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電気機械 / 運動ラボ

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モデルと出典 ↗

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因果ステップの授業

ステッピングモーターはなぜ回るのか？

まず固定子の磁場を変え、次にトルクが回転子を次の平衡位置へ引き寄せる様子を見ます。

1
開始：A相励磁、整列した状態
磁場は存在しますが、トルクは釣り合っています。励磁されたままでも回転するとは限りません。
2
転流：まず固定子側の動きを見る
シャフトは一瞬保持されます：回転子が動く前に、電流が転流し固定子の磁極が変化します。
3
解放：トルクが回転子を動かす
金色の接線方向の矢印を見てください。その向きと大きさは計算結果にしたがいます。
4
整列：回転子は次の位置で止まる
この拍で動くのは1.8°だけです。次の転流だけが平衡位置をさらに進めます。

—

次のステップの方向

段階まで再構成

レッスンの開始からネイティブの100 µsステップで再積分します。これは逆再生ではなく、この実行の記録は置き換えられます。

—

因果のしくみ · 一拍ずつ

まずトルク、それから運動。

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等価な接線方向の作用局所磁束のN→S略図現在の電流に対する平衡歯位置—

なぜ回るのか？エネルギー曲線の傾きを見てください。τ = −∂U / ∂θ

—

モーターラボを組み立てています

ソリッド形状 · 銅巻線 · 磁場ソルバー

回転子角度と相電流—

—°

ソルバー上の回転子角度 · シミュレートされたエンコーダーで、ドライバーには使用されません

指令角度—

指令誤差—

A相電流—

B相電流—

モータートルク—

—

計算した巻線電流

A相——

B相——

————

拡大した磁極—

固定子の色は実際の電流にしたがいます。回転子のN/Sは軸方向磁石によるもので、転流で反転しません。

割り当てた角度ではなく、トルクによる動き

シャフトに作用する正味の磁気トルク—

A相／B相のトルク—

実際の回転子角度 θ—

次の平衡位置 θ*—

この拍での移動量—

再生時間／モデル時間—

整定チェック—

1.8°はどこから来るのか？

各回転子スタックには50枚の歯があるため、歯ピッチは360° ÷ 50 = 7.2°です。2相それぞれの4拍が、その4分の1ピッチずつ動くため、1ステップは1.8°になります。後部スタックは前部から半ピッチ、3.6°ずれています。

部品インスペクター

交互極リングではなく、ハイブリッド型

前部回転子スタックのすべての歯はN極、後部スタックのすべての歯はS極です。1つの軸方向磁石が両方のスタックに磁束を供給し、半歯分ずれています。

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3Dモデルを動かすのと同じ状態から、モデル時間5 msごとにサンプルを記録します。消去はサンプルだけを削除します。

数値検査を実行

決定論的な検査は独立したシミュレーション状態で実行され、稼働中のモーターはリセットされません。実装の整合性を検証するものであり、製造されたモーターや較正済みの磁場測定との一致を保証するものではありません。

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現行モデル · 電子工学

VECTORハイブリッド・ステッピングモーター

2相、50歯、1個の軸方向磁石：まず電流が転流し、その後トルクが回転子を1.8°のステップだけ運びます。

ハイブリッド・ステッピングモーターは、指令された位置へ飛び移るわけではありません。ドライバーが2つの相巻線の電流を変え、固定子の磁場が回転子の平衡位置を動かし、トルク、慣性、減衰がその後で回転子をそこへ運びます。この展示はその因果の連鎖を分けて見せます：任意の教育用ロックが電流の転流中はシャフトを保持し、その後解放することで、積分されたトルクが回転子を1.8°のステップだけ回転させます。

モデルは42 mmの教育用基準モーターで、8個の固定子磁極（各5枚の歯）、半歯分ずれた2つの50歯回転子スタック、軸方向に磁化したリングを備えます。電圧制限された電流レギュレーターが、固定100 µs積分ステップで各抵抗・誘導性の相を駆動します。逆起電力、ディテントトルク、粘性減衰、負荷が実際のシャフト角度を決め、ステップ指令から直接割り当てられることはありません。表示されるエンコーダーもドライバーには使われません。

簡略化は意図的であり、明示されています。トルクは有限要素解ではなく永久磁石優位の共エネルギーモデルから得られ、磁力線は正規化したビオ・サバール則と双極子近似であり、拡大した歯の表示はすき間を誇張した模式図です。レッスンの時間枠は教育上の制約です。パラメータは妥当な教育用の値であり、メーカーのデータシートではありません。

仕様

構造: 2相ハイブリッド：固定子8極、回転子50歯スタック× 2
フルステップ: 1.8°、7.2°の歯ピッチの4分の1
回転子のずれ: N極とS極のスタック間で3.6°
ソルバー: 固定100 µsステップ、SI単位の回路・剛体回転子動力学
駆動モード: ウェーブ、フルステップ、ハーフステップ、1/4〜1/32マイクロステップ
モデル化: 電流制御、逆起電力、ディテントトルク、負荷、シャフトロック、相開放

全展示

まずトルク、それから運動。

ハイブリッドステッピングモーター

今号の展示

まずトルク、それから運動。

ハイブリッド ステッピングモーター

今号の展示

ハイブリッドステッピングモーター