnérables telles que des pinceaux électriques, une longue durée de vie.
Cossibilité: par rapport aux systèmes de servo en boucle fermée avec la même précision, il présente généralement un avantage de coût.
La structure précise et les excellentes performances des micro-moteurs pas à pas les rendent largement utilisés dans:
Équipement médical: pompe de perfusion, pompe à insuline, contrôle de la vanne du ventilateur, entraînement de l'endoscope, articulation du robot chirurgical, séquenceur d'ADN.
Automatisation en laboratoire: pipette, trieur d'échantillons, contrôle du stade du microscope, réglage de la fente du spectromètre.
Instruments et compteurs de précision: entraînement de l'instrument de pointeur, positionneur de soupape, contrôle de flux de précision, réglage de la plate-forme optique.
Automatisation de bureau: rouleaux d'alimentation en papier, mouvement de tête à balayage et zoom de lentilles pour les imprimantes / copiers.
Électronique grand public: Autofocus de la caméra (AF) / Stabilisation optique de l'image (OIS), module de caméra / rotation de lifting des smartphones, Drone Gimbal.
Contrôle industriel: Contrôle de la petite valve, micro-dispositif d'alimentation, équipement de distribution de précision, guide de fil de machines textiles.
Technologie du robot: petits joints de robot, entraînements de pincement, mécanismes de balayage des capteurs.
Lors de la sélection d'un micro-moteur pas à pas, une considération complète doit être accordée à:
Exigences de charge: couple requis (considérant l'accélération et la décélération), l'inertie de charge, le mode de mouvement (distance, vitesse, accélération).
Exigences de précision: résolution d'angle de pas, répétition de la précision de positionnement.
Limites de l'espace: contraintes de taille d'installation strictes.
Facteurs environnementaux: température, humidité, poussière, vibrations, compatibilité électromagnétique (EMC).
Alimentation et conducteur: correspondant à la tension de conduite et aux capacités de courant, la sélection du conducteur de micro-étape approprié peut considérablement améliorer la stabilité et la résolution opérationnelles.
Budget des coûts.
Le micro-moteur pas à pas, une unité de puissance miniature composée d'enroulements de stator de précision, de rotors intelligemment mal alignés, d'aimants permanents hautes performances et de roulements robustes, est une pierre angulaire indispensable dans le domaine du contrôle de micro-mouvement moderne à haute précision. Ses caractéristiques de contrôle en boucle ouverte uniques, une excellente précision de positionnement, sa conception structurelle compacte et sa haute fiabilité permettent de continuer à jouer un rôle clé dans un large éventail de domaines, de l'équipement médical de pointe à l'électronique grand public. Une compréhension approfondie de sa structure interne et de son principe de travail est la clé pour réaliser pleinement son potentiel de performance et sélectionner les solutions de micro-puissance les plus appropriées pour diverses applications innovantes. Avec la croissance continue de la demande de miniaturisation et d'intelligence, les micro-stepper moteurs et leur technologie de conduite continueront également d'évoluer, ce qui stimule le rythme précis de la technologie future.
