Os dois tipos de motores de degrau mais utilizados são o íman permanente e os tipos híbridos. Em geral, o motor passo-a-passo híbrido pode ser a melhor escolha juntamente com a redução de custos, uma vez que oferece melhor desempenho no que respeita à resolução de passos, torque e velocidade.
II. SELECÇÃO DE UM MOTOR DE PASSO
Um motor passo-a-passo pode ser uma boa escolha sempre que for necessário um movimento controlado. Podem ser utilizados em aplicações onde é necessário controlar o ângulo de rotação, a velocidade, a posição e o sincronismo. Devido às vantagens inerentes enumeradas anteriormente, os motores passo-a-passo encontraram o seu lugar em muitas aplicações diferentes. Algumas delas incluem impressoras, plotters, mesas X-Y, cortadores a laser, máquinas de gravação, dispositivos de pick-place e assim por diante.
Ao seleccionar um motor passo-a-passo para a sua aplicação, há vários factores que precisam de ser tidos em consideração:
- Como é que o motor será acoplado à carga?
- Quanta rapidez é necessária para mover ou acelerar a carga?
- Quanto torque é necessário para mover a carga?
- Que grau de precisão é necessária ao posicionar a carga?
Fases, Polos e Ângulos de Degrau
Os motores passo-a-passosualmente têm duas fases, mas também existem motores trifásicos e quinquenais. Um motor bipolar com duas fases tem um enrolamento/fase, e um motor unipolar tem um enrolamento com uma torneira central por fase. Por vezes, o motor passo-a-passo é referido como um “motor de quatro fases”, apesar de ter apenas duas fases. Os motores que têm dois enrolamentos separados por fase podem ser accionados em modo bipolar ou unipolar.
Um pólo pode ser definido como uma das regiões de um corpo magnetizado onde a densidade do fluxo magnético está concentrada. Tanto o rotor como o estator de um motor de passo têm pólos. O motor passo a passo do tipo híbrido tem um rotor com dentes. O rotor é dividido em duas partes, separadas por um íman permanente que faz metade dos pólos sul dos dentes e metade dos pólos norte. O número de pares de pólos é igual ao número de dentes de uma das metades do rotor. O estator de um motor híbrido também tem dentes para construir um número maior de pólos equivalentes (passo de pólo menor, número de pólos equivalentes = passo 360/ésimo) em comparação com os pólos principais, sobre os quais as bobinas de enrolamento são enroladas. Normalmente são utilizados 4 pólos principais para híbridos de 3,6° e 8 para tipos de 1,8° e 0,9°.
A equação seguinte mostra a relação entre o número de pólos de rotor, os pólos equivalentes do estator, o número de fases e o ângulo de passo completo de um motor passo-a-passo.
Ângulo de passo = 360/(NPh/Ph) = 360/N
Onde:
NPh = Número de pólos equivalentes por fase = número de pólos de rotor
Ph = Número de fases
N = Número total de pólos para todas as fases juntas = NPh/Ph
Se o passo do rotor e do estator for desigual, existe uma relação mais complicada.
Tamanho
Além de serem classificados pelo seu ângulo de passo, os motores passo-a-passo são também classificados de acordo com tamanhos de armação que correspondem ao tamanho da armação do motor. Por exemplo, um motor passo-a-passo NEMA tamanho 11 tem um tamanho de moldura de aproximadamente 1,1 polegadas (28mm). Do mesmo modo, um motor passo-a-passo NEMA tamanho 23 tem um tamanho de estrutura de 2,3 polegadas (57 mm), etc. No entanto, o comprimento do corpo pode variar de motor para motor dentro da mesma classificação de tamanho de estrutura. De um modo geral, o torque disponível de um motor de tamanho de estrutura particular aumentará com o aumento do comprimento do corpo.
Torque
O torque de saída e a potência de um motor passo-a-passo são funções do tamanho do motor, afundamento do calor do motor, ciclo de trabalho, enrolamento do motor, e o tipo de accionamento utilizado. Se um motor passo-a-passo não for operado sem carga em toda a gama de frequências, um ou mais pontos de ressonância oscilante natural podem ser detectados, quer audivelmente, quer por sensores de vibração. O torque utilizável do motor passo-a-passo pode ser drasticamente reduzido por ressonâncias. As operações em frequências de ressonância devem ser evitadas. Um amortecimento externo, inércia acrescida, ou um accionamento de microtemperatura pode ser utilizado para reduzir o efeito da ressonância.
Num motor passo a passo, o binário é gerado quando os fluxos magnéticos do rotor e do estator são deslocados um do outro. A intensidade do fluxo magnético e consequentemente o torque são proporcionais ao número de voltas do enrolamento e a corrente e inversamente proporcionais ao comprimento do percurso do fluxo magnético. À medida que a velocidade de rotação aumenta, o tempo necessário para a corrente subir torna-se uma proporção significativa do intervalo entre os impulsos do passo. Isto reduz o nível médio da corrente, pelo que o torque cairá a velocidades mais elevadas.
Exactidão de resolução e posicionamento
A resolução e precisão de posicionamento de um sistema de motor passo-a-passo é afectada por vários factores – o ângulo do passo-a-passo (o comprimento do motor passo-a-passo), o modo de accionamento seleccionado (passo-a-passo, meio passo ou microstepping), e a velocidade da engrenagem. Isto significa que existem várias combinações diferentes que podem ser utilizadas para obter a resolução desejada. Devido a isto, o problema de resolução de um desenho passo-a-passo pode normalmente ser resolvido após o tamanho do motor e tipo de accionamento terem sido estabelecidos.
III. PASSOS DE SELECÇÃO NORMAL
1. Determinação do componente do mecanismo de accionamento
Determinar o mecanismo e as especificações necessárias. Primeiro, determinar certas características do desenho, tais como mecanismo, dimensões aproximadas, distâncias deslocadas, e período de posicionamento.
2. Calcular a resolução requerida
P>Cobrir a resolução que o motor requer. A partir da resolução requerida, determinar se deve ser usado apenas um motor ou um motoredutor. Contudo, utilizando a tecnologia de microstepping, o cumprimento da resolução requerida torna-se muito fácil.
3. Determinar o padrão de funcionamento
Determinar o padrão de funcionamento que cumpre as especificações requeridas. Encontrar o período de aceleração (desaceleração) e velocidade de impulso de funcionamento para calcular o torque de aceleração.
4. Calcular o torque requerido
Calcular o torque de carga e o torque de aceleração e encontrar o torque requerido pelo motor.
5. Seleccionar o motor
Fazer uma selecção provisória de um motor com base no binário requerido. Determinar o motor a ser utilizado a partir das características de velocidade-torque.
6. Verificar o motor seleccionado
Confirmar a taxa de aceleração/desaceleração e a razão de inércia.
IV. MOTION CONTROL PRODUCTS’ STEPPER MOTORS
Motion Control Products oferecem muitas séries de motores passo-a-passo, tais como motores passo-a-passo bifásicos e motores passo-a-passo trifásicos (de tamanho de estrutura NEMA 8 a 42) estão disponíveis. Os nossos motores passo-a-passo adoptam tecnologia avançada dos E.U.A., utilizando cobre de alta classe em rolo frio e íman permanente de alta temperatura. Os motores passo a passo do Motion Control distinguem-se pela sua alta fiabilidade e baixo aquecimento. Devido às suas características de amortecimento internas, os nossos motores passo-a-passo podem funcionar muito suavemente e não têm uma área oscilante óbvia dentro de toda a gama de velocidade dos motores. A vista geral em PDF (descarregável abaixo) mostra os modelos típicos de motores passo-a-passo Motion Control Products.