齒輪式5相步進馬達(軸型) Model AK-G 系列

齒輪式5相步進馬達(軸型) Model AK-G 系列

AK-G 系列齒輪式 5 相步進馬達非常適合需要高扭矩的應用。AK-G 系列齒輪式5相步進馬達以其低廉、經濟的價格提供了極大的成本效益,並提供各種框架尺寸。

  • 緊湊、節省空間的設計非常適合構建緊湊型系統
  • 低、經濟的價格,提高成本效率
  • 背隙(框架尺寸)
  • - 42mm : ±35' (0.58˚), 60mm : ±20' (0.33˚), 85mm : ±15' (0.25˚)
  • 基本步距角
  • - 1:5 → 0.144˚, 1:7.2 → 0.1˚, 1:10 → 0.072˚
  • 允許速度
  • - 1:5 → 0 to 360rpm, 1:7.2 → 0 to 250rpm, 1:10 → 0 to 180rpm
  • 內置制動器(AK-GB系列)
  • 當 24VDC 施加到剎車線 (AK-GB) 時,剎車被釋放
  • 框架尺寸:42mm、60mm、85mm

 

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步進馬達 (stepper motor)


1923年,英國人詹姆斯(James Weir French)發明三相可變磁阻型(Variable reluctance)步進馬達,簡稱「步進馬達」。步進馬達是脈衝馬達的一種,將直流電源透過數位IC處理後,變成脈衝電流以控制馬達。而且馬達旋轉一圈分成數等分(數步),可使角度的控制更為精密。

步進馬達就是一步一步前進的馬達,主要包含有如齒輪狀突起的定子和轉子,定子上繞有(激磁)線圈,藉由切換定子線圈中的電流流向,產生變化的電磁吸引力,以一定角度逐步轉動轉子。步進馬達的控制流程如下圖所示,微電腦控制器產生所需要的脈波訊號,當訊號自微電腦輸出後,先藉由驅動器將訊號放大,電壓訊號控制定子線圈上的電流,進而控制馬達運轉的角度。整個控制流程中並無利用到任何回饋訊號,稱閉迴路控制(Close loop control),故也不需感測器,可降低成本。

05pic1.png

步進馬達的步進角,亦即步進馬達之解析度(1脈波的轉動量),視步進馬達的規格而定,例如:如下圖,定子數目有12個,包含A、B、C 共有3 組線圈繞組,轉子有8 個凸極。
則步進馬達步進角=360° / ( 線圈組數 × 轉子凸極數 ) = 15° 。亦即每接受一個脈波訊號,步進馬達轉動15°,若輸入24個脈波訊號則可旋轉一圈。因此只要控制輸入脈波的數目,即可決定馬達轉動的角度。

05pic2.png

按結構可將步進馬達分為三種:永久磁鐵PM式(permanent magnet type)、可變磁阻VR式(variable reluctance type)、以及複合式(hybrid type)。如下圖(a)所示,PM式步進馬達的轉子是以永久磁鐵製成,其特性為定子線圈不通電(未激磁)時,由於轉子本身具磁性故仍能產生保持轉矩。PM式的步進角依照轉子材質不同而有所改變,例如鋁鎳鈷系磁鐵轉子之步進角較大,為45°或90°,而陶鐵系磁鐵因可多極磁化故步進角較小,為7.5°及15°;如圖(b)所示,VR式步進馬達的轉子是以高導磁材料加工製成,由於是利用定子線圈產生吸引力使轉子轉動,因此當線圈不通電時無法保持轉矩,此外,由於轉子可以經由設計提高效率,故VR式步進馬達可以提供較大之轉矩,通常運用於需要較大轉矩與精確定位之工具機上,VR式的步進角一般均為15°;至於複合式步進馬達,結構上是在轉子外圍設置許多齒輪狀之突出電極,同時在其軸向亦裝置永久磁鐵,可視為PM式與VR式之合體,具備了PM式與VR式兩者的優點–高精確度、高轉矩,但步進角較小,一般介於1.8°~3.6°之間,最常運用於OA器材如影印機、印表機或攝影器材上。

步進馬達的優點:
(1)系統結構簡單,無需位置感測器,故成本較低
(2)角度與速度控制容易,轉速和輸入脈波頻率成正比
(3)重複及定位精度高,不會有角度累積誤差
(4)靜止時具高保持轉矩

步進馬達的缺點:
(1)若發生失速或失步的情況,無法立即作修正補償
(2)在某一頻率容易產生振動或共振現象

失速是指當馬達轉子的旋轉速度無法跟上定子激磁速度時,造成馬達轉子停止轉動。馬達失速的現象各種馬達都有發生的可能,在一般的馬達應用上,發生失速時往往會造成線圈燒毀的後果,不過步進馬達發生失速時只會造成馬達靜止,線圈雖然仍在激磁中,但由於是脈波訊號,因此不會燒毀線圈。
失步是由於馬達運轉中瞬間提高轉速時,因輸出轉矩與轉速成反比,故轉矩下降無法負荷外界負載,而造成小幅度的滑脫。失步的情況則只有步進馬達會發生,透過調配馬達的加速度控制程式可防止失步。

馬達會發的應用相當廣,例如硬碟機、軟碟機中的磁頭定位,又如印表機、傳真機、影印機的紙張傳送,在這些產品中馬達會發皆是關鍵的零組件。在未來發展上,如何開發出輕薄短小且易散熱的微精密馬達會發,將會是一項重要的課題。

 

 

  • AK-G 系列齒輪式 5 相步進馬達非常適合需要高扭矩的應用。AK-G 系列齒輪式5相步進馬達以其低廉、經濟的價格提供了極大的成本效益,並提供各種框架尺寸。

    • 緊湊、節省空間的設計非常適合構建緊湊型系統
    • 低、經濟的價格,提高成本效率
    • 背隙(框架尺寸)
    • - 42mm : ±35' (0.58˚), 60mm : ±20' (0.33˚), 85mm : ±15' (0.25˚)
    • 基本步距角
    • - 1:5 → 0.144˚, 1:7.2 → 0.1˚, 1:10 → 0.072˚
    • 允許速度
    • - 1:5 → 0 to 360rpm, 1:7.2 → 0 to 250rpm, 1:10 → 0 to 180rpm
    • 內置制動器(AK-GB系列)
    • 當 24VDC 施加到剎車線 (AK-GB) 時,剎車被釋放
    • 框架尺寸:42mm、60mm、85mm

     

    計時計數器表原理 | 我們的實績

    旋轉編碼器原理| 我們的實績

    光電開關原理 | 我們的實績

    安全光柵原理 | 我們的實績

    近接開關原理 | 我們的實績

    數位顯示表原理 | 我們的實績

    步進馬達&驅動器原理 | 我們的實績

    盤面儀表原理 | 我們的實績

    安全光幕原理 | 我們的實績

    步進馬達 (stepper motor)


    1923年,英國人詹姆斯(James Weir French)發明三相可變磁阻型(Variable reluctance)步進馬達,簡稱「步進馬達」。步進馬達是脈衝馬達的一種,將直流電源透過數位IC處理後,變成脈衝電流以控制馬達。而且馬達旋轉一圈分成數等分(數步),可使角度的控制更為精密。

    步進馬達就是一步一步前進的馬達,主要包含有如齒輪狀突起的定子和轉子,定子上繞有(激磁)線圈,藉由切換定子線圈中的電流流向,產生變化的電磁吸引力,以一定角度逐步轉動轉子。步進馬達的控制流程如下圖所示,微電腦控制器產生所需要的脈波訊號,當訊號自微電腦輸出後,先藉由驅動器將訊號放大,電壓訊號控制定子線圈上的電流,進而控制馬達運轉的角度。整個控制流程中並無利用到任何回饋訊號,稱閉迴路控制(Close loop control),故也不需感測器,可降低成本。

    05pic1.png

    步進馬達的步進角,亦即步進馬達之解析度(1脈波的轉動量),視步進馬達的規格而定,例如:如下圖,定子數目有12個,包含A、B、C 共有3 組線圈繞組,轉子有8 個凸極。
    則步進馬達步進角=360° / ( 線圈組數 × 轉子凸極數 ) = 15° 。亦即每接受一個脈波訊號,步進馬達轉動15°,若輸入24個脈波訊號則可旋轉一圈。因此只要控制輸入脈波的數目,即可決定馬達轉動的角度。

    05pic2.png

    按結構可將步進馬達分為三種:永久磁鐵PM式(permanent magnet type)、可變磁阻VR式(variable reluctance type)、以及複合式(hybrid type)。如下圖(a)所示,PM式步進馬達的轉子是以永久磁鐵製成,其特性為定子線圈不通電(未激磁)時,由於轉子本身具磁性故仍能產生保持轉矩。PM式的步進角依照轉子材質不同而有所改變,例如鋁鎳鈷系磁鐵轉子之步進角較大,為45°或90°,而陶鐵系磁鐵因可多極磁化故步進角較小,為7.5°及15°;如圖(b)所示,VR式步進馬達的轉子是以高導磁材料加工製成,由於是利用定子線圈產生吸引力使轉子轉動,因此當線圈不通電時無法保持轉矩,此外,由於轉子可以經由設計提高效率,故VR式步進馬達可以提供較大之轉矩,通常運用於需要較大轉矩與精確定位之工具機上,VR式的步進角一般均為15°;至於複合式步進馬達,結構上是在轉子外圍設置許多齒輪狀之突出電極,同時在其軸向亦裝置永久磁鐵,可視為PM式與VR式之合體,具備了PM式與VR式兩者的優點–高精確度、高轉矩,但步進角較小,一般介於1.8°~3.6°之間,最常運用於OA器材如影印機、印表機或攝影器材上。

    步進馬達的優點:
    (1)系統結構簡單,無需位置感測器,故成本較低
    (2)角度與速度控制容易,轉速和輸入脈波頻率成正比
    (3)重複及定位精度高,不會有角度累積誤差
    (4)靜止時具高保持轉矩

    步進馬達的缺點:
    (1)若發生失速或失步的情況,無法立即作修正補償
    (2)在某一頻率容易產生振動或共振現象

    失速是指當馬達轉子的旋轉速度無法跟上定子激磁速度時,造成馬達轉子停止轉動。馬達失速的現象各種馬達都有發生的可能,在一般的馬達應用上,發生失速時往往會造成線圈燒毀的後果,不過步進馬達發生失速時只會造成馬達靜止,線圈雖然仍在激磁中,但由於是脈波訊號,因此不會燒毀線圈。
    失步是由於馬達運轉中瞬間提高轉速時,因輸出轉矩與轉速成反比,故轉矩下降無法負荷外界負載,而造成小幅度的滑脫。失步的情況則只有步進馬達會發生,透過調配馬達的加速度控制程式可防止失步。

    馬達會發的應用相當廣,例如硬碟機、軟碟機中的磁頭定位,又如印表機、傳真機、影印機的紙張傳送,在這些產品中馬達會發皆是關鍵的零組件。在未來發展上,如何開發出輕薄短小且易散熱的微精密馬達會發,將會是一項重要的課題。