Per un posizionamento preciso: i motori passo-passo di FAULHABER

Nei motori passo-passo, il rotore compie un moto circolare in numerosi passi individuali. L'attivazione e la disattivazione mirata della corrente negli avvolgimenti dello statore consente di far spostare il rotore in determinate posizioni. Questa modalità di funzionamento lo rende fondamentalmente diverso dai motori elettrici convenzionali a rotazione continua.

Quando l'alimentazione è disattivata il rotore rimane nell'ultima posizione e i suoi magneti forniscono una coppia statica senza corrente. Questo si rivela particolarmente utile in molte applicazioni alimentate a batteria. Dato che il controllo del motore conta i passi compiuti si può dire che funge anche da encoder. In genere per il funzionamento non è necessario un encoder aggiuntivo.

Come sono fatti i motori stepper di FAULHABER?

I motori passo-passo di FAULHABER sono tutti dispositivi bifase, progettati come motori a magnete permanente o con magnete a disco. In quest'ultimo caso, fino a 25 coppie di poli sono disposte come fette di pizza sul magnete a disco del rotore. Gli avvolgimenti dello statore composti da uno o due pezzi sono posizionati perpendicolarmente rispetto al magnete a disco. Nei motori a magnete permanente il rotore consiste di una bussola di plastica che contiene piccoli magneti permanenti. Gli avvolgimenti sono alloggiati in uno statore composto da due pezzi. Il rotore gira tra le due metà dello statore.

Indipendentemente dal loro numero e dalla loro disposizione, gli avvolgimenti dello statore sono alimentati in alternanza in due fasi. Ad ogni fase il rotore si sposta di un segmento di polo magnetico. Queste due tipologie di motore stepper presentano entrambe una serie di vantaggi di progettazione rispetto ai motori DC tradizionali e ai motori passo-passo ibridi spesso utilizzati nei prodotti elettronici di massa.

Generalmente le tecnologie dei motori passo-passo convenzionali sono ottimizzate per una caratteristica in particolare, che può essere la velocità, la coppia o la precisione. I micromotori passo-passo di FAULHABER, invece, raggiungono le massime prestazioni in più categorie contemporaneamente. In termini di precisione di posizionamento, raggiungono i livelli massimi in assoluto. Ad esempio, con un motore stepper di FAULHABER con vite filettata, l'errore di posizione massimo può essere inferiore a due micron. Come tutti i motori prodotti da FAULHABER, anche i motori passo-passo si distinguono per la loro massima potenza in un ingombro ridottissimo.

Per le applicazioni di sicurezza è possibile abbinare ai motori un encoder supplementare. Dato che il controllo del motore fornisce già i dati di posizione, il monitoraggio della posizione mediante un dispositivo aggiuntivo risulta ridondante. L'uso di un encoder come protezione aggiuntiva trova spesso impiego nei settori della diagnostica di laboratorio, della tecnologia laser e della microscopia tecnica, delle tecnologie mediche e dentali nonché nel campo dei semiconduttori.

Come funziona un motore passo-passo di FAULHABER?

I magneti del motore passo-passo, posizionati su un disco o come piccoli segmenti singoli oppure a coppie di poli, fanno parte del rotore. Lo statore è composto da due o più avvolgimenti disposti in cerchio. Ogni avvolgimento è assegnato a una delle due fasi, le quali sono alimentate in alternanza. Quando le fasi vengono alimentate una dopo l'altra, i campi magnetici generati che si attraggono e si respingono in alternanza fanno muovere il rotore in modo circolare, passo dopo passo.

La sequenza di alimentazione è determinata dal controllo. Ogni impulso di corrente genera una rotazione parziale dell'albero di un angolo specifico. Se le fasi sono alimentate e disalimentate completamente, il rotore si allinea al campo magnetico della fase alimentata e compie un passo completo con questo angolo. Un giro non è completo finché non è stato eseguito il numero massimo di singoli passi e il rotore non è tornato alla posizione di partenza.

La semplice alternanza di accensione e spegnimento delle fasi fa girare il rotore a passi completi. Tuttavia, anziché cambiare completamente la tensione da una fase all'altra, l'alimentazione di corrente può essere a sua volta suddivisa in passi più piccoli, portando a aumenti e diminuzioni dell'intensità di corrente sugli avvolgimenti. In questo caso l'alimentazione segue un'onda sinusoidale graduale. Pertanto il rotore si muove tra le fasi con passi più corti o microstep. La modalità microstep rende il motore più silenzioso e gli consente di raggiungere una precisione di posizionamento particolarmente elevata.

Il rotore risponde ai cambiamenti dei campi magnetici con un ritardo minimo. I micromotori passo-passo raggiungono la loro massima potenza quasi subito dopo l'accensione. Sono quindi particolarmente adatti per applicazioni che richiedono cambi di direzione rapidi e frequenti.

I motori passo-passo sono contraddistinti da punti di forza specifici che li rendono la soluzione ottimale per determinate applicazioni. Rispetto ai motori dotati di altre tecnologie, offrono non solo una coppia elevata ma anche una precisione di posizionamento particolarmente alta, i massimi valori di accelerazione e la capacità di cambiare direzione molto rapidamente. Possono essere impiegati senza encoder, senza freno e se usati come azionamenti diretti senza riduttore. Pertanto, consentono di creare soluzioni molto compatte.

Parametri basilari per la scelta di un micromotore passo-passo:

• Profilo di velocità richiesto dall'applicazione
• Coppia di attrito e inerzia
• Risoluzione necessaria
• Spazio disponibile
• Tensione di alimentazione disponibile

Altri criteri di cui tenere conto in fase di selezione del motore sono la posizione e il tipo di punti di montaggio e il diametro dell'albero. Occorre inoltre considerare le condizioni esterne di utlizzo. In caso di condizioni ambientali avverse, come l’umidità, la polvere, la pressione negativa o le temperature estreme, potrebbero essere richiesti un determinato grado di protezione, l’idoneità al vuoto o un intervallo di temperatura particolarmente ampio.

FAULHABER offre una gamma eccezionalmente ampia di motori passo-passo. Tra le tante varianti offerte troverete sicuramente l'azionamento ottimale per la maggior parte delle applicazioni. Inoltre, è disponibile un'ampia scelta di periferiche e accessori, fornendo il maggior numero di combinazioni personalizzate possibili sul mercato.

Il nostro Drive Calculator permette di trovare facilmente e rapidamente il micromotore passo-passo più adatto per le proprie esigenze. Offriamo anche la produzione personalizzata di azionamenti configurati per un'applicazione specifica.

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