Krokové motory – najděte výrobce a dodavatele

Krokové motory jsou speciálním typem elektromotorů, které se vyznačují přesným řízením pohybu a přesným polohováním.

Často se používají v aplikacích, kde je rozhodující přesnost a opakovatelnost.

Níže naleznete způsob činnosti, řídicí systém a přehled typů a oblastí použití krokových motorů, jakož i jejich výhody a nevýhody.

Jak krokové motory fungují:

Krokové motory se pohybují v pevných úhlových krocích, které jsou řízeny elektrickými impulsy. Každý impuls posune rotor o určitý úhel.
V této souvislosti se pro krokové motory používají pojmy plný krok, půlkrok a mikrokrokrok. Například 1,8° plnokrokový motor má 200 jednotlivých poloh pro úplné otočení o 360°. 360:200=1.8. Polokrokový motor s úhlem 0,9° dosahuje 400 jednotlivých poloh při otáčení o 360°. 360:400=0.9. Mikrokrokové motory mohou dosáhnout 1/5, 1/10, 1/16, 1/32, 1/125 a 1/250 plného kroku pomocí sofistikovaného řízení motoru.

Řízení krokových motorů:

Krokové motory vyžadují speciální řídicí jednotky, obvykle nazývané regulátory krokových motorů nebo ovladače. Ty generují elektrické impulsy potřebné k řízení pohybu motorů a mohou být analogové nebo digitální.
Rozlišení kroku lze zvýšit pomocí mikrokrokování, což vede k plynulejšímu pohybu a větší přesnosti.
V některých případech se používá smyčka zpětné vazby (uzavřená smyčka), která zajišťuje, že motor neztrácí kroky a udržuje přesnou polohu.

Typy krokových motorů:

1. Krokový motor s reluktancí:
   U reluktančního krokového motoru se rotor skládá z ozubeného jádra z měkkého železa. Díky tomuto materiálu magnetické pole při vypnutí statorového proudu zaniká. Při zapnutí proudu protéká magnetický tok měkkým železným jádrem rotoru. K otáčení rotoru dochází proto, že nejbližší zub rotoru je přitahován ozubeným statorem (pevnou, nepohyblivou částí motoru), protože se tím snižuje magnetický odpor. Protože reluktanční krokový motor neobsahuje žádné permanentní magnety, nemá také na rozdíl od krokového motoru s permanentními magnety žádný kroutící moment při vypnutí proudu.
2. Krokový motor s permanentními magnety:
   U krokových motorů s permanentními magnety se stator skládá z měkkého železa a rotor z permanentních magnetů se střídavými severními a jižními póly. Magnetické pole statoru slouží k nastavení rotoru s permanentními magnety tak, aby vznikl rotační pohyb. U krokových motorů s permanentními magnety je počet pólů (a tedy i rozlišení) omezen. Jednou z výhod oproti reluktančním krokovým motorům je jejich větší točivý moment. Větší indukční zdvih (vnitřní magnetické pole od -Bmax do +Bmax) má za následek větší magnetické síly, což vede k většímu točivému momentu. Krokový motor PM je v podstatě synchronní motor, u kterého bylo rozlišení zvýšeno zvýšením počtu pólových párů.
3. Hybridní krokový motor:
   Hybridní krokové motory kombinují vlastnosti reluktančních krokových motorů a krokových motorů s permanentními magnety. Hybridní krokové motory mají stator s více ozubenými póly a rotor s permanentními magnety. Standardní hybridní krokové motory mají 200 zubů rotoru a pohybují se po úhlech 1,8°. Hybridní krokové motory se používají v mnoha aplikacích díky vysokému statickému a dynamickému momentu a velmi vysoké krokové rychlosti.
4. Krokové motory s diskovým magnetem:
   Krokové motory s diskovým magnetem jsou pokročilé mikrokrokové motory, které nabízejí vyšší dynamický výkon motoru, jemnější rozlišení kroku a vyšší zrychlení než jiné typy krokových motorů. Tenký diskový magnet umožňuje jemnější rozlišení kroku na danou velikost, vyšší zrychlení a vyšší špičkovou rychlost než běžné krokové motory. Motory s diskovým magnetem jsou vhodné zejména pro aplikace, které vyžadují přesnost krokového motoru a rychlost a zrychlení bezkartáčového stejnosměrného motoru. Uzavřená regulační smyčka poskytuje cenově výhodnější řešení než servořízení.

Oblasti použití krokových motorů:

Krokové motory jsou vhodné pro mnoho různých aplikací řízení pohybu. Často se používají v oblastech, kde je vyžadováno přesné polohování:

1. Průmyslová výrobní technika:
Např. v CNC frézkách k řízení pohybu frézy podél os X, Y a Z,

2. 3D tiskárny:
V 3D tiskárnách k přesnému pohybu extrudéru a tiskové platformy.

3. Robotika:
Klouby robotického ramene jsou často poháněny krokovými motory, které zajišťují přesné pohyby.

4. Řízení a automatizace:
Jsou široce používány v průmyslových řídicích systémech, např. pro ovládání ventilů a dopravníkových pásů.

5. Optické systémy:
Krokové motory se používají v dalekohledech a mikroskopech k přesnému nastavení polohy čoček a zrcadel.

6. Zdravotnická technika:
Krokové motory lze nalézt v lékařských přístrojích, které vyžadují přesné pohyby, jako jsou injekční pumpy nebo dávkovací zařízení.

Výhody krokových motorů:

• Díky pevnému krokovému pohybu se krokové motory mohou velmi přesně přiblížit k poloze bez nutnosti použití systému zpětné vazby, jako je například snímač.
• Jsou řízeny jednoduchými sekvencemi impulsů, což usnadňuje integraci do elektronických systémů.
• Velmi vysoký točivý moment i při nízkých otáčkách.
• Rychlý rozběh díky vysokému krouticímu momentu, snadné zastavení díky vysokému udržovacímu momentu. To umožňuje rychlou změnu směru otáčení. Pro mnoho aplikací je také velmi důležitá jednoduchá konstrukce start-stop charakteristiky.
• Další důležitou pozitivní vlastností je jednoduché ovládání motoru.

Nevýhody krokových motorů:

• Krokové motory mohou v případě přetížení nebo nedostatečného napájení ztrácet kroky, což vede k nepřesnostem.
• Při určitých rychlostech mohou krokové motory vykazovat rezonance, které vedou k vibracím a hluku.
• Krokové motory mohou také spotřebovávat energii v klidovém stavu, což zvyšuje spotřebu energie.

Krokové motory jsou univerzální a spolehlivé pohony, které jsou nepostradatelné v mnoha přesných a náročných aplikacích. Pro plné využití výhod této technologie je rozhodující výběr správného motoru a pečlivý výběr řídicí jednotky.

Níže naleznete přehled nejdůležitějších kritérií, na která je třeba dávat pozor při nákupu krokových motorů:

Při nákupu krokových motorů je třeba zvážit několik důležitých faktorů, které zajistí, že motor bude vhodný pro danou aplikaci.

• Úhel kroku udává, o kolik stupňů se hřídel motoru posune při každém kroku. Menší úhel kroku umožňuje vyšší rozlišení, a tedy přesnější pohyby. Pro aplikace, které vyžadují vysokou přesnost, je vhodnější malý úhel kroku.
• Udržovací moment je maximální krouticí moment, který může motor udržet ve statické poloze. Vyšší přídržný moment je důležitý, pokud má motor udržet velké zatížení, zejména v klidovém stavu.
• Jmenovitý proud udává, jaký proud motor vyžaduje při plném zatížení, a jmenovité napětí udává provozní napětí motoru. Tyto parametry musí podporovat řídicí jednotka (ovladač) motoru. Vyšší jmenovitý proud může dodávat větší výkon, ale vyžaduje také vhodné chlazení.
• Kroková frekvence udává, kolik kroků může motor vykonat za sekundu. Vyšší kroková frekvence umožňuje rychlejší pohyby, ale vyžaduje také odpovídajícím způsobem navrženou řídicí elektroniku.
• Snímače monitorují polohu hřídele motoru a lze je použít pro přesné řízení. Enkodéry jsou nezbytné v aplikacích, které vyžadují zpětnou vazbu o aktuální poloze.
• Velikost motoru, často udávaná ve formátech NEMA (např. NEMA 17, NEMA 23), popisuje fyzické rozměry motoru. Velikost by měla odpovídat mechanickému provedení aplikace
• Typ hřídele (hladká, plochá nebo se závitem) a průměr určují způsob mechanického připojení motoru. Hřídel musí být kompatibilní s použitou převodovkou nebo spojkou.
• Unipolární a bipolární motory se liší typem vinutí a obvodů. Bipolární motory často nabízejí větší točivý moment, zatímco unipolární motory se snadněji ovládají.
• Podmínky prostředí, jako je teplota, vlhkost a prašnost, mohou ovlivnit výkon a životnost motoru. Motor by měl být vhodný pro konkrétní podmínky prostředí, ve kterém bude provozován.
• Motor je vhodné vybírat nejen podle ceny, ale také podle kvality a spolehlivosti.

Výběr správného krokového motoru do značné míry závisí na konkrétních požadavcích dané aplikace. Pro nejlepší výběr se vyplatí pečlivě zkontrolovat technické údaje a případně se poradit s odborníky.

Krokové motory lze zakoupit u různých dodavatelů. Komplexní informace o výrobcích a dodavatelích krokových motorů z celého světa naleznete na Exportpages.