Motor paso a paso lineal: guía de diseño y selección

1. Introducción a los motores paso a paso lineales

un motor paso a paso lineal convierte pulsos digitales en movimiento lineal preciso sin requerir sistemas de retroalimentación (control de bucle abierto). Es ampliamente utilizado en aplicaciones que requieren un posicionamiento preciso, como:

• Impresoras 3D

• Máquinas CNC

• Dispositivos médicos

• Equipo de prueba automatizado

• Óptica y sistemas láser

2. Consideraciones clave de diseño

(1) Tipos de motores

Tipo	Descripción	Ventajas	Contras	Aplicaciones
Reluctancia variable (VR)	Utiliza un rotor dentado de hierro.	Diseño sencillo y de bajo coste	Menor par, sin fuerza de retención	Posicionamiento de bajo costo
Imán permanente (PM)	Contiene un rotor magnetizado.	Mayor par, mejor fuerza de sujeción	Resolución limitada	Automatización general
Híbrido (HB)	Combina funciones VR + PM	Alto par, resolución fina	mas caro	Maquinaria de precisión

(2) Requisitos de fuerza y velocidad

• Fuerza (Empuje):

♦ Calcule la fuerza requerida considerando la fricción, la aceleración y la carga útil.

♦ Rango típico: 1N a 500N (fuerzas mayores pueden requerir husillos de bolas).

• Velocidad:

♦ Los motores paso a paso pierden torque a velocidades más altas (use micropasos para un movimiento más suave).

(3) Resolución y precisión

• Ángulo de paso: Común (1,8° o 0,9° por paso completo).

• Micropasos: mejora la suavidad (por ejemplo, 1/16, 1/32 micropasos).

• Selección de paso/husillo: afecta la resolución lineal (p. ej., avance de 2 mm → 0,01 mm/paso con micropasos).

(4) Integración mecánica

• Montaje: Asegúrese de que esté alineado correctamente para evitar atascos.

• Juego: Minimizar con tuercas antijuego o sistemas precargados.

• Enfriamiento: evite el sobrecalentamiento con disipadores de calor o aire forzado (si funciona en ciclos de trabajo altos).

3. Proceso de selección

Paso 1: Definir los requisitos de la solicitud

• Masa de carga (kg)

• Distancia de viaje y velocidad (mm/s)

• Precisión de posicionamiento (μm/mm)

• Ciclo de trabajo (continuo/intermitente)

Paso 2: Calcule la fuerza requerida

Uso:

Ftotal=Faccel +Ffricción+F gravedad (si es vertical)

donde:

Faccel=m×a (masa × aceleración)

Ffricción =μ×m×g (μ = coeficiente de fricción)

Paso 3: elija motor y accionamiento

• Tamaño del motor: NEMA 17, 23, 34 (bastidor más alto = más torque).

• Selección de conductor:

♦ Corriente constante (mejor gestión del calor)

♦ Capacidad de micropasos (movimiento más suave)

♦ Clasificación de voltaje (mayor = mejor rendimiento de alta velocidad)

Paso 4: verificar el rendimiento

• Curva Torque-Velocidad: Asegure suficiente fuerza a la velocidad de operación.

• Límites térmicos: Evite exceder los valores nominales de temperatura del motor.

4. Ejemplo de selección para máquina CNC

Parámetro	Valor
Masa de carga	5 kilogramos
Velocidad máxima	200 mm/s
aceleración	2m/s²
viajar	300 milímetros
Precisión	±0,05 milímetros
Motor seleccionado	Paso a paso híbrido NEMA 23
Conductor	48 V, 1/32 micropasos
husillo	Paso de 5 mm, tuerca antirretroceso

5. Errores comunes que se deben evitar

❌ Motor con poca potencia → Se cala a altas velocidades.
❌ Mal Enfriamiento → Apagado térmico en servicio continuo.
❌ Micropasos incorrectos → Problemas de vibración/resonancia.
❌ Desalineación mecánica → Mayor desgaste y menor precisión.

6. Conclusión

► Pasos a paso híbridos Ofrece el mejor equilibrio entre par y precisión.

► Los controladores de micropasos mejoran la suavidad y reducen el ruido.

► El cálculo de fuerza adecuado garantiza un funcionamiento fiable.

Para necesidades de alta velocidad/alta precisión, considere pasos de bucle cerrado o servomotores lineales como alternativas.