Ein Permanentmagnet-Stepper Motor ist ein kompatibles und hocheffizientes Gerät mit zahlreichen Anwendungen. Da der Rotor aus Permanentmagneten besteht, benötigt er keine externe Erregung, was ihn für Anwendungen wie Spielzeug, kleine Motoren usw. sehr nützlich macht. Aufgrund seiner Designaspekte kann der Schrittwinkel jeder Drehung leicht entworfen werden. Dies macht es nützlich für heikle Anwendungen wie medizinische Instrumente und Luftfahrtstrukturen. Aufgrund seiner geringen Größe ist es sehr mobil und einfach zu bedienen. Dieser Artikel beschreibt einen Überblick über den Permanentmagnet-Schrittmotor.
Was ist ein Permanentmagnet-Schrittmotor?
Definition: Es handelt sich um ein elektromechanisches Energieumwandlungsgerät, das elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Bei einem Schrittmotor sind sowohl der Rotor als auch Stator Magnetfelder werden so angeregt, dass eine Wechselwirkung zwischen Rotormagnetfeld und Statormagnetfeld ein Drehmoment erzeugt. In einem Permanentmagnet-Schrittmotor ist der Rotor Spulen werden nicht angeregt, stattdessen verwenden wir Permanentmagnete.
Bei herkömmlichen Schrittmotoren werden Elektromagnete verwendet, die zur Erzeugung eines Rotormagnetfeldes von außen angeregt werden müssen. In diesem Fall verwenden wir jedoch Permanentmagnete. Dies reduziert das Rotorerregungssystem und macht den Motor betriebsfähiger. Aufgrund der fehlenden Rotoranregung werden auch die Verluste reduziert.
Permanentmagnet Schrittmotor Konstruktion
Es besteht aus zwei grundlegenden Teilen. Der stationäre Teil wird auch als Stator bezeichnet. Im Stator sind Statorpole so angeordnet, dass bei Erregung mit Wicklungen, wie in der Abbildung gezeigt, jeder Statorpol einen Magnetpol bildet. Wenn es sich um eine zweipolige Maschine handelt, werden die entgegengesetzten Pole mit einer in Reihe geschalteten gemeinsamen Wicklung angeregt, so dass jeder der entgegengesetzten Pole von Nord und Süd.
Konstruktion
In ähnlicher Weise werden die beiden anderen Polpaare mit einer Reihenwicklung in einem Zyklus angeregt, so dass auch sie ein Polpaar bilden. Der Rotor besteht aus Permanentmagneten. Es gibt viele Materialien wie Keramik, die als Permanentmagnete verwendet werden können. Die Rotormagnete sind mit einer Außenwelle verbunden, so dass sie bei Drehung die mechanische Leistung liefern.
Prinzip des Schrittmotors
Das Funktionsprinzip des Schrittmotors ähnelt dem eines herkömmlichen Motors. Es funktioniert nach dem Prinzip des Lorentz-Kraftgesetzes. Demnach erfährt ein stromführender Leiter, wenn er in ein Magnetfeld gebracht wird, aufgrund der Wechselwirkung von Flüssen eine Kraft.
Der Fluss, der interagiert, ist der Statormagnetfluss und der Rotormagnetfluss. Der Statormagnetfluss wird durch äußere Anregungen und der Rotormagnetfluss durch Permanentmagnete erzeugt. Es ist auch zu beachten, dass die Richtung des Motors aufgrund der linken Regel von Fleming bestimmt wird.
Funktionsweise des Permanentmagnet-Schrittmotors
Der funktionierende Permanentmagnet-Schrittmotor kann in den folgenden Modi erklärt werden
Arbeitsmodus1
Modus 1 - In diesem Modus wird die A-Phase der Statorpole zusammen mit der Reihenwicklung angeregt, um zwei Magnetpolpaare zu erzeugen. Es kann angemerkt werden, dass in diesem Modus die B-Phase überhaupt nicht angeregt wird. Wenn die A-Phase angeregt wird, bildet sie den Nord- und Südpol. In diesem Moment werden die Rotormagnetpole von den Statormagnetpolen angezogen.
Modus 2 - In diesem Modus wird die B-Phase der Statorpole zusammen mit der Reihenwicklung angeregt, um zwei Paare von Magnetpolen zu erzeugen. Es kann angemerkt werden, dass in diesem Modus die A-Phase überhaupt nicht angeregt wird. Wenn die B-Phase angeregt wird, bildet sie den Nord- und Südpol. In diesem Moment werden die Rotormagnetpole von den Statormagnetpolen angezogen. Dadurch dreht sich der Rotor ab Modus 1 im Uhrzeigersinn.
Arbeitsmodus 2
Modus 3 - Auch in diesem Modus wird die A-Phase der Statorpole zusammen mit der Reihenwicklung angeregt, um zwei Paare von Magnetpolen zu erzeugen. Es kann angemerkt werden, dass in diesem Modus die B-Phase überhaupt nicht angeregt wird. Wenn die A-Phase angeregt wird, bildet sie den Nord- und Südpol. In diesem Moment werden die Rotormagnetpole von den Statormagnetpolen angezogen. Dadurch dreht sich der Rotor ab Modus 2 im Uhrzeigersinn.
Modus 4 - Wieder In diesem Modus wird die B-Phase der Statorpole zusammen mit der Reihenwicklung angeregt, um zwei Paare von Magnetpolen zu erzeugen. Es kann angemerkt werden, dass in diesem Modus die A-Phase überhaupt nicht angeregt wird. Wenn die B-Phase angeregt wird, bildet sie den Nord- und Südpol. In diesem Moment werden die Rotormagnetpole von den Statormagnetpolen angezogen. Dadurch dreht sich der Rotor ab Modus 3 im Uhrzeigersinn.
Auf diese Weise macht der Rotor eine vollständige Umdrehung von Modus 1 zu Modus 4.
Vor- und Nachteile des Schrittmotors
Das Vorteile eines Permanentmagnet-Steppers Motor sind
- Es ist kompakt und klein, was es in vielen Anwendungen nützlich macht
- Aufgrund des Fehlens einer externen Erregung sind die Verluste geringer
- Aufgrund des Fehlens einer externen Erregung ist die Wartung geringer.
- Es kann an den externen Stromkreis angeschlossen werden, um die Drehzahl des Motors zu steuern
- Sensoren können verwendet werden, um die Rotorwicklungen zu lokalisieren
- Kann in einem weiten Drehzahl- und Drehmomentbereich betrieben werden.
- Präzise Kontrolle
Das Nachteile eines Permanentmagnet-Schrittmotors sind
- Aufgrund von Einschränkungen beim Permanentmagneten kann er nicht für Hochleistungsanwendungen verwendet werden
- Drehmoment produziert ist begrenzt
- Die Lebensdauer eines Permanentmagneten ist begrenzt.
Anwendungen
Das Anwendungen eines Permanentmagnet-Schrittmotors sind
- Luftfahrtindustrie
- Robotik
- Spielzeuge
- Herstellung
- Kontrollindustrie
- Mühlen und Druck
Daher haben wir das Arbeitsprinzip, die konstruktiven Aspekte und die Anwendungen des Permanentmagnet-Stepper Motor. Es muss beachtet werden, welche magnetischen Materialien verwendet werden, um die Leistung dieser Motoren zu verbessern, und wie der Schrittwinkel der Maschine gesteuert werden kann.
