الکتروموتور پله ای

الکتروموتور پله ای ( استپ موتور ) الکتروموتوریست که در زوایای مشخصی که از قبل برای آن تعریف شده است کار می کند. برای درک بهتر می توان به کاربرد الکتروموتور پله ای در ربات ها اشاره کنیم. بازوی ربات ها تحت زوایای مشخص و تعریف شده ای می چرخند که این حرکت توسط الکتروموتور پله ای صورت می گیرد. از سال 1920 با ظهور کامپیوتر های دیجیتال استفاده از این الکتروموتور ها رشد سریعی پیدا کرد. در مواقعی که تغییر از یک وضعیت ثابت به موقعیت ثابت دیگری مورد نیاز باشد از موتور های پله ای استفاده می کنیم. این الکتروموتور ها از نوع سنکرون و بسیار دقیق می باشند. به دلیل اینکه موقعیت و سرعت الکتروموتور های پله ای ( استپر موتور ها ) توسط کامپیوتر های پیشرفته کنترل می شود از کاربرد های آن می توان به استفاده در تجهیزاتی با دقت بالا مانند سیستم های رباتیک ، ماشین آلات نظامی ، پزشکی و صنایع اشاره کرد.

در الکتروموتور های معمولی بدنه استاتور دارای یک آهنربا می باشد اما در استپر موتور ها بدنه استاتور از چند آهنربای الکتریکی ساخته شده است که بصورت جداگانه ای روشن یا خاموش می شوند. آهنربا ها بصورت دو به دو رو به روی یکدیگر قرار دارند و معمولا یک جفت از آهنربا های رو به هم روشن یا خاموش می شوند. روتور این الکتروموتور ها بصورت دندانه دار می باشد. وقتی جریان از سیم پیچی های موتور پله ای عبور کند آهنربا ها به طور هم زمان انرژی دار می شوند. هنگامی که آهنربای بعدی روشن است ، آهنربای قبلی خاموش می شود که باعث جذب چرخ دنده توسط آهنربای دوم خواهد شد. چرخش روتور با این عمل به صورت پله ای می شود و تعداد پله ها عدد صحیحی است که با توجه به زاویه حرکت در هر مرحله تعیین می شود. به عبارت دیگر این الکتروموتور ها با اتصال به پالس هایی در فرکانس های خاص کار می کنند. هر پالس فرستاده شده سبب حرکت موتور تا زاویه ای معین می شود که این زاویه را گام می نامیم. این موتور ها بصورت درجه ای دوران می کنند.

الکتروموتور های پله ای را می توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد که در ادامه به شرح آن ها می پردازیم.

الکتروموتور پله ای مغناطیس دائم

این الکتروموتور ها دارای آهنربای دائم کار می باشند. قرارگیری دو قطب مخالف آهنرباها بصورت موازی در کنار یکدیگر است که باعث افزایش گشتاور می شود. الکتروموتور های مغناطیس دائم از نوع ارزان ترین و کم دقت ترین نوع موتور های پله ای می باشند و از مزایای آن ها می توان به هزینه نگهداری کم اشاره کنیم.

الکتروموتور پله ای مغناطیس متغیر

الکتروموتور پله ای مغناطیس متغیر ساختار ساده ای دارد ، از ولتاژ DC تغذیه می شود و امروزه کمتر از آن استفاده می شود. روتور این الکتروموتور ها بصورت چرخ دنده ای است و با اتصال جریان الکتریسیته و بوجود آمدن میدان مغناطیسی ، روتور به سمت قطب های استاتور جذب شده و شروع به چرخیدن می کند.

موتور پله ای ترکیبی یا هیبرید

الکتروموتور پله ای هیبرید ، ترکیبی از دو الکتروموتور مغناطیس دائم و مغناطیس متغیر می باشد. عملکرد گشتاور این الکتروموتور ها از نوع مغناطیس دائم بهتر است. در این الکتروموتور ها قطب منفی در وسط روتور و قطب مثبت در سر دندانه های روتور قرار دارد.

سیم پیچ های استپر موتور ها به دو دسته تک قطبی و دو قطبی تقسیم می شوند. عملکرد سیم پیچ تک قطبی یک سویه می باشد اما سیم پیچ دو قطبی در هر دو ولتاژ مثبت و منفی کار می کند. در نوع تک قطبی جریان از یک طرف سیم پیچ به طرف دیگر انتقال پیدا می کند. موتور تک قطبی عملکرد ساده ای دارد و در آن نیازی به معکوس کردن جریان نیست. در موتور های دو قطبی هر دسته از سیم پیچ دارای یک فاز جداگانه می باشد و عملکرد پیچیده تری دارد. گشتاور این الکتروموتور ها بیشتر و دقیق تر است.

موتور های پله ای دارای دقت بالایی هستند و در صنایع زیر استفاده می شوند:

• ربات ها
• تجهیزات نظامی
• تجهیزات پزشکی
• چاپگر های رایانه ای و اسکنر ها
• نورپردازی های هوشمند
• دستگاه های CNC
• صنایعی همچون خودرو سازی

الکتروموتور سروو می تواند جایگزین موتور پله ای باشد. سروو موتور خود فرمان است و قابلیت تنظیم خودکار دارد. این الکتروموتور توسط کدگزاری هایی که روی روتور آن متصل است حرکت می کند. ساختار الکتروموتور های سرو بسیار پیچیده بوده و عملکرد دقیق تری نسبت به استپ موتور ها دارند. قیمت آن گران تر است از این رو اغلب از الکتروموتور پله ای استفاده می شود. از ویژگی های الکتروموتور سرو یا خود فرمان می توانیم به راندمان بالاتر ، سرعت بیشتر ، عملکرد بسیار دقیق و بصورت دائم کار اشاره کنیم.