Differenza tra motore brushless e motore passo-passo

Penso di comprendere i principi di funzionamento di un motore brushless e un motore passo-passo, ma sono un po 'confuso riguardo alla differenza. Un motore DC senza spazzole è un motore passo-passo molto semplice? Con controlli adeguati, un motore DC senza spazzole può essere utilizzato come motore passo-passo? In caso contrario, in cosa differiscono?

Per un principiante dell'elettronica, qualcuno può evidenziare le somiglianze e le differenze tra motori passo-passo e motori brushless DC?

motor stepper-motor brushless-dc-motor

— mrsoltys
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Non è una risposta alla domanda, ma questo collegamento indica che i motori sincroni AC Hurst sono "identici nella costruzione ai motori passo-passo HURST®".

— Tut

I due sono sostanzialmente gli stessi, fondamentalmente. Tuttavia, differiscono nell'applicazione prevista. Un motore passo-passo è concepito per funzionare in pochissimi passi. Un motore BLDC è progettato per funzionare in modo fluido.

Poiché i motori passo-passo vengono utilizzati per il controllo del movimento, è auspicabile la ripetibilità dei passaggi. Cioè, se inizi da un passaggio, poi da un altro, quindi torna al primo, idealmente dovrebbe tornare esattamente dove era prima. Varie cose possono rovinare tutto; inclinazione nei cuscinetti, attrito, ecc. I motori BLDC sono ottimizzati per una coppia regolare tra i gradini, non la ripetibilità.

I motori passo-passo sono progettati per massimizzare la coppia di tenuta , la capacità dello stepper di trattenere il carico meccanico in una delle fasi. Ciò si ottiene mantenendo alta la corrente di avvolgimento anche se il rotore è allineato con lo statore. Questo spreca molta energia, perché non genera coppia a meno che il carico non tenga fuori posizione, ma evita la necessità di alcun meccanismo di feedback.

D'altra parte, i BLDC sono in genere azionati con il rotore in ritardo sullo statore in modo che la corrente applicata generi sempre la coppia massima, che è ciò che farebbe un motore spazzolato. Se si desidera una coppia inferiore, la corrente viene ridotta. Questo è più efficiente, ma è necessario rilevare la posizione del carico per sapere quanta coppia applicare. Di conseguenza, i motori passo-passo sono generalmente più grandi per accogliere il calore aggiuntivo di far funzionare il motore alla massima corrente per tutto il tempo.

Inoltre, per la maggior parte delle applicazioni, le persone si aspettano che uno stepper sia in grado di eseguire piccoli passi per un controllo preciso del movimento. Ciò significa un gran numero di poli magnetici. Un motore passo-passo in genere ha centinaia di passaggi per giro. Un BLDC di solito ne avrà molti meno. Ad esempio, recentemente stavo giocando con un BLDC da un disco rigido e ha quattro "passaggi" per giro.

I motori passo-passo sono generalmente progettati per la massima coppia di mantenimento in primo luogo e la seconda velocità. Questo di solito significa avvolgimenti di moltissime curve, che creano un campo magnetico più forte, e quindi più coppia, per unità di corrente. Tuttavia, ciò comporta un aumento del back-EMF, riducendo così la velocità per unità di tensione.

Inoltre, i motori passo-passo sono generalmente guidati da due fasi distanti tra loro di 90 gradi, mentre i BLDC in genere hanno tre fasi, parte di 120 gradi (sebbene ci siano eccezioni in entrambi i casi):

motore passo-passo

BLDC

Nonostante queste differenze, uno stepper può funzionare come un BLDC o un BLDC come uno stepper. Tuttavia, date le intenzioni progettuali contrastanti, è probabile che il risultato sia meno che ottimale.

— Phil Frost
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La maggior parte dei controller BLDC che ho visto non sono stati progettati per gli stessi tipi di accuratezza posizionale degli stepper, ma c'è qualche ragione per cui i motori BLDC non dovrebbero offrire il controllo sulla precisione che offre il sensore di rotazione? Se voglio ruotare qualcosa di esattamente 12,25 giri il più rapidamente possibile, penso che un motore BLDC dovrebbe essere in grado di fare il lavoro meglio di uno stepper, dal momento che uno stepper deve essere guidato con un profilo di accelerazione pessimistico ma un motore BLDC dovrebbe non hanno tali restrizioni.

— supercat,

@supercat Nessun motivo particolare. Ma con il BLDC e un sensore rotazionale, quello che hai è un servo e hai bisogno di una sorta di circuito di feedback per controllarlo. Lo stesso può essere realizzato con un motore spazzolato. Gli stepper di solito non hanno sensori di rotazione e sono guidati senza alcun tipo di circuito di retroazione (tranne i finecorsa per trovare la fine della gamma di movimento), quindi dipendono dal fatto che non mancano passi per la precisione della posizione. Ciò semplifica il conducente, ma pone anche limiti di velocità e coppia.

— Phil Frost,

Si otterrebbe un movimento più fluido con un servo controller intelligente, ma se si desidera spostare un motore BLDC di 12,25 giri e non ci si preoccupa particolarmente della scorrevolezza, ci sarebbe qualche problema particolare con il semplice avanzamento del motore fino a raggiungere un punto appena prima della destinazione, quindi impostandola per la fase di destinazione ed eseguendola all'indietro se supera eccessivamente? I motori passo-passo sono terribilmente inefficienti, ma sembrerebbe che l'aggiunta di un codificatore rotante e di un freno potrebbe migliorare enormemente l'efficienza.

— supercat,

@supercat Penso che conti ancora come un servo. Non ci sono problemi in particolare, ma se il servo controller è "semplice", probabilmente non sarà così preciso o ripetibile, o avrà una coppia di tenuta pari a uno stepper di pari costo e persino un servo "semplice" il controller è più complesso di uno stepper che non richiede alcun controller. Suppongo che per un dispositivo alimentato a batteria l'inefficienza di uno stepper sarebbe un grosso problema, ma per qualsiasi cosa collegata al muro, l'energia elettrica è economica e abbondante.

— Phil Frost,

Se è richiesta una coppia di mantenimento, sarà necessario utilizzare uno stepper o un freno. Tuttavia, l'efficienza non è importante solo per motivi di consumo energetico; un motore più efficiente può essere più piccolo e leggero di uno che deve essere in grado di dissipare più energia sotto forma di calore di quanto non sarà mai chiamato a produrre meccanicamente. Penserei che una combinazione di un BLDC (o stepper di servizio intermittente) più un encoder rotativo più un freno potrebbe in molti casi essere più piccola, più leggera e più economica di un motore passo-passo con la stessa velocità massima e coppia utilizzabile.

— supercat,

Un motore passo-passo è una forma di motore DC senza spazzole, ma con una disposizione fisica specifica di bobine e statore in modo da ottenere un numero fisso di arresti o fermi dividendo l'intero cerchio di rotazione.

Il numero di poli di un motore passo-passo determina la dimensione del passo o il numero di suddivisioni, o "passi completi", se lo desideri.

Tuttavia, con un po 'di fantasia nell'eccitazione delle bobine del motore passo-passo, i moderni motori passo-passo con controller adeguati possono spesso fornire la rotazione in passaggi parziali, noti come micro-stepping.

TL; DR: i motori passo-passo sono (in genere) un sottoinsieme della famiglia Brushless Motor.

I motori a riluttanza commutata sono un'altra forma di motore passo-passo, un po 'diverso dallo stepper BLDC standard.

— Anindo Ghosh
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