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Zweiphasen-Schrittmotoren

Mar 03, 2017

Es gibt zwei Grundwicklungsanordnungen für die elektromagnetischen Spulen in einem zweiphasigen Schrittmotor: bipolar und unipolar.

 

Unipolare motoren

Ein unipolarer Schrittmotor hat eine Wicklung mit Mittelabgriff pro Phase. Jeder Windungsabschnitt wird für jede Magnetfeldrichtung eingeschaltet. Da bei dieser Anordnung ein Magnetpol ohne Umschaltung der Stromrichtung umgekehrt werden kann, kann die Kommutierungsschaltung für jede Wicklung sehr einfach (zB ein einzelner Transistor) erfolgen. Typischerweise wird bei einer Phase der Mittelabgriff jeder Wicklung gemeinsam gemacht: wobei drei Leitungen pro Phase und sechs Leitungen für einen typischen Zweiphasenmotor gegeben werden. Oft sind diese beiden Phasengemeinschaften intern verbunden, so dass der Motor nur fünf führt.

 

Ein Mikrocontroller oder ein Schrittmotorregler kann verwendet werden, um die Antriebstransistoren in der richtigen Reihenfolge zu aktivieren, und diese einfache Bedienung macht unipolare Motoren bei Hobbyisten beliebt; Sie sind wahrscheinlich der günstigste Weg, um präzise Winkelbewegungen zu bekommen.

 

 

(Für den Experimentator können die Wicklungen durch Berühren der Klemmenleitungen in PM-Motoren identifiziert werden.Wenn die Klemmen einer Spule angeschlossen sind, wird die Welle härter zu drehen, eine Möglichkeit, den Mittelhahn (Common Draht) von einer Spule zu unterscheiden - Der Draht ist durch die Messung des Widerstandes, der Widerstand zwischen dem gemeinsamen Draht und dem Spulendraht ist immer die Hälfte des Widerstandes zwischen den Spulenenddrähten, da es zweimal die Länge der Spule zwischen den Enden und nur die Hälfte von der Mitte gibt (üblich Draht) bis zum Ende.) Ein schneller Weg, um festzustellen, ob der Schrittmotor arbeitet, ist, alle zwei Paare kurzzuschließen und versuchen, die Welle zu drehen. Immer wenn ein höherer als normaler Widerstand zu spüren ist, zeigt es an, dass die Schaltung zu der bestimmten Wicklung geschlossen ist und dass die Phase arbeitet.

 

Bipolarmotoren

Bipolarmotoren haben eine einzige Wicklung pro Phase. Der Strom in einer Wicklung muss umgekehrt werden, um einen Magnetpol umzukehren, so dass die Treiberschaltung komplizierter sein muss, typischerweise mit einer H-Brücken-Anordnung (allerdings gibt es mehrere off-the-shelf-Treiberchips, um dies zu machen Einfache Angelegenheit). Es gibt zwei Leads pro Phase, keine sind üblich.

 

Statische Reibungseffekte mit einer H-Brücke wurden bei bestimmten Antriebstopologien beobachtet.

 

Dithering das Stepper-Signal bei einer höheren Frequenz als der Motor reagieren kann, wird diese "statische Reibung" -Effekt zu reduzieren.

 

Weil Wicklungen besser ausgenutzt werden, sind sie mächtiger als ein unipolarer Motor des gleichen Gewichts. Dies ist auf den physischen Raum zurückzuführen, der von den Wicklungen besetzt ist. Ein unipolarer Motor hat doppelt so viel Draht im gleichen Raum, aber nur die Hälfte zu irgendeinem Zeitpunkt verwendet, ist also 50% effizient (oder etwa 70% der verfügbaren Drehmomentausgabe). Obwohl ein bipolarer Schrittmotor ist komplizierter zu fahren, die Fülle von Fahrer-Chips bedeutet, das ist viel weniger schwer zu erreichen.

 

Ein 8-adriger Stepper ist wie ein unipolarer Stepper gewickelt, aber die Leads sind nicht mit dem Innenraum des Motors verbunden. Diese Art von Motor kann in mehreren Konfigurationen verdrahtet werden:

 

Unipolar

Bipolar mit Reihenwicklungen. Dies ergibt eine höhere Induktivität, aber einen niedrigeren Strom pro Wicklung.

Bipolar mit parallelen Wicklungen. Dies erfordert einen höheren Strom, kann aber besser ablaufen, wenn die Wicklungsinduktivität reduziert wird.

Bipolar mit einer einzigen Wicklung pro Phase. Diese Methode führt den Motor nur auf die Hälfte der verfügbaren Wicklungen, die das verfügbare niedrige Drehmoment reduzieren, aber weniger Strom benötigen