Motor de passo linear: guia de projeto e seleção

1. Introdução aos motores de passo lineares

Um motor de passo linear converte pulsos digitais em movimento linear preciso sem exigir sistemas de feedback (controle de malha aberta). É amplamente utilizado em aplicações que exigem posicionamento preciso, como:

• Impressoras 3D

• Máquinas CNC

• Dispositivos Médicos

• Equipamento de teste automatizado

• Sistemas ópticos e laser

2. Principais considerações de design

(1) Tipos de motores

Tipo	Descrição	Prós	Contras	Aplicativos
Relutância Variável (VR)	Usa um rotor de ferro dentado	Baixo custo e design simples	Torque inferior, sem força de retenção	Posicionamento de baixo custo
Ímã Permanente (PM)	Contém um rotor magnetizado	Maior torque, melhor força de retenção	Resolução limitada	Automação geral
Híbrido (HB)	Combina recursos VR + PM	Alto torque, resolução fina	Mais caro	Máquinas de precisão

(2) Requisitos de força e velocidade

• Força (impulso):

♦ Calcule a força necessária considerando atrito, aceleração e carga útil.

♦ Faixa típica: 1N a 500N (forças maiores podem exigir fusos de esferas).

• Velocidade:

♦ Os motores de passo perdem torque em velocidades mais altas (use micropasso para um movimento mais suave).

(3) Resolução e Precisão

• Ângulo do Passo: Comum (1,8° ou 0,9° por passo completo).

• Microstepping: Melhora a suavidade (por exemplo, 1/16, 1/32 microsteps).

• Seleção de fuso/passo: afeta a resolução linear (por exemplo, avanço de 2 mm → 0,01 mm/passo com micropasso).

(4) Integração Mecânica

• Montagem: Garanta o alinhamento adequado para evitar emperramento.

• Folga: Minimize com porcas anti-folga ou sistemas pré-carregados.

• Resfriamento: Evite superaquecimento com dissipadores de calor ou ar forçado (se estiver operando em ciclos de trabalho elevados).

3. Processo Seletivo

Etapa 1: definir os requisitos do aplicativo

• Massa da Carga (kg)

• Distância e velocidade de viagem (mm/s)

• Precisão de posicionamento (µm/mm)

• Ciclo de trabalho (contínuo/intermitente)

Etapa 2: calcular a força necessária

Usar:

Ftotal=Faccel +Ffricção+F gravidade (se vertical)

Onde:

Faccel=m×a (massa × aceleração)

Ffricção =μ×m×g (µ = coeficiente de fricção)

Etapa 3: Escolha Motor e Drive

• Tamanho do motor: NEMA 17, 23, 34 (carcaça mais alta = mais torque).

• Seleção do Motorista:

♦ Corrente Constante (Melhor Gerenciamento de Calor)

♦ Capacidade de micropasso (movimento mais suave)

♦ Classificação de tensão (maior = melhor desempenho em alta velocidade)

Etapa 4: verifique o desempenho

• Curva Torque-Velocidade: Garanta força suficiente na velocidade de operação.

• Limites térmicos: Evite exceder as classificações de temperatura do motor.

4. Exemplo de seleção para máquina CNC

Parâmetro	Valor
Carregar Massa	5kg
Velocidade máxima	200mm/s
Aceleração	2m/s²
Viajar	300 milímetros
Precisão	±0,05mm
Motor Selecionado	Passo Híbrido NEMA 23
Motorista	48V, micropasso 1/32
Parafuso de avanço	Passo de 5 mm, porca anti-folga

5. Erros comuns a evitar

❌ Motor com baixa potência → Parando em altas velocidades.
❌ Fraco resfriamento → Desligamento térmico em serviço contínuo.
❌ Microstepping incorreto → Problemas de vibração/ressonância.
❌ Desalinhamento mecânico → Maior desgaste e precisão reduzida.

6. Conclusão

► Steppers híbridos oferecem o melhor equilíbrio entre torque e precisão.

► Os drivers Microstepping melhoram a suavidade e reduzem o ruído.

► O cálculo adequado da força garante uma operação confiável.

Para necessidades de alta velocidade/alta precisão, considere steppers de circuito fechado ou servomotores lineares como alternativas.