Stepmotorer – find producenter og leverandører

Trinmotorer er en særlig type elmotor, der er kendetegnet ved præcis bevægelseskontrol og nøjagtig positionering.

De bruges ofte i applikationer, hvor nøjagtighed og repeterbarhed er afgørende.

Herunder finder du virkemåde, styresystem og en oversigt over typer og anvendelsesområder for stepmotorer samt deres fordele og ulemper.

Sådan fungerer stepmotorer:

Stepmotorer bevæger sig i faste vinkeltrin, der styres af elektriske impulser. Hver impuls flytter rotoren med en bestemt vinkel.
I denne sammenhæng bruges begreberne fuldtrin, halvtrin og mikrotrin om stepmotorer. For eksempel har en 1,8° fuldtrinsmotor 200 individuelle positioner for en komplet 360°-rotation. 360:200=1.8. En 0,9° halvtrinsmotor opnår 400 individuelle positioner i løbet af en 360°-rotation. 360:400=0.9. Mikrostepmotorer kan opnå 1/5, 1/10, 1/16, 1/32, 1/125 og 1/250 af et fuldt trin ved hjælp af sofistikerede motorstyringer.

Styring af stepmotorer:

Stepmotorer kræver særlige styringer, som regel kaldet stepmotorstyringer eller drivere. Disse genererer de elektriske impulser, der er nødvendige for at styre motorernes bevægelse, og kan være enten analoge eller digitale.
Trinopløsningen kan øges ved hjælp af mikrotrin, hvilket giver en mere jævn bevægelse og større nøjagtighed.
I nogle tilfælde bruges et feedback-loop (lukket loop) til at sikre, at motoren ikke mister trin og fastholder den nøjagtige position.

Typer af stepmotorer:

1. Reluktans-trinmotor:
   I en reluktansstepmotor består rotoren af en fortandet blød jernkerne. Med dette materiale forsvinder magnetfeltet, når statorstrømmen slukkes. Når strømmen tændes, strømmer den magnetiske flux gennem rotorens bløde jernkerne. Rotationen af rotoren sker, fordi den nærmeste tand på rotoren tiltrækkes af den tandede stator (fast, ubevægelig del af motoren), da dette reducerer den magnetiske modstand. Da reluktans-stepmotoren ikke indeholder nogen permanente magneter, har den heller ikke noget cogging-moment, når strømmen slukkes, i modsætning til permanentmagnet-stepmotoren.
2. Stepmotor med permanent magnet:
   I permanentmagnet-stepmotorer består statoren af blødt jern og rotoren af permanente magneter med skiftende nord- og sydpoler. Statorens magnetfelt bruges til at justere den permanente magnetrotor på en sådan måde, at der skabes en roterende bevægelse. Med permanentmagnet-stepmotorer er antallet af poler (og dermed opløsningen) begrænset. En fordel i forhold til reluktansstepmotoren er dens større drejningsmoment. Det større induktionsslag (indre magnetfelt fra -Bmax til +Bmax) resulterer i højere magnetiske kræfter, hvilket fører til et højere drejningsmoment. I princippet er PM-trinmotoren en synkronmotor, hvor opløsningen er blevet øget ved at øge antallet af polpar.
3. Hybrid stepmotor:
   Hybridstepmotorer kombinerer egenskaberne ved reluktans- og permanentmagnetstepmotorer. Hybridstepmotorer har en stator med flere tandede statorpoler og en rotor med permanent magnet. Standard hybridstepmotorer har 200 rotortænder og bevæger sig i trinvinkler på 1,8° hver. Hybridstepmotorer bruges i mange applikationer på grund af deres høje statiske og dynamiske drejningsmoment og deres meget høje trinhastighed.
4. Skivemagnet-trinmotorer:
   Skivemagnetstepmotorer er avancerede mikrostepmotorer, der giver mere dynamisk motorydelse, finere trinopløsning og højere acceleration end andre stepmotortyper. Den tynde diskmagnet muliggør finere trinopløsninger pr. given størrelse, højere acceleration og højere tophastighed end konventionelle stepmotorer. Skivemagnetmotorer er særligt velegnede til applikationer, der kræver en stepmotors præcision og en børsteløs DC-motors hastighed og acceleration. En lukket kontrolsløjfe giver en omkostningseffektiv fordel i forhold til en servoløsning.

Anvendelsesområder for stepmotorer:

Trinmotorer er velegnede til mange forskellige bevægelsesstyringsapplikationer. De bruges ofte i områder, hvor der er behov for præcis positionering:

1. Industriel produktionsteknologi:
F.eks. i CNC-fræsere til at styre fræserens bevægelser langs X-, Y- og Z-akserne,

2. 3D-printere:
I 3D-printere for præcist at kunne flytte ekstruderen og printplatformen.

3. Robotteknologi:
Leddene i en robotarm drives ofte af stepmotorer for at sikre nøjagtige bevægelser.

4. Styring og automatisering:
De bruges i vid udstrækning i industrielle kontrolsystemer, f.eks. til styring af ventiler og transportbånd.

5. Optiske systemer:
Trinmotorer bruges i teleskoper og mikroskoper til at finjustere linsernes og spejlenes position.

6. Medicinsk teknologi:
Trinmotorer findes i medicinsk udstyr, der kræver præcise bevægelser, f.eks. sprøjtepumper eller doseringsenheder.

Fordele ved stepmotorer:

• På grund af den faste trinvise bevægelse kan stepmotorer nærme sig positioner meget præcist uden behov for et feedbacksystem som f.eks. en encoder.
• De styres af enkle pulssekvenser, hvilket letter integrationen i elektroniske systemer.
• Meget højt drejningsmoment selv ved lave hastigheder.
• Hurtig start takket være højt drejningsmoment, let stop takket være højt holdemoment. Dette gør det muligt at ændre rotationsretningen hurtigt. Det enkle design af start-stop-karakteristikken er også meget vigtigt for mange anvendelser.
• En anden vigtig positiv funktion er den enkle motorstyring.

Ulemper ved stepmotorer:

• Trinmotorer kan miste trin i tilfælde af overbelastning eller utilstrækkelig strømforsyning, hvilket fører til unøjagtigheder.
• Ved visse hastigheder kan stepmotorer udvikle resonanser, der fører til vibrationer og støj.
• Trinmotorer kan også bruge strøm, når de står stille, hvilket øger energiforbruget.

Trinmotorer er alsidige og pålidelige drev, som er uundværlige i mange præcise og krævende applikationer. Valget af den rigtige motor og et omhyggeligt valg af controller er afgørende for at få fuldt udbytte af denne teknologi.

Nedenfor finder du en oversigt over de vigtigste kriterier, du skal holde øje med, når du køber stepmotorer:

Når man køber stepmotorer, er der flere vigtige faktorer, man skal overveje for at sikre, at motoren er egnet til den pågældende applikation.

• Trinvinklen angiver, hvor mange grader motorakslen bevæger sig for hvert trin. En mindre trinvinkel giver mulighed for højere opløsning og dermed mere præcise bevægelser. Til anvendelser, der kræver høj præcision, er en lille trinvinkel at foretrække.
• Holdemomentet er det maksimale drejningsmoment, som motoren kan holde i en statisk position. Et højere holdemoment er vigtigt, hvis motoren skal kunne holde tunge belastninger, især når den står stille.
• Den nominelle strøm angiver, hvor meget strøm motoren kræver under fuld belastning, og den nominelle spænding angiver motorens driftsspænding. Motorstyringen (driveren) skal understøtte disse parametre. En højere nominel strøm kan levere mere effekt, men kræver også passende køling.
• Trinfrekvensen angiver, hvor mange trin motoren kan udføre pr. sekund. En højere trinfrekvens muliggør hurtigere bevægelser, men kræver også tilsvarende designet kontrolelektronik.
• Enkodere overvåger motorakslens position og kan bruges til præcis styring. Enkodere er uundværlige i applikationer, der kræver feedback af den faktiske position.
• Motorens størrelse, som ofte angives i NEMA-formater (f.eks. NEMA 17, NEMA 23), beskriver motorens fysiske dimensioner. Størrelsen skal matche applikationens mekaniske design
• Akseltypen (glat, flad eller med gevind) og diameteren bestemmer, hvordan motoren er mekanisk forbundet. Akslen skal være kompatibel med den anvendte gearkasse eller kobling.
• Unipolære og bipolære motorer adskiller sig i typen af viklinger og kredsløb. Bipolære motorer har ofte et større drejningsmoment, mens unipolære motorer er lettere at styre.
• Miljøforhold som temperatur, fugtighed og støv kan påvirke motorens ydeevne og levetid. Motoren skal være egnet til de specifikke miljøforhold, hvor den skal bruges.
• Det er tilrådeligt at vælge motor ikke kun ud fra pris, men også ud fra kvalitet og pålidelighed.

Valget af den rigtige stepmotor afhænger i høj grad af de specifikke krav til anvendelsen. Det er værd at tjekke de tekniske data omhyggeligt og eventuelt konsultere eksperter for at træffe det bedste valg.

Stepmotorer kan købes hos forskellige leverandører. Omfattende oplysninger om producenter og leverandører af stepmotorer fra hele verden kan findes på Exportpages.