Unipolar ve Bipolar Step Motor Farkları

Step motorlar, hassas hareket kontrolü gerektiren uygulamalarda sıkça kullanılan elektrik motorlarıdır. Ancak, tasarım özellikleri ve çalışma prensipleri açısından iki ana türde sınıflandırılırlar: unipolar step motorlar ve bipolar step motorlar. Her iki motor türü de belirli avantajlar sunar ve farklı özellikler, farklı  kullanım alanlarına sahiptirler. Bahsi geçen bu özellikleri merak ediyorsanız, içeriğimize göz atabilirsiniz. Böylelikle her iki step motor türü hakkında detaylı bilgiye sahip olabilirsiniz. Hepinize iyi günler ve iyi okumalar dileriz.

Unipolar Step Motor Nedir?

Tek kutuplu manyetik malzeme kullanılan elektrikli step motor türüne unipolar motor adı verilir. Bu motorlar,  manyetik alanda değişim sağlamak mümkün olduğundan, akışın tersi yönüne motoru yönlendirebilmek için polarite değişimi yaparlar.Bu bağlamda manyetik kutuplu çarkın oluşturduğu manyetik alan sayesinde, motor adım adım döner ve rahatlıkla kontrol edilebilir olması sayesinde çokça tercih edilir. Böylelikle unipolar motorlar, hassas pozisyonlama gerektiren uygulamalarda sıklıkla kullanılabilir.

Unipolar Step Motor Çeşitleri

Unipolar step motorlar kendi içinde faz sayısına göre gruplara ayrılır. Bu gruplardan bahsetmek gerekirse; Tek fazlı, 2 fazlı,3 fazlı,4 fazlı ve 5 fazlı unipolar step motorlardır. Bahsi geçen bu step motor türlerini incelemek gerekirse;

• Tek Fazlı Unipolar Step Motor

Tek fazlı unipolar step motor, en basit tasarıma sahip step motor türlerinden biridir ve düşük güç gereksinimi olan uygulamalarda kullanılır. Bu motorlar, yalnızca bir fazın enerji almasıyla çalışır ve her adımda belirli bir açıyla hareket eder. Yapısal olarak basit olmaları, düşük maliyetli ve kolay kontrol edilebilir olmalarını sağlar. Ancak, düşük tork üretimi ve yüksek hızlarda titreşim gibi dezavantajlara sahiptir. Bu nedenle, daha çok oyuncaklar, basit göstergeler ve hafif mekanik sistemlerde tercih edilir.

• 2 Fazlı Unipolar Step Motor

İki fazlı unipolar step motor, en yaygın kullanılan step motor türlerinden biridir ve dengeli bir çalışma performansı sunar. Motor, iki faza sahip bobinleri sırasıyla enerji alarak hareket eder ve her adımda belirli bir açıyla dönüş sağlar. Bu yapı, motorun tork üretimini artırırken titreşimleri minimumda tutar. Orta düzey tork ve hassasiyet gerektiren uygulamalarda etkili bir çözüm olan iki fazlı unipolar step motorlar, yazıcılar, küçük otomasyon sistemleri ve robotik mekanizmalar gibi alanlarda sıkça tercih edilir. Kolay kontrol edilebilir olmaları ve uygun maliyetleri, hem endüstriyel hem de hobi projelerinde yaygın olarak kullanılmalarını sağlar. Bu motorlar, kararlı performansları ve basit sürücü devreleri sayesinde birçok uygulamada ideal bir seçimdir.

• 3 Fazlı Unipolar Step Motor

Üç fazlı unipolar step motor, yüksek hızlarda kararlı performans ve düşük titreşim gerektiren uygulamalar için ideal bir seçenektir. Motor, üç fazlı bir bobin sistemi ile çalışır ve bu fazlar sırayla enerji alarak rotorun daha pürüzsüz bir hareketle dönmesini sağlar. Bu tasarım, özellikle yüksek hızlarda daha az mekanik titreşim ve daha fazla tork üretimi sunar. Üç fazlı unipolar step motorlar, CNC makineleri, endüstriyel otomasyon sistemleri ve robotik uygulamalar gibi hassas kontrol gerektiren alanlarda yaygın olarak kullanılır. Diğer unipolar motorlara göre daha karmaşık bir sürücü devresi gerektirse de, sağladığı yüksek verimlilik ve esneklik bu motorları ileri düzey projelerde vazgeçilmez hale getirir. Ayrıca, hareketin yumuşaklığı ve hassasiyeti, üç fazlı motorların çok çeşitli uygulamalarda tercih edilmesini sağlar.

• 4 Fazlı Unipolar Step Motor

Dört fazlı unipolar step motor, yüksek tork ve hassasiyet gerektiren uygulamalarda sıkça kullanılan bir motor türüdür. Bu motorlar, dört ayrı faza sahip bobinler aracılığıyla çalışır ve fazların sırasıyla enerji almasıyla rotorun adım adım hareket etmesini sağlar. Bu bağlamda faz sayısının fazla olması, motorun daha küçük adım açılarıyla hareket etmesine olanak tanır, bu da hassasiyetin artırılmasını sağlar. Dört fazlı unipolar step motorlar, yazıcılar, 3D yazıcılar, robotik mekanizmalar ve küçük otomasyon sistemleri gibi alanlarda tercih edilir. Böylelikle yazıcılar, 3D yazıcılar, robotik mekanizmalar ve küçük otomasyon sistemleri gibi alanlarda tercih edilir. Aynı zamanda  Dengeli hareket kabiliyeti ve kolay kontrol edilebilirliği sayesinde, hem endüstriyel hem de hobi projelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

• 5 Fazlı Unipolar Step Motor

Beş fazlı unipolar step motor, yüksek hassasiyet, çözünürlük ve kararlılık gerektiren uygulamalarda kullanılan ileri düzey bir motor türüdür. Bu motorlar, beş fazlı bobin yapısı sayesinde rotorun çok daha küçük adım açılarıyla hareket etmesini sağlar. Aynı zamanda da Faz sayısının fazla olması, hareketin son derece yumuşak ve titreşimsiz bir şekilde gerçekleşmesini mümkün kılar. Bu özellikler, beş fazlı motorları medikal cihazlar, optik sistemler, ileri robotik uygulamalar ve hassas otomasyon sistemleri gibi alanlarda vazgeçilmez hale getirir. Yüksek tork kapasitesi ve düşük titreşimli çalışma özelliğine sahip bu unipolar step motorlar, yüksek çözünürlük ve istikrarın kritik öneme sahip olduğu projelerde tercih edilmektedir.

Unipolar Step Motor Çalışma Prensibi

Unipolar step motor, manyetik alanın kontrollü bir şekilde oluşturulması ve yönlendirilmesiyle adım adım hareket eden bir elektrik motorudur. Bu motorlarda rotor, stator üzerinde bulunan manyetik bobinlerin oluşturduğu manyetik alanla etkileşime girerek adım adım hareket eder. Böylelikle motorun her bobinin yalnızca yarısını kullanarak çalışmasına olanak tanıdığından, n akım yönünü değiştirmeden manyetik alan polaritesini değiştirmesine imkan tanır.

Motorun kontrolü sırasında, faz sırasına uygun olarak bobinlere enerji verilerek manyetik alanın rotoru belirli bir açıyla döndürmesi sağlanır. Örneğin, bir unipolar step motorun dört fazlı bir yapıya sahip olduğunu varsayarsak, enerji sırasıyla birinci, ikinci, üçüncü ve dördüncü bobinlere uygulanır. Bu işlem, rotorun adım adım hareket etmesine neden olur. Fazların sırası değiştirilerek motorun dönüş yönü kontrol edilebilir.

Unipolar Step Motor Avantajları

Her step motor türünde olduğu gibi unipolar step motoruna kullanıldığı alana ve kendine özel avantajları vardır. Bahsi geçen bu avantajları sıralayacak olursak;

• Motorun her adımı, faz sırasına göre kontrol edildiği için hareketin yönü ve hızı kolayca ayarlanabilir. Bu özellik, özellikle prototip geliştirme ve öğrenme süreçlerinde önemli bir avantaj sağlar.
• Unipolar step motorlar, orta uç bağlantıları sayesinde akım yönünü değiştirmeden çalışabilir. Böylece,  sürücü devresini daha basit ve uygun maliyetli hale getirir.
• Bobinlerin yalnızca yarısı aynı anda kullanıldığı için, motorun genel ısınma seviyesi çift kutuplu motorlara göre daha düşüktür. Bu sayede, motorun uzun süre sorunsuz çalışmasına olanak tanır.
• Unipolar step motorlar, her adımda belirli bir açıyla hareket ederek hassas pozisyonlama sağlar. Bu özellik, robotik uygulamalar, 3D yazıcılar ve otomasyon sistemlerinde yüksek doğruluk gerektiren işler için idealdir.
• Dengeli yapısı sayesinde unipolar step motorlar, düşük hızlarda bile sabit bir tork üreterek güvenilir bir çalışma sunar.
• Tasarımının ve sürücü devresinin basit olması, unipolar motorları maliyet açısından uygun hale getirir. Bu özellik, onları hobi projelerinde ve ekonomik çözümler arayan endüstriyel uygulamalarda cazip kılar.

Unipolar Step Motor Dezavantajları

Step motorlarda avantaj ve dezavantaj dengesini gözetmek iş akışının sorunsuz ilerlemesi için önemlidir. O nedenle kullanım alanında verim sağlamak için unipolar step motor dezavantajları mutlaka değerlendirilmelidir. Bu bağlamda unipolar step motor dezavantajları şunlardır;

• Yüksek tork ve güçlü performans gerektiren işlerde istenilen faydayı vermezler. Bu tarz step motorlarda sarım sayısı fazla değildir. Bu da motorun yüksek tork gücüne çıkmasını güçleştirir. 
• Makine veya sistemde hassasiyet önceliğiniz ise unipolar step motordan gereken verimi alamazsınız. Hassasiyet sağlama konusunda yetersiz olduklarından basit şekilde kontrol edilebilirler. 
• Bobin sayısı fazla olsa da tork değeri düşüktür.
• Yüksek torka çıkması zaman alır.
• Sarım sayısı fazla olduğundan enerji kaybı da fazladır.
• Sarım sayısının fazla olması yüksek torklara ulaşmasına izin vermez.

Bipolar Step  Motor Nedir?

İki manyetik kutuplu rotor ve statorun birbirine bağlandığı, elektrik sinyallerinin belirli bir sıra dahilinde dönme hareketini gerçekleştirdiği motora, bipolar step motor denir. Bu motor türü bobinlere uygulanan elektrik sinyallerinin sırasıyla polaritesinin değiştirilmesiyle döner. Böylelikle Rotor, statorun ürettiği manyetik alanla hizalanarak adım adım hareket eder.

Ancak, bipolar motorların çalışması için polaritenin sürekli değiştirilmesini gerektiren daha karmaşık bir sürücü devresine ihtiyaç vardır. Bu sebeple, Yüksek verimliliği ve kararlı performansı sayesinde CNC makineleri, 3D yazıcılar, robotik kollar ve endüstriyel otomasyon sistemleri gibi uygulamalarda yaygın olarak tercih edilir. Böylelikle Bipolar step motorlar, düşük titreşim, yüksek doğruluk ve yüksek tork kapasitesi sunarak hassas hareket gerektiren projelerde ideal bir çözüm sağlar.

Bipolar Step Motor Çeşitleri

Bipolar step motorlarda kendi içerisinde çeşitlere ayrılmaktadır. Bu bağlamda bipolar step motorlar; Sabit Mıknatıslı Bipolar Step Motor, Hibrit Bipolar Step Motor, Lineer Bipolar Step Motor ve Çift Kutuplu Bipolar Step Motorlar olmak üzere ayrılmaktadır. Bahsi geçen bu bipolar step motor çeşitleri şunlardır;

• Sabit Mıknatıslı Bipolar Step Motor

Sabit mıknatıslı bipolar step motor, rotorunda sabit mıknatıslar bulunan bir motor türüdür. Bu mıknatıslar, stator üzerindeki bobinlerin oluşturduğu manyetik alanla etkileşime girerek rotoru hareket ettirir. Böylelikle  düşük hızlarda yüksek tork sağlarlar. Ayrıca bahsi geçen bu bipolar türü basit bir tasarıma sahiptir.

• Değişken Relüktanslı Bipolar Step Motor

Bu motor, manyetik olmayan dişli bir rotora sahiptir ve stator üzerindeki manyetik alan değişimleriyle hareket eder. Böylelikle rotorun manyetik alanın düşük dirençli (relüktans) bölgelerine hizalanması ile adım adım döner. Aynı zamanda da Hafif ve manyetik olmayan rotor yapısı sayesinde yüksek hız kapasitesi sağlamakta ve Düşük enerji tüketimi sunmaktadır.

• Hibrit Bipolar Step Motor

Bir diğer bipolar step motor türü olan Hibrit bipolar step motorlar, sabit mıknatıslı ve değişken relüktanslı motorların özelliklerini birleştirir. Böylece rotor hem sabit mıknatıs içerir hem de dişli bir yapıya sahiptir. Bahsi geçen yapısı sayesinde yüksek çözünürlük, hassasiyet ve kararlı bir hareket sağlar.

• Lineer Bipolar Step Motor

Lineer bipolar step motor, döner hareket yerine doğrusal hareket sağlayacak şekilde tasarlanmış bir bipolar step motordur. Bu step motorlar, yapılarında rotor yerine doğrusal bir aktüatör bulundururlar. Böylece manyetik alanın doğrusal hareketi kontrol edilir.

• Çift Kutuplu Bipolar Step Motor

Çift kutuplu bipolar step motorlar, çift manyetik alan ve rotor yapısıyla çalışır. Bu motor türü, daha yüksek tork ve çözünürlük sunar. Genellikle iki ayrı rotor veya birden fazla manyetik kutup içeren bir rotor tasarımına sahiptir.

Bipolar Step Motor Çalışma Prensibi

Bipolar step motor çalışma prensibi unipolar motor çeşidinden farklıdır. Bunun temel nedeni İki adet manyetik kutuplu rotor ve statorun birbirine geçirilmiş olmasıdır.Bu bağlamda Rotor, manyetik kutupların etkileşimde olduğu manyetik disk parçasıdır. Statorda ise elektromanyetik bobinler manyetik alan oluşturur. Böylelikle Stator içinde elektrik sinyalleri bobinlere gönderilir ve manyetik alan yönü değiştirilebilir. Rotor, manyetik alanda oluşan itme ve çekme kuvvetleri yardımıyla adım adım döner. 

Ayrıca bipolar motor hareketi için iki manyetik kutuplu rotor iş görür. Çünkü manyetik alanın her iki yanında da eşit güçlerde kutuplar bulunur. Bulunan bu kutuplar yardımı ile rotor hareket ederler. Bu sayede İki kutbun eşit güce sahip olması daha yüksek performans sağlanmasına imkan sunar. 

Son olarak çift kutuplu şekilde tasarlandıklarından iki yönlü akış gerçekleştirebilme kuvvetine de sahiplerdir. Böylelikle her fazda ayrı sürme işlemi yapabildiklerinden, akım yönünü belirlemek için manyetik kutuplardan destek alınması yeterlidir.

Bipolar Step Motor Avantajları

Bipolar step motorlarında kullanım amacına göre belli başlı avantajları vardır. Bu avantajlardan bahsetmek gerekirse;

• Akım yönünü belirlemek için manyetik kutbu tam tersine çevirmek yeterlidir.
• Bobin sayısı az olsa da bobinler kalındır. Kalın bobinlerin kullanımı daha rahattır.
• Bobinleri kalın olduğu için fazla akımı kaldırabilir. Bu da yüksek tork elde edilmesini sağlar.
• Hassasiyet gerektiren alanlarda performansı yüksektir.
• Tork değişikliklerinden çabuk etkilenmezler.
• Dayanıklılığı fazladır. Bu da motorun arızalanma olasılığını düşürüp bakım maliyetini azaltır.
• Güçlü motorlardır. Zor işlerde bile son derece etkilidir.
• Parça sayısı az olduğundan yüksek güvenilirlikli motorlardır.
• Enerji tasarrufu sağlama konusunda işlevseldir. 
• Doğrusal hareket elde ettiklerinden hassas pozisyonlamada iyidir. 
• Aşınmaya ve yıpranmaya karşı dirençlidirler. Bu da uzun süreli kullanım avantajı sağlar.

Bipolar Step Motor Dezavantajları

Çoğu açıdan avantajlı olarak görünen bipolar step motor dezavantajları da vardır. Satın alırken mümkün olduğunca bunlara dikkat etmeniz bütçenizi korumanızı sağlar. Belirtilen bu dezavantajlar şunlardır;

• Bipolar step motoru kontrol etmek unipolar motora göre zordur. Yüksek tork değerlerine çıktığında bu zorluğun seviyesi de artar.
• İmal edilmesi ve satın alınması için gereken miktar fazladır. Bipolar step motorların performansı yüksek olduğundan pahalıdır. 
• Güç tüketimi çok fazladır.
• Hassasiyet gerektiren işlerde motorun yüksek titreşimleri sorunlara neden olur.
• Motorun ısınma eğilimi yüksektir. Isınma yüzünden motorun ömrü kısalıp performansı azalır. Isınmaya dirençsiz işlerde de gereken verim alınmaz.
• Gürültülü olarak çalıştıklarından ötürü gürültü hassasiyeti gerektiren işlerde sorun çıkarırlar.
• Düşük hızda çalıştıklarından yüksek hızlı uygulamalarda verimsizdir. 

Hangi Durumlarda Unipolar Step Motor Hangi Durumlarda Bipolar Step Motor Tercih Edilmeli?

Unipolar ve bipolar step motorlar, farklı özelliklere sahip olduğu için kullanım alanları ve ihtiyaçlara göre tercih edilmelidir. Unipolar step motorlar, genellikle daha düşük tork gereksinimi olan ve basit kontrol devresi avantajının önemli olduğu durumlarda tercih edilir. Özellikle düşük maliyetli çözümler sunması ve sürücü devrelerinin basitliği nedeniyle yazıcılar, küçük otomasyon sistemleri ve hobi projeleri gibi hafif mekanik uygulamalarda kullanılır. Ayrıca, düşük hızda kararlı bir performans sunan bu motorlar, daha az enerji tüketimi ve daha kolay kurulum gerektiren sistemlerde ideal bir seçenektir.

Bipolar step motorlar ise yüksek tork ve hassasiyet gerektiren uygulamalar için uygundur. Bu motorlar, bobinlerin tam kapasite kullanılabilmesi sayesinde unipolar motorlara göre daha güçlüdür ve yüksek çözünürlük sunar. CNC makineleri, robotik kollar, 3D yazıcılar ve endüstriyel otomasyon sistemleri gibi uygulamalarda tercih edilir. Ancak, daha karmaşık bir sürücü devresi gerektirmesi ve maliyetinin unipolar motorlara kıyasla biraz daha yüksek olması, yalnızca yüksek performansın kritik olduğu durumlarda kullanılmasını sağlar.

Sonuç olarak, unipolar step motorlar, basitlik ve maliyet avantajı sunarken, bipolar step motorlar daha fazla güç, hassasiyet ve kararlılık gerektiren projelerde öne çıkar. Hangi motorun tercih edileceği, projenin teknik gereksinimlerine, bütçesine ve beklenen performans seviyesine bağlıdır.

Siz de kaliteli ve sektörünüze uygun bipolar ve unipolar motor arayışındaysanız, Hemen Servonorm’un deneyimli uzmanları ile iletişime geçerek, iş süreçlerinizi kolaylaştıracak step motorlara sahip olabilirsiniz.