Krokové motory jsou bezkartáčové stejnosměrné motory které se pohybují v diskrétních krocích, což umožňuje přesné řízení bez nutnosti zpětné vazby ze snímače polohy. Tyto motory převádějí elektrické impulsy na definované úhlové kroky, což umožňuje přesné polohování nebo plynulé otáčení. Krokové motory se používají v aplikacích vyžadujících přesné polohování, jako jsou např. robotika, CNC stroje, 3D tiskárny a textil stroje.
Typy krokových motorů
Krokové motory se primárně dělí na tři hlavní typy podle konstrukce rotoru:
1. Krokové motory s permanentním magnetem (PM): Tyto motory mají rotory s permanentními magnety, které v interakci s elektromagnety statoru vytvářejí otáčky a točivý moment. Krokové motory PM mají obecně nižší nároky na příkon a vytvářejí větší točivý moment na jednotku příkonu. Mohou však mít větší úhly kroků, čímž je obětována jemnější přesnost ve srovnání s jinými typy.
2. Krokové motory s proměnnou reluktancí (VR): Krokové motory VR mají rotory zhotovené z obyčejného železa a připomínají ozubené kolo. Pracují na principu, že zuby rotoru jsou přitahovány k magnetickým pólům statoru díky minimální reluktanci (magnetický ekvivalent elektrického odporu)[4]. Krokové měniče VR obvykle nabízejí vysoký stupeň úhlového rozlišení, často však na úkor točivého momentu. Mají také detenty při zapnutí, ale ne při vypnutí.
3. Hybridní synchronní (HS) krokové motory: Tyto motory kombinují vlastnosti krokových motorů PM a VR. Rotor má jádro s permanentním magnetem a obvod je vyroben z obyčejného železa se zuby. Tato hybridní konstrukce zajišťuje vysoké úhlové rozlišení i vysoký točivý moment. Hybridní krokové motory poskytují vysoký udržovací moment, který zajišťuje, že motor udrží svou polohu i při vypnutém napájení.
Ostatní klasifikace
Krokové motory lze kromě konstrukce rotoru rozdělit také podle:
Počet fází statoru: Krokové motory mohou být jednofázové, dvoufázové, třífázové, čtyřfázové nebo pětifázové v závislosti na počtu vinutí na statoru. Dvoufázové krokové motory se běžně používají díky vyváženosti jejich jednoduchosti a výkonu. Motory s více fázemi mohou nabídnout plynulejší provoz a vyšší přesnost, ale jsou spojeny se složitějším nastavením.
Typ vinutí (unipolární vs. bipolární): Tato klasifikace platí pro dvoufázové motory.
Unipolární motory: Použijte jednu polaritu proudu. Tyto motory mají jednodušší konstrukci ovladače, ale obvykle produkují menší točivý moment, protože najednou může být pod napětím pouze polovina cívek.
Bipolární motory: Používají dvě proudové polarity, což vyžaduje složitější zapojení H-můstku pro obrácení toku proudu fázemi. Střídáním polarity lze využít všechny cívky, což vede k vyššímu točivému momentu.
Počet vodičů: Krokové motory mohou mít různé konfigurace zapojení, například 5vodičové, 6vodičové a 8vodičové, což ovlivňuje způsob jejich řízení (unipolární nebo bipolární). Nejuniverzálnější jsou 8vodičové motory, protože je lze konfigurovat různými způsoby.
Provozní režimy
Krokové motory lze řídit v různých provozních režimech, které ovlivňují jejich úhel kroku a točivý moment:
Režim Full-Step: Při každém otočení hřídele motoru o 360° prochází rotor několika různými kroky. Při plném krokovém provozu jsou vždy dvě fáze na statoru pod napětím, což zajišťuje maximální točivý moment, ale omezuje úhlové rozlišení.
Režim polovičního kroku: Rotor prochází dvojnásobným počtem různých kroků ve srovnání s plně krokovým režimem. Při půlkrokovém provozu se střídá jedna nebo dvě fáze statoru pod napětím, což poskytuje dvojnásobnou úroveň úhlového rozlišení pro zvýšení přesnosti polohování, ale na úkor točivého momentu.
Režim Micro-Step: Fáze na statoru mohou být pod napětím, bez napětí nebo částečně pod napětím, což umožňuje velmi malé kroky a velmi přesné polohování. Jmenovitý točivý moment však může být snížen až o 30%.
Pochopení různých typů a provozních režimů krokových motorů je zásadní pro výběr správného motoru pro konkrétní aplikaci.