Διατήρηση των χαρακτηριστικών ροπής των κινητήρων Stepper
Όταν η σπείρα του βηματικού κινητήρα είναι μέσω συνεχούς ρεύματος, η σχέση μεταξύ της ηλεκτρομαγνητικής ροπής του φορτισμένου ρότορα (η ανακτώμενη ηλεκτρομαγνητική ροπή που δημιουργείται με την εξισορρόπηση της ροπής φορτίου ονομάζεται στατική ροπή ή στατική ροπή) ακόμη. Τα χαρακτηριστικά ροπής, αυτά είναι τα στατικά χαρακτηριστικά του κινητήρα. Οπως φαίνεται παρακάτω:
Επειδή ο ρότορας είναι ένας μόνιμος μαγνήτης και η προκύπτουσα μαγνητική πυκνότητα αέρα είναι ημιτονοειδής, η θεωρητική καμπύλη στατικής ροπής είναι ένα ημιτονοειδές κύμα. Αυτή η χαρακτηριστική ροπής σταθερής γωνίας είναι ένας σημαντικός δείκτης της ικανότητας του βηματικού κινητήρα να παράγει ηλεκτρομαγνητική ροπή. Όσο μεγαλύτερη είναι η μέγιστη ροπή, τόσο το καλύτερο και όσο πιο κοντά η κυματομορφή ροπής είναι στο ημιτονοειδές, τόσο το καλύτερο. Στην πραγματικότητα, υπάρχει ροπή στρέψης κάτω από τον μαγνητικό πόλο, που προκαλεί στρέβλωση της συνδυασμένης ροπής. Για παράδειγμα, η ροπή σύσφιξης του κινητήρα δύο φάσεων είναι 4 φορές αρμονική από τη στατική περίοδο γωνίας ροπής και προστίθεται στην ημιτονοειδή στατική ροπή. Η ροπή που φαίνεται είναι:
TL = TMsin [(θL / θΜ) η / 2]
Όπου το TL και το TM αντιπροσωπεύουν έκαστη ροπή φορτίου και μέγιστη στατική ροπή (ή ροπή συγκράτησης) και οι αντίστοιχες γωνίες ισχύος είναι θL και θM και η αλλαγή της γωνίας μετατόπισης καθορίζει την ακρίβεια θέσης του βηματικού κινητήρα. Σύμφωνα με τον παραπάνω τύπο:
θL = (2ΘΜ / η) arcsin (TL / ΤΜ)
Η γωνία βήματος θs του βηματικού μοτέρ μόνιμου μαγνήτη PM και του βηματικού μοτέρ βημάτων HB περιγράφεται στο προηγούμενο μάθημα: θs = 180 ° / PNr και η γωνία μεταβάλλεται στη μηχανική γωνία (radian), τότε γίνεται ο ακόλουθος τύπος :
Θs = η / (2Νγ)
Ο παραπάνω τύπος Nr είναι ο αριθμός των δοντιών του ρότορα ή ο αριθμός των ζευγών πόλων, οπότε ο κινητήρας δύο φάσεων θM = θs.
Η ροπή φόρτισης είναι το φορτίο της ηλεκτρομαγνητικής ροπής (όπως η δύναμη του ελατηρίου ή η ανυψωτική δύναμη του βαρέος αντικειμένου κ.λπ.), εάν ο κινητήρας κινείται προς τα εμπρός και προς τα πίσω, τότε θα παράγει μια γωνιακή απόκλιση των 2 λL . Για να βελτιωθεί η ακρίβεια της θέσης, θL είναι μικρό, επομένως, βασισμένο στο θL = (2ΘΜ / η) arcsin (TL / TM), πρέπει να επιλεγεί ένας βηματικός κινητήρας με μέγιστη στατική ροπή Tm και μικρή γωνία βήματος θs είναι ένας κινητήρας υψηλής ανάλυσης. Σύμφωνα με την εξίσωση θs = n / (2Nr), όσο μικρότερη είναι η θs, τόσο μεγαλύτερη είναι η Nr.
Επιπλέον, η δομή του ρότορα του βηματικού μοτέρ υψηλής ανάλυσης ταξινομείται κατά προσέγγιση σε τρεις τύπους: τύπου PM, τύπου VR και τύπου HB και η ανάλυση τύπου HB είναι η καλύτερη.
Λόγω της σχέσης μεταξύ των μαγνητών στάτορα τύπου PM και της δομής επιπέδου νύχι, η αύξηση του αριθμού των πόλων του στάτορα περιορίζεται από την κατεργασία. Η επιφάνεια του ρότορα τύπου HB δεν έχει δόντια και ο πόλος Ν και ο πόλος S μαγνητίζονται εναλλάξ στην επιφάνεια του δρομέα. Επομένως, ο αριθμός του πόλου είναι ο πόλος λογάριθμος Αρ. Ομοίως, η αύξηση του πόλου ρότορα Nr περιορίζεται επίσης από τον μηχανισμό μαγνητισμού. Όταν ο αριθμός των δοντιών του ρότορα τύπου VR είναι ο ίδιος με αυτόν του τύπου HB, χρησιμοποιείται το ίδιο Nr επειδή δεν χρησιμοποιείται ο μόνιμος μαγνήτης, αλλά η γωνία βήματος θs είναι διπλάσια του τύπου HB και επειδή δεν υπάρχει μόνιμη μαγνήτη, η μέγιστη ροπή Tm είναι μικρότερη από τον τύπο HB.
Όταν ο βηματικός κινητήρας δύο φάσεων έχει εξωτερική διάμετρο περίπου 42 mm, Nr = 100 δόντια και γωνία κλίσης 0,9 °, η οποία είναι η υψηλότερη ανάλυση στην πραγματική χρήση. Καθώς το Nr μεγαλώνει και η αντίστασή του αυξάνεται, η ροπή μειώνεται σε υψηλές ταχύτητες. Επομένως, χρησιμοποιείται ευρέως κινητήρας με Nr = 50 και γωνία βήματος 1,8. Για την δομή τύπου HB, η ακρίβεια γωνίας βήματος της πλήρους κατάστασης βήματος είναι 3%, η γωνία κίνησης του βηματικού κινητήρα θ = nθs, δεν υπάρχει σωρευτικό σφάλμα σε κάθε βήμα λειτουργίας και η ταχύτητα του κινητήρα είναι αρκετά μεγάλη ώστε να αυξάνει n (θs μικρό)) για τη βελτίωση της ακρίβειας θέσης θέσης.