Шаговый двигатель принцип: Принцип действия шагового двигателя — техническая статья

Содержание

принцип действия, виды, режимы работы

Шаговый двигатель – электрический синхронный мотор, совершающий оборот некоторым количеством равноценных эквивалентных перемещений. От длины элементарного сегмента зависит точность, с которой ротор позиционируется нужным образом. В отдельности минимальное перемещение называется шагом.

Принцип действия шаговых двигателей, разновидности

Шаговый двигатель в комплекте с драйвером выполняет преобразование числа входящих импульсов в заданное угловое перемещение вала. Устройство сопрягается с цифровой техникой, управляющий сигнал часто аналоговый. Входы обмоток посещает синусоида нужной фазы. Драйвер, получающий на контакты цифровой сигнал, декодирует волну, формирует нужные сигналы управления двигателем. Одна, две, три, четыре фазы. Определяется конструкцией, нуждами техники.

Конструкция шагового двигателя

Особенностью шагового двигателя назовем форму стального ротора. Снабжен полюсами, подчеркнутыми путем вынесения на кончик острого либо тупого зубца. Мертвый металл, притягиваемый катушками статора. Характеризуется некоторой намагниченностью остаточного рода, вызванной действием поля. Точное позиционирование полюсов статора обеспечивает шаговому двигателю уникальное свойство: точное позиционирование по углу поворота вала. Из правила встречаются исключения, рассмотренные ниже по тексту.

Шаговые двигатели используются промышленностью, цифровой техникой – где требуется обеспечить точное позиционирование вала. Некоторые источники датируют изобретение серединой XIX века, первые сведения просочились в специализированные журналы в 20-х годах XX века. Речь о трехфазном реактивном шаговом двигателе. Исходное применение традиционно стало военным: на кораблях королевского флота Великобритании узлы направляли в нужную сторону торпеды. Позже технология перекочевала, посетив армию США.

Первый открытый патент получен на прибор с ротором, статором на 32 зуба шотландским инженером Уолкером в 1919 году. Прибор рассчитан работать с трехфазным напряжением. Сегодня шаговые двигатели встречаются в жестких дисках персональных компьютеров, автоматизированных линиях сборки. Ключевыми достоинствами считают низкую стоимость, простоту позиционирования. Альтернатив не придумано. Устройства применяются приблизительно с 70-х годов XX века, формируют четыре основные группы:

  1. Шаговые двигатели на постоянных магнитах.
  2. Гибридные синхронные двигатели.
  3. Вентильные реактивные двигатели.
  4. Шаговые двигатели Лавета.

Полюсы различной намотки, к примеру, унифилярной, бифилярной (см. Катушка индуктивности). В первом случае ротор совершает обороты однонаправленно, если не предусмотреть дополнительную коммутацию фаз. Бифилярный двигатель отрабатывает реверс простой подачей напряжения на другие пары контактов. На каждом полюсе нить проволоки намотана, образуя две катушки. Конструкция такова, что знаки полей противоположные. Обеспечивает простую организацию реверса. Схожие схемы видим на примере двигателя привода барабана стиральной машины.

Мировой практикой принята стандартизированная маркировка указанных разновидностей устройств:

  1. Красный, желтый – первая обмотка.
  2. Черный, оранжевый – вторая обмотка.
  1. Обмотка с центральным общим выводом. Красный, черный, красный с белым – первая обмотка. Зеленый, белый, зеленый с белым – вторая обмотка.
  2. Двойная обмотка полюса. Красный, красный с белым – первая пара первой обмотки. Желтый, желтый с белым – вторая пара первой обмотки. Черный, черный с белым —первая пара второй обмотки. Оранжевый, оранжевый с белым – вторая пара второй обмотки.

Каждая обмотка способна образовывать несколько полюсов. Для включения реверса бифилярных шаговых двигателей коммутируется другая пара контактов. И если для формирования обратного вращения унифилярных разновидностей нужен формирующий контроллер, здесь допустимо использовать рядовой контактор.

Режимы работы шаговых двигателей

Изделия функционируют в нескольких режимах:

  1. Полный шаг реализуется поочередной подачей управляющих напряжений по фазам. Стандартное число – 200 перемещений на 1 оборот.
  2. В режиме половинного шага после активации одной фазы, остается состояние неизменным часть времени включения следующей. Получается, на зуб действуют одновременно два полюса. Вал замирает, фиксируя промежуточное положение. Потом первая фаза пропадает, ротор делает полшага вперед. Несмотря на меньший развиваемый крутящий момент, режим находит большее применение промышленностью, благодаря сокращению уровня вибраций.

    Электрический синхронный мотор

  3. Микрошаговые режимы считаются искусными ноу-хау наработками конкретных производителей. Режимом заправляет специальный чип, генерирующий управляющие напряжения, чтобы точность позиционирования вала находилась в районе сотой шага (20000 перемещений на 1 оборот). Подобные изыски нужны микроэлектронике, не исключено возникновение потребности тонких технических решениях среди промышленных конвейеров. Драйвер генерирует 50 с лишним тысяч циклов управляющих напряжений на оборот.

Шаговые двигатели на постоянном магните

Род двигателей возможно встретить в помпе стиральной машины. К примеру, блок, удаляющий воду бака после стирки, между отдельными этапами цикла. Скорость вращения вала невелика, ротор в составе содержит постоянный магнит, шаг большой. Допустим, 45 градусов. На обмотки статора поочередно подается напряжение, создавая вращающееся магнитное поле. Постоянный магнит вала следует изменениям вектора напряженности.

Достоинствами шаговых двигателей назовем простоту, низкую стоимость. Постоянные магниты часто применяются принтерами. Отличие от других шаговых двигателей: ротор лишен зубцов, полюсов мало. Бывает два, катушек статора – 4, каждым перемещением вал совершает поворот 90 градусов. Требуется 4 фазы, сдвинутые друг относительно друга на 90 градусов. Драйвер просто реализовать при помощи конденсаторов.

Благодаря низкой скорости оборотов двигатель развивает высокий крутящий момент (загружая бумагу из лотка принтера).

Двигатель с постоянным магнитом

Гибридные синхронные двигатели

Гибридные синхронные двигатели используются промышленностью по причине развития высокого крутящего момента, хорошо держат статическую нагрузку. Вал по-прежнему представлен постоянным магнитом, снабжается зубцами, на статоре множество полюсов. Тип двигателей обеспечивает высокие скорости вращения. Каждый шаг в стандартном исполнении равен 1,8 угловых градусов (200 шагов/оборот). Выпускают специализированные исполнения:

  • 0,9 градуса (400 шагов/оборот).
  • 3,6 градуса (100 шагов/оборот).

Вентильные шаговые двигатели

Главным отличием вентильных двигателей считают отсутствие тяжелых постоянных магнитов. Благодаря чему жесткой фиксации положения не происходит при наличии высокой точности. Двигатели идеальны для просмотра слайдов кинопленки. Относительно плавное, точное движение идеально подходит случаю.

Ротор облегченный, стальной, имеет ярко выраженные, сравнительно немногочисленные зубцы. Шаг средний, например, для трех фаз, 12 полюсов выйдет 15 градусов. Расстояние меж полюсами составляет 30 градусов. Промежуточные положения вал занимает в случаях, когда активируются одновременно две соседние фазы. Чередование соответствует обычной промышленной сети (к примеру, 400 вольт).

Главной особенностью вентильных двигателей является сравнительно малое количество тупых зубцов. Высокой точности позиционирования ожидать не приходится. Для реализации продвинутых алгоритмов применяются сложные драйверы.

Шаговые двигатели Лавета

Шаговые двигатели Лавета временами применяются электрическими часами. Сконструированы работать с сигналом одной фазы. Благодаря возможности миниатюризации двигатели Лавета послужат исполнительной частью наручных часов. Название устройства получили именем изобретателя – инженера Мариуса Лавета.

Инженер Мариус Лавет позавидует

В 1936 году выпускник Высшей школы электрики сконструировал двигатель, принесший всемирную известность. Статор выглядит, как у электрического мотора с расщепленными полюсами. Одна катушка. Полюсы образованы единичными витками сравнительно толстой медной проволоки, расположенными на магнитопроводе, создавая нужную фазу ЭДС. Индуцированные токи обеспечивают нужный крутящий момент. Задержка распространения магнитного поля по сердечнику используется сдвигать фазу на 90 градусов, имитируя двухфазное напряжение. Ротор представлен постоянным магнитом.

Конструкции охотно используются бытовой техникой (блендерами, миксерами). Отличие двигателей Лавета в том, что благодаря зубцам вал фиксируется с некоторым шагом. Становится возможным характерное движение секундной стрелки. Как большинство шаговых двигателей, разновидность не предназначена работать на реверс.

Параметры шаговых двигателей

Отдельные параметры шаговых двигателей критичны при выборе соответствующего контроллера, формирующего управляющие напряжения:

  1. Индуктивность. Высокое значение параметра обычно у низкоскоростных двигателей с явным крутящим моментом. При повышении количества оборотов вала параметры оборудования непременно ухудшатся. При низкой индуктивности ток вызывает быстрый отклик, требуется в приводах для чтения оптических дисков.
  2. Потребляемый ток влияет на жесткость переключения меж соседними шагами. Более плавный режим требует снижения параметра. Большой потребляемый ток повышает крутящий момент. Таким образом, правильный выбор параметров загружает плечи проектировщика.
  3. Предельный уровень рабочих температур шаговых двигатель невелик. Верхняя граница находится в области 90 градусов Цельсия. Перегрев возможен на высоких крутящих моментах при значительном потреблении тока. Для разгрузки иногда применяется режим удержания, когда вал стопорится некоторое время.

Разновидности драйверов шаговых двигателей

В глобальном смысле выделяют три группы драйверов управления шаговыми двигателями:

  1. Униполярные формируют импульсы тока одного направления. Простой, неприхотливый метод, использование снижает крутящий момент на 40%. Специалисты объясняют феномен невозможностью одновременного питания всех обмоток, способных участвовать в движении. Методика подходит низким рабочим скоростям.
  2. Драйверы с гасящими резисторами сегодня считаются устаревшими. Позволяют выжать из двигателя максимум скорости. Большое количество энергии выделяется теплом на гасящих резисторах.
  3. Биполярные драйверы популярны сегодня. Игнорируя сложность конструкции, достигается высокая эффективность. Каждый драйвер содержит формирующий блок, составленный четырьмя транзисторами. Питание подается, минуя диоды, с резистора снимается сигнал обратной связи. Напряжение достигает определенного уровня, открываются нужные ключи для снижения. Форма сигнала принимает пилообразную форму, двигатель с высоким постоянством поддерживает заданную мощность.

Шаговый двигатель — принцип работы, применение, виды, характеристики, особенности, конструкции

Главная / Реестр / Что такое шаговый двигатель, конструкция, где применяется?

Шаговый двигатель представляет собой устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. По конструкции это бесколлекторный синхронный мотор с ротором, совершающим дискретные перемещения с фиксацией положения после каждого смещения. Величина шага строго определена, что позволяет вычислять абсолютную позицию ротора, подсчитав количество шагов.

Принципы действия биполярных и униполярных шаговых двигателей

Биполярный

Основные элементы шагового двигателя – ротор и статор. Первый представляет собой постоянный двухполюсный магнит. Он располагается на валу устройства. Статор – это замкнутый магнитопровод в виде кольца, он состоит из двух обмоток, половинки которых находятся на противоположных полюсах. На обмотке АВ – вертикально размещенные, на СD – горизонтально расположенные.

  1. При подаче напряжения на АВ появляется магнитное поле статора. Сверху полюс N, внизу S. Так как разноименные полюса притягиваются, ротор двигателя займет положение, при котором ось его магнитного поля совпадет с осью работающих АВ. Такое расположение ротора двигателя является очень устойчивым, если попытаться его сдвинуть, возникнет сила, которая будет его возвращать назад.
  2. Напряжение с обмотки АВ снимается и подается на обмотку CD, в результате чего возникает магнитное поле, в котором полюса расположены горизонтально – справа N, а слева S. Соответственно, постоянный магнит ротора расположится по горизонтальной оси, проделав минимальный путь – повернувшись на четверть оборота. Это будет шагом двигателя.
  3. Каждая последующая коммутация (со сменой полярности при подключении обмотки) заставит ротор поворачиваться на одну четвертую окружности. На полный оборот потребуется четыре шага. Частота вращения пропорциональна частоте переключения фазных обмоток. Если подключать фазы, меняя полярность в противоположной последовательности, ротор шагового двигателя будет вращаться в обратную сторону.

Униполярный

Выше был описан принцип работы биполярного шагового двигателя – у него для каждой фазы предусмотрено две обмотки. Чтобы менять магнитное поле, необходимо каждую обмотку:

  • отключить от источника электротока,
  • подключить в прямой полярности,
  • подключить в обратной полярности.

Осуществить коммутацию позволяет мостовой драйвер, который представляет собой сложную микросхему. Такой вариант подходит, если ток коммутации не превышает 2 А. Решить вопрос с управлением биполярным двигателем значительно сложнее при потребности в больших коммутационных токах. Значительно проще менять магнитное поле в статоре шагового двигателя, если использовать устройство с униполярными обмотками. В этом случае один вывод у всех четырех обмоток подсоединен к плюсовому выводу, а А, В, С и D последовательно подсоединяются к минусовому сигналу. В результате при каждой коммутации создается магнитное поле, заставляющее ротор двигателя повернуться. Коммутация по такому принципу обеспечивается четырьмя ключами, которые замыкают обмотки на землю. Управление ключами обычно осуществляется с выводов микроконтроллера.

При выборе шагового двигателя следует учитывать, что биполярный, при тех же габаритах, что и униполярный, обеспечивает больший крутящий момент. Выигрыш достигает 40 %. Это связано с тем, что в шаговом униполярном двигателе задействуется одна обмотка, а в биполярном две. Преимуществом устройства с одной обмоткой является простое управление.

Виды шаговых двигателей

Существует несколько разновидностей. К наиболее востребованным относятся модели с переменным магнитным сопротивлением, с постоянным магнитом и гибридные.

Устройства с переменным магнитным сопротивлением

Такие шаговые двигатели не имеют постоянных магнитов в роторе. Для изготовления ротора зубчатой формы используется магнитомягкий материал. Его вращение обеспечивается за счет замыкания магнитного поля статора через зубцы, располагающиеся вблизи полюсов. Зубцы к полюсам притягиваются и ротор поворачивается. Шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением имеют небольшой крутящий момент в сравнении с моделями других типов при тех же габаритах. Это ограничивает сферу их применения.

Устройства с постоянными магнитами

На примере такого устройства выше разъяснялся принцип работы шаговых двигателей. В реальности роторы таких двигателей имеют несколько постоянных магнитов. От их количества зависит число шагов, за которое ротор выполняет полный оборот. Максимальное значение – 48, угол шага при этом составляет 7,5 градусов.

Гибридные устройства

В конструкции шаговых гибридных двигателей присутствует и зубчатый ротор, и постоянные магниты. Функционирует устройство по тому же принципу, что и двигатель с постоянными магнитами, но гибридный вариант отличается большим числом полюсов. За счет такого количества полюсов у гибридных шаговых двигателей больший момент, выше скорость и меньше величина шага. Максимальное число на один оборот может доходить до 400, при этом угол шага составляет 0,9 градусов. Гибридные устройства сложнее в изготовлении и дороже шаговых устройств других типов, но благодаря высокой функциональности пользуются спросом.

Особенности управления

Для управления двигателем с дискретным движением ротора используются следующие режимы: полношаговый, полушаговый и микрошаговый.

Полношаговый режим

При таком способе двигателем производится попеременная коммутация фаз. При этом к источнику напряжения фазы подключаются попеременно без перекрытия. Точки равновесия ротора при таком управлении совпадают с полюсами статора. К недостаткам полношагового режима относят то, что в каждый момент времени у биполярного двигателя используется половина обмоток, а у униполярного лишь четверть. Если подключить две фазы на полный шаг, то ротор будет зафиксирован между полюсами статора благодаря подаче питания на все обмотки. При этом увеличивается крутящий момент шагового двигателя, а положение ротора в состоянии равновесия смещается на полшага. Угол шага при этом остается неизменным.

Полушаговый режим

Если каждый второй шаг включать одну фазу, а между этим включать сразу две, можно увеличить количество перемещений на один оборот в два раза. Такая коммутация, соответственно, в два раза уменьшает угол шага. При этом достичь полного момента в полушаговом режиме невозможно. Режим активно используется, так как позволяет простым способом вдвое увеличить число шагов двигателя. Важно учитывать, что при снятии напряжения со всех фаз в полношаговом и полушаговом режиме ротор остается в свободном состоянии и может произойти его смещение при механических воздействиях. Для фиксации ротора требуется в обмотках двигателя формировать ток удержания. Обычно его значение намного меньше номинального. Благодаря способности шагового двигателя фиксировать положение ротора при остановке отсутствует необходимость использовать тормозную систему, фиксаторы и иные приспособления.

Микрошаговый режим

Чтобы максимально увеличить число шагов двигателя, используется микрошаговый режим. Для этого требуется включить две фазы и распределить ток обмоток неравномерно. При смещении магнитного поля статора относительно полюсов смещается и сам ротор. У диспропорции токов между рабочими фазами двигателя обычно наблюдается дискретность, которая определяет величину микрошага. Количество микрошагов на один оборот ротора шагового двигателя может составлять более 1 000. Устройство, работающее в таком режиме, можно максимально точно позиционировать. Однако данный способ управления является достаточно сложным.

Основные достоинства

К достоинствам шаговых двигателей относят:

  • точное позиционирование, которое не требует обратной связи. Угол поворота определяется числом электрических импульсов;
  • полный крутящий момент, который двигатель обеспечивает при снижении скорости вращении и до полной остановки;
  • фиксацию положения шагового двигателя при помощи тока удержания;
  • высокую точность регулировки скорости вращения без необходимости использования обратной связи;
  • быстрый старт и остановку двигателя, реверс;
  • высокую надежность. Устройства долговечны благодаря отсутствию коллекторных щеток.

Основные недостатки

К недостаткам шаговых двигателей можно отнести:

  • относительно невысокие скорости вращения;
  • сложную систему управления;
  • риск эффекта резонанса;
  • риск потери позиционирования ротора шагового двигателя под воздействием механических перегрузок;
  • низкую удельную мощность.

Характеристики

Двигатель шагового типа является сложным механическим и электротехническим устройством. Список основных характеристик, которые следует учитывать при выборе устройства, включает:

  • сопротивление обмотки фазы. Показатель сопротивления обмотки при работе на постоянном токе;
  • число полных шагов за один оборот ротора. Это основной параметр шагового двигателя, который определяет точность позиционирования, плавность движения, разрешающую способность;
  • угол полного шага. Это величина угла, на который поворачивается ротор за одно перемещение. Для расчета можно разделить 360° на количество шагов;
  • номинальный ток. Наибольшее значение тока, при котором двигатель может работать неограниченно долгое время;
  • номинальное напряжение. Максимально допустимое постоянное напряжение на обмотке при статическом режиме шагового двигателя;
  • сопротивление изоляции.
    Величина сопротивления между корпусом и обмотками;
  • момент инерции ротора. Чем меньше инерционность ротора, тем он быстрее разгоняется;
  • крутящий момент. Для шагового двигателя это ключевой механический параметр. Указывается максимальное значение для конкретной модели двигателя;
  • пробивное напряжение. Показатель минимального напряжения, при котором возникает пробой изоляции между корпусом и обмотками;
  • индуктивность фазы. Данный параметр принимают во внимание, если от двигателя требуется высокая скорость вращения. От него зависит скорость увеличения тока в обмотке. Если фазы следует переключать с высокой частотой, необходимо увеличивать напряжение для быстрого нарастания тока;
  • удерживающий момент. Это показатель крутящего момента при остановленном шаговом двигателе и при двух фазах, запитанных номинальным током.

Сфера применения

Шаговые двигатели рассчитаны на использование в составе устройств с дискретным управлением, где необходимо точно позиционировать исполнительные механизмы. Также они применяются в промышленном оборудовании с программным управлением, где требуется обеспечить непрерывное движение по заданной траектории и импульсное влияние исполнительными механизмами. Ротор шагового двигателя способен поворачиваться на заданный угол и на определенное количество оборотов вокруг своей оси. Благодаря этому шаговые устройства позволяют позиционировать считывающие головки проигрывателей оптических дисков, дисковых накопителей, печатающих головок сканеров, принтеров и иных устройств. Такие двигатели широко используются не только на производстве и в составе бытовой техники. Эти устройства востребованы радиотехниками, робототехниками, мастерами-любителями, изготавливающими самодельные станки с ЧПУ, движущиеся устройства и т. д. Для управления применяются специально разработанные контроллеры либо сложные электронные схемы. Управлять импульсными сигналами, заставляющими двигатель работать в заданном режиме, также можно через порт компьютера.


Твитнуть

Поделиться

Поделиться

Плюсануть

Класснуть

Шаговый двигатель принцип работы

Шаговый двигатель представляет собой электрическую машину, предназначенную для преобразования электрической энергии сети в механическую энергию. Конструктивно состоит из обмоток статора и магнитомягкого или магнитотвердого ротора. Отличительной особенностью шагового двигателя является дискретное вращение, при котором заданному числу импульсов соответствует определенное число совершаемых шагов. Наибольшее применение такие устройства получили в станках с ЧПУ, робототехнике, устройствах хранения и считывания информации.

В отличии от других типов машин шаговый двигатель совершает вращение не непрерывно, а шагами, от чего и происходит название устройства. Каждый такой шаг составляет лишь часть от его полного оборота. Количество необходимых шагов для полного вращения вала будет отличаться, в зависимости от схемы соединения, марки двигателя и способа управления.

Преимущества и недостатки шагового электродвигателя

К преимуществам эксплуатации шагового двигателя можно отнести:

  • В шаговых электродвигателях угол поворота соответствует числу поданных электрических сигналов, при этом, после остановки вращения сохраняется полный момент и фиксация;
  • Точное позиционирование – обеспечивает 3 – 5% от установленного шага, которая не накапливается от шага к шагу;
  • Обеспечивает высокую скорость старта, реверса, остановки;
  • Отличается высокой надежностью за счет отсутствия трущихся компонентов для токосъема, в отличии от коллекторных двигателей;
  • Для позиционирования шаговому двигателю не требуется обратной связи;
  • Может выдавать низкие обороты для непосредственно подведенной нагрузки без каких-либо редукторов;
  • Сравнительно меньшая стоимость относительно тех же сервоприводов;
  • Обеспечивается широкий диапазон управления скоростью оборотов вала за счет изменения частоты электрических импульсов.

К недостаткам применения шагового двигателя относятся:

  • Может возникать резонансный эффект и проскальзывание шагового агрегата;
  • Существует вероятность утраты контроля из-за отсутствия обратной связи;
  • Количество расходуемой электроэнергии не зависит от наличия или отсутствия нагрузки;
  • Сложности управления из-за особенности схемы

Описание и принцип работы

Как и двигатель постоянного тока, описанный в предыдущей статье, шаговые двигатели также являются электромеханическими исполнительными механизмами, которые преобразуют импульсный цифровой входной сигнал в дискретный (инкрементальный) механический ход, широко используются в промышленных системах управления. Шаговый двигатель представляет собой тип синхронного бесщеточного двигателя, в котором он не имеет ротора с коммутатором и угольных щеток, но имеет ротор, состоящий из многих (некоторые типы имеют сотни) постоянных магнитных зубьев и статор с отдельными обмотками.

Как следует из названия, шаговый двигатель не вращается непрерывно, как обычный двигатель постоянного тока, а движется дискретными «шагами» или «приращениями», причем угол каждого вращательного движения или шага зависит от числа полюсов статора и ротора. зубья имеет шаговый мотор.

Из-за их дискретной шаговой операции шаговые двигатели могут легко вращаться за конечную долю оборота за раз, например, 1,8, 3,6, 7,5 градусов и т.д. Так, например, давайте предположим, что шаговый двигатель совершает один полный оборот 360° ровно за 100 шагов.

Тогда угол шага для двигателя задается как 360°/ 100 шагов = 3,6°за шаг. Это значение обычно известно как Шаг угла.

Существует три основных типа шагового двигателя: переменное сопротивление, постоянный магнит и гибрид (своего рода комбинация обоих). Шаговый двигатель особенно хорошо подходит для устройств, требующих точного позиционирования и повторяемость с быстрой реакцией на запуск, остановка, реверс и регулировка скорости и другой ключевой особенностью шагового двигателя является его способность удерживать заряд ровно после достижения требуемого положения.

Как правило, шаговые двигатели имеют внутренний ротор с большим количеством «зубьев» постоянного магнита с рядом электромагнитных «зубьев», установленных на статоре. Электромагниты статоров поляризованы и деполяризованы последовательно, заставляя ротор вращаться по одному «шагу» за раз.

Современные многополюсные, многозубые шаговые двигатели имеют погрешность менее 0,9°на шаг (400 импульсов на оборот) и в основном используются для высокоточных систем позиционирования, подобных тем, которые используются для магнитных головок в дисководе гибких дисков / жестких дисках, принтеры / плоттеры или роботизированные устройства. Наиболее часто используемым шаговым двигателем является шаговый двигатель с шагом 200 на оборот. Он имеет 50 зубчатый ротор, 4-фазный статор и угол шага 1,8 градуса (360°/ (50 × 4)).

Конструкция и управление шаговым двигателем

В нашем простом примере шагового двигателя с переменным сопротивлением выше, двигатель состоит из центрального ротора окружен четырьмя электромагнитными катушками, помеченных A, B, C и D. Все катушки с одной и той же буквой соединены вместе, так что при подаче питания, скажем, катушек, помеченных буквой A, магнитный ротор выравнивается с этим набором катушек.

Подавая мощность на каждый набор катушек, в свою очередь, можно заставить ротор вращаться или «переходить» из одного положения в другое на угол, определяемый конструкцией угла его шага, и при последовательном возбуждении катушек ротор будет производить вращение (движение).

Драйвер шагового двигателя управляет как углом шага, так и скоростью двигателя, запитывая полевые катушки в установленной последовательности, например, « ADCB, ADCB, ADCB, A… » и т.д., ротор будет вращаться в одном направлении (вперед) и посредством при изменении последовательности импульсов на « ABCD, ABCD, ABCD, A… » и т. д. ротор будет вращаться в противоположном направлении (назад).

Таким образом, в нашем простом примере, приведенном выше, шаговый двигатель имеет четыре катушки, что делает его 4-фазным двигателем с числом полюсов на статоре восемь (2 x 4), которые расположены с интервалом 45°. Число зубьев на роторе составляет шесть, которые расположены на расстоянии 60°друг от друга.

Тогда есть 24 (6 зубьев х 4 катушек) возможных положений или «ступеней», чтобы ротор совершил один полный оборот. Следовательно, вышеуказанный угол шага равен: 360 o / 24 = 15 o .

Очевидно, что чем больше зубьев ротора и / или катушек статора, тем лучше контроль и меньший угол шага. Кроме того, при подключении электрических катушек двигателя в различных конфигурациях возможны полные, половинные и микрошаговые углы. Однако для достижения микроперехода шаговый двигатель должен приводиться в действие (квази) синусоидальным током, который дорог в реализации.

Также возможно контролировать скорость вращения шагового двигателя, изменяя временную задержку между цифровыми импульсами, подаваемыми на катушки (частоту), чем больше задержка, тем медленнее скорость для одного полного оборота. Подавая на двигатель фиксированное количество импульсов, вал двигателя вращается на заданный угол.

Преимущество использования импульса с задержкой по времени заключается в том, что не требуется никакой дополнительной обратной связи, поскольку путем подсчета количества импульсов, подаваемых на двигатель, конечное положение ротора будет точно известно. Эта реакция на заданное количество цифровых входных импульсов позволяет шаговому двигателю работать в «системе с разомкнутым контуром», что делает его более простым и дешевым в управлении.

Например, предположим, что наш шаговый двигатель имеет угол наклона 3,6°на шаг. Чтобы повернуть двигатель на угол, скажем, 216°, а затем снова остановиться в требуемом положении, потребуется всего: 216°/ (3,6°/ шаг) = 80 импульсов, приложенных к катушкам статора.

Имеется много интегральных схем контроллера шагового двигателя, которые могут контролировать скорость шага, скорость вращения и направление двигателя. Одним из таких контроллеров является SAA1027, который имеет все необходимые встроенные счетчики и преобразователи кода и может автоматически подключать 4 полностью контролируемых мостовых выхода к двигателю в правильной последовательности.

Направление вращения также может быть выбрано вместе с одношаговым режимом или непрерывным (бесступенчатым) вращением в выбранном направлении, но это накладывает некоторую нагрузку на контроллер. При использовании 8-битного цифрового контроллера возможны также 256 микрошагов за шаг.

Устройство шагового электродвигателя

Шаговый двигатель, работающий от постоянного тока, умеет делить один полный оборот на большое количество шагов. Устройство состоит из следующих деталей:

  • Контроллер специального назначения для шагового привода.
  • Клеммы.
  • Обмотки.
  • Блок управления или приборная модель.
  • Магнитная часть.
  • Сигнализаторы.
  • Передатчики.

Принцип работы шагового электродвигателя

Принцип работы электродвигателя состоит в следующем. На клеммы прибора подается напряжение, после чего щетки двигателя приводятся в постоянное движение. Двигатель на холостом ходу начинает преобразование входящих импульсов прямоугольного направления в положение приложенного вала, имеющего определенную направленность, и перемещает его под некоторым углом.

Смотрите также:   Правила рациональных покупок: как не тратить лишних денег в супермаркете

Максимальная эффективность такого электродвигателя достигается наличием нескольких зубчатых магнитов, сосредоточенных вокруг железного колеса зубчатой формы. Когда к определенному электромагниту прилагается энергия, он начинает притягивать зубья колеса. После их выравнивания по отношению к этому электромагниту, они становятся смещены относительно следующей магнитной части электродвигателя.

Первый магнит отключается, включается второй электромагнит, происходит вращение шестеренки, которая выравнивается с предыдущим колесом. Это циклическое действие происходит необходимое количество раз. Одно выполненное вращение называют шагом электродвигателя.

Преимущества и недостатки

К основным преимуществам шаговых электродвигателей относят их точность. То есть, при попадании напряжения на обмотку, прибор поворачивается на строго определенную величину угла. Еще одним несомненным достоинством можно назвать стоимость агрегата. Ведь если сравнивать их цену с, например, сервоприводами, то они стоят в 2 раза дешевле.

Основной недостаток шагового электропривода — возможное проскальзывание ротора. Причин может быть несколько:

  • Слишком высокая нагрузка на валу.
  • Неправильные настройки программы управления.
  • Скорость вращения приближается к резонансным показателям.

Решение этих проблем возможно, если использовать датчики поворота. Но автоматически эта проблема решается не всегда. В некоторых случаях задача выполнима только после остановки производственной программы. Проблема проскальзывания электродвигателя решается также путем увеличения его мощности.

Область применения шагового электродвигателя

Область применения шагового электродвигателя достаточно обширна. Например, гибридные шаговые электродвигатели активно используют при создании станков с числовым программным управлением, которые работают по дереву, выполняют плазменную резку металлов или фрезерные операции. Шаговые приборы отлично подходят для управления чертежной головкой в копировальных станках с цифровым программным управлением.

Передача факсов на расстояние при помощи телефонной связи также не обходится без использования таких приборов. В космических летательных аппаратах для изучения космоса шаговые двигатели использовались, например, в ЛА Mariner как устройство для наведения телевизионных камер и спектрометров на нужные цели.

Конструкция шаговых двигателей устроена таким образом, что на статоре устройства расположено определенное количество обмоток управления, на которые последовательно подаётся напряжение. Такой подход в работе шаговых электродвигателей позволяет обеспечить дискретное изменение электрического поля внутри шагового электродвигателя и задать нужный угол перемещения оси ротора.

Разновидности приспособления

В зависимости от некоторых деталей различают несколько типов шаговых двигателей. Каждый из них имеет некоторые особенности функционирования.

Двигатель с постоянным магнитом считается наиболее популярным, отличается простотой настройки и эксплуатации. Устройство несет в себе магнит круглой формы, напоминающий диск и имеющий разные полюса. Обмотки статора при включении прибора притягивают и отталкивают магнит на роторе, что и обеспечивает кручение механизма.

При использовании такого типа двигателя величина шага измеряется, и показатель колеблется в пределах 45−90 градусов. Простота применения приспособления делает его востребованным, а длительный срок службы позволяет не думать о частой замене.

Прибор с переменными магнитами

Такие приспособления не имеют на роторе специального магнита. Эта деталь изготовлена из магнитного, мягкого металла, имеет форму зубчатого диска, напоминающего шестеренку. На статоре расположено более четырех разных обмоток. Запитываются они в противоположных парах и притягивают к себе ротор.

Стоит отметить, что величина крутящегося момента несколько снижается, поскольку в устройстве отсутствует постоянный магнит. Это считается недостатком, но есть и достоинство, поскольку при работе приспособления нет момента стопора.

Стопорящий момент заключается во вращении, создаваемом расположенными на роторе постоянными магнитами. Они притягиваются к статору, а именно к его арматуре при отсутствии в обмотках электрического тока. Зафиксировать этот момент просто — необходимо попытаться рукой повернуть двигатель в отключенном состоянии. При этом обычно слышны щелчки на каждом шаге. Диапазон шага в таком двигателе колеблется в пределах 5−15 градусов.

Гибридные модели

Название свое этот тип приспособлений получил из-за особенности работы, которая предполагает сочетание принципов шагового двигателя с постоянными и переменными магнитами. Обладает хорошими удерживающими и динамическими крутящими моментами. Достоинством прибора считается минимальная величина шага, которая не превышает показатель в 5°. Именно благодаря этому обеспечивается максимальная точность.

Механические части приспособления вращаются гораздо быстрее, чем в других моделях с подобным принципом работы. Часто используются в станках для производства. Главным недостатком такого двигателя считается его высокая стоимость.

Известно, что обычный мотор с 8 обмотками будет иметь по 50 положительных и отрицательных полюсов, но произвести такой магнит невозможно. Именно поэтому устройство гибридного двигателя включает в себя 2 магнитных диска, каждый имеет 50 зубцов, а также постоянный магнит цилиндрической формы.

Диски в процессе изготовления прибора привариваются к разным полюсам этого цилиндрического магнита и получается, что один из них на каждом из своих зубьев имеет положительный полюс, а другой — отрицательный. Если смотреть на конструкцию сверху, она выглядит как один диск, имеющий 100 зубьев.

На один оборот такого двигателя приходится 75 шагов, каждый из которых имеет показатель не более, чем 1,5°.

Двухфазные моторы

Двухфазный шаговый двигатель очень прост в использовании, установить его и настроить может даже человек без опыта и соответствующих навыков. Приспособление имеет два типа обмотки для катушек:

  1. Униполярная заключается в установке одной обмотки, а также специального магнитного крана в центре, влияющего на любую фазу. Каждая секция включается для обеспечения необходимого направления магнитного поля. Достоинством этой конструкции считается возможность функционирования без специального переключения. На каждую обмотку понадобится один транзистор, поэтому установка прибора облегчается. На одну фазу приходится три провода, а на выходной сигнал необходимо шесть проводов. Подключать обмотки можно также посредством присоединения проводов с постоянными магнитами. Стоит помнить, что повернуть вал будет непросто при прикосновении клемм. Это связано с тем, что общий провод по длине несколько больше, чем та часть, которая используется для присоединения катушек.
  2. Биполярные типы моторов имеют только одну обмотку. Электрический ток в нее поступает особенным переломным методом посредством полюса, обеспеченного магнитом. На любую фазу приходится два разных провода. Устройство несколько сложнее, чем в униполярных моделях, но эффективность выше.

Другие типы устройств

Главная особенность реактивных приспособлений — маленький шаг, который достигает не более 1°, а также расположение зубцов, находящихся на полюсах статора. Недостаток такого мотора — отсутствие синхронизирующего момента в случае обесточивания обмоток.

Для изготовления такого прибора понадобится специальный коммутатор, поэтому стоимость его высока. Самостоятельное создание также исключается по причине сложности конструкции.

Синхронные линейные шаговые моторы используются в случае, когда необходимо автоматизировать производственный процесс. Для этого следует обеспечить перемещение объектов в плоскости. С этой целью применяется специальный преобразователь, который изменяет вращательное движение на поступательное. Достичь этого можно путем использования кинематики.

Именно с этой целью и применяется линейный двигатель, преобразующий импульсы в перемещение по одной линии. Помимо автоматизации процесса, приспособление упростит кинематическую схему проводов. В таком приборе статор изготовлен из мягкого магнитного металла, а также имеется постоянный магнит. Стабильная работа двигателя осуществляется при условии постоянной подачи импульсов на обмотки.

Шаговые моторы — универсальные приспособления, обеспечивающие бесперебойное функционирование множества электрических приборов и производственного оборудования.

Шаговая частота вращения и частота импульсов

Так как частота вращения у ШД фактически представляет собой количество шагов в единицу времени, вместо термина «частота вращения» в специализированной литературе нередко можно встретить определение «шаговая частота вращения». Перед тем как подключить электродвигатель, об этих нюансах нужно обязательно прочесть.

Так как у большинства шаговых двигателей эта частота равна количеству управляющих импульсов, не стоит удивляться необычному ее обозначению в технических справочниках. Точнее, для подобных моторов единицей измерения нередко является герц (Гц).

При этом важно понимать, что шаговая частота вращения реального числа оборотов ротора двигателя ни в коем случае не отражает. Специалисты считают, что нет никакой причины не использовать в описании шаговых двигателей все то же количество оборотов в минуту, которое применяется при описании технических характеристик обычных электродвигателей.

Соотношение между реальной частотой вращения и ее шаговым аналогом вычисляется по следующей формуле:

n = 60f/S, где n – частота вращения, выражается в оборотах в минуту; f – шаговая частота вращения; S – число шагов.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Шаговый электродвигатель — это… Что такое Шаговый электродвигатель?

Ша́говый электродви́гатель — это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора.

Принцип работы шагового электродвиготеля

Описание

Шаговый электродвигатель

Конструктивно шаговые электродвигатели состоят из статора, на котором расположены обмотки возбуждения, и ротора, выполненного из магнито-мягкого (ферромагнитного) материала или из магнито-твёрдого (магнитного) материала. Шаговые двигатели с магнитным ротором позволяют получать бо́льший крутящий момент и обеспечивают фиксацию ротора при обесточенных обмотках.

Гибридные двигатели сочетают в себе лучшие черты двигателей с переменным магнитным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами.

Статор гибридного двигателя также имеет зубцы, обеспечивая большое количество эквивалентных полюсов, в отличие от основных полюсов, на которых расположены обмотки. Обычно используются 4 основных полюса для 3.6 град. двигателей и 8 основных полюсов для 1.8 — 0.9 град. двигателей. Зубцы ротора обеспечивают меньшее сопротивление магнитной цепи в определенных положениях ротора, что улучшает статический и динамический момент. Это обеспечивается соответствующим расположением зубцов, когда часть зубцов ротора находится строго напротив зубцов статора, а часть между ними.

Ротор гибридного двигателя имеет зубцы, расположенные в осевом направлении. Ротор разделен на две части, между которыми расположен цилиндрический постоянный магнит. Таким образом, зубцы верхней половинки ротора являются северными полюсами, а зубцы нижней половинки — южными. Кроме того, верхняя и нижняя половинки ротора повернуты друг относительно друга на половину угла шага зубцов. Число пар полюсов ротора равно количеству зубцов на одной из его половинок. Зубчатые полюсные наконечники ротора, как и статор, набраны из отдельных пластин для уменьшения потерь на вихревые токи.

Шаговый электродвигатель NEMA 23

Использование

В машиностроении наибольшее распространение получили высокомоментные двухфазные гибридные шаговые электродвигатели с угловым перемещением 1,8°/шаг (200 шагов/оборот) или 0,9°/шаг (400 шаг/об). Точность выставления шага определяется качеством механической обработки ротора и статора электродвигателя. Производители современных шаговых электродвигателей гарантируют точность выставления шага без нагрузки до 5 % от величины шага.

Дискретность шага создаёт существенные вибрации, которые в ряде случаев могут приводить к снижению крутящего момента и возбуждению механических резонансов в системе. Уровень вибраций удаётся снижать при использовании режима дробления шага или при увеличении количества фаз.

Режим дробления шага (микрошаг) реализуется при независимом управлении током обмоток шагового электродвигателя. Управляя соотношением токов в обмотках можно зафиксировать ротор в промежуточном положении между шагами. Таким образом можно повысить плавность вращения ротора и добиться высокой точности позиционирования. Качество изготовления современных шаговых двигателей позволяет повысить точность позиционирования в 10-20 раз.

Шаговые двигатели стандартизованы по посадочным размерам и размеру фланца: NEMA 17, NEMA 23, NEMA 34, … — размер фланца 42 мм, 57 мм, 86 мм, 110 мм соответственно. Шаговые электродвигатели NEMA 23 могут создавать крутящий момент до 30 кгс*см, NEMA 34 до 120 кгс*см и до 210кгс*см для двигателей с фланцем 110 мм.

Шаговый электродвигатель с интегрированным контроллером

Шаговые двигатели создают сравнительно высокий момент при низких скоростях вращения. Момент существенно падает при увеличении скорости вращения. Однако, динамические характеристики двигателя могут быть существенно улучшены при использовании драйверов со стабилизацией тока на основе ШИМ.

Шаговые электродвигатели применяются в приводах машин и механизмов, работающих в старт-стопном режиме, или в приводах непрерывного движения, где управляющее воздействие задаётся последовательностью электрических импульсов, например, в станках с ЧПУ. В отличие от сервоприводов, шаговые приводы позволяют получать точное позиционирование без использования обратной связи от датчиков углового положения.

Шаговые двигатели применяются в устройствах компьютерной памяти — НГМД, НЖМД, устройствах чтения оптических дисков.

Датчик поворота

Шаговые двигатели с постоянными магнитами могут использоваться в качестве датчиков угла поворота благодаря возникновению ЭДС на обмотках при вращении ротора.

Преимущества

Главное преимущество шаговых приводов — точность. При подаче потенциалов на обмотки шаговый двигатель повернется строго на определенный угол. К приятным моментам можно отнести стоимость шаговых приводов, в среднем в 1,5-2 раза дешевле сервоприводов. Шаговый привод, как недорогая альтернатива сервоприводу, наилучшим образом подходит для автоматизации отдельных узлов и систем, где не требуется высокая динамика.

См. также

Ссылки

Линейные шаговые двигатели | Stepmotor

Асинхронный ЛД

При подключении силовой установки к сети переменного тока, появляется магнитное поле, поле чего ось обмотки статора начинает вращаться. Как только в это магнитное поле при превращении начнут пересекать проводники обмотки ротора, появляется электродвижущая сила, которая со своей стороны заставляет ток течь по обмотке провода. При взаимодействии тока с магнитным полем появятся дополнительная сила, действующая на перемещение магнитного поля. Именно из-за воздействия этой силы начинает двигаться вторичный элемент системы, ротор. Передвижение вторичного элемента асинхронного линейного двигателя происходит со скольжением.

Материалом вторичного элемента может быть медь, сталь или алюминий. Если в конструкции используется немагнитный материал вторичного элемента, то в схеме системы должно быть предусмотрено замыкание магнитного потока через ферромагнитные элементы.

В качестве альтернативы обмотки вторичного элемента силовой установки может быть использован металлический лист. Расположить этот элемент можно либо в шине между старом и ферромагнитным сердечником, либо – между двумя первичными элементами.

Трубчатый линейный двигатель

Трубчатый или коаксиальный линейный двигатель – один из подтипов линейных асинхронных ШД. В качестве статора системы используется труба, во внутренней части которой взаимодействуют обмотки статора и металлические шайбы. Взаимодействующие элементы являются частью магнитопровода. Группы катушек образуют обмотки отдельных фаз силовой установки. Вторичный элемент системы имеет аналогичную форму трубы и располагается внутри статора. Вторичный элемент состоит из ферромагнитного материала.

Во вторичном элементе образуются электрический ток по его же окружности, при воздействии которых совместно с магнитным полем появляется сила на вторичном элементе, которая вызывает движение ротора вдоль трубы. Магнитный ток во вторичном элементе трубчатого линейного двигателя, в отличие от классического линейного двигателя, где движение имеет радиальное направление, перемещается аксиально.

Синхронный ЛД

Основным преимуществом синхронного ЛД является наличие зазора между старом и ротором, высоким КПД и низким коэффициентом мощности. КПД синхронного линейного двигателя достигает значения в 96%. Однако значение мощности такого типа двигателя является крайне низким, а его значение при расчетах всегда приближено к единице.

Наиболее эффективно использовать синхронные ЛД можно в высокоскоростных транспортных средствах. Благодаря им можно значительно повысить комфортные условия движения состава, а также улучшить его экономические характеристики.

Как выбрать линейный шаговый двигатель?

1. Условия эксплуатации.

Если ваша силовая установка будет использоваться на предприятии, где система будет изолирована от воздействия внешней среды, и будет поддерживаться постоянный температурный режим, то мы сможем предложить для решения ваших задач довольно обширный ряд силовых установок.

Если же установка будет эксплуатироваться при экстремальных условиях: на улице, под воздействием осадков и при перепаде температур, то будьте готовы к тому, что вариантов подходящих силовых установок будет не так много, а стоимость оборудования будет значительно отличаться от стандартного. В этом случае для ваших задач подойдут системы из специального каталога.

2. Нагрузка на систему

Перед тем как купить линейный шаговый двигатель обратите внимание на тот факт, что предельная нагрузка на силовую установку одновременно является и максимальной. Таким образом давать предельные нагрузки на такие силовые установки ни в коем случае не рекомендуется даже в экстренных ситуациях!

3. Электроснабжение

Если в вашем случае требуется использовать в качестве источника питания системы батарею, то вы можете без проблем использовать ее в качестве альтернативного источника питания. В этом случае дополнительно к системе в некоторых случаях требуется подключение двигателя постоянного тока.

Как правило, электропитание установки берется от сети. Если в систему подается переменный ток, то нет необходимости дополнительно интегрировать в нее силовую систему с переменным током, поскольку трансформация переменного тока в постоянный может быть выполнена внутри двигателя самостоятельно.

4. Скорость передвижения

Заранее проанализируйте, с какой скоростью должна перемещаться ваша силовая установка, поскольку ЛШД могут передвигаться в различном диапазоне скоростей. В зависимости от скорости движения системы мы подберем для вас подходящий тип двигателя.Скорость передвижения может быть как очень медленной, так и крайне высокой. При выборе подходящей скорости помните, что нужно учитывать не только скорость движения установки, но и нагрузку, которую эта систему будет регулярно испытывать.

5. Длина хода

Длина хода напрямую влияет на размер всей системы. Размер актуатора в вытянутом положении зависит от длины хода силовой установки. При подборе линейного шагового двигателя заранее продумайте общий размер силовой установки, поскольку уместить актуатор с большой длиной хода в компактное пространство практически невозможно.

6. Проверка рабочего цикла

Проверка рабочего цикла силовой системы должна производиться на самой первой стадии работы. Данное условие было создано из-за перегревов в условиях долгой работы. Как правило, практически все актуаторы при полной работы испытывают перегрев.

Области применения линейных шаговых двигателей

Как правило, линейные шаговые двигатели применяют в тех случаях, когда классические ротационные двигатели не могут справиться с поставленной задачей из-за отсутствия подходящих параметров или, попросту, ЛШД самостоятельно могут положительно повлиять на свойства конструкции. Основной областью применения ЛШД является область пассажирских перевозок.

Если вы ищите способ, как организовать автоматическое открытие/закрытие ворот, шлагбаумов и дверей гаража, то актуаторы в этом случае является незаменимой вещью. Кстати, это самый простой способ их применения в обычной жизни.

Электротранспорт не может обойтись без линейных шаговых электродвигателей в первую очередь из-за обеспечения транспортному средству подходящего характера движения. Электротранспорт может равномерно разгоняться и двигаться с постоянной скоростью именно благодаря применению ЛШД. Значение скорости и ускорения лимитированы динамическими характеристиками транспортного средства и рельсового полотна, а также комфортабельностью и безопасностью перевозки пассажиров или груза.

Для транспортировки промышленных материалов: угля, древесины и т.п. линейные шаговые двигатели используются в конвейерных поездах. Конструкция работы ШЛД следующая: индукторы электропривода размещаются параллельно рельсовому полотну, дополнительная часть конструкции силовой установки располагается непосредственно на поезде или подвижном вагоне. В городском электротранспорте, наоборот, основной элемент ЛШД –  индукторы – располагаются на подвижном составе, а вторичный – вдоль рельсового полотна.

Цилиндрический линейный двигатель часто применяется в приводах разъединителей тяговых подстанций. Он не только помогает упростить конструкцию системы, но и повышает ее общую надежность и быстродействие.

Производственные автоматизированные линии также используют актуаторы в различных конструкциях: это все подъемных механизмы и системы вентиляции, в том числе эскалаторы и роботы для упаковки продукции.

В строительстве невозможно обойтись без сваезабивных молотов, в основе работы которых ЛШД выполняет ударные движения. Основным преимуществом конструкции сваезабивных молотов является простота производства деталей, термостойкость и отсутствие сложных условий для внедрения в эксплуатацию.

На стреле располагается статор, который с помощью специальной лебедки может двигаться по вертикальной оси. Вторичный элемент двигателя встраивается в ударную систему конструкции. Подъем ударного элемента выполняется посредствам направления бегущего поля вверх, а перед максимальной точкой вертикального положения силовая установка выключается, так что система падает вниз под действием силы тяжести и собственного веса. Для увеличения энергии удара двигатель остается в рабочем состоянии, но переводится перед точкой вертикального максимума в реверсивный режим работы. Чем глубже уходит свая, чем ниже на лебедке опускается статор силовой установки.

В металлургической промышленности используются магнитогидродинамические наносы, позволяющие перекачивать, транспортировать смешивать и дозировать электропровододящие жидкости, жидкий металл, а на атомных ЭС – жидкометаллический теплоноситель. В конструкции гидродинамических насосов отсутствуют подвижные механические элементы, а канал для транспортировки жидкого металла может быть полностью загерметезирован.

Другой обширной областью применения является медицина. Актуаторы используются в медицинской мебели, которая используется в стоматологии, гинекологии и хирургии. Все подвижные элементы мебели работают за счет встроенных в них актуаторов. Например, это стоматологические кресла с подвижными элементами, массажные кресла, тренажеры для восстановления после травм, а также инвалидные кресла.

Купить линейный шаговый двигатель

В Торговом Доме «Степмотор» в Санкт-Петербурге вы можете не только купить линейный шаговый двигатель, линейный привод с шаговый двигателем и актуатор, но и обязательно получите квалифицированную консультацию наших менеджеров по всем техническим возможностям каждой силовой установки.

Мы с удовольствием подберем шаговые двигатели, подходящие именно для вашего заказа, а также предоставим скидку при оптовом заказе или повторном обращении в наш Торговый Дом. Мы рады ответить на ваши вопросы ежедневно по будним дням с 9 до 18 по бесплатной по России горячей линии: 8-800-5555-068

Шаговый двигатель, виды, принцип работы, плюсы и минусы

Принцип работы шагового двигателя

Шаговый двигатель  nema34 12nm— это бесщеточное устройство с синхронным принципом работы и множеством обмоток. Работа двигателя основана на поэтапном включении обмотки ротора, обеспечивающей движение, то есть пошаговое движение ротора или его фиксацию. Вращение статора и ротора происходит за счет магнитного потока. Вращающая сила шагового двигателя пропорциональна напряженности магнитного поля, а интенсивность магнитного поля соответствует количеству витков обмотки и показателю тока в ней. Следовательно, шаговый двигатель — это устройство, преобразующее электрические импульсы в механическое движение. Конструкция двигателя состоит из свинца, вала и круглого корпуса.

Типы шаговых двигателей

Вы можете купить шаговые двигатели, выбрав из различных типов этих устройств. На современном рынке продаются следующие типы шаговых устройств:

Гибридный двигатель
Электродвигатель с регулируемым сопротивлением
Реактивный двигатель с постоянным магнитом
Двигатель с переменным сопротивлением вращается свободно и имеет три или четыре обмотки. Двигатель с постоянными магнитами имеет сопротивление вращению и имеет две обмотки. Гибридный двигатель — это улучшенная версия двигателя постоянного сопротивления.

заявление

Покупка шагового двигателя подходит для многих областей техники. Шаговые двигатели используются для приводов непрерывного движения или приводов с режимами старт-стоп. Покупка шаговых двигателей подходит для станков с ЧПУ, потому что они управляются серией электрических импульсов. Благодаря точному расположению, шаговые двигатели используются для работы компьютерной памяти и устройств чтения оптических дисков. Высокая надежность и хорошие технические характеристики валовых двигателей объясняют их широкое применение в военной промышленности. Кроме того, эти устройства используются в автомобилях, различном производственном оборудовании и бытовой технике.

Преимущества и недостатки использования

Перед покупкой шагового двигателя следует рассмотреть преимущества и недостатки его использования. Несомненным плюсом шагового двигателя является точность вращения: при попадании заряда на обмотку ротор будет вращаться до определенного уровня. Преимущество в том, что шаговый двигатель для ЧПУ можно купить по относительно низкой цене. Шаговый двигатель очень подходит для оборудования системы автоматизации технологического процесса. Шаговые двигатели могут быстро запускаться, останавливаться и перезапускаться. Эти устройства характеризуются высокой точностью длины шага и высокой повторяемостью, а каждое вращение не увеличивает процент ошибки. Умеет работать на пониженной скорости. Еще одно преимущество шагового двигателя — отсутствие щеток в его конструкции, что продлевает срок его службы и повышает надежность.

К недостаткам можно отнести способность шагового двигателя буксовать. Эта проблема возникает, когда программное обеспечение установлено неправильно, скорость входит в состояние резонанса и превышает общий уровень нагрузки. Чтобы предотвратить проскальзывание, на двигателе установлен датчик обратной связи для управления движением и скоростью вращения. При этом датчик только сигнализирует о наличии проблемы, для ее устранения необходимо остановить производственный процесс. Для предотвращения проскальзывания рекомендуется покупать шаговый двигатель с ЧПУ большей мощности. Это позволяет избежать проскальзывания шагового двигателя и полностью использовать его преимущества.

Шаговый двигатель, виды, принцип работы, плюсы и минусы

Шаговый двигатель, виды, принцип работы, плюсы и минусы
  • Фрезерно-гравировальныe станки
  • Лазерные станки с ЧПУ
  • Станок плазменной резки
  • Станки для школ
  • 3D Принтеры
  • Покрасочные станки и камеры
  • Комплектующие к ЧПУ
  • Комплектующие для лазерных станков
  • Комплектующие для волоконных лазеров
  • Готовые модули
  • Режущий инструмент
  • Фрезы ARDEN для ручных и ЧПУ фрезеров
    • Фрезы пазовые прямые
    • Фрезы для выравнивания поверхности
    • Фрезы V-образные
    • Фрезы кромочные прямые
    • Фрезы для врезания петель и замков
    • Фрезы пазовые галтельные
    • Фрезы радиусные полукруглые
    • Фрезы «Ласточкин хвост»
    • Фрезы пазовые
    • Фрезы четвертные
    • Фрезы профильные
      • Фреза «Гусёк» (псевдофилёнка), 222 серия
      • Фрезы «Гусёк» 210 серия
      • Фрезы «Тройной внешний радиус», 323 серия
      • Фрезы «Декоративный гусёк» 212 серия
      • Фрезы «Классический узор», 211 серия
      • Фрезы «Тройной внутренний радиус», 324 серия
      • Фрезы «Шар» 208 серия
      • Фрезы Бычий нос «Катушка», 330 серия
      • Фрезы внешнее и внутреннее скругление 2 в 1
      • Фрезы для скругления удлиненные
      • Фрезы мультипрофильные (Карниз), 351 серия
      • Фрезы овальное скругление (Жалюзи)
      • Фрезы превсофиленка «Волна-1»
      • Фрезы профильные «Ручка» 502 серии
      • Фрезы профильные «Углубленный шар», 329 серия
      • Фрезы профильные «Французская классика», 352 серия
      • Фрезы профильные для плинтусов, 403 серия
      • Фрезы фигурные «Классический гусёк», 311 серия
      • Фрезы филёночные, 416 серия
      • Фреза фигурная «Римский гусёк», 308 серия
      • Фрезы с канавкой с верхн. и нижн. подшипником
    • Фрезы для сращивания и мебельной обвязки
    • Комплектующие к фрезам ARDEN
    • Набор радиальных и фасочных фрез
  • Комплектующие для плазменной резки
  • Пневматическое оборудование
  • Дисковые пилы
  • Оборудование для покраски
  • Ручной инструмент

Теория шагового двигателя

При правильном применении линейные приводы марки Haydon™ обеспечивают до 20 миллионов циклов, а роторные двигатели Haydon обеспечивают до 25 000 часов работы. В конечном итоге усталость двигателя и результирующий срок службы определяются уникальным применением каждого клиента. Следующие определения важны для понимания двигательной жизни и усталости.

Непрерывный режим: Работа двигателя при его номинальном напряжении.

Рабочий цикл 25%: Работа двигателя при удвоенном номинальном напряжении на приводе L/R. Двигатель включен примерно 25% времени. Мощность двигателя примерно на 60 % больше, чем при номинальном напряжении. Обратите внимание, рабочий цикл не связан с нагрузкой на двигатель.

Ресурс: Ресурс линейного привода — это количество циклов, которое двигатель может выполнять при заданной нагрузке и поддерживать точность шага. Срок службы роторного двигателя – это количество часов работы.

Один цикл: Цикл линейного привода состоит из выдвижения и возврата в исходное положение.

Существуют некоторые общие рекомендации, которые можно использовать для выбора подходящего двигателя и обеспечения максимального срока службы. В конечном счете, чтобы определить производительность шагового двигателя в данной системе, лучше всего провести тестирование окончательной сборки в «полевых условиях» или в настройках, которые максимально приближены к этим условиям.

Поскольку в шаговом двигателе нет изнашиваемых щеток, его срок службы обычно намного превышает срок службы других механических компонентов системы.Если шаговый двигатель выйдет из строя, вероятно, будут задействованы определенные компоненты. Подшипники и интерфейс ходового винта/гайки (в линейных приводах) обычно являются первыми компонентами, испытывающими усталость. Требуемый крутящий момент или тяга, а также условия эксплуатации являются факторами, влияющими на эти компоненты двигателя.

Если двигатель работает при номинальном крутящем моменте или тяге или близко к ним, это может повлиять на срок службы. Испытания Haydon Kerk Motion Solutions показали, что срок службы двигателя увеличивается в геометрической прогрессии при снижении рабочих нагрузок.Как правило, двигатели должны быть рассчитаны на работу с нагрузкой от 40% до 60% от их максимальной допустимой нагрузки. Факторы окружающей среды, такие как высокая влажность, воздействие агрессивных химикатов, чрезмерная грязь/мусор и высокая температура, влияют на срок службы двигателя. Механические факторы в сборке, такие как боковая нагрузка на вал линейных приводов или несбалансированная нагрузка в поворотных приводах, также отрицательно влияют на срок службы.

Если двигатель используется с уменьшенным рабочим циклом и к двигателю приложено избыточное напряжение, время «включения» должно быть таким, чтобы не превышался максимальный рост температуры двигателя.Если у двигателя недостаточно времени «выключено», будет выделяться слишком много тепла, что приведет к перегреву обмоток и, в конечном итоге, к выходу из строя.

Надлежащее проектирование системы, минимизирующей эти факторы, обеспечит максимальный срок службы двигателя. Первым шагом к максимальному увеличению срока службы является выбор двигателя с коэффициентом безопасности, равным двум или более. Вторым шагом является обеспечение механической прочности системы за счет сведения к минимуму боковых нагрузок, несбалансированных нагрузок и ударных нагрузок. Система также должна рассеивать тепло.Воздушный поток вокруг двигателя или монтаж, который обеспечивает некоторый отвод тепла, является типичным средством отвода тепла. Если в системе присутствуют агрессивные химикаты, двигатель и все остальные компоненты должны быть защищены. Наконец, тестирование двигателя и узла в «полевых условиях» обеспечит пригодность для применения.

При соблюдении этих простых правил линейные приводы Haydon™ обеспечивают надежную работу в широком диапазоне применений. Если вам нужна помощь в проектировании, инженеры по применению Haydon Kerk помогут вам добиться максимального срока службы и производительности наших двигателей.

Строительство, работа, типы и их применение

Шаговый двигатель представляет собой электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Кроме того, это бесщеточный синхронный электродвигатель, который может разделить полный оборот на большое количество шагов. Положением двигателя можно точно управлять без какого-либо механизма обратной связи, если размер двигателя тщательно подобран для конкретного применения. Шаговые двигатели аналогичны вентильным реактивным двигателям.Шаговый двигатель использует теорию работы магнитов, чтобы заставить вал двигателя поворачиваться на точное расстояние при подаче электрического импульса. Статор имеет восемь полюсов, а ротор – шесть полюсов. Ротору потребуется 24 импульса электричества, чтобы пройти 24 шага и совершить один полный оборот. Другими словами, ротор будет двигаться точно на 15° для каждого импульса электричества, который получает двигатель.


Конструкция и принцип работы

Конструкция шагового двигателя очень похожа на двигатель постоянного тока.Он включает в себя постоянный магнит, такой как ротор, который находится посередине, и он будет вращаться, когда на него действует сила. Этот ротор закрыт через нет. статора, который намотан через магнитную катушку на всем его протяжении. Статор расположен рядом с ротором, так что магнитные поля внутри статоров могут управлять движением ротора.

Шаговый двигатель

Шаговым двигателем можно управлять, подавая питание на каждый статор один за другим. Таким образом, статор будет намагничиваться и работать как электромагнитный полюс, который использует энергию отталкивания ротора для движения вперед.Альтернативное намагничивание статора, а также размагничивание будут постепенно сдвигать ротор и позволяют ему вращаться с большим контролем.

Принцип работы шагового двигателя — электромагнетизм. Он включает в себя ротор, который сделан с постоянным магнитом, тогда как статор с электромагнитами. Как только питание подается на обмотку статора, внутри статора возникает магнитное поле. Теперь ротор в двигателе начнет двигаться вместе с вращающимся магнитным полем статора.Таков основной принцип работы этого двигателя.

Конструкция шагового двигателя

В этом двигателе есть мягкое железо, заключенное в электромагнитные статоры. Полюса статора, как и ротора, не зависят от типа шагового двигателя. Как только на статоры этого двигателя подается питание, ротор будет вращаться, чтобы выровняться со статором, в противном случае он будет вращаться, чтобы иметь наименьший зазор в статоре. Таким образом, статоры активируются последовательно, чтобы вращать шаговый двигатель.

Техника вождения

Техника управления шаговым двигателем s возможна с некоторыми специальными схемами из-за их сложной конструкции. Существует несколько способов управления этим двигателем, некоторые из них обсуждаются ниже на примере четырехфазного шагового двигателя.

Режим одиночного возбуждения

Основным методом управления шаговым двигателем является одиночный режим возбуждения. Это старый метод, и в настоящее время он мало используется, но об этой технике нужно знать.В этом методе каждая фаза, в противном случае статор рядом друг с другом, будет запускаться одна за другой поочередно с помощью специальной схемы. Это намагнитит и размагнитит статор, чтобы продвинуть ротор вперед.

Полношаговый привод

В этом методе два статора активируются одновременно, а не один за очень короткий период времени. Этот метод приводит к высокому крутящему моменту и позволяет двигателю управлять высокой нагрузкой.

Полушаговый привод

Этот метод очень похож на Полношаговый привод, потому что два статора будут расположены рядом друг с другом, так что он будет активирован первым, а третий будет активирован после этого.Этот тип цикла для переключения двух статоров сначала и после этого третий статор будет управлять двигателем. Этот метод приведет к улучшению разрешения шагового двигателя при уменьшении крутящего момента.

Микрошаговый

Этот метод наиболее часто используется из-за его точности. Переменный ступенчатый ток будет подаваться схемой драйвера шагового двигателя к обмоткам статора в виде синусоидальной формы волны. Точность каждого шага может быть повышена за счет этого небольшого ступенчатого тока.Этот метод широко используется, поскольку он обеспечивает высокую точность, а также в значительной степени снижает рабочий шум.

Схема шагового двигателя и его работа

Шаговые двигатели работают иначе, чем щеточные двигатели постоянного тока, которые вращаются при подаче напряжения на их клеммы. Шаговые двигатели, с другой стороны, фактически имеют несколько зубчатых электромагнитов, расположенных вокруг центрального куска железа в форме шестеренки. Электромагниты запитываются от внешней схемы управления, например микроконтроллера.

Схема шагового двигателя

Чтобы заставить вал двигателя вращаться, сначала на один электромагнит подается питание, которое заставляет зубья шестерни магнитно притягиваться к зубьям электромагнита. В момент, когда зубья шестерни выровнены таким образом с первым электромагнитом, они немного смещены относительно следующего электромагнита. Таким образом, когда следующий электромагнит включается, а первый выключается, шестерня слегка вращается, чтобы выровняться со следующим, и оттуда процесс повторяется. Каждое из этих небольших вращений называется шагом, а целое число шагов составляет полный оборот.

Таким образом, двигатель можно вращать точно. Шаговый двигатель вращается не непрерывно, а ступенчато. На статоре закреплены 4 катушки с углом 90 o между собой. Соединения шагового двигателя определяются способом соединения катушек. В шаговом двигателе катушки не соединены. Двигатель имеет шаг вращения 90 o , при этом катушки запитываются в циклическом порядке, определяя направление вращения вала.

Работа этого двигателя отображается при нажатии переключателя.Катушки активируются последовательно с интервалом в 1 секунду. Вал поворачивается на 90 o  каждый раз, когда активируется следующая катушка. Его низкоскоростной крутящий момент будет напрямую зависеть от тока.

Типы шаговых двигателей

Существует три основных типа шаговых двигателей:

  • Шаговый двигатель с постоянными магнитами
  • Гибридный синхронный шаговый двигатель
  • Шаговый двигатель с переменным сопротивлением
Шаговый двигатель с постоянными магнитами

Двигатели с постоянными магнитами используют постоянный магнит (PM) в роторе и работают за счет притяжения или отталкивания между электромагнитами ротора PM и статора.

Это наиболее распространенный тип шагового двигателя по сравнению с другими типами шаговых двигателей, представленными на рынке. Этот двигатель включает в себя постоянные магниты в конструкции двигателя. Этот тип двигателя также известен как двигатель консервной банки / банки. Основным преимуществом этого шагового двигателя является меньшая стоимость производства. На каждый оборот у него 48-24 шага.

Шаговый двигатель с переменным сопротивлением
Двигатели с переменным сопротивлением

(VR) имеют ротор из простого железа и работают по принципу минимального сопротивления при минимальном зазоре, поэтому точки ротора притягиваются к полюсам магнита статора.

Шаговый двигатель, как и переменное сопротивление, является основным типом двигателя, и он используется в течение последних многих лет. Как следует из названия, угловое положение ротора в основном зависит от сопротивления магнитной цепи, которое может образовываться между зубьями статора, а также ротора.

Гибридный синхронный шаговый двигатель
Гибридные шаговые двигатели

названы так потому, что в них используется комбинация методов постоянного магнита (PM) и переменного магнитного сопротивления (VR) для достижения максимальной мощности при небольших размерах корпуса.

Наиболее популярным типом двигателя является гибридный шаговый двигатель, поскольку он обеспечивает хорошие характеристики по сравнению с ротором с постоянными магнитами с точки зрения скорости, шагового разрешения и удерживающего момента. Но этот тип шагового двигателя дороже по сравнению с шаговыми двигателями с постоянными магнитами. Этот двигатель сочетает в себе характеристики шаговых двигателей с постоянными магнитами и с переменным сопротивлением. Эти двигатели используются там, где требуется меньший угол шага, например 1,5, 1,8 и 2,5 градуса.

Как выбрать шаговый двигатель?

Прежде чем выбрать шаговый двигатель для ваших требований, очень важно изучить кривую скорости вращения двигателя.Таким образом, эту информацию можно получить у разработчика двигателя, и она представляет собой графическое обозначение крутящего момента двигателя при заданной скорости. Кривая крутящего момента двигателя должна точно соответствовать требованиям применения; в противном случае ожидаемая производительность системы не может быть достигнута.

Типы проводки

Шаговые двигатели обычно представляют собой двухфазные двигатели, такие как униполярные или биполярные. На каждую фазу в униполярном двигателе приходится две обмотки. Здесь отвод от центра — это обычный вывод между двумя обмотками к полюсу.Униполярный двигатель имеет от 5 до 8 отведений.

В конструкции, где общие два полюса разделены, но с отводом по центру, этот шаговый двигатель включает в себя шесть выводов. Если двухполюсные средние отводы короткие внутри, то этот двигатель включает пять проводов. Униполярный с 8 проводами облегчит как последовательное, так и параллельное соединение, в то время как двигатель с пятью или шестью проводами имеет последовательное соединение катушки статора. Работа униполярного двигателя может быть упрощена, потому что при их работе нет необходимости реверсировать поток тока в цепи возбуждения, что известно как бифилярные двигатели.

В биполярном шаговом двигателе на каждый полюс приходится одна обмотка. Направление питания должно измениться через схему управления, чтобы она стала сложной, поэтому эти двигатели называются унифилярными двигателями.

Управление шаговым двигателем путем изменения тактовых импульсов

Схема управления шаговым двигателем

представляет собой простую и недорогую схему, в основном используемую в приложениях с низким энергопотреблением. На рисунке показана схема, состоящая из 555 таймеров ИС в виде стабильного мультивибратора. Частота рассчитывается с использованием данного соотношения.

Частота = 1/T = 1,45/(RA + 2RB)C, где RA = RB = R2 = R3 = 4,7 кОм и C = C2 = 100 мкФ.

Управление шаговым двигателем путем изменения тактовых импульсов

Выход таймера используется в качестве тактового сигнала для двух двойных D-триггеров 7474 (U4 и U3), сконфигурированных как кольцевой счетчик. При первоначальном включении питания устанавливается только первый триггер (т. е. выход Q на выводе 5 U3 будет в состоянии логической «1»), а остальные три триггера сбрасываются (т. е. выход Q находится в состоянии логической «1»). 0). При получении тактового импульса выход логической «1» первого триггера смещается на второй триггер (вывод 9 U3).

Таким образом, выход логической 1 продолжает циклически сдвигаться с каждым тактовым импульсом. Выходы Q всех четырех триггеров усиливаются массивами транзисторов Дарлингтона внутри ULN2003 (U2) и подключены к обмоткам шагового двигателя оранжевым, коричневым, желтым, черным к 16, 15, 14, 13 ULN2003 и красным к +ве питание.

Общая точка обмотки подключена к источнику питания +12 В постоянного тока, который также подключен к контакту 9 ULN2003. Цветовой код, используемый для обмоток, может варьироваться от производителя к производителю.Когда питание включено, управляющий сигнал, подключенный к контакту SET первого триггера и контактам CLR трех других триггеров, становится активным «низким» (из-за цепи сброса питания, образованной резистором R1). -C1), чтобы установить первый триггер и сбросить остальные три триггера.

При сбросе Q1 IC3 становится «высоким», в то время как все остальные выходы Q переходят в «низкий». Внешний сброс можно активировать, нажав переключатель сброса. Нажав переключатель сброса, вы можете остановить шаговый двигатель.Двигатель снова начинает вращаться в том же направлении при отпускании переключателя сброса.

Разница между шаговым двигателем и серводвигателем

Серводвигатели

подходят для приложений с высоким крутящим моментом и скоростью, в то время как шаговый двигатель дешевле, поэтому они используются там, где требуется высокий удерживающий момент, ускорение от низкого до среднего, открытая или замкнутая операционная гибкость. Разница между шаговым двигателем и серводвигателем заключается в следующем.

Шаговый двигатель

Серводвигатель

Двигатель, который движется дискретными шагами, известен как шаговый двигатель. Серводвигатель — это двигатель с замкнутым контуром, который подключен к энкодеру для обеспечения обратной связи по скорости и положению.

 

Шаговый двигатель используется там, где контроль и точность являются главными приоритетами Серводвигатель используется там, где скорость является основным приоритетом

 

Общее количество полюсов шагового двигателя варьируется от 50 до 100 Общее количество полюсов серводвигателя варьируется от 4 до 12
В замкнутой системе эти двигатели двигаются с постоянным импульсом Этим двигателям требуется энкодер для изменения импульсов для управления положением.

 

Крутящий момент высок на меньшей скорости Низкий крутящий момент на высокой скорости
Время позиционирования меньше при коротких ходах Время позиционирования меньше при длинных ходах
Движение по инерции с высокими допусками Движение по инерции с низким допуском
Этот двигатель подходит для механизмов с низкой жесткостью, таких как шкивы и ремни Не подходит для менее жесткого механизма
Высокая скорость отклика Отзывчивость низкая
Используются для переменных нагрузок Не используются для переменных нагрузок
Регулировка усиления/настройки не требуется Требуется регулировка усиления/настройки
Шаговый двигатель и двигатель постоянного тока

И шаговый двигатель, и двигатель постоянного тока используются в различных промышленных приложениях, но основные различия между этими двумя двигателями немного сбивают с толку.Здесь мы перечисляем некоторые общие характеристики этих двух конструкций. Каждая характеристика обсуждается ниже.

Характеристики

Шаговый двигатель

Двигатель постоянного тока

Характеристики управления Простой и удобный микроконтроллер Просто и не требует дополнительных приспособлений
Диапазон скорости  Низкий от 200 до 2000 об/мин Умеренный
Надежность Высокий Умеренный
Эффективность Низкий Высокий
Характеристики крутящего момента или скорости Наибольший крутящий момент при меньшем числе скоростей Высокий крутящий момент при низких скоростях
Стоимость Низкий Низкий
Параметры шагового двигателя

Параметры шагового двигателя в основном включают угол шага, количество шагов для каждого оборота, количество шагов для каждой секунды и число оборотов в минуту.

Угол шага

Угол шага шагового двигателя можно определить как угол, на который поворачивается ротор двигателя после подачи одиночного импульса на вход статора. Разрешение двигателя можно определить как количество шагов двигателя и количество оборотов ротора.

Разрешение = количество шагов/количество оборотов ротора

Расположение двигателя определяется углом шага и выражается в градусах.Разрешение мотора (номер шага) — нет. шагов, которые совершаются за один оборот ротора. Когда угол шага двигателя мал, разрешение для расположения этого двигателя высокое.

Точность расположения объектов через этот мотор в основном зависит от разрешения. Как только разрешение высокое, точность будет низкой.

Некоторые прецизионные двигатели могут создавать 1000 шагов за один оборот, включая угол шага 0,36 градуса.Типичный двигатель включает угол шага 1,8 градуса с 200 шагами на каждый оборот. Различные углы шага, такие как 15 градусов, 45 градусов и 90 градусов, очень распространены в обычных двигателях. Количество углов может изменяться от двух до шести, а небольшой угол шага может быть достигнут за счет прорезей полюсных частей.

Шагов для каждого оборота

Шаги для каждого разрешения могут быть определены как количество углов шага, необходимое для полного оборота. Формула для этого: 360°/угол шага.

Шагов в секунду

Этот тип параметра в основном используется для измерения количества шагов, пройденных за каждую секунду.

Число оборотов в минуту

RPM — число оборотов в минуту. Он используется для измерения частоты вращения. Таким образом, используя этот параметр, мы можем рассчитать количество оборотов за одну минуту. Основное соотношение между параметрами шагового двигателя выглядит следующим образом.

Шагов в секунду = оборотов в минуту x шагов в оборот / 60

Взаимодействие шагового двигателя с микроконтроллером 8051

Интерфейс шагового двигателя

с 8051 очень прост благодаря использованию трех режимов, таких как волновой привод, полный шаг и полушаг, путем подачи 0 и 1 на четыре провода двигателя в зависимости от того, какой режим привода мы должны выбрать для запуска этого двигателя.

Оставшиеся два провода должны быть подключены к источнику питания. Здесь используется униполярный шаговый двигатель, где четыре конца катушек подключены к основным четырем контактам порта-2 в микроконтроллере с помощью ULN2003A.

Этот микроконтроллер не обеспечивает достаточный ток для управления катушками, поэтому микросхема драйвера тока похожа на ULN2003A. Необходимо использовать ULN2003A, представляющий собой набор из 7 пар NPN-транзисторов Дарлингтона. Спроектировать пару Дарлингтона можно с помощью двух биполярных транзисторов, которые соединены для достижения максимального усиления тока.

В микросхеме драйвера ULN2003A количество входных контактов равно 7, выходных контактов равно 7, где два контакта предназначены для питания и клемм заземления. Здесь используются 4-входные и 4-выходные контакты. В качестве альтернативы ULN2003A для усиления тока также используется микросхема L293D.

Необходимо очень внимательно следить за двумя общими проводами и четырьмя проводами катушки, иначе шаговый двигатель не будет вращаться. Это можно увидеть, измерив сопротивление с помощью мультиметра, но мультиметр не будет отображать никаких показаний между двумя фазами проводов.Как только общий провод и два других провода находятся в одинаковой фазе, они должны показывать одинаковое сопротивление, тогда как конечные точки двух катушек в одинаковой фазе будут демонстрировать двойное сопротивление по сравнению с сопротивлением между общей точкой, а также одной конечной точкой.

Поиск и устранение неисправностей
  • Поиск и устранение неисправностей — это процесс проверки состояния двигателя, работает он или нет. Следующий контрольный список используется для устранения неполадок шагового двигателя.
  • Сначала проверьте соединения, а также код цепи.
  • Если все в порядке, затем убедитесь, что двигатель получает правильное напряжение питания, иначе он просто вибрирует, но не вращается.
  • Если подача напряжения в норме, проверьте конечные точки четырех катушек, связанных с микросхемой ULN2003A.
  • Сначала найдите две основные конечные точки и подключите их к источнику питания 12 В, после чего подключите оставшиеся четыре провода к микросхеме ULN2003A. Пока шаговый двигатель не запустится, попробуйте все возможные комбинации. Если это соединение неправильное, то этот двигатель будет вибрировать вместо вращения.
Могут ли шаговые двигатели работать непрерывно?

Как правило, все двигатели работают или вращаются непрерывно, но большинство двигателей не могут остановиться, пока они находятся под напряжением. Когда вы пытаетесь ограничить вал двигателя, когда он находится под напряжением, он сгорит или сломается.

В качестве альтернативы, шаговые двигатели предназначены для выполнения дискретного шага, а затем ожидания; снова шаг и остаться там. Если мы хотим, чтобы двигатель оставался в одном месте меньше времени, прежде чем снова сделать шаг, тогда он будет выглядеть как непрерывное вращение.Потребляемая мощность этих двигателей высока, но рассеивание мощности в основном происходит, когда двигатель остановлен или плохо спроектирован, тогда есть вероятность перегрева. По этой причине ток питания двигателя часто уменьшается, когда двигатель находится в положении удержания в течение длительного времени.

Основная причина заключается в том, что когда двигатель вращается, его входная электрическая часть может быть преобразована в механическую энергию. Когда двигатель останавливается во время вращения, вся входная мощность может быть преобразована в тепло внутри катушки.

Преимущества

Преимущества шагового двигателя включают следующее.

  • Прочность
  • Простая конструкция
  • Может работать в разомкнутой системе управления
  • Техническое обслуживание низкое
  • Работает в любой ситуации
  • Надежность высокая
  • Угол поворота двигателя пропорционален входному импульсу.
  • Двигатель имеет полный крутящий момент в состоянии покоя.
  • Точное позиционирование и повторяемость движения, так как хорошие шаговые двигатели имеют точность 3–5% шага, и эта ошибка не накапливается от одного шага к другому.
  • Отличный отклик на пуск, остановку и реверс.
  • Очень надежен, так как в двигателе нет контактных щеток. Поэтому срок службы двигателя просто зависит от срока службы подшипника.
  • Реакция двигателя на цифровые входные импульсы обеспечивает управление без обратной связи, что делает управление двигателем проще и дешевле.
  • Можно добиться очень низкоскоростного синхронного вращения с нагрузкой, непосредственно соединенной с валом.
  • Может быть реализован широкий диапазон скоростей вращения, поскольку скорость пропорциональна частоте входных импульсов.

Недостатки

К недостаткам шагового двигателя относятся следующие.

  • Эффективность низкая
  • Крутящий момент двигателя будет быстро снижаться со скоростью
  • Низкая точность
  • Обратная связь не используется для указания возможных пропущенных шагов
  • Малый крутящий момент по отношению к коэффициенту инерции
  • Чрезвычайно шумный
  • Если двигатель не управляется должным образом, могут возникнуть резонансы
  • Эксплуатация этого двигателя непроста на очень высоких скоростях.
  • Необходима специальная схема управления
  • По сравнению с двигателями постоянного тока потребляет больше тока

Приложения

приложений шагового двигателя включают следующее.

  1. Промышленные машины – Шаговые двигатели используются в автомобильных датчиках и станочном автоматизированном производственном оборудовании.
  2. Безопасность – новые продукты для видеонаблюдения в сфере безопасности.
  3. Медицинский номер . Шаговые двигатели используются в медицинских сканерах, пробоотборниках, а также в цифровых стоматологических фотографиях, жидкостных насосах, респираторах и оборудовании для анализа крови.
  4. Бытовая электроника – Шаговые двигатели в камерах для функций автоматической фокусировки и масштабирования цифровых камер.

А также есть приложения для бизнес-машин, приложения для компьютерной периферии.

Таким образом, это все о шаговых двигателях, таких как конструкция, принцип работы, различия, преимущества, недостатки и области их применения. Теперь у вас есть представление о типах супердвигателей и их применении, если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме или по электрическим и электронным проектам, оставьте комментарии ниже.

Фото Кредит

Основы и принцип работы шагового двигателя

Основы работы с шаговым двигателем
Что такое шаговый двигатель? Шаговый двигатель представляет собой привод, преобразующий электрический импульс в угловое перемещение. Как правило, при получении импульсного сигнала шаговый двигатель будет поворачиваться на фиксированный угол (а именно «угол шага») в соответствии с направлением, заданным для шагового двигателя. Объем углового смещения можно контролировать, контролируя число импульсов для достижения цели точного позиционирования.Между тем, скорость вращения и ускорение двигателя можно контролировать, контролируя частоту импульсов для достижения цели управления скоростью.

Принцип работы шагового двигателя
Как работает шаговый двигатель? Ротор шагового двигателя представляет собой постоянный магнит, когда ток течет по обмотке статора, обмотка статора создает векторное магнитное поле. Магнитное поле заставляет ротор вращаться на угол, так что пара магнитных полей ротора и направление магнитного поля статора согласованы.Когда вектор магнитного поля статора поворачивается на угол, ротор также вращается с магнитным полем на угол. Каждый раз, когда подается электрический импульс, двигатель поворачивается на один градус дальше. Угловое смещение, которое он выдает, пропорционально количеству входных импульсов, а скорость пропорциональна частоте импульсов. Измените порядок мощности обмотки, двигатель будет двигаться в обратном направлении. Следовательно, он может управлять вращением шагового двигателя, контролируя количество импульсов, частоту и электрическую последовательность каждой фазной обмотки двигателя.

Типы шаговых двигателей
Шаговые двигатели делятся на три типа: шаговые двигатели с постоянными магнитами (PM), шаговые двигатели с переменным сопротивлением (VR) и гибридные шаговые двигатели (HB).

    1. Шаговый двигатель с постоянными магнитами обычно двухфазный, с небольшим крутящим моментом и объемом; его угол шага обычно составляет 7,5 ° или 15 °.
    2. Шаговый двигатель
    3. VR, как правило, трехфазный, может быть реализован высокий выходной крутящий момент; угол шага обычно 1,5, но шум и вибрация большие; магнитопровод ротора шагового двигателя VR выполнен из магнитомягких материалов.На роторе имеется многофазная обмотка возбуждения. Крутящий момент создается за счет изменения магнитной проводимости.
    4. Шаговый двигатель
    5. HB, указывающий на сочетание преимуществ PM и VR, делится на 2-фазный, 3-фазный и 5-фазный. Шаговый угол 2-фазного обычно составляет 1,8°, 3-фазного 1,2° и 5-фазного 0,72°. Он в основном широко применяется.

Выбор шагового двигателя

    1. Угол шага: необходимо выбрать угол шага двигателя в соответствии с требованиями точности нагрузки.Наименьший коэффициент разрешения нагрузки обычно преобразуется в вал двигателя, обратите внимание на угол для каждого коэффициента разрешения, а угол шага двигателя должен быть равен или меньше угла. Как правило, угол шага 2-фазного двигатель 0,9°/1,8°, 3-фазный 1,2° и 5-фазный 0,36°/0,72°. 2-фазный шаговый двигатель ATO имеет угол шага 1,8 градуса, а 3-фазный шаговый двигатель имеет угол шага 1,2 градуса.
    2. Статический крутящий момент: Выберите статический крутящий момент в соответствии с нагрузкой двигателя, при этом нагрузку можно разделить на инерционную и фрикционную.При прямом пуске двигателя (как правило, с низкой скорости на высокую) учитывайте два вида нагрузки. При запуске двигателя с ускорением учитывайте инерционную нагрузку; когда двигатель вращается с постоянной скоростью, учитывайте только нагрузку от трения. Как правило, статический крутящий момент должен в 2-3 раза превышать нагрузку трения.
    3. Ток: Что касается двигателей с одинаковым статическим крутящим моментом, существует большая разница в их характеристиках движения из-за разницы в параметрах тока.О токе тока можно судить по диаграмме частотной характеристики крутящего момента.

Если вы ищете шаговый двигатель Nema 17, шаговый двигатель Nema 23, шаговый двигатель Nema 34, ATO.com — лучший выбор для вас.

Шаговый двигатель

: основы, типы и работа

 

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель или шаговый двигатель — это бесщеточный синхронный двигатель, который делит полный оборот на несколько шагов.В отличие от бесщеточного двигателя постоянного тока, который непрерывно вращается при подаче на него фиксированного напряжения постоянного тока, шаговый двигатель вращается с дискретными углами шага. Таким образом, шаговые двигатели изготавливаются с шагом на оборот 12, 24, 72, 144, 180 и 200, что дает угол шага 30, 15, 5, 2,5, 2 и 1,8 градуса на шаг. Шаговый двигатель может управляться как с обратной связью, так и без нее.

 

Рис. 1. Изображение широко используемого бесщеточного шагового двигателя постоянного тока

 

Как работает шаговый двигатель?

Шаговые двигатели работают по принципу электромагнетизма.Вал ротора из мягкого железа или магнита окружен электромагнитными статорами. Ротор и статор имеют полюса, которые могут быть зубчатыми или нет, в зависимости от типа шагового двигателя. Когда на статоры подается питание, ротор перемещается, чтобы выровняться со статором (в случае шагового двигателя с постоянным магнитом) или перемещается, чтобы иметь минимальный зазор со статором (в случае шагового двигателя с переменным сопротивлением). Таким образом, статоры последовательно запитываются, чтобы вращать шаговый двигатель. Получите больше информации о работе шаговых двигателей с помощью интересных изображений на сайте stepper motor Insight.

 

 

Рис. 2: Общий обзор внутренней структуры и работы типичного шагового двигателя

 

Типы шаговых двигателей

По конструкции шаговые двигатели делятся на три больших класса:

1.      Шаговый двигатель с постоянными магнитами

2.      Шаговый двигатель с переменным магнитным сопротивлением

3.      Гибридный шаговый двигатель

Эти три типа подробно описаны в следующих разделах.

 

 

Тип 1: постоянный магнит

1.     Шаговый двигатель с постоянными магнитами :

Полюса ротора и статора шагового двигателя с постоянными магнитами не имеют зубьев. Вместо этого ротор имеет чередующиеся северный и южный полюса, параллельные оси вала ротора.

 

Рис. 3: Схема поперечного сечения двухфазного постоянного шагового двигателя

 

Когда статор находится под напряжением, он создает электромагнитные полюса.Магнитный ротор выравнивается вдоль магнитного поля статора. Затем в последовательности подается питание на другой статор, так что ротор движется и выравнивается с новым магнитным полем. Таким образом, подача питания на статоры в фиксированной последовательности приводит к вращению шагового двигателя на фиксированные углы.

 

 

Рис. 4: Схема, поясняющая работу шагового двигателя с постоянными магнитами

 

Разрешение шагового двигателя с постоянными магнитами можно увеличить, увеличив количество полюсов в роторе или увеличив количество фаз.

 

Рис. 5: Рисунок, показывающий способы увеличения разрешения шагового двигателя с постоянными магнитами

 

 

Тип 2: переменное сопротивление

2.     Шаговый двигатель с переменным сопротивлением   

Шаговый двигатель с переменным магнитным сопротивлением имеет зубчатый ротор из немагнитного мягкого железа. Когда катушка статора находится под напряжением, ротор перемещается так, чтобы между статором и его зубьями был минимальный зазор.

 

Рис.6: Принципиальная схема двухфазного шагового двигателя с переменным сопротивлением

 

Зубья ротора сконструированы таким образом, что при совмещении с одним статором они смещаются по отношению к следующему статору. Теперь, когда на следующий статор подается питание, ротор перемещается, чтобы выровнять свои зубья со следующим статором. Таким образом, подача питания на статоры в фиксированной последовательности завершает вращение шагового двигателя.

 

 

Рис. 7: Схема, поясняющая работу шагового двигателя с переменным сопротивлением

 

Разрешение шагового двигателя с переменным сопротивлением можно увеличить, увеличив количество зубцов в роторе и увеличив количество фаз.

 

 

Рис. 8: Рисунок, показывающий способы увеличения разрешения шагового двигателя с переменным сопротивлением

 

 

Тип 3: Гибрид

3.     Гибридный шаговый двигатель :

Гибридный шаговый двигатель представляет собой комбинацию постоянного магнита и переменного магнитного сопротивления. Он имеет ротор с магнитными зубьями, который лучше направляет магнитный поток в нужное место в воздушном зазоре.

 

Рис.9: Конструкция двухфазного гибридного двигателя

 

Магнитный ротор имеет две чашки. Один для северных полюсов и второй для южных полюсов. Чашки ротора сконструированы таким образом, что северный и южный полюса расположены попеременно. Узнайте о гибридном шаговом двигателе.

 

Рис. 10: Схема, показывающая внутреннюю структуру магнитного ротора в гибридном двигателе

 

Гибридный двигатель вращается по тому же принципу последовательного возбуждения катушек статора.

 

 

Рис. 11: Схема, поясняющая работу гибридного шагового двигателя

 

 

 

Типы проводки

Типы обмотки и вывода

Шаговые двигатели в основном двухфазные. Они могут быть однополярными или биполярными. У униполярного шагового двигателя по две обмотки на фазу. Две обмотки к полюсу могут иметь один общий вывод, т. е. с отводом от центра. Униполярный двигатель, таким образом, имеет пять, шесть или восемь выводов.В конструкциях, в которых общие два полюса разделены, но имеют отвод посередине, двигатель имеет шесть выводов. Если центральные ответвления двух полюсов внутренне короткие, двигатель имеет пять проводов. Восьмивыводной униполярный двигатель обеспечивает как последовательное, так и параллельное соединение, в то время как пятивыводные и шестипроводные двигатели имеют последовательное соединение катушек статора. Униполярный двигатель упрощает работу, так как при их работе нет необходимости реверсировать ток в цепи возбуждения. Их еще называют бифилярными моторами.

 

 

Рис. 12: Схема подключения униполярного шагового двигателя с разными выводами

 

В биполярном шаговом двигателе одна обмотка на полюс. Направление тока должно быть изменено управляющей схемой, поэтому управляющая схема биполярного шагового двигателя становится сложной. Их также называют унифилярными двигателями.

 

Рис. 13. Схема подключения биполярного шагового двигателя с выводами

 

 

 

Шаговые режимы

Существует три шаговых режима шагового двигателя.Шаговый режим относится к последовательности включения катушек статора.

1.      Волновой привод (по одной фазе)

2.      Полный привод (две фазы включены одновременно)

3.      Полупривод (одновременное включение одной и двух фаз)

 

1.     Волновой привод :

В шаговом режиме волнового привода одновременно активируется только одна фаза.

 

Рис. 14. Шаблон шагового режима волнового привода в шаговом двигателе

2. Полный привод :

При полном приводе одновременно подаются две фазы.

 

Рис. 15: Схема шагового режима полного привода в шаговом двигателе

 

3.     Полупривод :

В половинном приводе попеременно запитываются одна и две фазы. Это увеличивает разрешение двигателя.

Рис. 16. Модель шагового режима полупривода в шаговом двигателе

 

 

 

]]>

 

]]>
Filed Under: Recent Articles
Tagged With: гибрид, двигатель, постоянный магнит, шаговый двигатель, переменное сопротивление
 

Принцип работы шагового двигателя — ваш электрический гид

Привет друзья,
 
В этой статье я обсуждаю принцип работы шагового двигателя , его основы и области применения.Вы найдете его информативным и интересным. Так что продолжайте читать.
 
Как следует из названия, шаговый двигатель в пределах своего рабочего диапазона и возможностей запускает, останавливает, реверсирует и перемещается на заданный угол шага по командам от электронного логического контроллера. Другими словами, шаговый двигатель — это устройство, которое преобразует цифровые импульсы в точное угловое движение.

Шаговый двигатель представляет собой двигатель постоянного тока с полем, размещенным на роторе в виде постоянных магнитов с двумя, тремя или четырьмя наборами катушек, называемых фазами, размещенными в статоре вокруг ротора.Обмотки подключены к внешнему логическому драйверу, который последовательно подает на обмотки импульсы напряжения. Двигатель реагирует на эти импульсы и по команде выполняет операции пуска, останова и реверса.

И ротор, и статор имеют определенное количество зубьев, соответствующее расчетному углу шага. Угол шага определяется как угловое смещение ротора в ответ на каждый импульс.
 
Положение ротора зависит от угла шага и количества импульсов.Скорость вращения зависит от скорости импульсов (а не напряжения питания), которые точно контролируются; что делает шаговый двигатель идеальным приводом для операций, связанных с точным позиционированием. В отличие от управляющих и серводвигателей, для замыкания контура и контроля положения и скорости ротора не требуется обмотка управления с обратной связью.
 
Принцип работы шагового двигателя поясняется на рисунке. Ротор занимает положение по возбуждению обмотки:

  • В положении (a) только обмотка A находится под напряжением.
  • В положении (b) обе обмотки, A и B , находятся под напряжением.
  • В положении (с) обмотка B находится под напряжением и т.д.

Из приведенного выше рисунка легко понять, что мы можем вращать ротор ступенчато, подавая ток на катушки статора в определенной последовательности. Это то, что мы делаем в шаговых двигателях. Подробную информацию о работе шагового двигателя вы можете найти в моей следующей статье.
 
Система шагового двигателя должна ускоряться и замедляться со скоростью, позволяющей двигателю преодолевать инерцию системы.По этой причине роторы имеют меньший диаметр и большую длину. Если шаговый двигатель динамически перегружен, у него будет проскальзывать фаза. Эти двигатели лучше всего подходят для приложений, где нагрузки находятся в пределах мощности двигателя.
 
Удерживающий момент — это максимальный момент нагрузки, который может преодолеть двигатель, не вызывая проскальзывания ротора из положения устойчивого равновесия.
 
Работа шагового двигателя точна и точна в широком диапазоне скоростей.Допуск точности – это максимальное отклонение от номинальных значений смещения каждого ротора в ответ на входной импульс в условиях холостого хода. Допуск точности обычно находится в диапазоне от 3 до 5%, и эта ошибка не является кумулятивной.

Диапазон отклика шагового двигателя

Если скорость переключения постепенно увеличивается, достигается точка, в которой любое дальнейшее увеличение скорости переключения не может разогнать двигатель от состояния покоя до синхронной скорости. Говорят, что двигатель достиг скорости «втягивания».Двигатель может работать как шаговый двигатель, реагируя на команды пуска-останова только в пределах этой скорости переключения, также называемой его «диапазоном реакции». команды пуска и останова, но развивает достаточный крутящий момент, чтобы преодолеть крутящий момент нагрузки. Дальнейшее увеличение скорости переключения приводит к выходу двигателя из синхронизма.

Контроллер шагового двигателя

Блок-схема типичного контроллера шагового двигателя показана на рисунке.Обмотки возбуждаются в определенной последовательности с заданной скоростью. Поскольку выходные сигналы логических последовательностей слишком слабы, чтобы подать питание на обмотки двигателя, они используются для управления тиристорами, которые, в свою очередь, подают питание на обмотки.

Резонанс в шаговом двигателе

 Ротор колеблется из-за инерционного эффекта относительно каждого нового положения, и этот эффект более заметен на малых скоростях. Если частота шага соответствует одному из обратных пиков этих колебаний, двигатель может время от времени прыгать назад по фазе вместо шага вперед.Этот эффект известен как резонанс в шаговом двигателе и может нарушить работу. Самое простое решение — не работать вблизи зоны резонанса. Другие меры по преодолению проблемы:

  • Работа в полушаговом режиме.
  • Улучшенное демпфирование.
  • Использование демпфирующих резисторов между фазами.

Применение шаговых двигателей

Шаговые двигатели чаще всего применяются в кварцевых аналоговых часах. Из-за простоты логического управления, точности и надежности шаговые двигатели широко используются в периферийных устройствах компьютеров, станках с ЧПУ, пультах дистанционного управления, контрольно-измерительных приборах и т. д.
 
В компьютерах, считывателях карт, считывателях перфоленты, телетайпах, цифровых рентгеновских плоттерах, матричных принтерах, головках чтения/записи гибких и винчестерских дисков используются шаговые двигатели в качестве приводов позиционирования. Двухфазные двигатели используются для приложений с очень малым крутящим моментом. В основном шаговые двигатели большей мощности относятся к 3-х или 4-х фазным типам.
 
Спасибо, что прочитали о «принципе работы шагового двигателя».
 
Читайте также: Как работает шаговый двигатель?

Что такое шаговый двигатель? Типы, конструкция, эксплуатация и применение

Типы шаговых двигателей – их конструкция, работа и применение

Изобретение специальных плат драйверов шаговых двигателей и других технологий цифрового управления для сопряжения шагового двигателя с системами на базе ПК стало причиной широкого распространения шаговых двигателей в последнее время.Шаговые двигатели становятся идеальным выбором для систем автоматизации, которым требуется точное управление скоростью или точное позиционирование, или и то, и другое.

Поскольку мы знаем, что многие промышленные электродвигатели используются с управлением с обратной связью с обратной связью для достижения точного позиционирования или точного управления скоростью, с другой стороны, шаговый двигатель может работать с контроллером без обратной связи. Это, в свою очередь, снижает общую стоимость системы и упрощает конструкцию машины по сравнению с сервосистемой управления. Давайте кратко обсудим шаговый двигатель и его типы .

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель представляет собой бесщеточное электромеханическое устройство, которое преобразует последовательность электрических импульсов, подаваемых на их обмотки возбуждения, в точно определенное пошаговое механическое вращение вала. Вал двигателя поворачивается на фиксированный угол для каждого дискретного импульса. Это вращение может быть линейным или угловым. Он получает одношаговое движение за один входной импульс.

При подаче последовательности импульсов она поворачивается на определенный угол.Угол, на который поворачивается вал шагового двигателя для каждого импульса, называется углом шага, который обычно выражается в градусах.

Количество входных импульсов, подаваемых на двигатель, определяет угол шага, и, следовательно, положение вала двигателя контролируется путем управления количеством импульсов. Эта уникальная особенность делает шаговый двигатель подходящим для системы управления без обратной связи, в которой точное положение вала поддерживается с помощью точного количества импульсов без использования датчика обратной связи.

Чем меньше угол шага, тем больше будет количество шагов на оборот и выше будет точность полученного положения. Углы шага могут составлять от 90 градусов до 0,72 градуса, однако обычно используемые углы шага составляют 1,8 градуса, 2,5 градуса, 7,5 градуса и 15 градусов.

Направление вращения вала зависит от последовательности импульсов, подаваемых на статор. Скорость вала или средняя скорость двигателя прямо пропорциональны частоте (частоте входных импульсов) входных импульсов, подаваемых на обмотки возбуждения.Следовательно, если частота низкая, шаговый двигатель вращается ступенчато, а при высокой частоте он непрерывно вращается, как двигатель постоянного тока, за счет инерции.

Как и все электродвигатели, имеет статор и ротор. Ротор представляет собой подвижную часть, не имеющую обмоток, щеток и коллектора. Обычно роторы бывают либо с переменным магнитным сопротивлением, либо с постоянными магнитами. Статор часто конструируется с многополюсными и многофазными обмотками, обычно из трех или четырех фазных обмоток, намотанных для необходимого количества полюсов, определяемого желаемым угловым смещением на входной импульс.

В отличие от других двигателей работает на запрограммированных дискретных управляющих импульсах, которые подаются на обмотки статора через электронный привод. Вращение происходит за счет магнитного взаимодействия между полюсами последовательно возбуждаемой обмотки статора и полюсами ротора.

Конструкция шагового двигателя

На сегодняшний день на рынке доступно несколько типов шаговых двигателей с широким диапазоном размеров, числа шагов, конструкции, проводки, зубчатой ​​передачи и других электрических характеристик.Поскольку эти двигатели способны работать дискретно, они хорошо подходят для взаимодействия с цифровыми устройствами управления, такими как компьютеры.

Благодаря точному управлению скоростью, вращением, направлением и угловым положением они представляют особый интерес в системах управления промышленными процессами, станках с ЧПУ, робототехнике, системах автоматизации производства и контрольно-измерительных приборах.

Типы шаговых двигателей

Существует три основных категории шаговых двигателей , а именно

.
  • Шаговый двигатель с постоянными магнитами
  • Шаговый двигатель с переменным сопротивлением
  • Гибридный шаговый двигатель

Во всех этих двигателях обмотки возбуждения используются в статоре, где количество обмоток соответствует количеству фаз.

Постоянное напряжение подается для возбуждения катушек обмоток, и каждый вывод обмотки подключается к источнику через полупроводниковый переключатель. В зависимости от типа шагового двигателя конструкция его ротора состоит из ротора из мягкой стали с выступающими полюсами, цилиндрического ротора с постоянными магнитами и постоянного магнита с зубьями из мягкой стали. Поговорим об этих типах подробно.

Шаговый двигатель с переменным сопротивлением

Это базовый тип шагового двигателя , который существует уже давно и обеспечивает самый простой способ понять принцип работы с точки зрения конструкции.Как следует из названия, угловое положение ротора зависит от сопротивления магнитной цепи, образованной между полюсами (зубьями) статора и зубьями ротора.

Шаговый двигатель с переменным сопротивлением
Конструкция шагового двигателя с переменным сопротивлением

Он состоит из обмотанного статора и многозубчатого ротора из мягкого железа. Статор имеет пакет пластин из кремнистой стали, на которые намотаны обмотки статора. Обычно он намотан на три фазы, распределенные между парами полюсов.

Число полюсов на сформированном статоре равно четному кратному числу фаз, для которых обмотки намотаны на статоре. На рисунке ниже статор имеет 12 одинаково расположенных выступающих полюсов, каждый из которых намотан катушкой возбуждения. Эти три фазы питаются от источника постоянного тока с помощью полупроводниковых переключателей.

Ротор без обмоток, явнополюсный, полностью из стальных пластин с прорезями. Выступающие зубья полюса ротора имеют ту же ширину, что и зубья статора.Количество полюсов на статоре отличается от числа полюсов ротора, что обеспечивает возможность самозапуска и двунаправленного вращения двигателя.

Отношение полюсов ротора к полюсам статора для трехфазного шагового двигателя задается как Nr = Ns ± (Ns / q). Здесь Ns = 12, а q = 3, и, следовательно, Nr = 12 ± (12/3) = 16 или 8. Ниже показан ротор 8-полюсной конструкции без какого-либо возбуждения.

Конструкция шагового двигателя с переменным сопротивлением
Работа шагового двигателя с переменным сопротивлением

Шаговый двигатель работает по принципу , согласно которому ротор выравнивается в определенном положении с зубцами полюса возбуждения в магнитной цепи, в которой существует минимальный путь сопротивления.Всякий раз, когда к двигателю подается питание и возбуждается определенная обмотка, он создает свое магнитное поле и развивает свои собственные магнитные полюса.

Из-за остаточного магнетизма в магнитных полюсах ротора это заставит ротор двигаться в таком положении, чтобы достичь положения с минимальным магнитным сопротивлением, и, следовательно, один набор полюсов ротора совпадет с под напряжением набором полюсов статора. В этом положении ось магнитного поля статора совпадает с осью, проходящей через любые два магнитных полюса ротора.

Когда ротор выровнен с полюсами статора, его магнитная сила достаточна, чтобы удерживать вал от перемещения в следующее положение по часовой стрелке или против часовой стрелки.

Рассмотрим принципиальную схему трехфазного двигателя с 6 полюсами статора и 4 зубьями ротора, показанную на рисунке ниже. Когда на фазу А-А’ подается питание постоянного тока путем замыкания переключателя -1, обмотка становится магнитом, в результате чего один зубец становится северным, а другой — южным. Таким образом, магнитная ось статора лежит вдоль этих полюсов.

Под действием силы притяжения северный полюс катушки статора притягивает ближайший зубец ротора противоположной полярности, т. е. Южный и Южный полюс притягивают ближайший зубец ротора противоположной полярности, т. е. север. Затем ротор настраивается в положение минимального сопротивления, при котором магнитная ось ротора точно совпадает с магнитной осью статора.

Работа шагового двигателя с переменным магнитным сопротивлением

Когда фаза BB’ получает питание от замыкающего переключателя -2, при этом фаза A-A’ остается обесточенной посредством размыкающего переключателя-1, обмотка BB’ будет создавать магнитный поток и, следовательно, магнитная ось статора смещается вдоль образованных им таким образом полюсов.Следовательно, ротор смещается с наименьшим сопротивлением с намагниченными зубьями статора и поворачивается на угол 30 градусов по часовой стрелке.

Когда на переключатель-3 подается питание после размыкания переключателя-2, на фазу C-C’ подается питание, зубья ротора выравниваются с новым положением, перемещаясь на дополнительный угол 30 градусов. Таким образом, ротор движется по часовой стрелке или против часовой стрелки, последовательно возбуждая обмотки статора в определенной последовательности. Угол шага этого трехфазного шагового двигателя с 4-полюсными зубьями ротора выражается как 360/(4 × 3) = 30 градусов (так как угол шага = 360/Nr × q).

Угол шага можно дополнительно уменьшить за счет увеличения числа полюсов на статоре и роторе, в этом случае двигатели часто наматывают с дополнительными фазными обмотками. Это также может быть достигнуто путем принятия другой конструкции шаговых двигателей , такой как многоуровневая компоновка и редукторный механизм.

Шаговый двигатель с постоянными магнитами

Двигатель с постоянными магнитами, пожалуй, самый распространенный из нескольких типов шаговых двигателей.Как следует из названия, он добавляет в конструкцию двигателя постоянные магниты. Этот тип шаговых двигателей также называется двигателем с жестяным блоком или двигателем с консервной банкой . Основным преимуществом этого двигателя является его низкая стоимость изготовления. Этот тип двигателя имеет 48-24 шага на оборот.

Шаговый двигатель с постоянными магнитами
Конструкция Шаговый двигатель с постоянными магнитами

В этом двигателе статор многополярный, и его конструкция аналогична конструкции шагового двигателя с переменным сопротивлением, как обсуждалось выше.Он состоит из щелевой периферии, на которую намотаны катушки статора. Он имеет выступающие полюса на щелевой конструкции, где намотанные обмотки могут быть двух-, трех- или четырехфазными.

Концевые выводы всех этих обмоток выкуплены и подключены к возбуждению постоянного тока через полупроводниковые переключатели в цепи привода.

Конструкция Шаговый двигатель с постоянными магнитами

Ротор изготовлен из материала с постоянными магнитами, такого как феррит, который может иметь форму цилиндра или выступающего полюса, но обычно он имеет гладкую цилиндрическую форму.Ротор спроектирован так, чтобы иметь четное количество постоянных магнитных полюсов с чередующимися северной и южной полярностью.

Работа шагового двигателя с постоянными магнитами

Работа этого двигателя основана на том, что разноименные полюса притягиваются друг к другу, а одноименные полюса отталкиваются. Когда обмотки статора возбуждаются от источника постоянного тока, он создает магнитный поток и устанавливает северный и южный полюса. За счет силы притяжения и отталкивания между полюсами ротора с постоянными магнитами и полюсами статора ротор начинает перемещаться до положения, при котором на статор подаются импульсы.

Рассмотрим двухфазный шаговый двигатель с двумя полюсами ротора с постоянными магнитами, как показано на рисунке ниже.

Работа шагового двигателя с постоянными магнитами:

Когда на фазу A подается положительное напряжение по отношению к A’, обмотки устанавливают северный и южный полюса. Из-за силы притяжения полюса ротора совпадают с полюсами статора, так что ось магнитного полюса ротора совмещается с осью магнитного полюса статора, как показано на рисунке.

При переключении возбуждения на фазу B и отключении фазы A ротор дополнительно подстраивается под магнитную ось фазы B и, таким образом, поворачивается на 90 градусов по часовой стрелке.

Затем, если на фазу А подается отрицательный ток по отношению к А’, формирование полюсов статора заставляет ротор двигаться еще на 90 градусов по часовой стрелке.

Таким же образом, если фаза B возбуждается отрицательным током при замыкании переключателя фазы A, ротор поворачивается еще на 90 градусов в том же направлении. Далее, если фаза А возбуждается положительным током, ротор возвращается в исходное положение, совершая полный оборот на 360 градусов.Это означает, что всякий раз, когда статор возбуждается, ротор стремится повернуться на 90 градусов по часовой стрелке.

Угол шага этого 2-фазного 2-полюсного двигателя с ротором на постоянных магнитах выражается как 360/(2 × 2) = 90 градусов. Размер шага может быть уменьшен за счет одновременной подачи питания на две фазы или последовательности режимов 1-фазного включения и 2-фазного включения с правильной полярностью.

Гибридный шаговый двигатель

Это самый популярный тип шагового двигателя , так как он обеспечивает лучшую производительность, чем ротор с постоянными магнитами, с точки зрения шагового разрешения, удерживающего крутящего момента и скорости.Однако эти двигатели дороже, чем шаговые двигатели с постоянными магнитами. Он сочетает в себе лучшие характеристики шаговых двигателей с переменным сопротивлением и шаговых двигателей с постоянными магнитами. Эти двигатели используются в приложениях, требующих очень малого угла шага, например 1,5, 1,8 и 2,5 градуса.

Гибридный шаговый двигатель
Конструкция гибридного шагового двигателя

Статор этого двигателя такой же, как и его аналог с постоянным магнитом или реактивным сопротивлением. Катушки статора намотаны на чередующихся полюсах.При этом катушки разных фаз наматываются на каждый полюс, обычно две катушки на полюс, что называется бифилярным соединением.

Ротор состоит из постоянного магнита, который намагничивается в осевом направлении, образуя пару магнитных полюсов (полюса N и S). Каждый полюс покрыт равномерно расположенными зубьями. Зубья состоят из мягкой стали и двух секций, из которых на каждом полюсе смещены друг относительно друга на полшага зуба.

Работа гибридного шагового двигателя

Этот двигатель работает аналогично шаговому двигателю с постоянными магнитами.На рисунке выше показан 2-фазный, 4-полюсный, гибридный шаговый двигатель с 6-зубчатым ротором. Когда фаза A-A’ возбуждается источником постоянного тока, оставляя B-B’ невозбужденным, ротор выравнивается таким образом, что южный полюс ротора обращен к северному полюсу статора, а северный полюс ротора обращен к южному полюсу статора.

Работа гибридного шагового двигателя

. Теперь, если фаза BB’ возбуждена, а A-A’ выключена таким образом, что верхний полюс становится северным, а нижний — южным, тогда ротор выровняется в новое положение, перемещаясь через направление против часовой стрелки.Если фаза B-B’ возбуждена противоположно, так что верхний полюс становится южным, а нижний становится северным, то ротор будет вращаться по часовой стрелке.

При правильной последовательности импульсов на статоре двигатель будет вращаться в нужном направлении. При каждом возбуждении ротор будет блокироваться в новом положении, и даже если возбуждение будет удалено, двигатель все еще сохраняет свое заблокированное состояние из-за возбуждения от постоянного магнита. Угол шага этого 2-фазного, 4-полюсного, 6-зубчатого роторного двигателя равен 360/(2 × 6) = 30 градусов.На практике гибридные двигатели конструируются с большим количеством полюсов ротора, чтобы получить высокое угловое разрешение.

Униполярные и биполярные шаговые двигатели

Описанные выше двигатели могут быть однополярными или биполярными в зависимости от схемы обмотки катушки. Униполярный двигатель используется с двумя обмотками на фазу, и, следовательно, направление тока, протекающего через эти обмотки, изменяет вращение двигателя. В этой конфигурации ток протекает в одном направлении в одной катушке и в противоположном направлении в другой катушке.

На рисунке ниже показан двухфазный униполярный шаговый двигатель, в котором катушки A и C предназначены для одной фазы, а катушки B и D — для другой фазы. В каждой фазе каждая катушка несет ток в направлении, противоположном направлению другой катушки. Только одна катушка будет проводить ток в каждый момент времени в каждой фазе для достижения определенного направления вращения. Таким образом, просто переключая клеммы на каждую катушку, можно контролировать направление вращения.

2-фазный униполярный шаговый двигатель Работа

В случае биполярного шагового двигателя каждая фаза состоит из одной обмотки, а не из двух в случае униполярного.При этом направление вращения контролируется реверсированием тока через обмотки. Следовательно, для реверсирования тока требуется сложная схема привода.

2-фазный биполярный шаговый двигатель

Шаговые режимы шагового двигателя

Типичное шаговое действие заставляет двигатель проходить последовательность положений равновесия в ответ на подаваемые ему импульсы тока. Шаговое действие можно изменять по-разному, просто изменяя последовательность подачи питания на обмотки статора.Ниже приведены наиболее распространенные режимы работы или вождения шаговых двигателей.

  1. Шаг волны
  2. Полный шаг
  3. Полушаг
  4. Микрошаг
Пошаговый режим волны

Ступенчатый волновой режим является самым простым из всех других режимов, в котором только одна обмотка находится под напряжением в любой момент времени. Каждая катушка фазы подключается к питанию попеременно. В таблице ниже показан порядок подачи питания на катушки в 4-фазном шаговом двигателе.

В этом режиме двигатель обеспечивает максимальный угол шага по сравнению со всеми другими режимами. Это самый простой и наиболее часто используемый способ степпинга; однако создаваемый крутящий момент меньше, поскольку он использует некоторую часть общей обмотки в данный момент времени.

Полношаговый режим

В этом приводе или режиме две фазы статора находятся под напряжением одновременно в любой момент времени. Когда две фазы находятся под напряжением вместе, ротор будет испытывать крутящий момент от обеих фаз и придет в положение равновесия, которое будет чередоваться между двумя соседними положениями ступеней волны или однофазными возбуждениями.Таким образом, этот шаг обеспечивает лучший удерживающий момент, чем волновой шаг. В таблице ниже показан полный шаговый привод для 4-фазного шагового двигателя.

Полушаговый режим

Комбинация волнового и полношагового режимов. При этом однофазное и двухфазное возбуждения осуществляются попеременно, т. е. однофазное включение, двухфазное включение и т. д. Угол шага в этом режиме становится половиной полного угла шага. Этот режим движения имеет самый высокий крутящий момент и стабильность по сравнению со всеми другими режимами.Таблица, содержащая последовательность импульсов фаз для 4-фазного двигателя в полушаге, приведена ниже.

Микрошаговый режим

В этом режиме каждый шаг двигателя подразделяется на несколько небольших шагов, даже сотни фиксированных положений, поэтому достигается большее разрешение позиционирования. При этом токи через обмотки постоянно меняются, чтобы получить очень маленькие ступени. При этом две фазы возбуждаются одновременно, но с неравными токами в каждой фазе.

Например, ток в фазе -1 поддерживается постоянным, в то время как ток в фазе 2 увеличивается ступенчато до максимального значения тока, независимо от того, положительное оно или отрицательное. Затем ток в фазе-1 постепенно уменьшается или увеличивается до нуля. Таким образом, двигатель будет производить небольшой размер шага.

Все эти режимы шагового двигателя могут быть получены каждым типом шагового двигателя, рассмотренным выше. Однако направление тока в каждой обмотке на этих этапах может варьироваться в зависимости от типа двигателя и быть однополярным или двухполярным.

Преимущества шагового двигателя
  • В состоянии покоя двигатель имеет полный крутящий момент. Независимо от того, нет ли момента или изменения положения.
  • Хорошо реагирует на пуск, остановку и положение заднего хода.
  • Поскольку в шаговом двигателе нет контактных щеток, он надежен, а ожидаемый срок службы зависит от подшипников двигателя.
  • Угол поворота двигателя прямо пропорционален входным сигналам.
  • Это простое и менее затратное управление, поскольку двигатель обеспечивает управление без обратной связи при реагировании на цифровые входные сигналы.
  • Скорость двигателя прямо пропорциональна частоте входных импульсов, таким образом может быть достигнут широкий диапазон скорости вращения.
  • Когда нагрузка соединена с валом, все еще возможно реализовать синхронное вращение с низкой скоростью.
  • Точное позиционирование и повторяемость движения хороши, так как имеют точность 3-5% шага, где ошибка не накапливается от одного шага к другому.
  • Шаговые двигатели более безопасны и недороги (по сравнению с серводвигателями), имеют высокий крутящий момент на низких скоростях, высокую надежность и простую конструкцию, которая работает в любых условиях.
Недостатки шаговых двигателей
  • Шаговые двигатели с низким КПД.
  • Низкая точность.
  • Его крутящий момент очень быстро падает со скоростью.
  • Поскольку шаговый двигатель работает в режиме управления без обратной связи, нет обратной связи, указывающей на возможные пропущенные шаги.
  • Он имеет низкое отношение крутящего момента к моменту инерции, что означает, что он не может очень быстро разогнать груз.
  • Они шумные.

Применение шаговых двигателей
  • Шаговые двигатели используются в автоматизированном производственном оборудовании и автомобильных датчиках, а также в промышленных машинах, таких как упаковка, маркировка, наполнение и резка и т. Д.
  • Он широко используется в устройствах безопасности, таких как камеры безопасности и наблюдения.
  • В медицинской промышленности шаговые двигатели широко используются в образцах, цифровой стоматологической фотографии, респираторах, жидкостных насосах, машинах для анализа крови, медицинских сканерах и т. д.
  • Они используются в бытовой электронике в сканерах изображений, фотокопировальных машинах и печатных машинах, а также в цифровых камерах для функций и положений автоматического масштабирования и фокусировки.
  • Шаговые двигатели также используются в лифтах, ленточных конвейерах и разъездах.

Вы также можете прочитать:

Принцип работы шагового двигателя: полное руководство 2022 года

Шаговые двигатели

— это особый тип двигателей постоянного тока, которые ежедневно используются как в промышленных, так и в коммерческих целях благодаря их низкой стоимости, высокой надежности, высокому крутящему моменту на низких скоростях и простой прочной конструкции, способной работать практически в любых условиях. В этой статье мы рассмотрим принцип работы шагового двигателя. Подпишитесь на этот новый блог в Linquip, чтобы узнать больше об этих двигателях.

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель — это тип бесщеточного синхронного двигателя постоянного тока, который, в отличие от многих других стандартных типов электродвигателей, не просто вращается непрерывно в течение произвольного числа оборотов, пока не отключится подаваемое на него постоянное напряжение.

Вместо этого шаговые двигатели представляют собой тип цифрового устройства ввода-вывода для точного пуска и останова. Они сконструированы таким образом, что ток, проходящий через них, попадает на серию катушек, расположенных по фазам, которые можно включать и выключать в быстрой последовательности.Это позволяет двигателю совершать часть оборота за раз, и эти отдельные заранее определенные фазы называются «шагами».

Шаговый двигатель предназначен для разбиения одного полного оборота на несколько гораздо меньших и по существу равных частичных оборотов. В практических целях их можно использовать для указания шаговому двигателю двигаться на заданные градусы или углы поворота. В результате шаговый двигатель можно использовать для передачи мельчайших точных движений механическим частям, требующим высокой степени точности.

Шаговые двигатели

обычно имеют цифровое управление и являются ключевыми компонентами системы позиционирования с управлением движением без обратной связи. Они чаще всего используются в приложениях удержания или позиционирования, где их способность устанавливать гораздо более четко определенные положения вращения, скорости и крутящие моменты делают их идеально подходящими для задач, требующих чрезвычайно строгого контроля движения.

Некоторые промышленные и научные приложения шаговых двигателей включают робототехнику, станки, машины для захвата и размещения, автоматические машины для резки и соединения проводов и даже устройства для точного контроля жидкости.

Конструкция шагового двигателя

Шаговый двигатель состоит из статора и ротора. Ротор — подвижная часть, не имеющая обмотки, щеток и коллектора. Статор состоит из многополюсной и многофазной обмотки, обычно из трех или четырехфазной обмотки, намотанной для необходимого количества полюсов, определяемого желаемым угловым смещением на входные импульсы.

Подробнее о Linquip

Принцип работы шагового двигателя

  • В обычном щеточном двигателе постоянного тока напряжение подается на клеммы, что, в свою очередь, заставляет проволочную катушку вращаться со скоростью внутри корпуса с фиксированным магнитом (статор).
  • В этой установке вращающаяся проволочная катушка (ротор) фактически становится электромагнитом и быстро вращается в центре двигателя на основе знакомого принципа магнитного притяжения и отталкивания. Комбинация щеток (электрических контактов) и поворотного электрического переключателя, известная как коммутатор, позволяет быстро менять направление тока, протекающего к проволочной катушке. Это создает непрерывное однонаправленное вращение катушки ротора до тех пор, пока на сборку подается достаточное напряжение.
  • Потенциальным недостатком этого типа двигателя является то, что он вращается непрерывно и произвольное количество оборотов, пока не отключится питание. Из-за этого очень сложно контролировать точную точку остановки двигателя, что делает его непригодным для приложений, требующих более точного управления. Ручное управление включением/выключением подачи мощности на двигатель не может обеспечить требуемую точность старт-стоп для выполнения мельчайших точных движений.
  • В шаговом двигателе установка совсем другая.Вместо ротора с проволочной катушкой, вращающегося внутри неподвижного корпуса магнитов, шаговые двигатели построены с фиксированным корпусом из проволоки (в данном случае статором), расположенным вокруг ряда «зубчатых» электромагнитов, вращающихся в центре. Шаговый двигатель преобразует пульсирующий электрический ток, управляемый драйвером шагового двигателя, в точные одношаговые движения этого зубчатого компонента, похожего на шестерню, вокруг центрального вала.
  • Каждый из этих импульсов шагового двигателя перемещает ротор на один точный и фиксированный шаг полного оборота.Поскольку ток переключается между проволочными катушками, расположенными последовательно вокруг двигателя, вращающаяся часть может совершать полные или частичные обороты по мере необходимости, или ее можно заставить очень резко останавливаться на любом из шагов вокруг ее вращения.
  • В конечном счете, реальная сила шагового двигателя по сравнению с обычными коллекторными двигателями постоянного тока заключается в том, что они могут быстро найти известное и повторяемое положение или интервал, а затем удерживать это положение столько времени, сколько потребуется. Это делает их чрезвычайно полезными в высокоточных приложениях, таких как робототехника и печать.

Итак, это все, что вам нужно было знать о принципе работы шагового двигателя. Если вам понравилась эта статья, дайте нам знать, что вы думаете, оставив ответ в разделе комментариев. Мы будем более чем рады узнать ваше мнение о статье. Есть ли какой-либо вопрос, с которым мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на Linquip, где наши специалисты готовы предоставить вам самый профессиональный совет.

Купить оборудование или запросить услугу

Используя Linquip RFQ Service, вы можете рассчитывать на получение коммерческих предложений от различных поставщиков из разных отраслей и регионов.

Щелкните здесь, чтобы запросить коммерческое предложение от поставщиков и поставщиков услуг

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.