المفتاح هو إضافة دوارات وأعضاء ساكنة مكدسة، ولكن يجب أن تعيش مع محرك أطول فعليًا.

توفر المحركات المتدرجة تحكمًا دقيقًا في الموضع دون الحاجة إلى ردود فعل، وهو ما يحدث تقليديًا في أنظمة التحكم ذات الحلقة المفتوحة. عادةً ما يقوم عمود محرك السائر بحركات زاوية منفصلة ذات حجم موحد بشكل أساسي عندما يتم تشغيله بواسطة مصدر طاقة التيار المستمر. تؤدي النبضة الرقمية الواحدة إلى زيادة واحدة في الحركة الزاوية لمحرك الخطوة. مع زيادة النبضات الرقمية، يدور محرك الخطوة. يقوم عدد محدد من النبضات بتحريك المحرك إلى الموضع المحدد.

تعد المحركات المتدرجة هي التقنية المفضلة للعديد من تطبيقات التحكم في الحركة نظرًا لتشغيلها البسيط وتحديد المواقع الممتاز والتكلفة المنخفضة. عند تشغيلها كأجهزة ذات حلقة مفتوحة، تكون المحركات المتدرجة هي الأفضل في التطبيقات ذات السرعات المنخفضة، والأحمال المحددة جيدًا، والحركة المتكررة. ش: أحجام الإطار

أنشأت الرابطة الوطنية لمصنعي الكهرباء (NEMA) توحيدًا لحجم الإطار لتسهيل الاختيار الذكي بين أحجام المحركات المختلفة. يتم تصنيف المحركات الخطوة حسب حجم الإطار، مثل "الحجم 11" أو "الحجم 23". تشير أرقام حجم الإطار إلى أبعاد لوحة المحرك. على سبيل المثال، يحتوي المحرك السائر مقاس 11 على 1.1 × 1.1 بوصة. اللوحة الأمامية بينما يبلغ حجم اللوحة الأمامية للمحرك السائر مقاس 23 حوالي 2.3 × 2.3 بوصة. (56.4 × 56.4 ملم).

تتيح معايير NEMA للمستخدمين التبديل من شركة تصنيع محرك خطوة إلى أخرى دون الحاجة إلى تغيير أقواس التثبيت والوصلات ومكونات التثبيت الأخرى بشكل كبير. ومع ذلك، قد يختلف المحركان بنفس حجم NEMA ولكن من مصنعين مختلفين إلى حد ما. يختلف طول العمود ووجود مسطح للاستخدام مع مجموعة البراغي بين البائعين. لا تحدد معايير NEMA أيضًا الخصائص الكهربائية مثل عدد أسلاك الرصاص أو مقاومة اللف. ضع في اعتبارك جميع المواصفات بعناية قبل شراء المحركات الخطوة من شركة مصنعة مختلفة.

تعد المحركات المتدرجة بأحجام الإطارات 8 و11 و14 مثالية للتطبيقات التي تكون فيها المساحة متميزة مثل الأجهزة الطبية ومعدات التشغيل الآلي للمختبرات والطابعات وأجهزة الصراف الآلي ومعدات المراقبة والإلكترونيات الاستهلاكية. غالبًا ما تستخدم المحركات ذات الحجم الأكبر في التطبيقات الصناعية مثل آلات التعبئة والتغليف، ومعدات الاختبار والقياس، وآلات التجميع، ومعدات تصنيع أشباه الموصلات، ومعدات مناولة المواد.

تعمل المحركات ذات الحجم الأكبر للإطار على توليد عزم دوران أكبر من المحركات الأصغر حجمًا. على الرغم من أنها تزيد من عزم الدوران، إلا أن هذه المحركات الأكبر حجمًا لا تتناسب دائمًا مع المساحة المحدودة للتطبيق. ومع ذلك، إذا كان الحد الأساسي للمساحة هو قطر المحرك، فيمكن للمهندسين زيادة عزم دوران المحرك ضمن حجم إطار معين عن طريق زيادة طول المحرك. لبناء محرك متدرج ذو عزم دوران أعلى، يتم "تكديس" عدة أقسام من العضو الدوار والجزء الثابت معًا، وبالتالي زيادة الطول. يولد المحرك المتدرج عزم دوران أكبر على حساب كونه أطول، ولكن ليس أوسع أو أطول. يمكن رؤية تأثير طول المكدس في حجم المحركات 17 في الصورة القريبة.

يوضح الرسم البياني هنا مواصفات عزم الدوران النموذجي (بوحدات نيوتن متر) للمحركات ذات أحجام الإطارات المختلفة وأطوال المكدس. تمنح أطوال المكدس المختلفة داخل حجم الإطار للمهندسين المرونة عند اختيار المحركات للتطبيق. في بعض الأحيان تكون المساحة متاحة لمحرك أطول، وفي أحيان أخرى يكون من المفيد استخدام محرك أقصر بحجم إطار أكبر.

تعد المحركات الخطوة ذات عزم الدوران العالي طريقة أخرى لزيادة عزم الدوران بشكل فعال ضمن حجم إطار معين. يمكنهم تعزيز عزم الدوران بنسبة 25 إلى 45% في محرك متدرج مماثل في الحجم للمحرك التقليدي. لذلك، تتجنب المحركات الخطوة ذات عزم الدوران العالي جدًا الحاجة إلى تحديد أحجام إطارات أكبر للحصول على عزم دوران كافٍ للتطبيق.

يتيح التصميم المغناطيسي المعزز لهذه المحركات المتدرجة إنتاج عزم دوران أكبر بناءً على التباين في النفاذية المغناطيسية الناتج عن أسنان العضو الدوار والجزء الثابت. تؤدي إضافة مغناطيسات أرضية نادرة بين الأسنان إلى تحسين تباين النفاذية المغناطيسية.

على سبيل المثال، يمكن للمحرك التقليدي ذو الحجم 34 أن ينتج 5.9 نيوتن متر من عزم الدوران. وتنتج النسخة ذات عزم الدوران العالي للغاية من نفس المحرك ما يصل إلى 9 نيوتن متر من عزم الدوران. لكي يحقق المحرك التقليدي نفس معدل عزم الدوران، سيتطلب محركًا أطول بنسبة 31%.

على الرغم من أن عزم دوران المحرك وسرعته هما عاملان حاسمان في اختيار أفضل محرك خطوة للتطبيق، فلا تتجاهل أهمية حجم إطار المحرك وطوله ونوعه. قد يؤدي المحرك الكبير جدًا إلى إهدار المال أو توليد الكثير من الحرارة. قد لا يوفر المحرك الصغير جدًا عزمًا كافيًا للتحكم الموثوق في الحركة. انظر إلى طول المكدس وتصميمات المحركات ذات عزم الدوران العالي جدًا لزيادة عزم الدوران عند الانتقال إلى حجم إطار أكبر غير ممكن. وعندما تكون في شك، فمن الجيد دائمًا مناقشة أفضل الخيارات لتطبيقك مع مورد المحرك الخاص بك.