3-fasen steppers, waar te koop voor normaal geld?

[DaBit]

Waarom kan ik nou nooit eens gewoon tot in de eeuwigheid blij zijn met wat ik heb, en komt vanzelf die onbedwingbare verbeterdrang naar boven?

Het donkerbruine vermoeden dat die Damen 4Nm NEMA34 steppers + drives op 75VDC een slechte match zijn voor mijn machine blijft knagen. Eigenlijk wil ik toch eens ooit een testje doen met een minder zware motor en ook het inzicht in hoe een 'one drive to rule them all' eruit zou moeten zien is wat verbeterd. Gewoon omdat 't leuk is. Maar eens langzaamaan de benodigde spulletjes bij elkaar sprokkelen dus, dan blijven de kosten laag.

Als ik toch bezig ga, dan zou ik graag een 3-fasen stappenmotor willen hebben ipv de gangbare 2-fasen motoren. Die lopen toch wat mooier rond (minder rimpel op de koppel/hoek grafiek, dus hoger effectief bruikbaar koppel) en doen veelal 300 stappen per omwenteling. Dus voor dezelfde positioneringsnauwkeurigheid minder microsteps nodig, en dus nog meer effectief bruikbaar koppel. Voor hetzelfde werk mag de motor dus een stuk lichter zijn.
Da's bij een 5-fasenmotor overigens allemaal nog beter, maar dat word wat gortig kwa aanstuurelektronica.

Het wensenlijstje:
- NEMA23 frame
- 3-fasen, 3-draads of 6-draads uitvoering maakt opzich niet uit.
- ca. 2Nm houdkoppel.
- Dubbele as.
- Inductie per winding max. 2,5mH

Op Ebay vind ik wel wat, zoals bijvoorbeeld deze. Alleen met 1,5Nm net-aan en geen volledige datasheet beschikbaar. Traagheidsmoment van 0,38g/cm2 klopt uiteraard niet, en zoiets simpels als zelfinductie word al niet opgegeven. Vertrouwenswekkend
Nu lijkt-ie wel erg veel op deze waar als wat meer informatie over beschikbaar is, maartoch.

Lokaal vind ik weinig. Weet iemand wie dit soort motortjes levert voor normale hobby-prijzen?

[lelieveld]

waarom maak je geen afspraak met Kevin om een andere motor te proberen Nema 24 3NM bevoorbeeld
Eventueel met verloop flens ertussen
En wie weet heeft hij een gebruikte liggen welke je zo mag proberen
Ik mocht hier 4 motoren proberen 4,5 6 8 en 12 nm met en zonder dubbele as
Ik moet eerlijk zeggen dat een Oude Vexta motor Nema 34 4,5 NM uit de sloop het mooiste loopt
Maar ja dat is een gok die je neemt op de rommelmarkt
het had ook een zeperd kunnen zijn

[Arie Kabaalstra]

Kijk dan meteen daar eens rond.. 3Fasen steppers heeft hij sinds een poosje in de winkel.. met Encoder terugkoppeling..

[benkr]

Hey Bert, Waar op welke rommelmarkt vind je stappenmotoren?
Zou er best wel ergens tegen willen komen.

[hugo stoutjesdijk]

Volgens mij worden er 2e hands wel wat meer 5 fase aangeboden. Of is dat dan weer te veel van het goede ?
( worden dan wel 5 H-bruggen om te sturen )

[DaBit]

Die 5-fasen motoren die 2e hands aangeboden worden zijn meestal maar kleintjes. En inderdaad, 5 fasen vind ik wel wat gortig. Buiten de kruiwagen MOSFETs die er nodig zijn is het wiskundig ook nog een leuke. Park/Clarke transformaties voor vectorcontrol van 3-fasenmotoren zijn uitgekauwd en hoe je dat robuust krijgt in de praktijk is ook bekend. Maar voor 5 fases in een vijfhoek mag ik weer wat studeren heb ik zo het idee.

Ik zal Damen eens een mailtje sturen. Wie weet.

[Arie Kabaalstra]

tja... mocht je 5 Fase Steppers willen hebben.. ik heb er 2... de welbekende Berger Lahr's.. zaten op dat micro-frame..

[boutje]

En HKS machines heeft daar kant en klare drivers voor.

[create]

Die 5-fasen motoren die 2e hands aangeboden worden zijn meestal maar kleintjes.

????

Dan heb je de mijne nog niet gezien, die zijn niet klein en ook nog te koop

greetz Create

[DaBit]

Mwoah, als de prijs van de 5-fasenmotoren zodanig is dat extra electronica uit kan dan heb ik er geen bezwaar tegen. Uiteindelijk zijn het ook maar 10 MOSFET's en 5 drivers tegenover de 8 MOSFET's en 4 drivers die ik nu voor een 2-fasemotor nodig heb. Ik kan ze echter niet aansluiten op mijn huidige drives, wat ik met een 3-fasenstepper (en aangepaste software) wel kan. Die dingen zijn erop voorbereid.

Maar dan moeten ze wel in mijn straatje passen. Dus traagheidsmoment rotor tot maximaal zo'n 800g/cm2 (en liever de helft) en een houdkoppel van tenminste 1,2Nm maar liever nog 1,5Nm (mag wat lager zijn dan bij een 2-fasestepper omdat je meer effectief bruikbaar koppel hebt). Word de motor dikker dan ben ik weer 60-70% van de energie in het versnellen en vertragen van de rotor aan het stoppen ipv in de freesbank.

Heel veel voordelen boven een 3-fasenstepper bieden ze trouwens met het moderne computergeweld op een enkel chippie ook niet meer. Vroeger toen het driverspul nog wat simpeler in elkaar zat en je eigenlijk enkel kon kiezen uit hele of halve stapjes nog wel, want een 5-fasenstepper doet 500 of 1000 volle stappen per omwenteling. Maar met modern microstepping-spul is dat voordeel tov 3-fasen een aardig eind weg, want dan haal je zoveel posities per omwenteling ook. Het is alleen 'stijver'.

Zie het zo: maak een circel van ijzerdraad, en bevestig die met 2 rechte stukjes draad onder 90 graden met een centrale as. Dat wappert nog he? Dan 3 spaken onder een hoek van 120 graden. Da's al stijver, toch? En nu 5 spaken onder een hoek van 72 graden. Scheelt dat nog veel? Wel iets, maar de meeropbrengst is beperkt.

Oftewel lang verhaal kort: 3-fasen heeft nog steeds de voorkeur, maar als er 5-fasen steppers langskomen die in m'n straatje passen en de prijs is goed dan zeg ik geen nee.

[DaBit]

Als de post z'n best doet om geen pakketjes kwijt te maken komen er 3 stuks 2e handse 1,6Nm 3-fasen stappenmotoren mijn kant op.
2 Ohm/3,2mH/3Amp per 2 fasen, 840g/cm2 massatraagheidsmoment voor de rotor. Op papier zijn die motoren veel en veel geschikter dan de 4Nm steppers die ik nu heb. We zullen het zien; the proof of the pudding...

Kan ik vast eens gaan prakkizeren over hoe leuk ik de drives voor die dingen ga maken. Zal vanwege de hoge motorspanning die ik in de planning heb (300-400V) wel een analoog/digitaal hybride worden; met analoge elektronica is vrij makkelijk de gewenste hoge bandbreedtes voor de regellussen te halen terwijl het voor de gemiddelde DSP wel even schrikken is.

Wel eerst nog wat leuks verzinnen voor de Kress-regeling, want die is nog niet naar m'n zin.

[DaBit]

Steppertjes zijn inmiddels allang binnen. Zijn mooie dingen. Netjes met connectortje voor de aansluitingen enzo.

Inmiddels ook wat zitten prakkizeren over een verbeterde stepperdrive. De eerste simulatieresultaten zijn er, en dat ziet er goed uit. Hier een plaatje voor de geinteresseerden (al zal het voor de meesten abracadabra zijn):



I(R1), I(R2) en I(R3) zijn de stromen door de in ster geschakelde motorwindingen.
De simulatie is redelijk worst-case: 1mH windinginductie, 1 Ohm weerstand, stilstaande motor, een niet kinderachtige 400 Volt motorspanning, elektronica op 125 graden, etc. Dat levert een iets rommelige stroom op door de windingen, maar in de praktijk kan de rotor dat toch niet volgen en is het dus net zo goed als een nette stroom.

Met realistische modellen voor de elektronica duurt een simulatierondje 12-20 uur en ik heb nog wel wat rondjes te gaan om de randcondities af te dekken, dus voor er echte elektronica is samen met het tijdgebrek op het moment zijn wel wel weer een tijdje verder.

Het 'echte werk' gebeurt trouwens grotendeels analoog ipv digitaal dit keer. Schakelfrequenties van de 'chopper' zijn 50-600kHz. Voor een opamp van 20 cent geen probleem om dat onder controle te houden, voor een microprocessor is het wat aan de rappe kant. Bovendien gebruik ik geen PWM meer, maar iets intelligenters (tipje van de sluier: het had ook in een CD speler kunnen zitten, en dan had er '256 times oversampling noise shaping 1-bit D/A converter' met grote letters op het frontje gestaan).

Het spul is spanningsgestuurd ipv stroomgestuurd; dat levert een rustigere motorloop op, resonanties kan ik elektrisch dempen, en ik kan vrij makkelijk detecteren dat de motor een stapje gemist heeft. Om vervolgens een 'following error' richting de CNC-sturing te kunnen gooien.

D'r valt ook een prijs te betalen: d'r zal wel een leuk koelblok op moeten om de 100+ Watt's aan afvalwarmte (3 drivers) af te voeren, en veel meer dan 10-15 microsteps haal ik niet. Beiden zijn alleen een probleem als je op papier gaat vergelijken.

Ik maak tzt wel een apart topic aan voor dit dingetje. Het principe werkt ook voor 2-fasen steppers (dan liggen de golfvormen 90-graden in fase verschoven ipv 120-graden), en als het spul doet wat het moet doen dan is het in totaal een goedkopere oplossing dan 3x Leadshine driver + dikke voedingen en heb je de busspanning die velen van jullie nodig hebben voor die dikke NEMA34 motoren.

[hugo stoutjesdijk]

En dan is het nog maar een klein stapje naar een 3 phase sturing voor AC servo's of frequentie voor de hoofdmotor

En als afsluiting een DaBit-CNC met alle wensen die wij zelf niet kunt verzinnen

[DaBit]

Nou, in feite is dat eerder een stapje terug .
Zo'n VFD heeft het relatief gezien een stuk makkelijker dan een stepperdrive. Op 2000rpm heeft zo'n 3-fasenstepper toch 1700Hz nodig (2-fasenstepper overigens ook). De regelmethode verschilt ook niet zoveel; ik ga de 'V/f' methode gebruiken met een trage regellus er overheen voor de fijnafstelling van de stroom, maar voeg een encoder toe en ik zou net zo goed field oriented control (FOC / vector control) kunnen doen. Magoed, VFD's zijn er zoveel te vinden voor zodanige prijzen dat zelfbouw absoluut geen zin heeft.

Voorlopig blijf ik eigenwijs, en zie ik een stappenmotor + glaslineaal op de as als meest ideale situatie voor hobby-machines die niet meer dan, zeg, 250W mechanisch vermogen per as nodig hebben. Zeker als de drive ook nog eens een following error naar de besturing kan spugen.