مجله شیبا صنعت
الکتروموتور پله ای و تخت | کاربرد | مزایا و معایب
بررسی الکتروموتور پله ای و تخت – شیبا صنعت
در این مطلب به بررسی الکتروموتور پله ای و تخت می‌پردازیم و همینطور درباره کاربرد و مزایا و معایب آنها صحبت می‌کنیم.
الکتروموتور پله ای چیست؟
در مطلب الکتروموتور پله ای و تخت، ابتدا به بررسی الکتروموتور پله‌ای می‌پردازیم.
الکتروموتور پله‌ای یا استپ موتور یکی از انواع الکتروموتور است که در زوایای مشخصی که از قبل برای آن تعریف شده است کار می‌کند. برای درک بهتر می‌توان به کاربرد الکتروموتور پله ای در ربات ها اشاره کنیم. بازوی ربات ها تحت زوایای مشخص و تعریف شده‌ای می‌چرخند که این حرکت توسط الکتروموتور پله ای صورت می‌گیرد.
از سال 1920 با ظهور کامپیوتر های دیجیتال استفاده از این الکتروموتورها 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 می‌کنیم. این الکتروموتور ها از نوع سنکرون و بسیار دقیق می‌باشند.
به دلیل اینکه موقعیت و سرعت الکتروموتورهای پله‌ای ( استپر موتورها ) توسط کامپیوترهای پیشرفته کنترل می‌شود از کاربردهای آن می‌توان به استفاده در تجهیزاتی با دقت بالا مانند سیستم های رباتیک، ماشین آلات نظامی، پزشکی و صنایع اشاره کرد.
عملکرد الکتروموتور پله ای چگونه است ؟
در الکتروموتورهای معمولی بدنه استاتور دارای یک آهنربا می‌باشد اما در استپر موتورها بدنه استاتور از چند آهنربای الکتریکی ساخته شده است که بصورت جداگانه ای روشن یا خاموش می‌شوند. 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 می‌شوند.
روتور این الکتروموتورها بصورت دندانه دار می‌باشد. وقتی جریان از سیم پیچی های موتور پله‌ای عبور کند آهنربا ها به طور هم زمان انرژی دار می‌شوند. هنگامی که آهنربای بعدی روشن است، آهنربای قبلی خاموش می‌شود که باعث جذب چرخ دنده توسط آهنربای دوم خواهد شد.
چرخش روتور با این عمل به صورت پله‌ای می‌شود و تعداد پله ها عدد صحیحی است که با توجه به زاویه حرکت در هر مرحله تعیین می‌شود. به عبارت دیگر این الکتروموتورها با اتصال به پالس هایی در فرکانس های خاص کار می‌کنند. هر پالس فرستاده شده سبب حرکت موتور تا زاویه ای معین می‌شود که این زاویه را گام می‌نامیم. این موتورها بصورت درجه ای دوران می‌کنند.
انواع الکتروموتور های پله ای
1-الکتروموتور پله ای مغناطیس دائم
این الکتروموتورها دارای آهنربای دائم کار می‌باشند. قرارگیری دو قطب مخالف آهنرباها بصورت موازی در کنار یکدیگر است که باعث افزایش گشتاور می‌شود. الکتروموتورهای مغناطیس دائم از نوع ارزان ترین و کم دقت ترین نوع موتورهای پله ای می‌باشند و از مزایای آنها می توان به هزینه نگهداری کم اشاره کنیم.
2-الکتروموتور پله ای مغناطیس متغیر
الکتروموتور پله‌ای مغناطیس متغیر ساختار ساده ای دارد، از ولتاژ DC تغذیه می‌شود و امروزه کمتر از آن استفاده می‌شود. روتور این الکتروموتورها 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 می‌کند.
3-موتور پله ای ترکیبی یا هیبرید
الکتروموتور پله‌ای هیبرید، ترکیبی از دو الکتروموتور مغناطیس دائم و مغناطیس متغیر می‌باشد. عملکرد گشتاور این الکتروموتورها از نوع مغناطیس دائم بهتر است. در این الکتروموتورها قطب منفی در وسط روتور و قطب مثبت در سر دندانه‌های روتور قرار دارد.
سیم پیچی الکتروموتور پله ای
سیم پیچی استپر موتورها به دو دسته تک قطبی و دو قطبی تقسیم می‌شوند. عملکرد سیم پیچ تک قطبی یک سویه می‌باشد اما سیم پیچ دو قطبی در هر دو ولتاژ مثبت و منفی کار می‌کند. در نوع تک قطبی جریان از یک طرف سیم پیچ به طرف دیگر انتقال پیدا می‌کند.
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 می‌باشد و عملکرد پیچیده تری دارد. گشتاور این الکتروموتورها بیشتر و دقیقتر است.
کاربرد موتور پله ای
- ربات ها
- تجهیزات نظامی
- تجهیزات پزشکی
- چاپگر های رایانه ای و اسکنرها
- نورپردازی های هوشمند
- دستگاه های CNC
- صنایعی همچون خودرو سازی
مزایای الکتروموتور پله ای
- سرعت دقیق و کنترل آسان
- طراحی ساده و اصطکاک پایین
- هزینه تعمیر و نگهداری کم
- حساسیت بالا در عملکرد، توقف، راه اندازی
- عدم وجود جاروبک
- کنترل توسط کامپیوتر
معایب الکتروموتور پله ای
- توان محدود
- راندمان کم
- در سرعت بالا مقدار گشتاور کاهش پیدا می‌کند.
- نیاز به جریان DC
تفاوت استپ موتور و سرو موتور
یکی از انواع الکتروموتور پله ای و تخت و الکتروموتورهای خاص، الکتروموتور سرو یا سرو موتور(servo motor) است که می‌تواند جایگزین موتور پله ای باشد. سرو موتور خود فرمان است و قابلیت تنظیم خودکار دارد. این الکتروموتور توسط کدگزاری هایی که روی روتور آن متصل است حرکت می‌کند.
ساختار الکتروموتورهای سرو بسیار پیچیده بوده و عملکرد دقیق تری نسبت به استپ موتورها دارند. قیمت آن گران تر است از این رو اغلب از الکتروموتور پله ای استفاده می‌شود. از ویژگی های الکتروموتور سرو یا خود فرمان می‌توانیم به راندمان بالاتر، سرعت بیشتر، عملکرد بسیار دقیق و بصورت دائم کار اشاره کنیم.
در ادامه مطلب الکتروموتور پله ای و تخت به بررسی موتور الکتریکی تخت و مزایا و معایب آن می‌پردازیم.
الکتروموتور تخت چیست؟
در ادامه مطلب الکتروموتور پله ای و تخت، با الکتروموتور تخت آشنا می‌شویم.
یکی از مدلهای معروف و خاص الکتروموتورها می‌توان به الکتروموتورهای تخت یا خطی نام برد. این نوع از الکتروموتورها در صنایع مختلفی که برشکاری در آنها به صورت مستمر و فراوان وجود دارد استفاده گردند، برای مثال می توان به صنایعی از قبیل صنایع چوب بری ها و کارخانه های سنگ بری نام برد.
ویژگی مهم این نوع از الکتروموتورها که به الکتروموتورهای تخت یا flat معروف هستند نصب کردن و استفاده آسان و مطمئن از آنها است. لازم به ذکر است الکتروموتورهای تخت دارای ابعاد و فریم های مختلف و بدنه هایی با جنس های گوناگون هستند از قبیل الکتروموتور چدنی و آلومینیومی در بازار وجود دارند.
این ویژگی که الکتروموتورها دارای ابعاد و فریم های مختلف هستند باعث می‌شوند در اماکن و جاهای مختلف با ابعاد مختلف استفاده شوند و دیگر نیازی به نگران بودن از بابت محدودیت های فضایی نمی‌باشد.
الکتروموتورهای تخت مانند هر الکتروموتوری از اجزایی مانند روتور و استاتور و بدنه ساخته شده‌اند که در ادامه به بیان این ویژگی ها می‌پردازیم.
اجزای تشکیل دهنده الکتروموتورهای تخت
- استاتور
- روتور
- شافت
- فن خنک کننده
- بدنه
استاتور: بخش ثابت الکتروموتور را استاتور گویند و وظیفه اصلی استاتور در الکتروموتورها بوجود آوردن میدانی مغناطیسی می‌باشد به همین دلیل است که استاتورها به صورت ورقه ای تولید می‌شوند تا تلفات ناشی از جریان گردابی کاهش پیدا کند که جریانهای گردابی باعث تولید گرما و نیز باعث داغ شدن استاتور می‌شوند که این تولید گرما و داغ شدن استاتور باعث می‌شوند انرژی هدر رود.
روتور: به بخش متحرک هر الکتروموتوری روتور گویند. روتورها از قطعاتی جدا از هم و باریک که عموما از جنس فولاد هستند تولید می‌شوند که در میان آنها میله هایی از جنس مس و آلومینیوم قرار می‌دهند.
شافت: وظیفه شافت در الکتروموتورها این است که انرژی مکانیکی تولید شده به وسیله الکتروموتور را به سیستم صنعتی انتقال دهد.
فن خنک کننده: کارکرد فن ها در صنعت این است که قطعه صنعتی مورد نظر را خنک کنند زیرا گرما باعث می‌شود که انرژی هدر رود و به همین دلیل نیز هر الکتروموتوری دارای یک یا چند فن خنک کننده می‌باشد.
بدنه: همانطور که بیان شد هر الکتروموتوری از قطعات مختلفی تشکیل شده است که بدنه در کنار این که از ورود گرد و غبار به داخل الکتروموتور جلو گیری می‌کند باعث می‌شود که قطعات الکتروموتورها پراکنده نشوند و در سیستم به کار خود ادامه دهند لازم به ذکر است که بدنه های الکتروموتورها از جنس های آلومینیوم و چدن تولید می‌شوند.
ویژگی های الکتروموتور های تخت:
در این قسمت از مطلب الکتروموتور پله ای و تخت، به ویژگیهای الکتروموتر تخت اشاره می‌کنیم.
- می‌توانند به راحتی نصب و راه اندازی شوند.
- دارا بودن اندازه های مختلف
- استفاده کردن به صورت مستمر
- دارا بودن دور و توان های مختلف
سخن آخر درباره الکتروموتور پله ای و تخت
ما در این مطلب سعی کردیم به بررسی الکتروموتور پله ای و تخت بپردازیم و تا حدودی کاربرد آنها و مزایا و معایب هرکدام را بررسی کنیم. در صورتی که نیاز به اطلاعات بیشتر داشتید می‌توانید پیام خود را برای ما از طریق فرم زیر ارسال کنید و یا اینکه نظرات و پیشنهادات خود را با ما به اشتراک بگذارید.
سوالات متداول
1- الکتروموتور تخت چیست و چه کاربردهایی دارد؟
الکتروموتور تخت (Flat Motor) موتوری با طراحی کم‌ارتفاع و پهن است که معمولاً برای کاربردهایی که فضای عمودی محدود است، مانند ربات‌ها، ماشین‌آلات دقیق و سیستم‌های اتوماسیون استفاده می‌شود.
2- الکتروموتور پله‌ای چیست؟
الکتروموتور پله‌ای (Stepper Motor) موتوری است که حرکت چرخشی خود را به گام‌های مشخص تقسیم می‌کند و کنترل دقیق موقعیت و سرعت را فراهم می‌آورد. معمولاً در چاپگرها، روباتیک و تجهیزات CNC کاربرد دارد.
3- تفاوت اصلی بین الکتروموتور پله ای و تخت چیست؟
الکتروموتور تخت بیشتر به خاطر ابعاد فیزیکی خاصش شناخته می‌شود، در حالی که الکتروموتور پله‌ای به دلیل دقت در کنترل موقعیت و حرکت گام به گام متمایز است.
4- مزایای استفاده از الکتروموتور تخت چیست؟
ابعاد کم و نصب آسان در فضاهای محدود، وزن سبک و عملکرد خوب در کاربردهای دقیق و حساس
5- مزایای استفاده از الکتروموتور پله‌ای چیست؟
کنترل دقیق موقعیت و سرعت بدون نیاز به سنسورهای اضافی، قابلیت راه‌اندازی و توقف سریع و هزینه نگهداری پایین
6- در چه مواردی باید از الکتروموتور پله‌ای استفاده کرد؟
در کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق موقعیت و تکرارپذیری حرکت است، مانند پرینترهای سه‌بعدی، تجهیزات پزشکی و ماشین‌آلات CNC.
7- آیا الکتروموتور تخت می‌تواند جایگزین الکتروموتورهای سنتی شود؟
بله، در کاربردهایی که فضای نصب محدود است و نیاز به طراحی فشرده وجود دارد، الکتروموتور تخت گزینه مناسبی است.
۸. چه نکاتی در انتخاب بین الکتروموتور پله ای و تخت باید در نظر گرفت؟
نیاز به دقت کنترل موقعیت، فضای نصب و ابعاد موتور، نوع بار و سرعت مورد نیاز و هزینه و پیچیدگی سیستم کنترل
