انواع استپر موتور یا موتور پله ای

وقتی صحبت از لوازم یدکی خودرو به میان می آید هزاران هزار قطعه وجود دارد که می توان ساعت ها در موردشان صحبت کرد. قطعات و لوازم یدکی خودرو بسیار متنوع هستند. هر کدام از آنها ویژگی ها و کاربردهای خاص خودشان را دارند. موتور پله ای یا استپر موتور یکی از معروف ترین قطعات موتوری خودرو به شمار می رود. این قطعه انواع مختلفی دارد و نقش مهمی در خودرو ایفا می کند. در این مقاله قصد داریم تا به بررسی انواع انواع موتور پله ای یا استپر موتور بپردازیم.

موتور پله ای یا استپر موتور چیست؟

استپر موتور یکی از لوازم یدکی خودرو به شمار می رود که نقش مهمی در افزایش ایمنی خودرو ایفا می کند. وظیفه اصلی این قطعه کنترل سرعت چرخش موتور خودروهای انژکتوری در دور آرام است. این قطعه مخصوص خودروهای انژکتوری است. در خودروهای کاربراتوری از دستگاه دیگری برای کنترل سرعت دور پایین استفاده می کنند.

این قطعه در فروشگاه های لوازم یدکی خودرو به اسامی مختلفی شناخته می شود مثل، استپ موتور، موتور پله ای، محرک کنترل هوای دور آرام یا شیر کنترل هوای دور آرام و استپینگ موتور. یکی از ویژگی های اصلی این قطعه این است که طی چند مرحله خاص شفت آن با درجه معینی حرکت می کند و سپس سرعت چرخش موتور تنظیم می گردد. موتور پله ای از دو بخش تشکیل شده که شامل استاتور ( بخش ثابت) و بخش روتور ( متحرک) است.

روی استاتور و روتور، دندانه هایی وجود دارد که کویل ها روی آنها سیم پیچی می شوند. تعداد دندانه های استاتور بسته به نوع استپر موتور و کاربرد آن متفاوت است. به طور کلی، از نظر محل قرارگیری دندانه ها به سه دسته کلی تقسیم می شوند که عبارتند از:

    تراز

در حالت تراز، دندانه های استاتور و روتور کاملا روبروی هم قرار گرفته اند. به عبارتی با یکدیگر تراز شده اند. تراز بودن دندانه ها تاثیر زیادی روی ایجاد میدان مغناطیسی و قوی یا ضعیف بودن آن دارد. زمانی که دندانه ها کاملا با یکدیگر تراز شده باشند در استپر موتور میدان مغناطیسی بسیار قوی ایجاد می شود.

حالت نیم تراز

در حالت نیم تراز تمامی دندانه های استاتور و روتور با یکدیگر همراستا نیستند و به عبارتی به طور کامل تراز نشده اند. در این حالت میدان مغناطیسی که ایجاد می شود ضعیف تر از حالت تراز خواهد بود.

تراز نشده

در حالت تراز نشده یا غیر تراز دندانه های روتور و استاتور با یکدیگر همراستا نبوده و تراز نیستند. در نتیجه میدان مغناطیسی نیز تشکیل نمی شود.

انواع استپر موتور یا موتور پله ای

استپر موتورها انواع و اقسام مختلفی دارند که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت.

موتور پله ای اهنربای دائمی

استپر موتور آهنربای دائمی نوعی موتور الکتریکی است که به اسم موتور پله ای PM نیز شناخته می شود. همانطور که از نام این استپ موتور مشخص است از میدان مغناطیسی دائمی برای کنترل حرکت استفاده می کند. آهنربای به کار رفته در  موتور پله ای PM در بخش روتور واقع شده است. موتور پله ای مغناطیس دائم یا PM ساختار ساده ای دارد. یکی از تفاوت های استپر موتور مغناطیس دائم با سایر موتورهای پله ای نداشتن دندانه در روتور آن است.

استپینگ موتور رلوکتانس متغیر (Variable Reluctance Stepper Motor – VR)

ساده ترین نوع موتور پله ای است که تاکنون طراحی شده و امروزه دیگر کاربردی ندارد. در موتور پله ای مدل رلوکتانس متغیر بر خلاف استپر موتور آهنربای دائمی از آهنربای دائمی استفاده نمی شود. همچنین، و امکان کار در گشتاور های بالا را ندارد.

    استپر موتور هیبریدی (Hybrid Stepper Motor)

یکی دیگر از انواع انواع استپر موتور یا موتور پله ای های موجود در بازار، استپر موتور هیبریدی است. مدل استپر موتور هیبریدی ترکیبی از استپر موتور آهنربای دائمی و موتور پله ای رلوکتانس متغیر است. به همین دلیل در مقایسه با دو مدل فوق کارایی و عملکرد بهتر و بهینه تری دارد.

    استپ موتور خطی (Linear Stepper Motor)

در موتور پله ای خطی یا استپر موتور خطی به جای حرکت چرخشی، حرکت خطی تولید می شود. این نوع موتور الکتریکی باعث می شود انرژی الکتریکی به حرکت مکانیکی خطی تبدیل شوند. همانند سایر استپر موتورها دارای دو بخش استاتور(بخش ثابت) و روتور(بخش متحرک) هستند. با اعمال ولتاژ به سیم پیچ ها میدان مغناطیسی به وجود می آید که باعث خطی شدن حرکت روتور می گردد. عملکرد این موتورها بر اساس تبدیل انرژی الکتریکی به میدان مغناطیسی و سپس تبدیل آن به نیروی مکانیکی خطی است. این امر توسط وارد کردن پالس‌های دقیق از جریان الکتریکی به سیم‌پیچ‌ها انجام می‌شود که باعث حرکت مرحله به مرحله و با دقت بالا می‌شود.

از موتور پله ای خطی به منظور تنظیم موقعیت صندلی و آینه ها، کنترلگر دریچه گاز، کنترل دریچه هوا و سیستم تهویه خودرو استفاده می شود. قابل ذکر است که به دلیل پیچیدگی و هزینه بالایی که دارند تنها در تمامی مدل خودروها به کار برده نمی شود.

استپر موتور هیبریدی

استپر موتورهای سنکرون هیبریدی (Hybrid Stepper Motors)

این نوع موتور از ترکیب موتور رلوکتانس و مغناطیسی دائمی ساخته شده است. استپر موتورهای سنکرون هیبریدی معمولا در بخش سیستم های کنترلی خودرو مثل کنترل سوپاپ و سنسور موقعیت به کار برده می شود. زیرا دقت بالایی در موقعیت یابی دارد. بعلاوه قابلیت تحمل بار زیادی نیز دارد. با این حال، هزینه تولید آن نسبتا بالا است.

استپر موتور دو قطبی

    استپینگ موتور دو قطبی (Bipolar Stepper Motor)

موتور پله ای یا استپر موتور دو قطبی نوعی موتور الکتریکی است که از دو سیم پیچ اصلی برخوردار است. از این نوع موتور پله ای می توان برای تغییر جهت جریان استفاده کرد. این نوع موتور نیازمند تعویض قطبیت جریان است. در مقایسه با استپر موتورهای تک قطبی کارایی بهتری دارد.

    استپر موتور تک قطبی (Unipolar Stepper Motor)

این نوع موتور دارای یک سیم‌پیچ مرکزی و دو سیم‌پیچ ارسال جریان در طرفین است. جهت جریان همیشه به یک سمت است و باعث تغییر قطبیت نمی‌شود. نیازی به تغییر قطبیت جریان ندارد و از نظر کنترل بسیار ساده است. بعلاوه، پایداری خوبی در مقابل نویز و تغییرات دمایی دارد. از این نوع موتور پله ای بیشتر برای تنظیم بخش پمپ های سوخت و پمپ های آب و بخش تهویه هوا و گرمایش در خودرو استفاده می شود.