المفتاح هو إضافة دوارات وأجزاء ثابتة مكدسة، ولكن يجب عليك التعايش مع محرك أطول جسديًا.

توفر المحركات الخطوية تحكمًا دقيقًا في الموضع دون الحاجة إلى تغذية راجعة، وذلك عادةً في أنظمة التحكم ذات الحلقة المفتوحة. عادةً ما يُجري عمود المحرك الخطوي حركات زاوية منفصلة ذات مقدار موحد تقريبًا عند تشغيله بمصدر طاقة مستمر. تُسبب نبضة رقمية واحدة زيادة واحدة في الحركة الزاوية للمحرك الخطوي. مع ازدياد النبضات الرقمية، يدور المحرك الخطوي. يُحرك عدد محدد من النبضات المحرك إلى موضع دقيق.

تُعد المحركات الخطوية التقنية المُفضّلة في العديد من تطبيقات التحكم في الحركة، نظرًا لسهولة تشغيلها، وموقعها الممتاز، وتكلفتها المنخفضة. عند تشغيلها كأجهزة مفتوحة الحلقة، تُعدّ المحركات الخطوية الخيار الأمثل للتطبيقات ذات السرعات المنخفضة، والأحمال المحددة بدقة، والحركة المتكررة. SH: أحجام الإطارات

وضعت الرابطة الوطنية لمصنعي الكهرباء (NEMA) معاييرًا لحجم الهيكل لتسهيل الاختيار الذكي بين أحجام المحركات المختلفة. تُصنف المحركات الخطوية حسب حجم الهيكل، مثل "الحجم 11" أو "الحجم 23". تشير أرقام حجم الهيكل إلى أبعاد لوحة المحرك. على سبيل المثال، يبلغ حجم لوحة محرك الخطوي مقاس 11 بوصة 1.1 × 1.1 بوصة، بينما يبلغ حجم لوحة محرك الخطوي مقاس 23 حوالي 2.3 × 2.3 بوصة (56.4 × 56.4 مم).

تتيح معايير NEMA للمستخدمين الانتقال من مُصنِّع لآخر للمحركات الخطوية دون الحاجة لتغيير كبير في حوامل التركيب والوصلات ومكونات التركيب الأخرى. ومع ذلك، قد يختلف محركان بنفس حجم NEMA ولكن من مُصنِّعين مختلفين. يختلف طول العمود ووجود مسطح للاستخدام مع براغي الضبط من مُصنِّع لآخر. كما أن معايير NEMA لا تُحدد الخصائص الكهربائية مثل عدد أسلاك التوصيل أو معاوقة اللفات. يُرجى دراسة جميع المواصفات بعناية قبل شراء محركات خطوية من مُصنِّع آخر.

تُعد المحركات الخطوية بأحجام الإطارات 8 و11 و14 مثالية للتطبيقات التي تتطلب مساحة كبيرة، مثل الأجهزة الطبية، ومعدات أتمتة المختبرات، والطابعات، وأجهزة الصراف الآلي، ومعدات المراقبة، والإلكترونيات الاستهلاكية. أما المحركات الخطوية الأكبر حجمًا، فغالبًا ما تُستخدم في التطبيقات الصناعية، مثل آلات التعبئة والتغليف، ومعدات الاختبار والقياس، وآلات التجميع، ومعدات تصنيع أشباه الموصلات، ومعدات مناولة المواد.

تُولّد المحركات الخطوية ذات حجم الإطار الأكبر عزم دوران أكبر من المحركات الأصغر حجمًا. ورغم أنها تزيد من عزم الدوران، إلا أن هذه المحركات الأكبر حجمًا لا تتناسب دائمًا مع مساحة التطبيق المحدودة. ومع ذلك، إذا كان الحد الرئيسي للمساحة هو قطر المحرك، فيمكن للمهندسين زيادة عزم دوران المحرك الخطوي ضمن حجم إطار معين عن طريق زيادة طوله. ولبناء محرك خطوي ذي عزم دوران أعلى، يتم "تكديس" عدة أقسام من الدوار والثابت معًا، مما يزيد الطول. يُولّد المحرك الخطوي عزم دوران أكبر على حساب كونه أطول، ولكنه ليس أعرض أو أطول. يمكن رؤية تأثير طول المكدس في محركات الحجم 17 في الصورة القريبة.

يوضح الرسم البياني هنا مواصفات عزم التثبيت النموذجية (بوحدات نيوتن متر) لمحركات ذات أحجام إطارات وأطوال مدخنة مختلفة. تتيح أطوال المدخنة المختلفة ضمن حجم الإطار للمهندسين مرونة أكبر عند اختيار المحركات لتطبيق معين. أحيانًا تتوفر مساحة كافية لمحرك أطول، وفي أحيان أخرى، يكون من الأفضل استخدام محرك أقصر بحجم إطار أكبر.

تُعد المحركات الخطوية فائقة العزم طريقةً أخرى لزيادة عزم الدوران بفعالية ضمن حجم إطار مُحدد. فهي قادرة على زيادة عزم التثبيت بنسبة تتراوح بين 25% و45% في محرك خطوي مماثل في الحجم لمحرك تقليدي. لذا، تُغني هذه المحركات عن الحاجة إلى تحديد أحجام إطارات أكبر للحصول على عزم دوران كافٍ لتطبيق مُحدد.

يتيح التصميم المغناطيسي المُحسّن لهذه المحركات الخطوية توليد عزم دوران أكبر بناءً على تباين النفاذية المغناطيسية الناتج عن أسنان الدوار والثابت. تُحسّن إضافة مغناطيسات أرضية نادرة بين الأسنان تباين النفاذية المغناطيسية.

على سبيل المثال، يمكن لمحرك متدرج تقليدي بمقاس 34 أن يُنتج عزم دوران ثبات يبلغ 5.9 نيوتن متر. أما النسخة فائقة العزم من نفس المحرك فتُنتج عزم دوران ثبات يصل إلى 9 نيوتن متر. ولكي يحقق محرك تقليدي هذا العزم، يتطلب محركًا أطول بنسبة 31%.

على الرغم من أن عزم دوران المحرك وسرعته عاملان حاسمان في اختيار أفضل محرك خطوي لتطبيق معين، لا تغفل أهمية حجم هيكل المحرك وطوله ونوعه. فالمحرك الكبير جدًا قد يُهدر المال أو يُولّد حرارة عالية. أما المحرك الصغير جدًا فقد لا يُوفر عزم دوران كافٍ للتحكم الموثوق في الحركة. راجع تصميمات المحركات ذات طول المكدس وعزم الدوران الفائق لزيادة عزم الدوران عندما يتعذر الانتقال إلى حجم هيكل أكبر. وفي حال وجود أي شك، يُنصح دائمًا بمناقشة أفضل الخيارات لتطبيقك مع مورد المحرك.