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Augmenter le couple du moteur pas à pas sans augmenter la taille du cadre

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La clé est d'ajouter des rotors et des stators empilés, mais vous devez vivre avec un moteur physiquement plus long.

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Les moteurs pas à pas permettent un contrôle précis de la position sans qu'il soit nécessaire de faire un retour d'information, ce qui est traditionnellement le cas dans les systèmes de contrôle en boucle ouverte. L'arbre d'un moteur pas à pas effectue normalement des mouvements angulaires discrets d'une amplitude essentiellement uniforme lorsqu'il est entraîné par une alimentation en courant continu. Une impulsion numérique provoque un incrément de mouvement angulaire pour le moteur pas à pas. Lorsque les impulsions numériques augmentent, le moteur pas à pas tourne. Un nombre spécifique d'impulsions déplace le moteur vers une position exacte.

Les moteurs pas à pas sont la technologie préférée pour de nombreuses applications de contrôle des mouvements en raison de leur fonctionnement simpliste, de leur excellent positionnement et de leur faible coût. Lorsqu'ils fonctionnent en boucle ouverte, les moteurs pas à pas sont les mieux adaptés aux applications à faible vitesse, aux charges bien définies et aux mouvements répétitifs. SH : Taille des cadres

La National Electric Manufacturers Association (NEMA) a établi une normalisation des tailles de châssis afin de faciliter les choix intelligents entre les différentes tailles de moteurs. Les moteurs pas à pas sont classés par taille de châssis, comme la "taille 11" ou la "taille 23" Les numéros de taille de carcasse indiquent les dimensions de la façade du moteur. Un moteur pas à pas de taille 11, par exemple, a une plaque frontale de 1,1 × 1,1 pouces alors qu'une plaque frontale de moteur pas à pas de taille 23 est d'environ 2,3 × 2,3 pouces (56,4 × 56,4 mm).

Les normes NEMA permettent aux utilisateurs de passer d'un fabricant de moteurs pas à pas à un autre sans avoir à changer de manière significative les supports de montage, les accouplements et autres éléments de montage. Toutefois, deux moteurs de même taille NEMA mais provenant de fabricants différents peuvent encore différer quelque peu. La longueur de l'arbre et la présence d'un méplat pour l'utilisation de vis de réglage varient selon les fournisseurs. Les normes NEMA ne dictent pas non plus les caractéristiques électriques telles que le nombre de fils de plomb ou l'impédance de bobinage. Examinez attentivement toutes les spécifications avant d'acheter des moteurs pas à pas d'un autre fabricant.

Les moteurs pas à pas de tailles 8, 11 et 14 sont idéaux pour les applications où l'espace est précieux, comme les appareils médicaux, les équipements d'automatisation de laboratoire, les imprimantes, les distributeurs automatiques de billets, les équipements de surveillance et l'électronique grand public. Les moteurs pas à pas de plus grande taille sont souvent utilisés dans des applications industrielles telles que les machines d'emballage, les équipements de test et de mesure, les machines d'assemblage, les équipements de fabrication de semi-conducteurs et les équipements de manutention.

Les moteurs pas à pas de grande taille créent un couple plus important que les moteurs de petite taille. Bien qu'ils augmentent le couple, ces moteurs de grande taille ne tiennent pas toujours dans l'espace limité d'une application. Cependant, si la principale limitation d'espace est le diamètre du moteur, les ingénieurs peuvent augmenter le couple du moteur pas à pas dans une taille de châssis donnée en augmentant la longueur du moteur. Pour construire un moteur pas à pas avec un couple plus élevé, plusieurs sections de rotor et de stator sont "empilées" ensemble, d'où l'augmentation de la longueur. Le moteur pas à pas génère un couple plus important au détriment de sa longueur, mais pas de sa largeur ni de sa hauteur. L'effet de la longueur de l'empilement dans les moteurs de taille 17 est visible sur l'image ci-contre.

Le tableau ci-dessous indique les spécifications typiques du couple de maintien (en Newton-mètres) pour des moteurs de tailles et de longueurs de pile différentes. Les différentes longueurs d'empilage dans une même taille de châssis donnent aux ingénieurs une certaine souplesse dans le choix des moteurs pour une application donnée. Parfois, il y a de la place pour un moteur plus long, et d'autres fois, il est avantageux d'utiliser un moteur plus court avec une taille de bâti plus importante.

Les moteurs pas à pas à couple élevé sont un autre moyen d'augmenter efficacement le couple dans une taille donnée. Ils peuvent augmenter le couple de maintien de 25 à 45 % dans un moteur pas à pas de taille identique à un moteur classique. Ainsi, les moteurs pas à pas à couple ultra-élevé évitent de devoir spécifier des tailles de châssis plus importantes pour obtenir un couple suffisant pour une application.

Une conception magnétique améliorée permet à ces moteurs pas à pas de produire un couple plus important en fonction de la variance de la perméabilité magnétique créée par les dents du rotor et du stator. L'ajout d'aimants à base de terres rares entre les dents améliore la variation de la perméabilité magnétique.

Par exemple, un moteur pas à pas classique de taille 34 peut produire un couple de maintien de 5,9 N-m. La version à couple élevé du même moteur produit jusqu'à 9 N-m de couple de maintien. Pour qu'un moteur conventionnel puisse atteindre ce même couple, il faudrait un moteur 31% plus long.

Bien que le couple et la vitesse du moteur soient des facteurs critiques dans la sélection du meilleur moteur pas à pas pour une application, ne négligez pas l'importance de la taille, de la longueur et du type de moteur. Un moteur trop grand peut entraîner un gaspillage d'argent ou générer trop de chaleur. Un moteur trop petit peut ne pas fournir un couple suffisant pour un contrôle fiable des mouvements. Examinez la longueur de la pile et les conceptions de moteurs à couple ultra-élevé pour augmenter le couple lorsque le passage à une taille de cadre plus importante n'est pas possible. Et en cas de doute, il est toujours bon de discuter des meilleures options pour votre application avec votre fournisseur de moteurs.