Perbedaan antara Brushless Motor dan Stepper Motor

Saya rasa saya mengerti prinsip-prinsip pengoperasian motor brushless dan motor stepper, tapi saya agak bingung tentang perbedaannya. Apakah motor DC brushless motor stepper yang sangat dasar? Dengan kontrol yang tepat, dapatkah motor DC brushless dioperasikan sebagai motor stepper? Jika tidak, apa bedanya?

Untuk pemula elektronik, dapatkah seseorang menyoroti persamaan dan perbedaan antara motor stepper dan motor brushless DC?

motor stepper-motor brushless-dc-motor

— Nyonya
sumber

Bukan jawaban untuk pertanyaan itu, tetapi tautan ini menunjukkan Hurst AC Motor sinkron "identik dalam konstruksi dengan motor melangkah HURST®".

— Tut

Keduanya sebagian besar sama, secara fundamental. Namun, mereka berbeda dalam aplikasi yang dimaksudkan. Motor stepper dimaksudkan untuk dioperasikan dalam, baik, langkah. Motor BLDC dimaksudkan untuk dioperasikan untuk memberikan gerakan yang halus.

Karena motor stepper digunakan untuk kontrol gerak, pengulangan langkah-langkah yang diinginkan. Yaitu, jika Anda memulai pada satu langkah, lalu ke langkah lain, lalu kembali ke langkah pertama, idealnya harus kembali ke posisi semula. Berbagai hal dapat mengacaukan ini; tumpah di bantalan, gesekan, dll. Motor BLDC dioptimalkan untuk torsi yang halus di antara langkah-langkah, bukan pengulangan.

Motor stepper dirancang untuk memaksimalkan torsi yang menahan , kemampuan stepper untuk menahan beban mekanik di salah satu langkah. Ini dilakukan dengan menjaga arus belitan tetap tinggi meskipun rotor sejajar dengan stator. Ini menghabiskan banyak energi, karena tidak menghasilkan torsi kecuali beban mencoba untuk keluar dari posisi, tetapi itu menghindari kebutuhan akan mekanisme umpan balik.

Di sisi lain, BLDC biasanya dioperasikan dengan rotor yang tertinggal stator sehingga arus yang diterapkan selalu menghasilkan torsi maksimum, yang akan dilakukan oleh motor yang disikat. Jika lebih sedikit torsi yang diinginkan, maka arus berkurang. Ini lebih efisien, tetapi orang harus merasakan posisi beban untuk mengetahui berapa torsi yang harus diterapkan. Akibatnya, motor stepper biasanya lebih besar untuk mengakomodasi panas tambahan pengoperasian motor pada arus maksimum sepanjang waktu.

Juga, untuk sebagian besar aplikasi, orang mengharapkan stepper mampu melakukan langkah-langkah kecil untuk kontrol gerakan yang tepat. Ini berarti sejumlah besar kutub magnet. Motor stepper biasanya memiliki ratusan langkah per putaran. BLDC biasanya memiliki lebih sedikit. Sebagai contoh, baru-baru ini saya bermain dengan BLDC dari hard drive, dan memiliki empat "langkah" per revolusi.

Motor stepper biasanya dirancang untuk torsi memegang maksimum pertama, dan kecepatan kedua. Ini biasanya berarti belitan sangat banyak belokan, yang menciptakan medan magnet yang lebih kuat, dan dengan demikian lebih banyak torsi, per unit arus. Namun, ini datang dengan mengorbankan back-EMF yang meningkat, sehingga mengurangi kecepatan per satuan tegangan.

Juga, motor stepper biasanya dikendarai oleh dua fase terpisah 90 derajat, sedangkan BLDC biasanya memiliki tiga fase, bagian 120 derajat (meskipun ada pengecualian dalam kedua kasus):

motor stepper

BLDC

Terlepas dari perbedaan-perbedaan ini, stepper dapat dioperasikan seperti BLDC, atau BLDC seperti stepper. Namun, mengingat niat desain yang bertentangan, hasilnya cenderung kurang optimal.

— Phil Frost
sumber

Sebagian besar pengontrol BLDC yang saya lihat belum dirancang untuk jenis akurasi posisi yang sama dengan steppers, tetapi apakah ada alasan mengapa motor BLDC tidak boleh menawarkan kontrol ke presisi apa pun yang ditawarkan sensor rotasi? Jika saya ingin memutar sesuatu dengan tepat 12,25 putaran secepat mungkin, saya akan berpikir motor BLDC harus dapat melakukan pekerjaan lebih baik daripada stepper, karena stepper perlu digerakkan dengan profil percepatan pesimis tetapi motor BLDC akan tidak memiliki batasan seperti itu.

— supercat

@supercat Tidak ada alasan khusus. Tetapi dengan BLDC dan sensor rotasi, apa yang Anda miliki adalah servo, dan Anda memerlukan semacam umpan balik untuk mengendalikannya. Hal yang sama dapat dilakukan dengan motor yang disikat. Steppers biasanya tidak memiliki sensor rotasi dan mereka digerakkan tanpa jenis umpan balik (kecuali sakelar batas untuk menemukan akhir rentang gerak), sehingga mereka bergantung pada tidak melewatkan langkah apa pun untuk akurasi posisi. Itu menyederhanakan pengemudi, tetapi juga membatasi kecepatan dan torsi.

— Phil Frost

Seseorang akan mencapai gerakan yang paling mulus dengan pengontrol servo yang pintar, tetapi jika seseorang ingin memindahkan motor BLDC pada 12,25 putaran dan yang satu tidak terlalu peduli dengan kehalusan, apakah akan ada masalah khusus dengan hanya menjalankan motor ke depan sampai mencapai tempat tepat sebelum tujuan, kemudian mengaturnya untuk fase tujuan, dan menjalankannya mundur jika melampaui terlalu jauh? Motor stepper sangat tidak efisien, tetapi akan terlihat bahwa menambahkan rotary encoder dan rem dapat meningkatkan efisiensi yang luar biasa.

— supercat

@supercat Saya pikir itu masih dianggap sebagai servo. Tidak ada masalah dengan itu secara khusus, tetapi jika pengontrol servo "sederhana", maka mungkin tidak akan seakurat atau berulang, atau memiliki torsi memegang sebanyak stepper dengan biaya yang sama, dan bahkan servo "sederhana" Pengontrol lebih kompleks daripada stepper yang tidak memerlukan pengontrol sama sekali. Saya kira untuk perangkat bertenaga baterai, ketidakefisienan stepper akan menjadi masalah besar, tetapi untuk apa pun yang terhubung ke dinding, daya listrik murah dan berlimpah.

— Phil Frost

Jika memegang torsi diperlukan, maka akan perlu menggunakan stepper atau rem. Efisiensi tidak hanya penting untuk alasan penggunaan daya; motor yang lebih efisien bisa lebih kecil dan lebih ringan daripada motor yang harus mampu membuang daya lebih banyak sebagai panas daripada yang pernah diminta untuk menghasilkan secara mekanis. Saya akan berpikir kombinasi BLDC (atau stepper tugas intermiten) plus rotary encoder plus rem dalam banyak kasus bisa lebih kecil, lebih ringan, dan lebih murah daripada motor stepper dengan kecepatan tinggi dan torsi yang sama.

— supercat

Motor stepper adalah bentuk motor DC brushless, tetapi dengan susunan fisik kumparan dan stator yang spesifik sehingga dapat mencapai jumlah berhenti atau penahan yang membagi ulang lingkaran putaran penuh.

Jumlah kutub motor stepper menentukan ukuran langkah atau jumlah subdivisi, atau "langkah penuh", jika Anda mau.

Namun, dengan beberapa langkah kaki yang bagus dalam memberi energi pada kumparan motor stepper, motor stepper modern dengan pengontrol yang sesuai seringkali dapat memberikan rotasi dalam langkah parsial, yang dikenal sebagai stepping mikro.

TL; DR: Motor stepper (biasanya) adalah bagian dari keluarga Brushless Motor.

Switched Reluctance motor adalah bentuk lain dari motor stepper, agak berbeda dari stepper BLDC standar.

— Anindo Ghosh
sumber