Introdução aos motores de passo

UM motor de passo é um motor elétrico síncrono sem escovas, projetado para dividir uma rotação completa em um grande número de etapas iguais. construção normalmente inclui:Estator: Equipado com múltiplas bobinas eletromagnéticas dispostas em fases.Rotor: Um ímã permanente ou um projeto de relutância variável com polos finamente dentados.Circuito de acionamento (controlador): Envia pulsos temporizados para as bobinas do estator, criando um campo magnético rotativo.

Cada pulso de entrada gira o eixo em um ângulo de passo fixo (comumente 1,8° ou 0,9°). Ao controlar o número e a frequência desses pulsos, os motores de passo alcançam controle preciso de posição e velocidade sem a necessidade de sensores de feedback em sistemas de malha aberta.

Principais vantagens:Precisão: Ideal para aplicações que exigem movimento repetível;Controle Simples: Posição e velocidade diretamente proporcionais aos pulsos de entrada;Confiabilidade: Sem escovas = menos desgaste e manutenção.

Aplicações típicas: Impressoras 3D, Máquinas CNC, Robótica, Alimentos Máquinas de embalagem e máquinas de etiquetagem .Etc

Em suma, os motores de passo são os espinha dorsal da automação moderna, oferecendo um equilíbrio econômico entre precisão, durabilidade e simplicidade de controle.

stepper motor specifications

Para que serve um motor de passo?

UM motor de passo é um motor CC sem escovas que converte sinais de pulso digitais em deslocamento angular mecânico preciso. Cada pulso de entrada faz o eixo girar em um ângulo fixo — chamado de "passo". Esse movimento passo a passo permite excelente precisão de posicionamento, controle de velocidade e repetibilidade.

Aplicações comuns:

  • Máquina de embalagem: Máquinas de embalagem de alimentos, Balança multicabeçote, Transportadores …
  • Impressoras 3D: Controle com precisão o movimento da cabeça de impressão e da cama.
  • Máquinas CNC: Ferramentas de acionamento para corte e entalhe precisos.
  • Robótica: Obtenha rotação articular precisa.
  • Máquinas Médicas: Garanta o posicionamento preciso da amostra em analisadores e scanners.
Aplicação de motor de passo
Princípio de funcionamento do motor de passo.

Princípio de funcionamento do motor de passo

O princípio de um motor de passo é baseado em eletromagnetismo e controle passo a passoCada vez que um sinal de pulso de entrada é recebido, o motor gira em um ângulo fixo (conhecido como “ângulo de passo”).

  1. Excitação eletromagnética: O controlador energiza um conjunto de bobinas do estator, criando um campo magnético.
  2. Alinhamento do rotor: O rotor (um ímã permanente dentado) se alinha com os dentes do estator energizado.
  3. Comutação sequencial: O controlador desenergiza a bobina de corrente e então energiza a próxima, deslocando o campo do estator.
  4. Movimento de passo: O rotor se move em etapas, seguindo o campo magnético rotativo.
  • Frequência de pulso = Velocidade
  • Contagem de pulsos = posição

Isso faz controle de velocidade do motor de passo e controle de posição simples, altamente repetível e preciso.

Tipos de motores de passo

1. Motores de passo padrão bifásicos / trifásicos / pentafásicos
  • Descrição: A base da nossa linha de produtos. Mais fases = desempenho mais suave.
  • Melhor para:  Máquinas automáticas para alimentos, máquinas CNC, têxteis e equipamentos de embalagem.
2. Motor de passo de malha fechada com controlador
  • Descrição: Equipado com um encoder de alta precisão para feedback em tempo real. Elimina a perda de passos, mantendo as vantagens de custo dos motores de passo.
  • Melhor para: Aplicações que exigem confiabilidade absoluta e tolerância zero para etapas perdidas.
3. Motores de passo integrados (motor + controlador)
  • Descrição: Combina o motor de passo e o driver em uma unidade compacta. Simplifica a fiação, reduz a interferência eletromagnética e economiza espaço.
  • Melhor para: Sistemas de controle distribuído e projetos de equipamentos compactos.
4. Motores de passo de aplicação especial (eixo oco / com freio)
  • Eixo oco: Permite o roteamento de cabos através do motor, simplificando layouts.
  • Com freio: Garante a segurança em condições de movimento vertical ou desligamento.
  • Melhor para: Robótica, elevadores e desafios únicos de automação.
tipos de motores de passo
Motor de passo vs servo motor

Motor de passo vs servo motor

Uma das perguntas mais comuns no controle de movimento é: Qual é a diferença entre um servomotor e um motor de passo?

Recurso Motor de passo Servo Motor
Método de controle Malha aberta por padrão; também pode ser malha fechada com um codificador Sempre em malha fechada com feedback do codificador
Custo Sistema simples e de menor custo Custo mais alto, sistema complexo
Desempenho em baixa velocidade Alto torque em baixa velocidade pode apresentar vibração Muito suave e estável em baixa velocidade
Desempenho de alta velocidade O torque cai em velocidades mais altas Mantém o torque nominal mesmo em alta velocidade
Capacidade de sobrecarga Sem tolerância a sobrecarga - pode pular etapas Alta capacidade de sobrecarga (até 3× torque nominal)
Resposta Início/parada rápida Resposta dinâmica mais rápida
Melhor uso Posicionamento preciso, velocidade constante, custo-efetivo Movimento altamente dinâmico, carga pesada, tarefas intensivas em torque

Conclusão:

  • Escolha um motor de passo para posicionamento preciso e eficiência de custos.

  • Escolha um servomotor para ambientes de alta velocidade, alto torque ou propensos a sobrecarga.

Especificações Técnicas Principais

Parâmetro Descrição Por que isso importa
Tamanho do quadro Dimensões do flange do motor Determina a compatibilidade da instalação; tamanhos maiores = mais torque
Torque de retenção Força de retenção estática Garante a estabilidade da carga
Ângulo de passo Movimento angular por passo Ângulo menor = maior precisão
Corrente de fase Corrente de correspondência do driver Impactos no torque e aquecimento
Comprimento do corpo Tamanho do corpo do motor Corpo mais longo = mais torque no mesmo tamanho de quadro
Fases 2, 3 ou 5 Mais fases = operação mais suave
Motores de passo
Estrutura dos motores de passo

Estrutura interna dos motores de passo

O movimento preciso de motores de passo vem de seus estrutura mecânica e eletromagnética robusta. Cada motor de passo de alta qualidade é construído com meticuloso artesanato, projetado para converter pulsos digitais em movimento físico confiável. Um típico motor de passo híbrido é composto por três grandes assembleias que trabalham em harmonia:

 Rotor (núcleo rotativo):
  • Ímã permanente: Fornece o campo magnético de base, essencial para geração de torque.
  • Núcleo do rotor: Chapas laminadas de aço silício com microdentes finamente usinados. Esses dentes interagem com o campo do estator para criar movimento de passo.
  • Haste: Transmite movimento rotativo para a carga externa.
  • Rolamentos de esferas: Montado em ambas as extremidades do eixo, proporcionando rotação suave e de baixo atrito, mesmo em alta velocidade.
Estator (parte estacionária):
  • Núcleo do estator: Feito de aço silício laminado, com vários postes grandes ao redor de sua parede interna.
  • Enrolamentos (bobinas): Fios de cobre de alta pureza enrolados em cada polo. Ao energizar esses enrolamentos em sequência, um campo magnético rotativo é criado para acionar o rotor passo a passo.
Tampas de extremidade (carcaça):
  • Tampas dianteiras e traseiras: Geralmente feitos de liga de alumínio de alta resistência ou aço, eles envolvem precisamente o rotor e o estator, mantendo os rolamentos no lugar.
  • Tampa da extremidade frontal (flange de montagem): Determina o tamanho padronizado do quadro do motor.

Motor de passo

  • Especificações do motor de passo
  • Controle de velocidade do motor de passo
  • Fiação do motor de passo
Especificações elétricas Especificações mecânicas
Precisão do ângulo de passo ±5% Rigidez Dielétrica CA 500 V, 1 minuto
Temperatura ambiente -20℃ ~ +50℃ (não congelante) Resistência de Isolamento 100 MΩ mín. a 500 V CC
Outras especificações Jogo Radial 0,02 mm máx. (carga de 500 g)
Temperatura Máxima Permitida 80℃ Jogo Axial 0,08 mm máx. (carga de 500 g)
Classe de isolamento Classe B

Explicação dos termos:

  • Precisão do ângulo de passo: A tolerância no ângulo de passo do motor (por exemplo, 1,8° ±5%).
  • Temperatura Máxima Permitida: A temperatura máxima segura do corpo do motor durante a operação.
  • Temperatura ambiente: A faixa aceitável de temperatura do ar ao redor do motor.
  • Classe de isolamento: Uma classificação (Classe B é comum) que define a tolerância térmica do sistema de isolamento do motor.
  • Rigidez Dielétrica (Teste Hi-Pot): Capacidade do isolamento de suportar um alto potencial de tensão entre os enrolamentos e a carcaça do motor sem quebrar.
  • Resistência de isolamento: Uma medida da resistência do isolamento entre os enrolamentos e a estrutura do motor.
  • Jogo radial: O movimento máximo permitido (folga) do eixo quando uma força é aplicada perpendicularmente ao eixo do eixo.
  • Jogo axial: O movimento máximo permitido (folga) do eixo quando uma força é aplicada ao longo do eixo do eixo.

Os motores de passo giram a uma velocidade proporcional à frequência dos pulsos de entrada. Para aceleração e desaceleração suaves, você precisa de um controlador capaz de ajuste preciso da frequência de pulso.

Nossos motoristas dão suporte microstepping até 256 subdivisões, permitindo movimentos ultra suaves mesmo em velocidades muito baixas.

Correto fiação é essencial para o desempenho.

  • Fiação bipolar (4 fios): Oferece maior torque, mas requer drivers mais complexos.

  • Fiação unipolar (5 ou 6 fios): Mais simples de dirigir, um pouco menos eficiente em termos de torque.

Nós fornecemos diagramas de fiação claros e suporte técnico para garantir uma integração perfeita.Fiação do motor de passo

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Motores de passo precisam de CA ou CC?

Motores de passo são Dispositivos alimentados por CC. Eles não podem ser acionados diretamente de uma fonte de alimentação CC bruta, mas requerem um controlador/driver de motor de passo, que traduz pulsos de entrada em sequências precisas de energização da bobina.

A maioria dos sistemas opera a partir de um fonte de alimentação CC regulada, tipicamente 24 V a 48 V, embora modelos industriais possam suportar faixas mais amplas.

Qual é a diferença entre um motor de passo e um servomotor? Como escolher?

Esta é a pergunta de seleção mais comum.

  • Método de controle: Os motores de passo geralmente operam em controle de malha aberta (sem feedback), tornando o sistema mais simples e de menor custo. Os servomotores devem ser circuito fechado com feedback do codificador, tornando-os mais complexos e caros.

  • Desempenho: Os motores de passo fornecem alto torque em baixas velocidades, mas o torque cai em velocidades mais altas e eles não conseguem lidar com a sobrecarga. Os servomotores mantêm torque estável em toda a faixa de velocidade e têm forte capacidade de sobrecarga.

  • Aplicativo: Escolha um motor de passo se sua aplicação exigir posicionamento preciso e econômico com cargas estáveis. Escolha um servomotor se o seu projeto exigir resposta dinâmica muito alta, controle de velocidade ou torque.

  • Nossa solução: Nosso série de motores de passo de malha fechada combina os benefícios de ambos: confiabilidade semelhante à de um servo a um custo muito menor.

 

O que é "torque de retenção"? Quanto maior, melhor?

O torque de retenção é o torque máximo que um motor pode fornecer enquanto energizado, mas não girando. É um indicador-chave de desempenho de quanta “força” o motor pode suportar.

  • Um torque de retenção maior é melhor, mas somente dentro dos limites razoáveis.
  • A superespecificação do torque aumentará custo, tamanho e consumo de energia desnecessariamente.
  • A melhor prática é calcular o torque máximo necessário para sua aplicação e selecionar um motor com um Margem de segurança 30–50%.
Qual é a diferença entre um sistema de passo de malha aberta e um sistema de passo de malha fechada?
  • Circuito aberto: O controlador apenas envia comandos de pulso, sem verificar se o motor realmente atingiu a posição. Simples e econômico, adequado para a maioria das aplicações básicas.
  • Circuito fechado: O motor tem um codificador que fornece feedback em tempo real. O motorista compara a posição de comando com a posição real, corrigindo quaisquer erros imediatamente. Isso melhora drasticamente precisão e confiabilidade, especialmente sob cargas pesadas
Qual é a diferença entre motores de passo bifásicos, trifásicos e pentafásicos?

 

  • Duas fases: O mais comum e econômico, adequado para automação geral.
  • Trifásico: Proporciona movimento mais suave e menor vibração em comparação às duas fases.
  • Cinco fases: Entrega o operação mais suave e silenciosa, com ressonância reduzida, ideal para aplicações de alta precisão.
Como controlar a velocidade, a direção e o ângulo de um motor de passo?
  • Velocidade: Determinado pela frequência do pulso (pulsos por segundo). Frequência mais alta = velocidade mais rápida.
  • Direção: Controlado por uma linha de sinal de direção (pino DIR, nível alto/baixo).
  • Ângulo: Determinado pelo número total de pulsos. Mais pulsos = maior ângulo de rotação.
O que é “microstepping” e por que ele é útil?

Microstepping é uma técnica de acionamento que subdivide o passo completo de um motor (por exemplo, 1,8°) em muitos passos menores.

  • Resolução mais alta: Permite um posicionamento muito mais preciso.

  • Movimento mais suave: Reduz a vibração e o ruído em baixa velocidade.
    Nossos motoristas oferecem suporte a até 256 microsteps por passo para um desempenho ultra suave.

Preciso de um driver/controlador para um motor de passo?

Sim-um motorista é obrigatórioUm motor de passo não pode funcionar conectado diretamente a uma fonte CC. O driver converte os sinais de controle (pulsos e direção) na temporização e corrente corretas para as bobinas do motor.

Por que meu motor de passo esquenta? É normal?

Sim, o aquecimento é normal. Os motores de passo continuam a consumir corrente mesmo quando parados para manter o torque de retenção.

  • A operação segura é possível até Temperatura da superfície de 80°C.

  • Calor excessivo pode indicar configurações de sobrecorrente no motorista.

  • Nosso motores de passo integrados e de malha fechada incluir controle de corrente inteligente, reduzindo o aquecimento desnecessário e melhorando a eficiência.

Por que meu motor de passo pula etapas ou para?

A perda de passo ocorre quando o motor não consegue seguir os comandos de entrada. Os motivos comuns incluem:

  • Torque de carga excedendo a capacidade do motor.
  • Taxas de aceleração/desaceleração definidas de forma muito agressiva.
  • Corrente do driver muito baixa.
  • Bloqueio mecânico no sistema de transmissão.
  • Tensão de alimentação muito baixa, especialmente em alta velocidade.
Os motores de passo exigem manutenção regular?

Uma das principais vantagens dos motores de passo é baixa manutenção:

  • Sem escovas → desgaste mínimo.
  • Apenas garanta superfícies limpas e boa ventilação.
  • Verifique regularmente a fiação e os conectores.
  • Monitore os rolamentos em busca de ruídos incomuns após uso prolongado.
  • Evite ambientes corrosivos ou extremos.
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