1. Che cos'è un motore passo-passo?
Un motore passo-passo è un attuatore che converte impulsi elettrici in spostamenti angolari. Più semplicemente, quando il motore passo-passo riceve un segnale a impulso, guida il motore verso una rotazione nella direzione impostata con un angolo predefinito, da questo il nome passo-passo. Lo spostamento angolare può essere controllato attraverso il numero di impulsi, ottenendo così un'elevata accuratezza di posizionamento. Intanto si possono regolare velocità e accelerazione del motore controllando la frequenza degli impulsi.
2. Come viene classificato il motore passo-passo?
Il motore passo-passo viene suddiviso in tra categorie principali: tipo a magnete permanente (PM), tipo a riluttanza variabile (VR) e tipo ibrido (HB).
Il motore a magneti permanenti è di solito a due fasi. Il momento torcente e il volume sono relativamente piccoli. Il passo di angolo è di solito tra 7.5 e 15 gradi.
Il motore passo-passo a riluttanza variabile è di solito trifase e produce un momento torcente elevato. Il suo passo angolare è di circa 1.5 gradi solitamente, ma si hanno elevati rumori e forti vibrazioni. Questo tipo di motore passo-passo è stato eliminato in Europa, USA e altre zone sviluppate negli anni '80.
Il motore passo-passo ibrido integrato offre i vantaggi dei motori PM e VR. Può essere a sua volta suddiviso in tipo bifase, trifase e a cinque fasi. Il passo angolare è rispettivamente di 1.8, 1.2 e 0.72 gradi. Tra questi tipi di motori passo-passo i più venduti sono quelli bifase.
3. Che cos'è la coppia di tenuta?
La coppia di tenuta è il momento di torcente richiesto dallo statore per bloccare il rotore quando il motore viene alimentato ma non ruota. In generale la coppia di un motore passo-passo a basse velocità è circa uguale alla coppia di tenuta. Siccome la coppia uscente si riduce all'aumentare della velocità e la potenza varia all'aumentare della velocità stessa, la coppia di tenuta diventa uno dei parametri più importanti per misurare un motore passo-passo. Ad esempio quando si parla di un motore passo-passo da 2 N·m, in un caso senza ulteriori specifiche, ci si riferisce ad un motore con coppia di tenuta di 2 N·m.
4. Che cos'è la coppia di fermo?
La coppia di arresto è la coppia presente in un motore passo-passo non alimentato. Poiché il rotore del motore passo-passo a riluttanza variabile non è fatto di magneti permanenti, non c'è alcuna coppia di fermo.
5. Qual è l'accuratezza di un motore passo-passo? È cumulativa?
L'accuratezza del motore passo-passo è del ±5% sul passo angolare e non è cumulativa.
6. Qual è la massima temperatura superficiale ammissibile di un motore passo-passo?
Il surriscaldamento del motore passo-passo causa la smagnetizzazione dei materiali che porta ad una diminuzione della coppia e a uno sfasamento del passo angolare. Perciò la massima temperatura ammessa dipenderà dal punto di smagnetizzazione dei materiali stessi. Di solito tale punto si trova a circa 130°C. Alcuni materiali raggiungo i 200°C. Si ha quindi un normale utilizzo del motore passo-passo fino ad una temperatura compresa tra 80° e 90°C.
7. Perché diminuisce il momento torcente di un motore passo-passo all'aumentare della velocità?
Quando un motore passo-passo ruota, l'induttanza del trifase del motore forma una forza elettromotrice contraria. Maggiore è la frequenza e più grande sarà tale forza elettromotrice. Sotto l'azione di questa forza la corrente in fase si riduce all'aumento delle frequenza o della velocità, portando a una riduzione della coppia.
8. Perché il motore passo-passo è in grado di funzionare normalmente a basse velocità ma non può avviarsi e viene accompagnato da un rumore quando la velocità supera certi valori?
Il motore passo-passo presenta un parametro tecnico, la frequenza senza carico, che identifica la frequenza d'impulso che il motore ha quando viene avviato senza carico. Qualora la frequenza fosse maggiore di questo valore, il motore non funzionerebbe più correttamente e si può arrivare a condizioni di rallentamento fino allo stallo. La frequenza di avvio deve essere minore nei casi in cui è presente il carico. Qualora al motore fosse richiesto una rotazione ad alta velocità, ci dovrebbe essere un processo di accelerazione per la frequenza d'impulso; infatti all'inizio la frequenza è bassa, ma dopo aumenta fino al valore desiderato tramite un'accelerazione (velocità motore da bassa ad alta).
9. Come eliminare rumore e vibrazioni durante l'uso a basse velocità del motore passo-passo ibrido a due fasi?
Il forte rumore e le vibrazioni riguardano il motore passo-passo quando ruota a velocità basse. Possono essere superati nei modi riportati di seguito:
A. Se il motore lavora in regione di risonanza, cambiare il rapporto di riduzione o adottare misure per non far funzionare il motore in tale campo;
B. Adottare driver con funzioni di suddivisioni. Questo è il modo più comune e facile da utilizzare;
C: Sostituire il motore bifase con uno con passo angolare più piccolo come trifase o a cinque fasi;
D. Sostituendo il servo motore AC con motore passo-passo bifase si ha una riduzione quasi totale di rumore e vibrazioni, ma il costo è relativamente elevato;
E. Installare un assorbitore degli urti in posizioni fissate del motore in modo da prevenire la risonanza al piatto inferiore. Questo metodo permette di ridurre in maniera significativa il rumore e viene molto usato.
10. I numeri di suddivisioni dei driver di suddivisione possono rappresentare accuratezza?
La tecnologia di suddivisone del motore passo-passo è essenzialmente uno smorzatore elettronico (riferirsi alla letteratura adatta). Lo scopo principale è quello indebolire o eliminare le vibrazioni a bassa frequenza del motore. Aumentare l'accuratezza di utilizzo del motore è solo una funzione addizionale della nostra tecnologia. Per esempio, è presente un motore passo-passo ibrido con passo angolare è di circa 1.8°C. Se il numero di suddivisione del driver è impostato a 4 la risoluzione di operazione del motore è di 0.45°C per impulso. Comunque il valore 0.45°C è rappresentativo del controllo accuratezza riguardo la corrente suddivisa. L'accuratezza dei driver di suddivisione da diversi fornitori potrebbe variare molto. Maggiore è il numero di suddivisioni, più difficili sarà il controllo sull'accuratezza.
11. Come determinare la potenza in DC del driver di un motore passo-passo?
A. Determinazione della tensione
Il voltaggio del motore passo-passo ibrido è di solito compreso in un ampio intervallo (spesso tra 12 e 48V in DC). Viene scelto a seconda della velocità e la risposta del motore. Nel caso il motore giri velocemente e la risposta sia rapida, la tensione deve essere elevata. Si prega di notare tuttavia che la fluttuazione del voltaggio di alimentazione non deve eccedere la tensione massima in ingresso al driver per evitare danni allo stesso.
B. Determinazione della corrente
La corrente di alimentazione è di solito determinata in accordo con la corrente di fase in uscita, I, del driver. Se viene adottata un'alimentazione lineare, la corrente deve essere scelta da 1.1 a 1.3 volte la I. Nel caso si utilizzi un alimentatore a cambio, la corrente deve essere di 1.5 fino a 2 volte la I.
12. Come regolare la direzione di rotazione di Determinazione a due fasi in maniera semplice?
Può essere fatto scambiando A+ e A- (o B+ e B-) del circuito elettrico del motore.
I clienti hanno spesso problemi e dubbi sulla scelta del motore. Bisogna focalizzare l’attenzione su due aspetti fondamentali: i parametri di resa e le dimensioni.
Per la performance dei motori, i cliente devono individuare i seguenti parametri:
Motore passo-passo: passo angolare, corrente in fase, coppia, resistenza, ecc.,
Motore senza spazzole (brushless) o servo motore AC: potenza, velocità, coppia, modalità di driver, ecc.
Per la scelta delle dimensioni, il diametro esterno o la lunghezza di un lato o del corpo intero della macchina sono ciò che deve essere considerato prima di tutto. Inoltre i clienti devono tenere in mente la dimensione dell’estremità, dell’albero, la necessità di guida e altri fattori.
Alcuni clienti possono avere altre richieste specifiche sul motore da utilizzare, come impermeabilizzazione, resistenza alle alte temperature, lunga vita utile, ecc. In tal caso sono pregati di comunicarlo e confermare la scelta al fornitore direttamente.