Шаговый двигатель устройство. Шаговые двигатели: принцип работы, виды и применение

Как устроены шаговые двигатели. Каковы основные принципы работы шаговых двигателей. Какие бывают виды шаговых двигателей. Где применяются шаговые двигатели. Каковы преимущества и недостатки шаговых двигателей.

Что такое шаговый двигатель и как он устроен

Шаговый двигатель — это электромеханическое устройство, преобразующее электрические импульсы в дискретные механические перемещения. Его ротор поворачивается на фиксированный угол при подаче одного электрического импульса.

Основные компоненты шагового двигателя:

• Статор с обмотками
• Ротор (постоянный магнит или зубчатый диск из магнитомягкого материала)
• Вал для передачи вращения
• Корпус

При подаче тока на обмотки статора создается магнитное поле, которое взаимодействует с ротором и вызывает его поворот на определенный угол (шаг).

Принцип работы шагового двигателя

Принцип работы шагового двигателя основан на последовательном переключении электромагнитных катушек статора. Это вызывает пошаговое вращение ротора.

Основные этапы работы:

1. Подается импульс тока на первую обмотку статора
2. Создается магнитное поле, притягивающее ближайший зубец ротора
3. Ротор поворачивается на один шаг
4. Ток переключается на следующую обмотку
5. Процесс повторяется, вызывая пошаговое вращение

Угол поворота ротора за один шаг зависит от конструкции двигателя и может составлять от долей градуса до нескольких градусов.

Основные виды шаговых двигателей

Существует несколько основных типов шаговых двигателей:

1. Двигатели с постоянными магнитами

Ротор выполнен в виде постоянного магнита. Обеспечивают высокий крутящий момент, но имеют относительно большой шаг (обычно 7.5° — 15°).

2. Двигатели с переменным магнитным сопротивлением

Ротор выполнен из магнитомягкого материала в форме зубчатого колеса. Имеют малый шаг (1.8° — 3.6°), но меньший крутящий момент.

3. Гибридные двигатели

Сочетают принципы работы первых двух типов. Обеспечивают высокую точность (шаг 0.9° — 3.6°) и хороший крутящий момент. Наиболее распространены.

4. Линейные шаговые двигатели

Преобразуют вращательное движение в линейное перемещение. Используются в системах линейного позиционирования.

Области применения шаговых двигателей

Благодаря своим характеристикам, шаговые двигатели широко применяются в различных сферах:

• Станки с ЧПУ (фрезерные, токарные, лазерные)
• 3D-принтеры и плоттеры
• Роботы и манипуляторы
• Медицинское оборудование
• Системы автоматизации
• Приводы камер и телескопов
• Жесткие диски компьютеров
• Автомобильная электроника

Шаговые двигатели особенно эффективны в задачах, требующих точного позиционирования и контроля скорости вращения.

Преимущества и недостатки шаговых двигателей

Шаговые двигатели обладают рядом достоинств и ограничений:

Преимущества:

• Высокая точность позиционирования без обратной связи
• Отсутствие накопления ошибки положения
• Высокий крутящий момент на низких скоростях
• Возможность быстрого старта/остановки/реверса
• Высокая надежность из-за отсутствия щеток
• Возможность удержания позиции без потребления энергии

Недостатки:

• Возможность пропуска шагов при перегрузках
• Резонансные явления на определенных скоростях
• Относительно низкая удельная мощность
• Сложная схема управления для микрошагового режима
• Повышенное энергопотребление в режиме удержания

Режимы работы шаговых двигателей

Шаговые двигатели могут работать в нескольких режимах:

1. Полношаговый режим

В этом режиме ротор перемещается на один полный шаг за каждый импульс управления. Обеспечивает максимальный крутящий момент, но имеет наименьшую плавность хода.

2. Полушаговый режим

Ротор перемещается на половину шага за импульс. Улучшает плавность хода, но снижает крутящий момент примерно на 30%.

3. Микрошаговый режим

Позволяет разделить один шаг на множество микрошагов (до 256). Обеспечивает очень плавное вращение, но требует сложного управления.

Управление шаговыми двигателями

Для управления шаговыми двигателями используются специальные драйверы и контроллеры. Основные функции системы управления:

• Формирование последовательности импульсов для вращения
• Регулирование скорости и направления вращения
• Реализация различных режимов работы (полный шаг, микрошаг и т.д.)
• Контроль тока в обмотках для оптимизации крутящего момента
• Защита от перегрузок и короткого замыкания

Современные системы управления часто включают микропроцессоры и позволяют реализовать сложные алгоритмы движения.

Выбор шагового двигателя

При выборе шагового двигателя для конкретного применения следует учитывать несколько ключевых параметров:

• Требуемый крутящий момент
• Необходимая точность позиционирования
• Скорость вращения
• Размер и вес двигателя
• Напряжение питания
• Условия эксплуатации (температура, влажность и т.д.)

Правильный выбор двигателя и системы управления обеспечит оптимальную работу в конкретной задаче.

Заключение

Шаговые двигатели представляют собой уникальный класс электромеханических устройств, сочетающих простоту конструкции с высокой точностью позиционирования. Их широкое применение в различных отраслях обусловлено возможностью точного контроля положения и скорости без использования сложных систем обратной связи.

Несмотря на некоторые ограничения, шаговые двигатели остаются незаменимыми в задачах, требующих прецизионного управления движением. Постоянное совершенствование систем управления и конструкции самих двигателей расширяет сферу их применения, делая их ключевым компонентом во многих современных технологических решениях.

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

общие сведения, принцип работы мотора

Практически все электрические приборы функционируют с помощью приводных механизмов. Они могут иметь различное строение и принцип работы, а также особенности настраивания. Существуют разные типы таких приспособлений. Одним из наиболее востребованных и доступных по цене считается биполярный шаговый двигатель, благодаря которому можно обеспечить реализацию систем точного позиционирования.

• Общие сведения
• Принцип работы
• Основные режимы
• Разновидности приспособления
  • Прибор с переменными магнитами
  • Гибридные модели
  • Двухфазные моторы
  • Другие типы устройств

Общие сведения

Существует две разновидности приспособления: униполярный шаговый двигатель и биполярный. Устройство представляет собой синхронный бесщеточный электродвигатель, имеющий одну или несколько обмоток. Ток, который подается на обмотки статора, вызывает фиксацию ротора, благодаря чему осуществляются его дискретные угловые перемещения или шаги.

Первые модели таких приспособлений появились еще в 30-е годы XIX века и представляли собой своеобразный магнит, приводящий в движение храповое колесо. Во время включения оно перемещалось на величину зубцового шага. Раньше механизм использовался на кораблях военного флота Великобритании с целью перемещения торпед в нужную сторону.

Через несколько лет и армия США переняла это приспособление и стала активно применять его в своих военных кораблях и других механизмах. В 1919 году шотландец Уолкер получил патент на двигатель с ротором.

В настоящее время подобные механизмы востребованы и часто применяются. Шаговый мотор используется для обеспечения бесперебойного функционирования шлифовального и фрезерного станков, различных бытовых приборов, производственных механизмов и транспорта, а также жестких дисков персональных компьютеров. Именно поэтому он так востребован. Устройство состоит из нескольких частей:

• контролер, предназначенный для регулирования работы шагового привода;
• специальные магнитные части;
• обмотки;
• панель, выполняющая роль блока управления;
• сигнализаторы и передатчики, благодаря которым работа устройства отлаженная и бесперебойная.

Биполярные двигатели имеют только одну обмотку в одной фазе, тогда как униполярные содержат две. Первые считаются более сложными в управлении, но обеспечивают плавную работу устройства.

Принцип работы

Шаговый двигатель работает по простым принципам. Первый этап — приложение напряжения к клеммам. Благодаря этому щетки на самом устройстве начинают постоянно двигаться. Двигатель холостого хода имеет свойство преобразовывать входящие импульсы.

Эти импульсы имеют прямоугольную направленность и преображение идет в заранее определенное положение ведущего вала, который к нему приложен. Вследствие этого вал перемещается под определенным углом. Оснащенные подобным редуктором приспособления довольно эффективны и надежны при условии наличия нескольких электромагнитов. Находиться они должны вокруг центральной детали из железа, имеющей зубчатую форму.

Внешняя цепь, отвечающая за управление, подает сигнал к магниту. При возникновении необходимости повернуть вал в ту или иную сторону тот электромагнит, на который был послан импульс, начинает быстро притягивать к себе зубья колеса. Они постепенно выравниваются с этим элементом, но смещаются по отношению к другим магнитным частям приспособления.

После выключения первого электромагнита включается второй и начинается беспрерывное движение шестеренки. Благодаря этому деталь выравнивается с предыдущим колесом. Такой цикл повторяется необходимое количество раз. Каждый из них и называется постоянным шагом. Именно поэтому двигатель получил такое название. Вычислить скорость его работы можно с помощью подсчета шагов, которые необходимы для обеспечения полного цикла.

Контролировать работу приспособления можно с помощью специального драйвера. Обычно это необходимо в случае настраивания станка или ветрогенератора.

Основные режимы

Изделие функционирует в нескольких режимах, которые предварительно настраиваются в зависимости от потребностей человека. Наиболее распространенными считаются следующие:

• Волновой режим предполагает протекание электрического тока только через одну обмотку. Сегодня он используется редко, для того чтобы снизить нагрузку на двигатель и количество потребляемой электроэнергии.
• Полношаговый — используется гораздо чаще и считается стандартным режимом для этого типа двигателя. Напряжение на обмотке при такой работе одинаково и приспособлению требует максимальное напряжение для корректного функционирования.
• Полушаговый режим — один из оригинальных способов изменить работу приспособления и при этом не затрагивать блок управления. Заключается в одновременном запитывании всех пар обмоток, что приводит к повороту ротора на половину своего обычного шага. Используя этот метод, можно получить двигатель с двойной мощностью при минимальных затратах электроэнергии. Он будет меньше изнашиваться и прослужит дольше, чем тот, что постоянно работает в полношаговом режиме.
• Микрошаговый режим сегодня считается наиболее часто применяемым при использовании шагового двигателя. Принцип действия заключается в подаче на обмотку не импульса, а сигнала, напоминающего синусоиду по форме. Такой режим делает работу двигателя более плавной, а переход от одного шага к другому незаметным. Благодаря этому уменьшаются рывки и скачки приспособления, оно может функционировать как обычный двигатель постоянного тока.

Последний режим имеет преимущество, поскольку представляет собой скорее метод подпитки двигателя, а не управления обмотками. Именно поэтому может использоваться при волновом или полношаговом способе работы приспособления. Если рассмотреть схему функционирования прибора в микрошаговом режиме, может показаться, что шаги становятся больше. На самом деле это не так, но процесс все равно становится плавным и отсутствуют рывки.

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 градусов. 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 градуса.

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.

Существуют также трехфазные двигатели, имеющие узкую область использования: дисководы, различные фрезерные станки, принтеры и некоторые автомобили, где используется необычная заслонка.

Другие типы устройств

Главная особенность реактивных приспособлений — маленький шаг, который достигает не более 1 градуса, 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.

Шаговые двигатели, драйверы шаговых двигателей, контроллеры шаговых двигателей и шаговые двигатели с регулированием скорости

 

Информация о продукте Решения Техническая информация Размер двигателя Загрузки Виртуальный выставочный зал Свяжитесь с нами

αSTEP Шаговые двигатели Бесщеточные двигатели постоянного тока Серводвигатели Редукторные двигатели переменного тока Линейные приводы Поворотные приводы Сетевые продукты Вентиляторы охлаждения

Бесплатная доставка для онлайн-заказов. Принять условия.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели позволяют с легкостью выполнять точное позиционирование. Они используются в различных типах оборудования для точного регулирования угла поворота и скорости с помощью импульсных сигналов. Шаговые двигатели с компактным корпусом генерируют высокий крутящий момент и идеально подходят для быстрого ускорения и отклика. Шаговые двигатели также удерживают свое положение при остановке благодаря своей механической конструкции. Решения для шаговых двигателей состоят из драйвера (принимает импульсные сигналы и преобразует их в движение двигателя) и шагового двигателя.

Компания Oriental Motor предлагает множество решений для самых разных областей применения:

• Шаговые двигатели AlphaStep с замкнутым контуром, 2-фазные шаговые двигатели, 5-фазные шаговые двигатели
• Опции с редуктором, энкодером и электромагнитным тормозом
• Драйверы шаговых двигателей с входом переменного или постоянного тока
• Размеры корпуса от 0,79 дюйма (20 мм) до 3,54 дюйма (90 мм)

Подробнее. ..

• Шаговые двигатели (только двигатель)
• Драйверы шаговых двигателей
• Шаговые двигатели с регулированием скорости
• Контроллеры

Шаговые двигатели (только двигатель)

Компания Oriental Motor предлагает широкий ассортимент шаговых двигателей, в том числе; Шаговые двигатели с замкнутым контуром AlphaStep, 2-фазные шаговые двигатели и 5-фазные шаговые двигатели доступны с размерами корпуса от 0,79 дюйма (20 мм) до 3,54 дюйма (90 мм). Предлагаются пять шаговых двигателей с редуктором, варианты энкодера и тормоза, а также различные обмотки двигателя.

• Шаговые двигатели 0,79–3,54 дюйма (20–90 мм) NEMA 8–NEMA 34 типоразмера корпуса
• Доступны беззазорные, малозазорные и прямозубые шестерни
• Шаговые двигатели с замкнутым контуром AlphaStep, двухфазные шаговые двигатели и пятифазные шаговые двигатели
• Опции энкодера и электромагнитного тормоза

• αSTEP Шаговые двигатели с замкнутым контуром
• 2-фазные шаговые двигатели
• 5-фазные шаговые двигатели

Драйверы шаговых двигателей

Драйверы шаговых двигателей преобразуют импульсные сигналы от контроллера в движение двигателя для достижения точного позиционирования.

• Вход переменного или постоянного тока
• Шаговые двигатели с замкнутым контуром AlphaStep, драйверы 2-фазных или 5-фазных шаговых двигателей
• Импульсный вход, встроенный контроллер или EtherNet/IP™, EtherCAT, PROFINET Совместимые версии
• Плата или коробка Тип

 

• αSTEP Драйверы с обратной связью
• 2-фазные драйверы
• 5-фазные драйверы

_{EtherNet/IP™ является товарным знаком ODVA}

Шаговые двигатели и драйверы для управления скоростью

Система управления скоростью серии SC предлагает простую конфигурацию, состоящую из шагового двигателя, драйвера и программируемого контроллера. Рабочая скорость, время разгона и торможения, рабочий ток могут быть установлены с помощью переключателей драйвера, а простое переключение входа FWD (RVS) в положение ON или OFF обеспечивает простоту управления.

• Генератор импульсов не требуется
• Возможны 2 настройки скорости
• Компактный шаговый двигатель с высоким крутящим моментом

Контроллеры/сетевые шлюзы

Контроллеры и сетевые шлюзы для использования с системами управления движением.

• Контроллеры для использования с драйверами импульсного входа
• Сетевые преобразователи/шлюзы (связь RS-485)
  • EtherCat
  • CC-Link
  • МЕХАТРОЛИНК

 

• Контроллеры
• Сетевые шлюзы

Шаговые двигатели и драйверы

Шаговый двигатель используется для достижения точного позиционирования с помощью цифрового управления. Двигатель работает за счет точной синхронизации с импульсным сигналом, поступающим от контроллера к драйверу. Шаговые двигатели с их способностью создавать высокий крутящий момент на низкой скорости при минимальных вибрациях идеально подходят для приложений, требующих быстрого позиционирования на небольшом расстоянии.

Точное позиционирование с точным шагом

Шаговый двигатель вращается с фиксированным углом шага, как секундная стрелка часов. Этот угол называется «базовым углом шага». Oriental Motor предлагает шаговые двигатели с базовым углом шага 0,36°, 0,72°, 0,9° и 1,8°. 5-фазные шаговые двигатели имеют угол шага 0,36° и 0,72°, а 2-фазные шаговые двигатели имеют угол шага 0,9° и 1,8°.

Использование технологии гибридных шаговых двигателей

Гибридный шаговый двигатель представляет собой комбинацию двигателей с переменным магнитным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами. Ротор гибридного шагового двигателя намагничивается в осевом направлении, как шаговый двигатель с постоянными магнитами, а статор питается электромагнитным полем, как шаговый двигатель с переменным сопротивлением. И статор, и ротор многозубчатые.

Гибридный шаговый двигатель имеет аксиально намагниченный ротор, что означает, что один конец намагничен как северный полюс, а другой конец как южный полюс. Зубчатые чашки ротора размещены на каждом конце магнита, и чашки смещены на половину шага зубьев.

Простое управление с помощью импульсных сигналов

Ниже показана конфигурация системы для высокоточного позиционирования. Угол поворота и скорость шагового двигателя можно точно контролировать с помощью импульсных сигналов от контроллера.

Что такое импульсный сигнал?

Импульсный сигнал — это электрический сигнал, уровень напряжения которого постоянно меняется между ON и OFF. Каждый цикл ВКЛ/ВЫКЛ считается как один импульс. Команда с одним импульсом заставляет выходной вал двигателя провернуться на один шаг. Уровни сигналов, соответствующие состояниям ВКЛ и ВЫКЛ напряжения, обозначены как «H» и «L» соответственно.

Количество оборотов пропорционально количеству импульсов

Количество оборотов шагового двигателя пропорционально количеству импульсных сигналов (число импульсов), подаваемых драйверу. Соотношение вращения шагового двигателя (угол поворота выходного вала двигателя) и числа импульсов выражается следующим образом:

Скорость пропорциональна скорости импульса

Скорость шагового двигателя пропорциональна скорости импульсных сигналов (частоте импульсов), подаваемых на драйвер. Соотношение частоты импульсов [Гц] и скорости двигателя [об/мин] выражается следующим образом:

Создание высокого крутящего момента в компактном корпусе

Шаговые двигатели генерируют высокий крутящий момент в компактном корпусе. Эти особенности обеспечивают им превосходное ускорение и реакцию, что, в свою очередь, делает эти двигатели хорошо подходящими для приложений с высокими требованиями к крутящему моменту, где двигатель должен часто запускаться и останавливаться. Чтобы удовлетворить потребность в большем крутящем моменте на низкой скорости, Oriental Motor также предлагает мотор-редукторы, сочетающие компактную конструкцию и высокий крутящий момент.

Двигатель удерживает себя в остановленном положении

Шаговые двигатели продолжают генерировать удерживающий момент даже в состоянии покоя. Это означает, что двигатель можно удерживать в остановленном положении без использования механического тормоза.

После отключения питания крутящий момент самоудержания двигателя теряется, и двигатель больше не может удерживаться в остановленном положении при вертикальных операциях или при приложении внешней силы. В лифтах и ​​подобных устройствах используйте тормоз электромагнитного типа.

Шаговые двигатели и драйверы с замкнутым контуром — AlphaStep

AlphaStep состоит из шагового двигателя и драйверов, разработанных для максимального использования возможностей шагового двигателя. Эти продукты обычно работают синхронно с импульсными командами, но когда происходит внезапное ускорение или изменение нагрузки, уникальный режим управления поддерживает операцию позиционирования. Модели AlphaStep также могут выдавать сигналы завершения позиционирования и аварийные сигналы, что повышает надежность оборудования, с которым они работают.

Узнайте больше о наших продуктах AlphaStep

 

Типы операционных систем

Каждый шаговый двигатель и драйвер сочетают в себе шаговый двигатель различных типов со специальным драйвером. Доступны драйверы, работающие в режиме импульсного ввода и в режиме встроенного контроллера. Вы можете выбрать желаемую комбинацию в соответствии с требуемой операционной системой.

Драйвер импульсного входа

Двигатель может управляться с помощью генератора импульсов, предоставленного пользователем. Рабочие данные вводятся в генератор импульсов заранее. Затем пользователь выбирает рабочие данные на главном программируемом контроллере, затем вводит рабочую команду.

Драйвер встроенного контроллера

Встроенная функция генерации импульсов позволяет управлять двигателем с помощью непосредственно подключенного персонального компьютера или программируемого контроллера. Так как не требуется отдельного генератора импульсов, драйверы этого типа экономят место и упрощают проводку.

Разница между входными характеристиками переменного и постоянного тока

Шаговый двигатель приводится в действие напряжением постоянного тока, подаваемым через драйвер. В двигателях и драйверах Oriental Motor с входным напряжением 24 В постоянного тока на двигатель подается 24 В постоянного тока. В двигателях и приводных системах на 100–115 В переменного тока вход выпрямляется до постоянного тока, а затем на двигатель подается примерно 140 В постоянного тока (некоторые продукты являются исключением из этого правила).

Эта разница в напряжении, подаваемом на двигатели, проявляется как разница в характеристиках крутящего момента на высоких скоростях. Это связано с тем, что чем выше приложенное напряжение, тем быстрее будет нарастание тока через обмотки двигателя, что облегчает подачу номинального тока на более высоких скоростях. Таким образом, двигатель переменного тока и система драйвера имеют превосходные характеристики крутящего момента в широком диапазоне скоростей, от низких до высоких скоростей, предлагая большое передаточное число.

Рекомендуется, чтобы для вашего приложения рассматривались системы двигателя и драйвера с входом переменного тока, которые совместимы в более широком диапазоне условий эксплуатации, чем системы с входом постоянного тока.

• Поиск по артикулу

• Слайд с содержанием

• Слайд с содержанием

Шаговые двигатели, драйверы и контроллеры шаговых двигателей

Показать только в наличии

Просмотр результатов:

Проще говоря, шаговые двигатели — это бесщеточные синхронные электродвигатели, которые преобразуют цифровые импульсы в механическое вращение. Они хорошо подходят для приложений, в которых управляющие сигналы представлены в виде цифровых, а не аналоговых напряжений, они часто используются в робототехнике, станках и сборочных машинах.

В RS вы найдете сотни продуктов в ассортименте шаговых двигателей, включая драйверы и контроллеры шаговых двигателей. У нас есть полный ассортимент таких брендов, как Schneider Electric, Crouzet, RS Pro и Nidec Motors, поэтому вы можете быть уверены, что покупаете продукцию самого высокого качества для проекта, над которым работаете.

Прочтите дополнительную информацию о шаговых двигателях, их преимуществах и различных областях применения, в которых они могут использоваться.

Что такое шаговые двигатели?

Шаговые двигатели представляют собой цифровые устройства ввода-вывода, которые посылают цифровой импульс на драйвер шагового двигателя, заставляя двигатель выполнять движение под одним точным углом. По мере увеличения частоты цифровых импульсов шаговое движение превращается в непрерывное вращение.

В отличие от других типов электродвигателей, шаговый двигатель не просто непрерывно вращается в течение случайного числа оборотов, пока не отключится. Вместо этого они предназначены для точного запуска и остановки приложения.

Шаговые двигатели предназначены для цифрового управления и служат ключевым компонентом в системе управления движением. Они чаще всего используются в машинах для удержания или позиционирования, где их способность создавать четко определенные положения вращения, скорости и крутящего момента делает их идеально подходящими для точного управления движением.

Зачем выбирать драйвер шагового двигателя?

Выбор шаговых двигателей для вашего проекта имеет ряд преимуществ. Одним из самых больших преимуществ является их относительно низкая стоимость. По сути, они «подключи и работай» и их легко настроить.

Еще одним важным преимуществом является то, что шаговые двигатели имеют гораздо более длительный срок службы, чем другие двигатели. Это связано с тем, что многие движущиеся части не имеют трения, а это означает, что подшипники, по сути, единственная часть, которая когда-либо изнашивается.

Кроме того, драйверы шаговых двигателей обеспечивают превосходный крутящий момент на низких скоростях. Это означает, что двигатель будет управлять несколькими нагрузками без необходимости использования каких-либо дополнительных зубчатых передач.

Для чего используются шаговые двигатели?

Шаговые двигатели применяются во многих отраслях и секторах. Вот некоторые из наиболее распространенных мест, где вы их найдете:

• Камеры
• Робототехника
• Вычислительная техника
• Печать, включая 3D-печать
• Автоматизация процессов и упаковочное оборудование
• Оборудование для точного позиционирования

Шаговые двигатели очень распространены, например, в 3D-печати. Это связано с тем, что 3D-принтер должен быть очень точным, а шаговый двигатель является экономически эффективным способом достижения этой точности.

Драйверы шаговых двигателей часто используются в камерах высокого класса из-за необходимости предельной внутренней точности с настройками автофокусировки и диафрагмы в объективе. Они также используются в моторизованных слайдерах для камер и обеспечивают очень плавную работу установок для позиционирования камеры.

Почему именно RS для шаговых двигателей?

У нас есть полный ассортимент шаговых двигателей, разработанных для бесперебойной и эффективной работы вашего оборудования. Мы являемся ведущим авторизованным дистрибьютором драйверов шаговых двигателей в Северной Америке и торгуем такими известными брендами, как DFRobot, Crouzet, RS Pro и Nidec Motors. Каждый из наших шаговых двигателей соответствует самым высоким отраслевым стандартам и стандартам безопасности.

Если у вас возникнут вопросы, наша команда всегда готова помочь. Свяжитесь с нами сегодня для получения совета, а также вы можете найти советы в нашем экспертном центре.

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

РС ПРО
Гибридный шаговый двигатель с постоянными магнитами 4 В постоянного тока 600 мА 6,5 Ом 1,7 мГн Вал 4 мм

Производитель Артикул №: 5350338

Номер по каталогу RS: 70614835

В наличии: 6

+1 $55,49 / шт.

+3 $52,69 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

РС ПРО
Гибридный шаговый двигатель 3VDC 3.3A 0.85Ohms 3mH 1.25Nm 4 Wire 1.8deg 6.35mm Вал

Производитель Артикул №: 1805286

Номер по каталогу RS: 71871632

В наличии: 5

1 $83,70 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Херст (Nidec Motors)
Двигатель, модель серии h33R

Производитель Артикул №: h33R060456

Номер по каталогу RS: 70672819

В наличии: 19

1 60,50 долларов США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

РС ПРО
Двухполярный гибридный Степпер мотор 0.67А 0.012Нм 4Вире 1.8дег угол шага 6.2В

Производитель Артикул №: 5350366

RS Stk №: 70614837

В наличии: 3

+1 $74,98 / шт.

+3 $71,25 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Крузе
Двигатель, шаговый двигатель, 24 В постоянного тока, с кабелем и разъемом 150 мм, 165 Ом, DVAV3

Производитель Номер по каталогу: 82910029

Номер по каталогу RS: 70159190

В наличии: 99

+1 413,50 долларов США / шт.

+5 $359,77 / шт.

+10 $348,88 / шт.

+25 338,58 долларов США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Херст (Nidec Motors)
Двигатель, шаговый, прямой привод 35 мм, 24 В постоянного тока, 300 об/мин, 4,2 Вт, крутящий момент 2,1 (унция-дюйм)

Производитель Деталь №: LSD35024D

Номер по каталогу RS: 70273319

В наличии: 96

+1 $19,67 / шт.

+3 $18,81 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

РС ПРО
Двухполярный гибридный шаговый двигатель 2.8A 1.89Nm 4Wire 1.8deg Угол шага 3.2V

Производитель Номер по каталогу: 5350445

Номер по каталогу RS: 70614843

В наличии: 33

+1 $74,78 / шт.

+10 71,04 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

РС ПРО
Двухполярный гибридный Степпер мотор 1. 68А 0.44Нм 4Вире 1.8дег угол шага 2.8В

Производитель Номер по каталогу: 5350489

Номер по каталогу RS: 70614845

В наличии: 1

1 $28,76 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

РС ПРО
Двухполярный гибридный Степпер мотор 0.67А 0.06Нм 4Вире 1.8дег угол шага 4В

Производитель Артикул №: 5350344

Номер по каталогу RS: 70614836

В наличии: 2

1 52,32 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Улучшенный электрический
Шаговый двигатель, Slo-Syn, SS50-PI, 120 унций/дюйм

Производитель Деталь №: 228552-001

Номер по каталогу RS: 70228524

В наличии: 2

+1 1882,09 долл. США / шт.

+3 1787,99 долларов США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Херст (Nidec Motors)
Двигатель, шаговый, прямой привод, PBS, 59 мм, 500 об/мин, 12 В постоянного тока, крутящий момент 3,2 унции дюйма

Производитель Артикул №: 3231-002

Номер артикула RS: 70259263

В наличии: 90

+1 $91,45 / шт.

+3 $86,46 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

РС ПРО
Униполярный гибридный шаговый двигатель 2.8A 1.26Nm 4Wire 0.9deg Угол шага 2.5V

Производитель Номер по каталогу: 5350502

Номер по каталогу RS: 70614846

В наличии: 1

1 70,23 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

РС ПРО
Биполярный, униполярный шаговый двигатель 2A 1,96 Нм, 6 проводов, угол шага 1,8 градуса, 4,4 В

Производитель Номер по каталогу: 7983646

Номер по каталогу RS: 70615148

В наличии: 1

1 $148,39 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Херст (Nidec Motors)
Двигатель, шаговый двигатель, прямой привод, 55 мм, 6 В постоянного тока

Производитель Деталь №: LSD55T006D

RS Stk №: 70685284

В наличии: 2

1 $35,39 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

РС ПРО
Биполярный шаговый привод 2,2 А 24–48 В, 78x68x21 мм

Производитель Номер по каталогу:

86

Номер по каталогу RS: 70799911

В наличии: 1

+1 $139,04 / шт.

+3 $132,09 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Шнайдер Электрик
Встроенный привод Трехфазный шаговый двигатель 24–36 В PROFIBUS DP

Производитель № по каталогу: ILS1B853PC1A0

Номер по каталогу RS: 71242980

В наличии: 1

+1 2092,12 доллара США / шт.

+5 1993,72 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

Металлообработка Пневматика
Программируемый шаговый двигатель, 24 В постоянного тока, 6 А, 1 аналоговый/7 цифровых выходов, USB

Производитель № по каталогу: 37D1332002

Номер по каталогу RS: 71678970

В наличии: 2

1 $648,92 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.