Выбор шагового двигателя: Комплексное руководство по выбору правого шагового двигателя для вашего применения

Выбор шагового двигателя: Комплексное руководство по выбору правого шагового двигателя для вашего применения

Выбор правого шагового двигателя является критической задачей, которая напрямую влияет на производительность, эффективность, и долговечность вашего приложения. Являетесь ли вы сотрудником по соблюдению требований, чтобы обеспечить надежность систем автоматизации или часть отделения закупок, направленного на оптимизацию выбора поставщиков, Понимание нюансов выбора шагового двигателя имеет решающее значение.

В этом руководстве, Мы углубимся в тонкости выбора соответствующий шаговый мотор, Изучение различных доступных типов, и предоставление сравнительного анализа, чтобы помочь в процессе принятия решений.

Понимание основ шагового двигателя

А шаговый двигатель это электромеханическое устройство, которое преобразует электрические импульсы в дискретные механические движения. В отличие от обычных двигателей, шаговые двигатели движутся в точных шагах, Сделайте их идеальными для приложений, требующих точного позиционирования и управления скоростью. В этом разделе кратко изложены основные характеристики шаговых двигателей.

Типы шаговых двигателей

Шаговые двигатели выходить в разные типы, каждый с уникальными атрибутами, которые делают их подходящими для конкретных приложений. Понимание этих типов важно для принятия информированного решения.

1. Постоянные магнитные шаговые двигатели

Постоянный магнит (ВЕЧЕРА) Шатовые двигатели используют постоянный магнит в роторе и работайте на притяжении и отталкивании между ротором и полюсами статора. Они известны своей простотой и экономической эффективностью. Эти двигатели обычно подходят для приложений, которые требуют низкого или умеренного крутящего момента и умеренной точности.

2. Переменное нежелательное шаговые двигатели

Переменное нежелание (VR) шаговые двигатели характеризуются ротором из мягкого железа, который выравнивается, чтобы минимизировать нежелание между ротором и статором. Они обычно используются в приложениях, требующих высокой скорости и низкого крутящего момента. VR Stepper Motors менее распространены из-за более низкого отношения крутящего момента к инерции по сравнению с другими типами.

3. Гибридные шаговые двигатели

Гибридные шаговые двигатели Объедините особенности моторов PM и VR, предлагая высокий крутящий момент и точность. Они самый универсальный тип, сделать их подходящими для широкого спектра приложений. Гибридные шаговые двигатели часто являются выбором для приложений, требующих высокой производительности и точности.

Ключевые соображения при выборе шагового двигателя

Выбор правильного шагового двигателя включает в себя оценку нескольких ключевых факторов. Эти соображения гарантируют, что выбранный двигатель соответствует требованиям и ограничениям вашего приложения.

Требования к крутящему моменту

Крутящий момент является критическим фактором при выборе шагового двигателя. Важно определить требования к крутям в вашем приложении, в том числе как крутящий момент, так и крутящий момент. Удержание крутящего момента - это количество крутящего момента, необходимого для удержания мотора в положении, когда не движется, В то время как запуск крутящего момента требуется во время эксплуатации. Недооценка требований к крутящему моменту может привести к проблемам с производительностью и сбою двигателя.

Угол шага и разрешение

Угол шагового двигателя определяет его разрешение и точность. Приложения, требующие точной точности позиционирования от двигателей с меньшими углами шага. Очень важно сбалансировать угол шага с требованиями к скорости и крутящему моменту, чтобы обеспечить оптимальную производительность.

Скорость и ускорение

Возможности скорости и ускорения шагового двигателя должны соответствовать требованиям вашего приложения. Рассмотрим максимальную скорость, которую должен достичь двигатель, и как быстро он должен ускоряться до этой скорости. Высокоскоростные применения требуют двигателей с низкой инерцией и высокими соотношениями крутящего момента к инерции.

Условия окружающей среды

Факторы окружающей среды, такие как температура, влажность, и воздействие пыли или химикатов может повлиять на моторные характеристики. Крайне важно выбрать двигатель, предназначенный для выдержания условий окружающей среды вашего применения. Двигатели с более высокой защитой от входа (IP) Рейтинги обеспечивают лучшую устойчивость к факторам окружающей среды.

Сравнительный анализ типов шаговых двигателей

Чтобы помочь в процессе выбора, Мы предоставляем сравнительный анализ различных типов шаговых двигателей на основе нескольких критических критериев.

Крутящий момент и скорость

• Постоянные магнитные двигатели: Предложите умеренный крутящий момент и скорость, Подходит для приложений общего назначения.
• Переменные двигатели нежелания: Обеспечить высокую скорость, но более низкий крутящий момент, Идеально подходит для высокоскоростной, приложения с низкой загрузкой.
• Гибридные двигатели: Доставить высокий крутящий момент и точность, сделать их подходящими для требовательных приложений.

Соображения стоимости

• Постоянные магнитные двигатели: Как правило, самый экономически эффективный вариант, Идеально подходит для бюджетных проектов.
• Переменные двигатели нежелания: Обычно более доступно, чем гибриды, но менее универсальные.
• Гибридные двигатели: Более высокая стоимость, оправдано превосходной производительности и универсальностью.

Точность и точность

• Постоянные магнитные двигатели: Предложить умеренную точность, Подходит для приложений с менее строгими требованиями точности.
• Переменные двигатели нежелания: Обеспечить более низкую точность из -за их дизайна.
• Гибридные двигатели: Обеспечить высокую точность, Идеально подходит для приложений, требующих точного позиционирования.

Реальные приложения шаговых двигателей

Stepper Motors найдите приложения в многочисленных отраслях промышленности, От производства и робототехники до здравоохранения и потребительской электроники. Понимание их реальных приложений может дать представление об их универсальности и полезности.

Производство и автоматизация

В производстве, шаговые двигатели используются в машинах с ЧПУ, 3Д-принтеры, и конвейерные системы, где точный контроль и повторяемость необходимы. Их способность работать в суровых условиях делает их идеальными для автоматизированных производственных линий.

Робототехника и аэрокосмическая промышленность

Шаговые двигатели являются неотъемлемой частью робототехники для управления движением и позиционирования. В аэрокосмической промышленности, Они используются в системах позиционирования спутников и авионики, где точность и надежность имеют первостепенное значение.

Медицинские устройства

В области медицины, шаговые двигатели используются в системах визуализации, инфузионные насосы, и оборудование для лабораторной автоматизации, где точность и надежность имеют решающее значение для безопасности пациентов и диагностики.

Шаповый вариант выбора двигателя

Случай 1: Винт + Шаговый двигатель прямой привод

• Анализ условий работы:
  • Коэффициент трения: 0.1
  • Ускорение из -за гравитации: 10
  • Расчет эффективности: Сцепление + Несущий + Винт = 0.99 × 0.99 × 0.95 = 0.93
  • Связанная инерция: 0.1 × 10^-4 кг · м²
  • Параметры винта:
    • Вести: 40мм
    • Максимальная рабочая скорость: 0.5РС
    • Время ускорения: 0.5с
    • Нагрузка: 50кг
    • Винт вращательная инерция: 0.6 × 10^-4 кг · м²
• Расчет параметров винта:
  • Скорость вращения: N = v/a = 12,5rps = 750rpm
  • Постоянный скорость крутящего момента: T = PB (мкм + Ф) / 2pi = 0.04 × 550 / (2 × 3.14 × 0.93) = 3,76 нм
  • Ускоренный крутящий момент: J_total = 20.7 × 10^-4 кг · м², b = 157 рад/с², T = j_total × β = 0,32499 нм
  • Общий крутящий момент нагрузки: T = крутящий момент ускорения + Постоянный крутящий момент скорости = 4,085 нм
  • Коэффициент безопасности: Выберите коэффициент безопасности 1.5, Выбранный крутящий момент = 4.085 × 1.5 = 6,1275 нм
• Заключение: Шаповый двигатель, который может выводить не менее 6,2 Нм со скоростью 750 об/мин/12,5 л.с.

Случай 2: Выходной вал шагового двигателя, непосредственно подключенный к шкивам через ремень к ролику с приводом

• Параметры:
  • Диаметр шкива: 3см, Масса: 0.01кг
  • Ротор инерция: 0.023кг · см²
  • Вес пояса: 0.04кг
  • Диаметр ролика: 6см, Масса: 0.15кг
  • Крутящий момент трения ротора: 0.03KGF · см
  • Требование: Ролик должен быть ускорен от отдыха до 300 об / мин в пределах 0,1 с, используя шаговый двигатель (Угол шага 1,8 °)
• Расчеты:
  • Общая нагрузочная инерция на моторном валу j = J1 + J2 + J3 + J4 = 0,293 кг · см²
  • Моторная скорость = 300 × (60/30) = 600 об / мин
  • Частота пульса привода F2 = 6 × 600 / 1.8 = 2000pps
  • Требуется крутящий момент t = 2.93 × 10^-5 × (1.8Π/180) (2000 – 0) / 0.1 + 0.0029 = 0,0213 нм
  • Коэффициент безопасности SF = 1.5, тогда t = 32 мн · м (0.327KGF · см)
• Заключение: Шаговый двигатель с этим крутящим моментом может соответствовать требованиям на 2000pps

Случай 3: Расчет ускорения крутящего момента для инерции нагрузки 2 кг · см²

• Параметры:
  • Нагрузка инерция: 2кг · см²
  • Время ускорения: 0.1с
  • Крутящий момент трения: 0
  • Угол шага: 1.8°
  • Вращательная инерция моторного вала: 2кг · см²
  • Крутящий момент трения: 0.3KGF · см²
  • Ротор инерция: 0.5кг · см²
  • Время ускорения: 40РС
  • Частота пульса: 1600ппс
• Расчеты: T = J × (ω2 – ω1) / t = 2 × (157 – 0) / 0.1 = 314 нм
• Заключение: Выберите шаговый двигатель с выходным крутящим моментом, который соответствует требованиям

Случай 4: Выбор шагового двигателя для системы передачи ремня

• Параметры:
  • Вес: 50кг
  • Синхронный диаметр шкива: 120мм
  • Коэффициенты сокращения r1 = 10, R2 = 2
  • Коэффициент трения нагрузки и машинного трения: 0.6
  • Максимальная скорость нагрузки: 30м/мой
  • Время ускорения: 200РС
• Расчеты:
  • Нагрузка инерция отражена на вал двигателя
  • Требуется скорость двигателя
  • Крутящий момент, необходимый для управления нагрузкой, включая крутящий момент, необходимый для преодоления трения и крутящего момента, необходимого для ускорения нагрузки
• Заключение: Выберите модель шагового двигателя, которая соответствует требованиям нагрузки на основе результатов расчета

Случай 5: Выбор сервопривода для шариковой винтовой конструкции

• Параметры:
  • Вес: 200кг
  • Винтовой свинец: 20мм
  • Диаметр винта: 50мм
  • ВЕРНАЯ ВЕРСА: 40кг
  • Коэффициент трения: 0.2
  • Механическая эффективность: 0.9
  • Скорость движения нагрузки: 30м/мой
• Расчеты:
  • Нагрузка инерция отражена на вал двигателя
  • Требуется скорость двигателя
  • Крутящий момент, необходимый для управления нагрузкой, включая крутящий момент, необходимый для преодоления трения и крутящего момента, необходимого для ускорения нагрузки и винта
• Заключение: Выберите шаговый двигатель, который соответствует требованиям нагрузки, сравнивая характеристики характеристики крутящего момента из разных моделей шаговых двигателей

Случай 6: Выбор шагового двигателя для автоматического оборудования

• Параметры:
  • Нагрузка: 5кг
  • Гладить: 100мм
  • Точность: 0.1мм
• Расчеты:
  • Статическое требование крутящего момента: 0.5Нм
  • Динамическое требование крутящего момента: 0.8Нм
• Заключение: Выберите двухфазный шаговый двигатель с углом шага 1,8 ° и номинальным током 2А, соответствует постоянному току, вывод тока 2А и напряжение 24 В

Заключение

Выбор правильного шагового двигателя является сложной задачей, которая требует тщательного рассмотрения различных факторов, в том числе крутящий момент, скорость, точность, и условия окружающей среды. Понимая различные типы шаговых двигателей и их сильные стороны, Вы можете принять обоснованное решение, которое обеспечивает оптимальную производительность для вашего приложения.

Независимо от того, являетесь ли вы сотрудниками по соблюдению, обеспечивая приверженность регулирования в системах автоматизации или часть команды по закупкам Оптимизация выбора поставщиков, Это руководство предоставляет знания, необходимые для уверенности, для навигации по тонкостям выбора шагового двигателя..