Ürettiğimiz elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmemizi elektrik motorları sağlar. Dolayısıyla mekanik harekete ihtiyaç duyduğumuz her yerde onlar vardır. Bu ihtiyaç duydugumuz mekanik harekette aranan özellik 'hassasiyet' ise akla gelen ilk elektrik motor çeşidi de step motorlardır.
Günümüzde üretilen sistemlerin hata payının oldukça düşük olması istenilmektedir. Bunun sebebi kullanıcıların birden fazla sistemi aynı anda çalıştırmak zorunda olması ve bu sistemlerin enterkonnekte olarak inşa edilmesidir. Bu da herhangi bir sistemdeki hatanın tüm sistemin çalışmasını engellemesi anlamına gelebilir. Sistem hatalarını önlemenin en iyi yolu sistemde kullanılan elemanların hassasiyetini arttırmaktır. Küçük güçlerde ve tekrarlanan hareketlerde hassasiyetin en ekonomik yolu step motor kullanmaktır.
Step motorlar, encoderlara (bağlı oldugu şaftın hareketine karşılık dijital bir sinyal üreten elektromekanik cihaz) ihtiyaç duymazlar. Ayrıca sürücüleri oldukça basit ve ucuzdur. Hassasiyetlerini mikrostep tekniği ile 0,07 dereceye kadar düşürmek mümkündür. Step motorlar tüm bu avantajlarını basit bir motor yapısı ile sağlarlar.
Step motor yapısı ve çalışma şekli:
Step motorlar fırçasız senkron motor olarak sınıflandırılırlar. Step adı bir devrini adım adım hareket ederek tamamladığı için verilmiştir. Her elektrik motoru gibi stator ve rotordan oluşur ancak gerilim uygulandığında diğer motorlar gibi serbest dönmediklerinden mekaniksel farklılıkları vardır.
Step Motor Çeşitleri
Temel olarak üç çeşit step motor vardır diyebiliriz, ancak kullanım alanının giderek yaygınlaşması sebebiyle fazla kullanılmayan başka çeşitleride oluşturulmuştur.
1. Sabit mıknatıslı step motorlar
Sabit mıknatıslı step motorların temel özelliği; stator içindeki döner kısmın iki kutuplu sabit mıknatıslı rotoru olmasıdır. Sabit mıknatıslı rotorlarda diş bulunmaz. Daha çok rotor disk veya yuvarlak şekildedir. Bu tip step motorların adım açısı genellikle 30 ila 90 derece arasında değişmektedir. Adım açılarının bu kadar büyük olma sebebi ise az sayıda kutup içerecek şekilde imal edilmeleridir. Ayrıca sabit mıknatıslı step motorların momenti diğer step motorlara göre daha düşüktür.
2. Değişken relüktanslı step motorlar
Değişken relüktanslı step motorların rotoru, artık mıknatıslık özelliği olmayan dişli yapıda yumuşak demirden oluşur. Statoru en az 4 dişli yapıda kutuplardan oluşur. Ancak bu yapıdaki step motorlarda rotor ile stator dişlilerinin sayısı eşit değildir.
Hybrid step motorlar, değişken relüktanslı step motorlar ile sabit mıknatıslı step motorların çalışma sistemlerinin birleştirilerek oluşturulmuş step motorlardır. Stator kısmı genellikle 8 kutuptan oluşur. Ayrıca stator kutuplarında sargılarda bulunur. Bu sargılar rotorun istenen konuma gelebilmesi için mıknatıs akısını düzenlemek için kullanılır. Rotor, bir mil üzerine yerleştirilmiş birbirinin aynısı olan iki adet dişli göbek ve bu göbeklerin arasına yerleştirilmiş sabit mıknatısdan oluşur. Rotorunda sabit mıknatıs bulunduğundan bu tip motorlarda kalıntı torku her daim mevcuttur. Hybrid step motorlar en yaygın kullanılan step motor çeşididir.
Step Motorun Avantajları:
- Dijital giriş işaretlerini cevap verirler, bu yüzden bilgisayar veya mikroişlemcilerle kontrol edilebilirler.
- Oldukça düşük hassasiyetlerde bile yüksek performans sağlarlar.
- Sinyallarin frekansına bağlı olarak çok geniş bir hız aralığında çalıştırılabilirler.
- Geri beslemeye ihtiyaçları yoktur.
- Oldukça dayanıklılardır, aşırı yüklerde hasar görmezler.
- Bakım gerektirmezler.
- Adım açıları sabittir, sonradan değiştirilemez.
- Verimleri sürücülere göre düşük olabilir.
- Bazı yüklerde konum hatası yapabilirler.
- Çıkış momenti ve gücü sınırlıdır.
