موتور پله ای چیستموتور پله ای چیست و چگونه کار می کند؟موتور پله ای چیست و چگونه کار می کند؟ موتور پله‌ای نوعی از موتورهای الکتریکی است که قادر به انجام حرکات بسیار دقیق و از پیش تعیین شده است. برای دریافت اطلاعات بیشتر کلیک کنید.
موتور پله‌ای یا همان موتور جهشی در گروه موتورهای بدون جاروبک قرار می‌گیرد. چرخش این موتورها با فشار وارده از پالس‌های ورودی انجام می‌شود و درجه‌ی جابه‌جایی، به میزان پالس‌های ورودی بستگی دارد. به عبارتی، موتور پله‌ای نوعی از موتورهای الکتریکی است که قادر به انجام حرکات بسیار دقیق و از پیش تعیین شده است که با ارسال نیرو به سیم‌پیچ‌های این موتور می‌توان درجه‌ی حرکت آن را تعیین کرد. این موتور از جمله موتورهای کاربرد صنعتی است که در زمینه‌هایی هم چون رباتیک نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. ما در این مقاله سعی خواهیم کرد تا موتور پله‌ای را به‌صورت کامل تعریف کرده و آن را مورد تحلیل قرار دهیم.
موتور پله ای چگونه کار می‌کند
موتور پله‌ای نیز مانند سایر موتورهای الکتریکی، یک بخش متحرک به نام روتور (Rotor) و یک بخش ثابت به نام استاتور (Stator) دارد. استاتور و روتور قطب‌های مغناطیسی دارند و روتور برای تراز شدن با استاتور حرکت می‌کند. روتور یک قطعه آهنی و دندانه‌دار مشابه شکل چرخ‌دهنده است. استاتور نیز از مجموعه آهنرباهای الکتریکی تشکیل شده که در حول محور مرکزی قرار گرفته‌اند.
نحوه‌ی عملکرد این سیستم در واقع از طریق عبور جریان از سیم‌پیچ‌های فاز موتور پله‌ای و ایجاد شار مغناطیسی در استاتور و عمود بر جریان برق است. از این طریق آهنرباها به طور هم‌زمان دارای انرژی می‌شوند. هنگامی که یک آهنربا با کمک یک میکروکنترلر یا ریزکنترل‌گر انرژی می‌گیرد، محور روتور طوری می‌چرخد که نسبت به استاتور کمترین مقاومت را در برابر شار داشته باشد. این بدین معنی است که الکترومگنت (آهنربای الکتریکی) آن دندانه‌هایی از چرخ‌دنده را جذب می‌کند که نسبت به بقیه آهنرباها انحراف دارند. به همین دلیل، هنگامی که آهنربای بعدی روشن است، آهنربای قبلی خاموش می‌شود که منجر به جذب دندانه‌های چرخ‌دهنده توسط آهنربای دوم خواهد شد. درنتیجه، چرخش روتور به صورت پله‌ای خواهد بود.
انواع موتور پله‌ای
موتور پله‌ای به سه مدل تقسیم‌بندی می‌شود که در اینجا به توضیح مختصر هر کدام می‌پردازیم.
موتور پله‌ای رلوکتانس متغیر (VARIABLE RELUCTANCE) یا موتور پله‌ای VR
این نوع موتور پله‌ای ساده‌ترین نوع موتور پله‌ای بوده و از آهنربای دائمی استفاده نمی‌کند. موتور پله‌ای VR برای کاربردهایی که به گشتاور بالا نیاز ندارند (کاربردهای غیر صنعتی) مناسب است.
موتور پله‌ای آهنربای دایمی PERMANENT MAGNET یا موتور پله‌ای PM
موتور PM یک روتور با آهنربای دائمی دارد و برعکس سایر موتورهای پله‌ای روتور آن دندانه ندارد. یک موتور PM در مقایسه با یک موتور VR گشتاور بزرگتری ایجاد می‌کند. اما ذکر این نکته ضروری است که موتور PM همچنان ساختار ساده و هزینه‌ی کمی دارد و همین مسئله باعث شده تا این موتورها را به یک انتخاب ایده‌آل برای کاربردهای غیر صنعتی کرده تبدیل کند.
موتور پله‌ای هیبرید
موتور پله‌ای هیبرید با ساختار فوق‌العاده‌ای که دارد، در واقع یک نسخه‌ی تکمیل شده از دو نوع موتور پله‌ای قبلی است. این موتور استاتور دندانه‌ای و یک روتور با آهنربای دائمی دارد. البته انواع دیگری از موتور هیبرید نیز وجود دارند که تحت زوایای پله‌ی 0.9 و 3.6 درجه ساخته شده‌اند.
پر واضح است که این موتورها دارای گشتاور استاتیک و دینامیکی بالایی هستند و سرعت پله بالایی دارند.
کاربرد موتور پله‌ای
اگر به شما بگویند همین حالا چشمانتان را ببندید و مژه‌های‌تان را لمس کنید بدون هیچ دردسری این کار را انجام خواهید داد. چراکه سیستم حرکت در مغز شما به گونه‌ای کاملا دقیق ساخته و پرداخته شده است. در صنایع مختلف از جمله صنعت روباتیک نیز ما بعضا نیاز داریم که ماشین‌ها یا روبات‌ها، حرکات دقیق و کنترل‌شده‌ای انجام دهیم که این امر به وسیله‌ي موتورهای DC امکان‌پذیر نیست. اما موتورهای پله‌ای با ساختار و نحوه‌ی عملکردشان این امر را میسر می‌سازند.
موتورهای پله‌ای در واقع سه مزیت اصلی دارند که کاربرد و جایگاه آنها را در صنعت مشخص می‌سازد:
موقعیت‌گیری
از آنجایی که این موتورها به صورت پله‌ای حرکت میکنند، استفاده از آنها در صنایعی که نیاز به دقت بالا برای موقعیت‌گیری دارند مناسب هستند. مانند پرینترهای سه‌بعدی، CNC، پلتفرم‌های دوربینی و پلاترهای x-y و …
کنترل سرعت
نرخ افزایشی دقیق این موتورها باعث شده که کنترل سرعت دورانی دقیقی داشته باشند و در صنایع اتوماسیون و رباتیک فراوان به کار گرفته شوند.
گشتاور بالا در سرعت پایین
موتورهای DC، در سرعت‌های پایین گشتاور پایین دارند اما موتورهای پله‌ای دارای بالاترین گشتاور در سرعت‌های پایین هستند. به عبارت دیگر این موتورها انتخاب مناسبی برای کاربردهایی هستند که نیاز به سرعت پایین و دقت و گشتاور بالا دارند.
موتور پله‌ای خودرو
یکی از کاربردهای موتور پله‌ای، در صنعت خودرو است. در واقع موتور پله‌ای که در میان تعمیرکاران اغلب به استپ موتور مشهور است برای کنترل دور آهسته‌ی موتور خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد. مسیر هوای موتور دارای یک دریچه‌ی پروانه‌ای است که به وسیله یک کابل و فنر باز و بسته می‌شود. این دریچه پروانه‌ای با محور خود به یک مقاومت متغیر و یک سوئیچ متصل است که به وسیله این مقاومت متغیر موقعیت دریچه هوا به ECU ارسال می‌گردد. وقتی که پدال گاز را رها می‌کنید این دریچه بسته می‌شود و سوئیچ هم عمل می‌کند و به ECU اطلاع می‌دهد که دریچه بسته است و هوای مورد نیاز باید از طریق مسیری موازی تامین شود که این مسیر را موتور پله‌ای کنترل می‌کند. این همان مسیری است که هوای موتور خودرو را در دور درجا یا دور آهسته تامین می‌کند.
نکاتی ضروری که باید درباره‌ی سیستم سوخت رسانی خودرو بدانید، در اینجا مطالعه کنید.
نشانه‌های یک استپ‌موتور معیوب
۱– بالا رفتن دور موتور بعد از روشن کردن خودرو
۲ – خاموش شدن خودرو هنگام رها کردن پدال گاز
۳– کاهش دور موتور زمانی که کولر روشن است
۴– عدم پایداری دور موتور
قیمت موتور پله‌ای
موتورهای پله‌ای با توجه به جریان، ولتاژ، فرکانس و البته قدرت‌های متفاوتی که دارند دارای قیمت‌های متفاوتی هستند. برای اطلاع از قیمت موتور پله‌ای با ما تماس بگیرید.