Stepper Motor

Sujeten:

Aféierung
Permanent Magnéit Stepper Motor (PM Typ)
Variable Reluctance Stepper Motor (VR)
Hybrid Stepper Motor

Aféierung:
E Steppermotor, wéi den Numm et scho seet, kann a verschiddene Schrëtt ugepasst ginn. D'Zuel vun de Schrëtt kann variéieren. Ofhängeg vun der Applikatioun kann de Steppermotor vu 4 bis 200 Schrëtt pro Rotatioun upassen, wat zu enger kontrolléierter Rotatioun vun 0,8 ° Rotorrotatioun kann ausgoen.
D'Wénkelrotatioun vun engem Steppermotor ka ganz genee bestëmmt ginn. De Steppermotor ass am Fong een synchron DC Elektromotor ouni Kuelebürsten, well d'Deeler a Kontrollmethoden ganz ähnlech sinn, awer et gëtt trotzdem vun dësem DC Motor duerch déi folgend Eegeschaften ënnerscheet:

E Steppermotor huet e relativ grousst Dréimoment bei niddregen Geschwindegkeeten a kann dofir ganz séier aus engem Stëllstand starten;
D'Bewegung vun engem Steppermotor ass lues a ganz präzis. Den DC Motor gëtt benotzt fir laang Zäit séier ze lafen;
D'Rotatiounsgeschwindegkeet an d'Positioun vum Steppermotor ginn duerch e Kontrollsignal vun der Kontrolleenheet kontrolléiert. Dat heescht, datt keng Positioun Sensor oder aner Form vun Feedback néideg ass;
E Steppermotor mécht méi Kaméidi a verursaacht méi Schwéngungen am Verglach zu engem brushless DC Motor.

De Steppermotor gëtt op ville Plazen am Auto benotzt fir Deeler eng kontrolléiert elektresch Bewegung ze maachen. Drënner sinn dräi Applikatiounen, an deenen de Steppermotor ka fonnt ginn, nämlech: fir Idle Kontroll, d'Hänn an der Instrumentpanel an d'Heizventile fir d'Belëftungssteuerung.

Steppermotor fir Idle Kontroll:
Den Drosselventil vun engem Benzinmotor ass an der Rou zou. Eng kleng Ëffnung ass erfuerderlech fir de Motor idle ze loossen. De Passage muss och justierbar sinn, well d'Temperatur an d'Laascht (z.B. wann d'Konsumenten wéi d'Klimaanlagpompel ageschalt sinn) déi erfuerderlech Quantitéit u Saugloft beaflossen.
Bei modernen Motoren ass d'Positioun vum Drosselventil präzis kontrolléiert. Mir fanne och Systemer an deenen den Drosselventil komplett zou ass an d'Loft iwwer eng Bypass-Kontroll ëm den Drosselventil geleet gëtt. D'Loftzirkulatioun kann entweder iwwer e PWM-kontrolléierte DC-Motor oder duerch e Steppermotor realiséiert ginn. Gesinn der Säit iwwer de drossel.

Déi dräi Biller hei drënner si vun engem Steppermotor deen als Idle Speed Controller déngt. D'Ouverture vum Contournement gëtt vun der Schacht mat dem konischen Enn kontrolléiert. D'Dréiung vun der Armatur am Steppermotor féiert zu enger Rotatioun vum Wuermgang.

Géigesaz dréien: Wurmgear dréit no bannen (grouss Ouverture am Contournement);
D'Auer-Rotatioun: d'Wurmgear rotéiert no baussen (kleng Ouverture am Contournement).

Instrument Panel:
D'Instrumentpanel ass dacks mat multiple Steppermotoren ausgestatt fir den Tankniveaumeter, Tachometer, Tachometer, Motortemperatur an am Beispill hei ënnen och de Verbrauchsmeter ënner dem Tachometer. D'Instrumentpanel vun engem BMW gëtt hei ënnen gewisen.

Hannen (bannen) vum Instrumentpanel fanne mir déi fënnef Steppermotoren mat schwaarzem Gehäuse. Riets gesi mer de betreffend Steppermotor ouni Gehäuse. Hei gesitt Dir kloer déi zwee Spule an déi véier Verbindungen (zwee lénks, zwee riets), duerch déi mir de bipolare Steppermotor erkennen. De Steppermotor kann d'Zeigernadelen a klenge Schrëtt upassen. De Kommando fir unzepassen kënnt vun der ECU am Instrumentekoup.

Déi folgend Diagramm weist d'Inputen an d'Ausgänge vum Steppermotor Chauffer. Dëst ass den IC am Instrumentcluster deen erakommen Informatioun an en Ausgang fir de Steppermotor iwwersetzt:

Brennstoff Niveau am Tank (Tank float);
Gefier Geschwindegkeet (Pulsgenerator an der Gearbox oder ABS Sensoren);
Motorgeschwindegkeet (Crankshaft Positioun Sensor);
Temperatur (Kältetemperatur Sensor).

Am Blockdiagramm weisen déi rout a gréng Pfeiler d'Verbindungen (A bis D) op de Spullen am Steppermotor.

Loftleitventile am Uewenhaus:
Mir fannen dacks stepper Motore an der elektronesch verdanken Loft Ventile an der Uewen Haus. D'Biller hei ënnen weisen eng Foto vun engem Lofttemperaturventil (lénks) an eng Illustratioun vun der Installatiounspositioun (riets). De Steppermotor bedreift de Ventil duerch de Mechanismus, wou d'Nummer 4 an der Illustratioun de Pivotpunkt weist. Wann de Steppermotor falsch funktionnéiert, oder nom Ersatz, mussen d'Start- an Ennpositiounen an der ECU bekannt ginn. Mat diagnostescher Ausrüstung kënne mir d'Ventilstoppen léieren, sou datt d'ECU weess wann de Ventil ganz op oder zou ass, sou datt et och kann bestëmmen wéi laang et de Steppermotor fuere soll fir de Ventil deelweis opzemaachen.

Permanent Magnéit Stepper Motor (PM Typ):
Dës Zort Steppermotor huet e Rotor mat engem permanente Magnéit. De Virdeel vun dësem Steppermotor ass seng einfach Konstruktioun an dofir e klenge Präis. Drënner ass Informatioun iwwer d'Operatioun vun dësem Steppermotor.

De Rotor vum Steppermotor kann eng voll Rotatioun mat e puer Zwësche Schrëtt maachen. Am Beispill an de véier Biller hei drënner, véier Zwëschenschrëtt gi pro Rotatioun gewisen. De Rotor kann also all 90 Grad gestoppt ginn. De lénksen Steppermotor ass an der Positioun 1, mam Nordpol vum Rotor uewen an dem Südpol um Enn. Fir den Rotor 90 Grad no der Auer ze bewegen, gëtt de Stroum an d'Spule mat Klemmen C an D ënnerbrach an déi aner Spule gëtt energesch. Dëst kann am zweete Steppermotor gesi ginn. De lénke Polschong gëtt rout (den Nordpol) an de rietse gëtt schwaarz (de Südpol). Dëst wäert de Rotor an der Positioun 2 setzen.

Dëst funktionnéiert och esou mat Astellungen 3 an 4; d'Spule tëscht C an D gëtt fir d'Positioun 3 belaascht, awer de Stroum fléisst an déi entgéintgesate Richtung wéi an der Positioun 1. Den ieweschte Polschong ass elo den Nordpol an deen ënneschten ass de Südpol. De Rotor wäert elo an der Positioun 3 sinn. Fir d'Positioun 4 gëtt déi ënnescht Spule erëm energesch an de Rotor rotéiert op d'Positioun 4.

De Véier-Vitesse Steppermotor kann all 90 Grad gestoppt ginn. Wann dëst net genuch ass fir d'Applikatioun fir déi de Steppermotor benotzt gëtt, kann et och an aacht Schrëtt gesat ginn. Dëst ass méiglech mam selwechte Steppermotor, awer wärend dësen Zwëschenschrëtt gi béid Spule gläichzäiteg energesch.

D'Bild hei ënnen weist dës Zwësche Schrëtt. Dëst sinn d'Schrëtt 5 bis 8. Wéi Dir gesitt, ass Astellung 5 tëscht Schrëtt 1 an 2. Dat selwecht gëlt fir Schrëtt 6 (tëscht Schrëtt 2 an 3), etc.. Während dësen Tëschenschrëtt fléisst e Stroum duerch béid Spule.
Wann de Rotor op Schrëtt 5 gedréint muss ginn, fléisst e Stroum souwuel an der ënneschter Spule vun A op B an der ieweschter Spule vu C op D. Et ginn also elo zwee Nordpolen (déi roude Polschong) an zwee Südpole (déi schwaarz Poleschong). De Rotor wäert an der Positioun 5 sinn.

Fir den Rotor 45 Grad weider ze rotéieren (op d'Positioun 2), gëllt d'Diagramm vum Steppermotor mat véier Positiounen erëm. Déi ënnescht Spule gëtt erëm energesch ginn fir e Stroum vun A op B ze fléissen.
Wann de Steppermotor dann 45 Grad weider gedréint gëtt (op d'Positioun 6), gëlt dat uewendriwwer Bild erëm, mat béide Spule energesch.

De Steppermotor gëtt ëmmer vun engem Kontrollgerät kontrolléiert. D'Transistoren am Chauffer IC vum Kontrollapparat liwweren d'Stroumversuergung an d'Entladung un a vun de Polschong. D'Kontroll Eenheet enthält aacht Transistoren. Andeems Dir dës aacht Transistoren korrekt kontrolléiert, mécht de Steppermotor eng komplett Revolutioun a véier oder aacht Schrëtt. D'Rotatioun kann an zwou Richtungen sinn; lénks a riets. De Kontrollapparat garantéiert datt déi richteg Transistoren konduktiv gemaach ginn.

Am Bild gesi mir e Steppermotor dee vun engem Kontrollgerät kontrolléiert gëtt. Transistoren 1 a 4 sinn ageschalt. Fir d'Kontroll ze klären, sinn d'Transistoren an d'Drähten rout a brong faarweg. Transistor 1 (rout) verbënnt den Klemme A mat de positiven an den Transistor 4 (brong) verbënnt den Klemme B mam Buedem.

Well d'Transistoren 2 an 3 net ageschalt sinn, fléisst kee Stroum duerch si. Wann dat de Fall wier, géif eng Kuerzschluss optrieden.
Am Bild gëtt de Steppermotor e bësse méi wäit gedréint. Fir dësen Zweck mussen och d'Transistoren 6 a 7 konduktiv gemaach ginn.

Fir de Steppermotor e bësse méi wäit ze dréinen, stoppt d'Leedung vun den Transistoren 1 a 4. Nëmmen d'Transistoren 6 an 7 féieren nach ëmmer, sou datt de Steppermotor d'Positioun 3 iwwerhëlt.

Fir den nächste Schrëtt mussen Transistoren 2 an 3 ageschalt ginn.

Variable Reluctance Stepper Motor (VR):
Wéi de permanente Magnéit Stepper Motor, enthält de variabelen Ofsaz Stepper Motor Stator Pole mat coils. Et ënnerscheet sech vum virdru diskutéierte Steppermotor mat sengem Zännrotor aus ferromagnetesche Metall, wéi Nickel oder Eisen. Dëst bedeit datt de Rotor net magnetesch ass. Dës Zort Steppermotor gëtt haut selten benotzt.

D'Statorspiral op der enger Säit (A) ass de Géigendeel wéi d'Spule op der anerer Säit (A') gewéckelt. Dat selwecht gëllt natierlech fir B a B ' etc. D'Zänn vum Rotor ginn duerch de magnetesche Flux ugezunn, deen duerch d'Energie vun den Statorspiralen erstallt gëtt.

D'Virdeeler vum VR Steppermotor am Verglach zu der Versioun mat permanente Magnete sinn:

Duerch d'Feele vu permanente Magnete ass d'Produktioun vum VR Steppermotor manner schiedlech fir d'Ëmwelt;
Et ass net néideg d'Polaritéit vun de Statorspiralen ëmgedréint ze ginn. Dëst erlaabt eng méi einfach Kontroll;

D'Nodeeler sinn:

Niddereg Dréimoment;
Niddereg Genauegkeet;
Méi héich Kaméidi Produktioun. D'Zuel vun Uwendungen, dorënner Automotive, ass also limitéiert;
Wéinst der Verontreiung vu permanente Magnete gëtt et kee Haltmoment beim Stillen.

Hybrid Stepper Motor:
Den Hybrid Steppermotor huet en Zänn Rotor mat permanente Magnete an en Zännstator mat aacht Spiele mat enger klenger Loftspalt tëscht dem Rotor an dem Stator. De Rotor besteet aus zwee Gears, déi 3,6° vuneneen ofgeleet sinn. Et gëtt e grousse Magnéit op der Innere vum Rotor. Zwee Stol Gears ginn iwwer de Magnéit gedréckt. D'Gears ginn och magnetesch wéinst der Präsenz vum Magnéit. Ee Gang gëtt als Nordpol magnetiséiert an dat anert als Südpol. All Zänn um Rotor gëtt e magnetesche Pol. Dofir schwätze mer iwwer de "Nordpolrotor" an de "Südpolrotor". Wéinst der Verréckelung vun de Gears wäerten sech den Nord- a Südpol während der Rotatioun alternéieren. All Gang huet 50 Zänn.

De Moment wou de Steppermotor Chauffeur Stroum duerch eng Statorspiral féiert, gëtt d'Spule magnetesch. D'Nordpole vun de Spule wäerten d'Südpole vum Rotor unzéien, sou datt de Rotor sech dréit.

Déi dräi Biller hei ënnen weisen d'Kontroll vun den zwou Phasen (rout an orange) vum Hybrid Steppermotor.

A. De Rotor vum Steppermotor huet op seng aktuell Positioun gedréint (kuckt d'Figur), well d'Spulen ugewise goufen magnetesch gemaach.

De grénge Gang ass de Südpol, deen op d'Nordpolen um Stator ugezunn ass;
D'Zänn tëscht dem Rotor an dem Stator si matenee op de Plazen ausgeriicht wou de Rotor gezunn ass. Fir Kloerheet, dës Punkten sinn mat engem schwaarz Mark an all dräi Situatiounen uginn;
De roude Gang ass hannert dem grénge Gang. Well d'Gears relativ zuenee rotéiert sinn, sinn déi rout Zänn ze gesinn. D'Nordpole um Rotor ginn op d'Südpole um Stator ugezunn.

B. D'Kontroll huet Phasen geännert. D'Magnéitfeld tëscht den orange Spielen an dem Rotor ass verschwonnen. Elo ginn d'Spule vun der "rout" Phase kontrolléiert, sou datt d'Magnéitfeld tëscht de roude Spielen an dem Rotor opgebaut gëtt.

Als Resultat vum Wiessel vum Magnéitfeld vun der orange op déi rout Spullen, rotéiert de Rotor 1,8° Auer no;
Fir de Rotor géint d'Auer amplaz vun der Auer ze dréien, huet d'Polaritéit (Stroumrichtung) duerch déi rout Verbindunge missen ëmgedréit ginn. No allem bestëmmt d'Richtung vum Stroum duerch d'Spule d'Richtung vum Magnéitfeld, an dofir d'"Positioun" vun den Nord- a Südpolen.

C. D'Kontroll huet d'Phas erëm geännert an de Rotor huet sech erëm ëm 1,8° an d'Auer gedréint.

Déi selwecht coils wéi an der Situatioun A sinn energesch, mä d'Polaritéit op der orange Dréit ofgepëtzt gouf ëmgedréint;
De Rotor kann géint d'Auer gedréint ginn andeems d'Spiral kontrolléiert wéi an der Situatioun B gewisen;
Fir de Rotor mat der Auer ze dréinen, ginn déi rout Spule och energesch, awer d'Polaritéit ass ëmgedréint am Verglach mat der Situatioun B.

An den uewe genannte Beispiller kann et gesi ginn datt den Nordpolrotor op eng Südpolspiral ugezunn ass a gläichzäiteg de Südpolrotor op eng Nordpolspiral ugezunn ass. Dëst garantéiert datt den Hybrid Steppermotor ganz präzis Beweegunge mécht an och en héicht Dréimoment huet.

Den Hybrid Steppermotor kann mat méi Polepaaren a méi Zänn um Rotor ausgestatt sinn, wat Schrëtt vu bis zu 0,728 ° a 500 Schrëtt pro Revolutioun erlaabt.

Zesummenhang Säiten: