Sự khác biệt giữa Brushless Motor và Stepper Motor


29

Tôi nghĩ rằng tôi hiểu các nguyên tắc hoạt động của động cơ không chổi than và động cơ bước, nhưng tôi hơi bối rối về sự khác biệt. Là một động cơ DC không chổi than là một động cơ bước rất cơ bản? Với các điều khiển thích hợp, động cơ DC không chổi than có thể được vận hành như một động cơ bước không? Nếu không, chúng khác nhau như thế nào?

Đối với một người mới điện tử, ai đó có thể làm nổi bật những điểm tương đồng và khác biệt giữa động cơ bước và động cơ không chổi than DC?


1
Không phải là một câu trả lời cho câu hỏi, nhưng liên kết này cho thấy các động cơ đồng bộ Hurst AC "giống hệt trong cấu trúc với các động cơ bước HURST®".
Tut

Câu trả lời:


35

Hai phần lớn giống nhau, về cơ bản. Tuy nhiên, chúng khác nhau trong ứng dụng dự định. Một động cơ bước được dự định để được vận hành trong, tốt, các bước. Một động cơ BLDC được dự định sẽ được vận hành để cung cấp chuyển động trơn tru.

Vì động cơ bước được sử dụng để điều khiển chuyển động, độ lặp lại của các bước là mong muốn. Đó là, nếu bạn bắt đầu ở một bước, sau đó đến bước khác, sau đó quay lại bước đầu tiên, lý tưởng nhất là quay trở lại chính xác vị trí trước đó. Nhiều thứ có thể làm hỏng điều này; trượt trong vòng bi, ma sát, vv Động cơ BLDC được tối ưu hóa cho mô-men trơn giữa các bước, không lặp lại.

Động cơ bước được thiết kế để tối đa hóa mô-men giữ , khả năng giữ tải của cơ khí ở một trong các bước. Điều này được thực hiện bằng cách giữ cho dòng điện cuộn cao ở mức cao mặc dù rôto được đặt thẳng hàng với stato. Điều này gây lãng phí rất nhiều năng lượng, bởi vì nó không tạo ra mô-men xoắn trừ khi tải cố gắng rời khỏi vị trí, nhưng nó tránh được sự cần thiết của bất kỳ cơ chế phản hồi nào.

Mặt khác, BLDC thường được vận hành với rôto tụt lại stato để dòng điện áp dụng luôn tạo ra mô-men xoắn cực đại, đó là điều mà một động cơ chải sẽ làm. Nếu ít mô-men xoắn là mong muốn, thì hiện tại giảm. Điều này là hiệu quả hơn, nhưng người ta phải cảm nhận vị trí của tải để biết bao nhiêu mô-men xoắn để áp dụng. Do đó, động cơ bước thường lớn hơn để phù hợp với sức nóng bổ sung của việc vận hành động cơ ở dòng điện tối đa mọi lúc.

Ngoài ra, đối với hầu hết các ứng dụng, mọi người mong đợi một bước có khả năng thực hiện các bước nhỏ để điều khiển chuyển động chính xác. Điều này có nghĩa là một số lượng lớn các cực từ. Một động cơ bước thường có hàng trăm bước trên mỗi vòng quay. Một BLDC thường sẽ có nhiều ít hơn. Ví dụ, gần đây tôi đang chơi với BLDC từ ổ cứng và nó có bốn "bước" cho mỗi vòng quay.

Động cơ bước thường được thiết kế để giữ mô-men xoắn tối đa trước và tốc độ thứ hai. Điều này thường có nghĩa là cuộn dây của rất nhiều vòng, tạo ra từ trường mạnh hơn, và do đó nhiều mô-men xoắn hơn, trên mỗi đơn vị dòng điện. Tuy nhiên, điều này xuất phát từ chi phí tăng EMF ngược, do đó làm giảm tốc độ trên mỗi đơn vị điện áp.

Ngoài ra, động cơ bước thường được điều khiển bởi hai pha cách nhau 90 độ, trong khi BLDC thường có ba pha, phần 120 độ (mặc dù có trường hợp ngoại lệ trong cả hai trường hợp):

động cơ bước
cuộn dây bước

BLDC
Cuộn dây BLDC

Mặc dù có những khác biệt này, một bước có thể được vận hành như BLDC hoặc BLDC giống như một bước. Tuy nhiên, với các ý định thiết kế mâu thuẫn, kết quả có thể sẽ ít hơn tối ưu.


Hầu hết các bộ điều khiển BLDC mà tôi thấy chưa được thiết kế cho cùng loại độ chính xác theo vị trí như các bước, nhưng có lý do nào khiến động cơ BLDC không cung cấp điều khiển cho bất kỳ độ chính xác nào mà cảm biến quay cung cấp không? Nếu tôi muốn xoay thứ gì đó chính xác 12,25 vòng càng nhanh càng tốt, tôi sẽ nghĩ rằng một động cơ BLDC có thể thực hiện công việc tốt hơn một bước, vì một bước cần phải được điều khiển với cấu hình tăng tốc bi quan nhưng động cơ BLDC sẽ không có hạn chế như vậy.
supercat

@supercat Không có lý do cụ thể. Nhưng với BLDC và cảm biến quay, những gì bạn có là một servo và bạn cần một số loại vòng phản hồi để điều khiển nó. Điều tương tự có thể được thực hiện với một động cơ chải. Các bước thường không có cảm biến quay và chúng được điều khiển mà không có bất kỳ loại vòng phản hồi nào (ngoại trừ các công tắc giới hạn để tìm điểm cuối của phạm vi chuyển động), vì vậy chúng phụ thuộc vào việc không bỏ sót bất kỳ bước nào cho độ chính xác của vị trí. Điều đó giúp đơn giản hóa trình điều khiển, nhưng cũng đặt giới hạn về tốc độ và mô-men xoắn.
Phil Frost

Người ta sẽ đạt được chuyển động mượt mà nhất với bộ điều khiển servo thông minh, nhưng nếu người ta muốn di chuyển động cơ BLDC 12,25 vòng và người ta không quan tâm đặc biệt đến độ trơn tru, thì sẽ có bất kỳ vấn đề cụ thể nào khi chỉ cần chạy động cơ về phía trước cho đến khi nó chạm tới một điểm ngay trước đích, sau đó cài đặt nó cho pha đích và chạy ngược lại nếu nó vượt quá xa? Động cơ bước là không hiệu quả khủng khiếp, nhưng dường như việc thêm một bộ mã hóa quay và phanh có thể cải thiện hiệu quả rất lớn.
supercat

1
@supercat Tôi nghĩ rằng vẫn được tính là một servo. Đặc biệt không có vấn đề gì với nó, nhưng nếu bộ điều khiển servo "đơn giản", thì có lẽ nó sẽ không chính xác hoặc có thể lặp lại, hoặc có nhiều mô-men giữ như một bước có chi phí tương đương, và thậm chí là một servo "đơn giản" bộ điều khiển phức tạp hơn một bước không yêu cầu bộ điều khiển nào cả. Tôi cho rằng đối với một thiết bị chạy bằng pin, sự kém hiệu quả của một bước sẽ là một vấn đề lớn, nhưng đối với bất cứ thứ gì cắm vào tường, năng lượng điện là rẻ và dồi dào.
Phil Frost

Nếu cần giữ mô-men xoắn, sẽ cần phải sử dụng một bước hoặc phanh. Hiệu quả không chỉ quan trọng vì lý do sử dụng năng lượng, mặc dù; một động cơ hiệu quả hơn có thể nhỏ hơn và nhẹ hơn một động cơ cần có khả năng tiêu tan nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt hơn so với việc sản xuất một cách cơ học. Tôi nghĩ rằng sự kết hợp của BLDC (hoặc bước tăng tốc không liên tục) cộng với bộ mã hóa quay cộng với phanh trong nhiều trường hợp có thể nhỏ hơn, nhẹ hơn và rẻ hơn so với động cơ bước có cùng tốc độ tối đa và mô-men xoắn có thể sử dụng được.
supercat

7

Động cơ bước là một dạng của động cơ DC không chổi than, nhưng với sự sắp xếp vật lý cụ thể của cuộn dây và stato để đạt được một số điểm dừng cố định hoặc ngăn chặn chia vòng tròn đầy đủ.

Số cực của động cơ bước xác định kích thước bước hoặc số phân khu hoặc "bước đầy đủ", nếu bạn muốn.

Tuy nhiên, với một số bước chân lạ mắt trong việc cung cấp năng lượng cho cuộn dây động cơ bước, động cơ bước hiện đại với bộ điều khiển phù hợp thường có thể cung cấp vòng quay trong các bước một phần, được gọi là bước vi mô.

TL; DR: Động cơ bước là (thường) là một tập hợp con của họ Brushless Motor.


Động cơ chuyển đổi điện trở là một dạng khác của động cơ bước, hơi khác so với động cơ bước BLDC tiêu chuẩn.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.