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Visualizações: 0 Autor: Editor de sites Publicar Tempo: 2025-07-04 Origem: Site
Em dispositivos modernos que requerem posicionamento de alta precisão e movimentos de pequenas etapas, os motores de micro stepper se tornaram uma unidade de acionamento importante para muitos sistemas de precisão devido às suas características exclusivas de controle de circuito aberto e tamanho compacto. Do equipamento médico de precisão a instrumentos automatizados, a vários dispositivos eletrônicos de consumo, os Micro Stepper Motors estão desempenhando silenciosamente um papel importante. Compreender sua estrutura central é a base para reconhecer seu excelente desempenho e possíveis aplicações.
O Micro Stepper Motor é um membro da família do motor de passo projetada especificamente para aplicações de miniaturização e leve. Seus principais recursos são:
Tamanho do micro: geralmente se refere a motores com um diâmetro externo entre 20 mm e 60 mm, ou ainda menor, com potência relativamente baixa (vários watts a dezenas de watts).
Característica da etapa: converte com precisão sinais de pulso elétrico em rotações mecânicas em um ângulo fixo (ou seja, 'ângulo de etapa '). A posição do eixo do motor é determinada pelo número de pulsos de entrada e a velocidade é determinada pela frequência do pulso.
Controle de loop aberto: Não são necessários sensores adicionais (como codificadores) para fornecer feedback sobre as informações da posição, simplificando a estrutura e o custo do sistema. O controlador precisa apenas enviar a sequência de pulso correta para controlar com precisão a posição e a velocidade do motor.
Posicionamento de alta precisão: pode facilmente obter resolução fina (ângulo de pequeno passo) e repetir a precisão do posicionamento.
Mantenha o torque: mesmo quando não for alimentado (para ímã ou híbrido permanente) ou ligado, ele pode fornecer uma certa posição de bloqueio de torque.
Seu princípio de trabalho é baseado nos princípios básicos da atração e repulsão eletromagnética. O controlador fornece pulsos de corrente para vários enrolamentos (geralmente bifásicos) dentro do motor em uma ordem específica. Cada pulso de corrente excita o enrolamento correspondente, gerando um campo magnético que atrai ou repele os pólos magnéticos dos ímãs permanentes ou dentes magnéticos no rotor do motor, acionando assim o rotor para girar com precisão em um ângulo fixo (ângulo de passo).
Os tipos estruturais convencionais de motores micro stepper incluem ímã permanente (PM), híbrido (HB) e relutância variável (VR). Entre eles, o híbrido é o mais amplamente utilizado no micro -campo devido ao seu excelente desempenho (alta densidade de torque, ângulo de pequeno passo, operação suave). Tomando o motor de passo micro de dois fases híbridos como exemplo, a estrutura interna é analisada em detalhes
Estrutura: composto de folhas de aço de silício de alta permeabilidade empilhadas, formando a carcaça fixa do motor.
Dentes: Um grande número de pólos magnéticos salientes (geralmente 8, 12 ou mais) é distribuído uniformemente na circunferência interna do estator. Esses pólos magnéticos são componentes -chave para conversão de energia eletromagnética.
Ventos/bobinas: As bobinas de arame de cobre são enroladas ao redor dos postes do estator. Para um motor bifásico, todos os pólos magnéticos são divididos em dois conjuntos de enrolamentos, uma fase e f fase B. As bobinas dentro de cada grupo de enrolamento são conectadas em série ou paralelas de acordo com regras específicas. Depois que o enrolamento é energizado, os campos magnéticos alternados de N/S são gerados nos pólos magnéticos. As bobinas de micro motores geralmente são feitas de fio esmaltado extremamente fino, o que requer alta precisão de enrolamento.
Estrutura: Localizada dentro do estator, é a parte rotativa do motor.
Ímã permanente: O núcleo do rotor é um ímã permanente anular magnetizado axialmente (geralmente um ímã de terras raras de alto desempenho, como o boro de ferro de neodímio). O ímã forma pólos N e S fixados nas duas extremidades do rotor.
Copos do rotor/tampas de extremidade: um núcleo de ferro dentado (geralmente chamado de xícara de rotor) feito de folhas de aço de alta permeabilidade de alta permeabilidade empilhadas firmemente em cada extremidade (axial) de um ímã permanente.
Dentes do rotor: Um grande número de dentes é usinado com precisão na circunferência externa de cada copo de rotor (geralmente com uma relação específica com o número de postes do estator, como 50 dentes). O ponto -chave é que os dentes nos copos do rotor nas duas extremidades são compensados por meio passo de dente na direção circunferencial. Essa estrutura dentária desalinhada é o design do núcleo para alcançar pequenos ângulos de passo em motores de passo híbridos. O campo magnético axial gerado pelo ímã permanente é fechado pelos dentes do rotor nas duas extremidades.
Suporte o eixo do rotor para garantir uma rotação suave e baixa de atrito dentro do furo do estator. Micro Motores de Stepper normalmente usam rolamentos de esferas de precisão ou óleo contendo mancais deslizantes (mangas de cobre), com o primeiro tendo uma vida útil mais longa e um ruído mais baixo, e o último com custos mais baixos.
Feito de aço de alta resistência, estendendo-se do centro do rotor como uma extremidade de saída de potência mecânica, conectada a cargas externas.
Geralmente feito de metal (como alumínio) ou plástico de engenharia, é usado para encapsular componentes fixos do rotor, rolamentos seguros e fornecer interfaces de instalação (como flanges ou orifícios com rosca). O desempenho de vedação do limite final é importante para determinadas aplicações, como a saúde.
Conecte a fase A e a fase B (às vezes com um fio comum) enrolamentos dentro do motor a um controlador de acionamento externo. Os micro motores são geralmente equipados com fios flexíveis para conexão direta ou micro conectores.
Depois de entender a estrutura, os seguintes parâmetros afetam diretamente a seleção e a aplicação:
Dimensões: diâmetro externo, comprimento (comprimento do corpo), diâmetro do eixo, comprimento do eixo.
Ângulo da etapa: o ângulo de rotação para cada sinal de pulso recebido (como 1,8 °, 0,9 °, 7,5 °). Quanto menor for, maior a resolução.
Número da fase: comumente usado duas fases.
Tensão: tensão de acionamento nominal (como 5V, 12V, 24V).
Corrente: Valor nominal da corrente de fase (como 0,3a, 0,5a, 1,0a).
Mantenha o torque: o torque máximo (em n · cm ou mn · m) que o motor pode emitir quando estiver estacionário (ligado). Meça a força do motor.
Torque de posicionamento: o torque necessário para girar o rotor quando o motor não é alimentado (apenas para ímã/híbrido permanente).
Indutância e resistência: afetam as características elétricas e o desempenho de alta velocidade do motor.
Peso: especialmente importante para dispositivos portáteis.
Aumento da temperatura: O aumento da temperatura durante a operação afeta a vida útil e a confiabilidade.
Com base em suas características estruturais, o Micro Stepper Motor exibe as seguintes vantagens do núcleo:
Tamanho ultra pequeno, economia de espaço: o design estrutural preciso permite que ele funcione em espaço extremamente limitado.
Posicionamento preciso, controlabilidade de circuito aberto: o ângulo preciso e o controle de posição podem ser alcançados sem feedback.
Excelente parada de partida e resposta reversa: capaz de iniciar, parar ou reverter instantaneamente, com controle flexível.
Faixa de operação em baixa velocidade ampla: capaz de fornecer torque suave, mesmo em velocidades baixas ou próximas a zero velocidades.
Boa capacidade de retenção: capaz de manter uma posição estável e resistir a distúrbios quando ligada.
Estrutura robusta, alta confiabilidade: sem peças vulneráveis, como escovas elétricas, vida útil longa.
Eficácia de custo: Comparado aos sistemas servo de circuito fechado com a mesma precisão, geralmente tem uma vantagem de custo.
A estrutura precisa e o excelente desempenho dos micro motores de passo os tornam amplamente utilizados em:
Equipamento médico: bomba de infusão, bomba de insulina, controle da válvula do ventilador, acionamento de endoscópio, junta de robô cirúrgico, sequenciador de DNA.
Automação de laboratório: pipeta, classificador de amostra, controle do estágio do microscópio, ajuste da fenda do espectrômetro.
Instrumentos e medidores de precisão: acionamento do instrumento de ponteiro, posicionador de válvula, controle de fluxo de precisão, ajuste da plataforma óptica.
Automação de escritório: rolos de alimentação de papel, movimento da cabeça de varredura e zoom da lente para impressoras/copiadoras.
Eletrônica de consumo: foco automático da câmera (AF)/Estabilização da imagem óptica (OIS), módulo de câmera/rotação de elevação do smartphone, drone cardan.
Controle industrial: controle de válvula pequena, dispositivo de micro alimentação, equipamento de distribuição de precisão, guia de fios de máquinas têxteis.
Tecnologia do robô: pequenas articulações do robô, movimentação de garra, mecanismos de varredura de sensores.
Ao selecionar um Micro Stepper Motor, deve -se considerar abrangente:
Requisitos de carga: Torque necessário (considerando aceleração e desaceleração), inércia de carga, modo de movimento (distância, velocidade, aceleração).
Requisitos de precisão: resolução do ângulo de etapa, repetição da precisão do posicionamento.
Limitações do espaço: restrições estritas de tamanho de instalação.
Fatores ambientais: temperatura, umidade, poeira, vibração, compatibilidade eletromagnética (EMC).
Fonte de alimentação e driver: Combinando a tensão de direção e os recursos atuais, a seleção do driver micro etapa apropriado pode melhorar significativamente a estabilidade e a resolução operacional.
Orçamento de custo.
O motor micro de passo, uma unidade de energia em miniatura composta por enrolamentos de estator de precisão, rotores inteligentemente desalinhados, ímãs permanentes de alto desempenho e rolamentos resistentes, é uma pedra angular indispensável no campo do controle moderno de micro-movimento de alta precisão. Suas características exclusivas de controle de circuito aberto, excelente precisão de posicionamento, projeto estrutural compacto e alta confiabilidade fazem com que continue a desempenhar um papel fundamental em uma ampla gama de campos, desde equipamentos médicos de ponta até eletrônicos diários de consumo. Uma compreensão profunda de sua estrutura interna e princípio de trabalho é a chave para realizar plenamente seu potencial de desempenho e selecionar as soluções de micro potência mais adequadas para várias aplicações inovadoras. Com o crescimento contínuo da demanda por miniaturização e inteligência, os micro motores de passo e sua tecnologia de direção também continuarão evoluindo, impulsionando o ritmo preciso da futura tecnologia.
