Diferença entre motor sem escova e motor de passo

Acho que entendo os princípios operacionais de um motor sem escova e um motor de passo, mas estou um pouco confuso com a diferença. Um motor DC sem escova é um motor de passo muito básico? Com os controles adequados, um motor DC sem escova poderia ser operado como um motor de passo? Se não, como eles diferem?

Para um iniciante em eletrônica, alguém pode destacar as semelhanças e diferenças entre motores de passo e motores sem escova de corrente contínua?

motor stepper-motor brushless-dc-motor

— mrsoltys
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Não é uma resposta para a pergunta, mas este link indica que os motores síncronos Hurst AC são "idênticos em construção aos motores de passo HURST®".

— Tut

Os dois são basicamente os mesmos, fundamentalmente. No entanto, eles diferem na aplicação pretendida. Um motor de passo deve ser operado em etapas. Um motor BLDC deve ser operado para proporcionar movimento suave.

Como motores de passo são usados para controle de movimento, é desejável a repetibilidade das etapas. Ou seja, se você começar em uma etapa, depois na outra e depois voltar para a primeira, o ideal é retornar exatamente ao local em que estava anteriormente. Várias coisas podem atrapalhar isso; inclinação nos rolamentos, atrito, etc. Os motores BLDC são otimizados para um torque suave entre as etapas, não repetibilidade.

Os motores de passo são projetados para maximizar o torque de retenção , a capacidade do operador de reter a carga mecânica em uma das etapas. Isso é feito mantendo a corrente do enrolamento alta, mesmo que o rotor esteja alinhado com o estator. Isso desperdiça muita energia, porque não gera torque, a menos que a carga tente sair da posição, mas evita a necessidade de qualquer mecanismo de feedback.

Por outro lado, os BLDCs geralmente são operados com o rotor atrasado no estator, de modo que a corrente aplicada sempre gere o torque máximo, que é o que um motor escovado faria. Se menos torque for desejado, a corrente será reduzida. Isso é mais eficiente, mas é preciso sentir a posição da carga para saber quanto torque aplicar. Consequentemente, os motores de passo são geralmente maiores para acomodar o calor adicional de operação do motor na corrente máxima o tempo todo.

Além disso, para a maioria das aplicações, as pessoas esperam que um stepper seja capaz de pequenos passos para um controle preciso do movimento. Isso significa um grande número de pólos magnéticos. Um motor de passo normalmente tem centenas de passos por rotação. Um BLDC geralmente terá muito menos. Por exemplo, recentemente eu estava jogando com um BLDC a partir de um disco rígido, e ele tem quatro "etapas" por rotação.

Os motores de passo geralmente são projetados para o torque de retenção máximo primeiro e a velocidade segundo. Isso geralmente significa enrolamentos de muitas voltas, o que cria um campo magnético mais forte e, portanto, mais torque, por unidade de corrente. No entanto, isso ocorre às custas do aumento do EMF traseiro, reduzindo assim a velocidade por unidade de tensão.

Além disso, os motores de passo geralmente são acionados por duas fases afastadas a 90 graus, enquanto os BLDCs normalmente têm três fases, parte de 120 graus (embora haja exceções em ambos os casos):

motor de passo

BLDC

Apesar dessas diferenças, um stepper pode ser operado como um BLDC ou um BLDC como um stepper. No entanto, dadas as intenções conflitantes de design, é provável que o resultado seja menor que o ideal.

— Phil Frost
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A maioria dos controladores BLDC que eu vi não foram projetados para o mesmo tipo de precisão posicional dos steppers, mas há alguma razão pela qual os motores BLDC não devem oferecer controle com a precisão que o sensor rotacional oferece? Se eu quiser girar algo exatamente 12,25 voltas o mais rápido possível, acho que um motor BLDC deve ser capaz de fazer o trabalho melhor do que um stepper, já que um stepper precisa ser conduzido com um perfil de aceleração pessimista, mas um motor BLDC não tem essa restrição.

— Supercat

@supercat Nenhuma razão específica. Mas com o BLDC e um sensor de rotação, o que você tem é um servo e você precisa de algum tipo de loop de feedback para controlá-lo. O mesmo pode ser realizado com um motor escovado. Os steppers geralmente não têm sensores de rotação e são acionados sem nenhum tipo de loop de feedback (exceto interruptores de limite para encontrar o fim da amplitude de movimento), portanto, eles dependem da falta de etapas para a precisão da posição. Isso simplifica o motorista, mas também coloca limites de velocidade e torque.

— Phil Frost

Uma pessoa conseguiria um movimento mais suave com um servocontrolador inteligente, mas se alguém quiser mover um motor BLDC por 12,25 voltas e não se importar particularmente com a suavidade, haveria algum problema específico com o simples acionamento do motor para frente até atingir um ponto logo antes do destino, definindo-o para a fase de destino e executando-o para trás, se exceder demais? Os motores de passo são terrivelmente ineficientes, mas parece que adicionar um codificador rotativo e um freio pode melhorar enormemente a eficiência.

— 11116

@ Supercat Eu acho que ainda conta como um servo. Não há nenhum problema com isso em particular, mas se o servocontrolador for "simples", provavelmente não será tão preciso nem repetitivo, nem terá tanto torque de retenção quanto um degrau de custo igual e até um servo "simples" O controlador é mais complexo que um stepper, que não requer nenhum controlador. Suponho que, para um dispositivo alimentado por bateria, a ineficiência de um stepper seria um grande problema, mas para qualquer coisa conectada à parede, a energia elétrica é barata e abundante.

— Phil Frost

Se o torque de retenção for necessário, será necessário usar um stepper ou um freio. A eficiência não é importante apenas por razões de uso de energia; um motor mais eficiente pode ser menor e mais leve que um que precise dissipar mais energia como calor do que jamais será chamado para produzir mecanicamente. Eu acho que uma combinação de um BLDC (ou stepper de serviço intermitente) mais codificador rotativo e freio pode, em muitos casos, ser menor, mais leve e mais barata que um motor de stepper com a mesma velocidade máxima e torque utilizável.

— 112316

Um motor de passo é uma forma de motor DC sem escova, mas com um arranjo físico específico de bobinas e estator, de modo a obter um número fixo de paradas ou detenções, subdividindo o círculo completo de rotação.

O número de polos de um motor de passo determina o tamanho do passo ou o número de subdivisões, ou "etapas completas", se desejar.

No entanto, com algum trabalho de pés sofisticado na energização das bobinas do motor de passo, os motores de passo modernos com controladores adequados podem frequentemente fornecer rotação em etapas parciais, conhecidas como micro-passos.

TL; DR: Os motores de passo são (normalmente) um subconjunto da família Motor sem Escovas.

Os motores de relutância comutada são outra forma de motor de passo, um pouco diferente do passo padrão do BLDC.

— Anindo Ghosh
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