Používané názvosloví

Rotační magnetické pole

Průtokem proudu vinutím krokového motoru se v magnetickém obvodu statoru vybudí magnetický tok (zmagnetuje se). Magnetický tok se uzavře přes rotor motoru, který se magnetickém poli nastaví do takové pozice, ve které klade magnetickému toku nejmenší odpor. Aby se mohl rotor začít otáčet, musí být statorová vinutí připojována k napájecímu zdroji v určitém pořadí a polaritě, aby se vytvořilo točivé magnetické pole.

Otáčení rotoru krokového motoru je způsobeno  posouváním magnetických polí statoru a rotoru a jejich vzájemnou interakci. Stator i rotor motoru jsou vyrobeny z materiálu s malým magnetickým odporem, takže intenzita magnetického toku je značná. Magnetický tok přestupuje ze statoru do rotoru prostřednictvím magnetických pólů, konstrukčně upravených do – pro tento účel – nejvýhodnějšího tvaru.

Točivý moment krokového motoru závisí na mnoha faktorech, především na konstrukci motoru, na způsobu řízení proudu statorovými vinutími, na rychlosti otáčení a je přímo úměrný intenzitě magnetického toku, generovaného právě napájeným vinutím.

Fáze

Počet magnetických obvodů statoru krokového motoru s příslušnými vinutími se označuje jako počet fází motoru. Většina krokových motorů je dvoufázová, i když existují i tří a pětifázové motory

Bipolární motor má vždy jedno vinutí na fázi, vedou z něj tedy čtyři vodiče. Unipolární motor má dvě vinutí s vyvedeným středem, vede z něj tedy pět nebo šest vodičů.

Univerzální (bipolární / unipolární) motor má čtyři samostatná vinutí (dvě pro každou fázi), která je možno spojovat podle potřeby, vede z něj tedy osm vodičů.

Zapojení fázových vinutí

Krokové motory jsou vyráběny s různě zapojeným vinutím. Mezi nejběžnější z nich patří ty z obrázku výše. Tabulka ukazuje možné způsoby jejich buzení

Póly

Pól je definován jako oblast magnetického obvodu, kterou vystupuje magnetický tok z tohoto obvodu do okolního prostředí. Počet pólů statoru a rotoru krokového motoru závisí na jeho konstrukci; obecně lze říct, že čím je počet pólů větší, tím jemnější má motor krok.

Úhel kroku (Stepping Angle)

Je úhel, o který se motor pootočí po vykonání jednoho kroku a je dán vztahem:

Úhel kroku = 360 / n.

kde

n = počet kroků motoru na jednu otáčku

U současného nejběžnějšího hybridního krokového motoru s 200 kroky na otáčku je tedy úhel jednoho kroku

360 / 200 = 1,8°

Statický moment (Holding Torque)

Maximální stálý točivý moment na hřídeli nabuzeného motoru, aniž by došlo k protočení rotoru vnější silou.

Zbytkový moment (Detent Torque)

Maximální točivý moment, kterým může být zatížen hřídel nezapojeného motoru, aniž by došlo k protočení rotoru vnější silou.

Momentová charakteristika (Speed/Torque Curve)

Momentová charakteristika krokového motoru je funkcí budicího obvodu, způsobu buzení a momentu setrvačnosti zátěže.

Maximální rozběhová frekvence (Maximum Starting Frequency)

Maximální kmitočet budících pulsů (STEP), při kterém se krokový motor rozběhne a zastaví v režimu Start – Stop bez ztráty kroků.

Maximální točivý moment (Pull-out Torque)

Maximální točivý moment, který může motor poskytnout na hřídeli při běhu konstantní rychlostí, aniž by došlo ke ztrátě kroků.

Rozběhový točivý moment (Pull-in Torque)

Maximální točivý moment, který může krokový motor dodat v režimu Start – Stop bez ztráty kroků.

Opakovatelná přesnost polohování (Accuracy)

Tato přesnost je definována jako rozdíl mezi teoretickou a skutečnou polohou rotoru při jmenovitém zatížení, vyjádřený v procentech úhlu kroku. Obvykle je to přibližně ± ??5%, a tato chyba polohování se při běhu motoru nekumuluje.

Celková odchylka polohy (Hysteresis Error)

Je maximální akumulovaná odchylka od teoretické polohy rotoru pro oba směry otáčení.

Rezonance

Krokový motor reaguje na řadu vstupních impulsů, každý pulz způsobí rotor posune o krok. V průběhu kroku musí rotor motoru zrychlovat a zpomalovat až do zastavení. To způsobuje překmity a vibrace. Při určitých frekvencích signálu STEP (v závislosti na druhu a typu motoru), označovaných jako rezonanční, ztrácí motor točivý moment. Cílem každého konstruktéra je návrh systému, u kterého se v provozním režimu žádné reonanční frekvence neobjeví. Problém s rezonančními frekvencemi lze odstranit mechanickým tlumením celého systému pomocí setrvačníků a závaží, nebo použít pokročilejší řídící obvody, používající elektrické tlumení a mikrokrokování.

Jmenovité napětí

Pokud je údaj o napětí na výrobním štítku motoru podivně nezaokrouhlený a velmi malý, pak se jedná o napětí, které je možno naměřit na vinutí motoru, pokud jím protéká jmenovitý proud. Usnadňuje to nastavení správného proudu motorem, protože proud se díky pulsně šířkové modulaci moderních proudových zdrojů v driverech motorů přímo měří jen obtížně.

Vyskytují se samozřejmě i motory, které jsou napájeny napěťově, jejich jmenovité napětí je většinou 5, 12 nebo 24 V. Tyto motory jsou určeny pro speciální aplikace, kde není vyžadována velká rychlost otáčení a v nabídce výrobců jsou v menšině.

Pokračování příště…