Понимание основ шагового двигателя
Введение
Шаговый двигатель — это электромагнитное устройство, преобразующее электрические импульсные сигналы в угловое или линейное перемещение.. Этот тип двигателя очень распространен в области автоматического управления из-за его точного управления и того преимущества, что не требуется система обратной связи.. В этой статье будут представлены основные понятия, принципы работы, типы, и применение шаговых двигателей начинающим.
Что такое шаговый двигатель?
Шаговый двигатель — это тип двигателя с цифровым управлением, который управляет вращением двигателя с помощью цифровых сигналов.. Каждый электрический импульс заставляет двигатель вращаться на фиксированный угол., известный как угол шага. Эта характеристика шаговые двигатели делает их очень полезными в ситуациях, требующих точного позиционного контроля..
Принцип работы шаговых двигателей
Как и все моторы, Шаговые двигатели также включают в себя фиксированную часть (статор) и движущаяся часть (ротор). Статор имеет зубчатый выступ с обмотками., в то время как ротор представляет собой постоянный магнит или сердечник с переменным сопротивлением. Позже мы рассмотрим различные конструкции ротора более подробно.. Фигура 1 показано поперечное сечение двигателя с ротором с переменным магнитным сопротивлением..
Основной принцип работы шагового двигателя заключается в следующем.: фаза одного или нескольких статоров находится под напряжением, ток, проходящий через катушку, создаст магнитное поле, и ротор будет совмещен с магнитным полем; Подача напряжения на разные фазы поочередно, ротор будет вращаться под определенным углом и в конечном итоге достигнет желаемого положения.
Фигура 2 показывает, как это работает. Первый, катушка А находится под напряжением и генерирует магнитное поле., с которым соосен ротор; После подачи напряжения на катушку B, ротор поворачивается на 60° по часовой стрелке, чтобы соответствовать новому магнитному полю.; То же самое происходит при включении катушки C.. Цвет зубцов статора на рисунке ниже указывает направление магнитного поля, создаваемого обмотками статора..
Тип и конструкция шагового двигателя.
Производительность шагового двигателя (будь то разрешение/шаг, скорость или крутящий момент) зависит от деталей конструкции, и в то же время, эти детали также могут повлиять на управление двигателем.. Фактически, не все шаговые двигатели имеют одинаковую внутреннюю структуру (или строительство), потому что разные двигатели имеют разные конфигурации ротора и статора..
Ротор
Шаговые двигатели в основном имеют три типа роторов.:
- Ротор с постоянными магнитами: Ротор представляет собой постоянный магнит., согласовано с магнитным полем, создаваемым цепью статора. Этот ротор гарантирует хороший крутящий момент и имеет тормозной момент.. Это означает, что независимо от того, находится катушка под напряжением или нет., двигатель может сопротивляться (даже если не очень сильно) изменения в положении. Однако, по сравнению с другими типами роторов, его недостаток в том, что и скорость, и разрешение ниже. Фигура 3 показано поперечное сечение шагового двигателя с постоянными магнитами..
- Ротор с переменным сопротивлением: Ротор изготовлен из железного сердечника и имеет специальную форму, которая может выравниваться по магнитному полю. (см. рисунки 1 а также 2). С этим ротором легче достичь высоких скоростей и высокого разрешения., но крутящий момент, который он производит, как правило, ниже, и тормозной момент отсутствует..
- Гибридный ротор: Этот ротор имеет особую конструкцию., это гибрид постоянного магнита и ротора с переменным сопротивлением.. На роторе имеются два аксиально намагниченных магнитных колпачка., и на магнитных колпачках есть чередующиеся маленькие зубцы. Такая конфигурация дает двигателю преимущества как постоянного магнита, так и ротора с переменным сопротивлением., особенно с высоким разрешением, высокая скорость и высокий крутящий момент. Конечно, более высокие требования к производительности означают более сложные конструкции и более высокие затраты. Фигура 3 показано упрощенное схематическое изображение этой конструкции двигателя.. Когда катушка А находится под напряжением, маленький зуб магнитного колпачка ротора N совмещен с зубом статора намагниченного S.. В то же время, из-за конструкции ротора, магнитный колпачок ротора S совмещен с зубцами статора намагничивания N. Хотя принцип работы шагового двигателя тот же., структура реального двигателя более сложна, и количество зубьев больше, чем показано на рисунке. Большое количество зубьев позволяет двигателю получить очень малый угол шага., всего 0,9°.
Статор
Статор — это часть двигателя, ответственная за создание магнитного поля, с которым согласован ротор.. Основные характеристики цепи статора связаны с номером его фазы., количество полюсов и конфигурация проводов. Количество фаз – это количество независимых катушек., а количество полюсов представляет собой основную пару зубцов, занимаемую каждой фазой.. Чаще всего используются двухфазные шаговые двигатели., в то время как трехфазные и пятифазные двигатели используются реже (см. рисунки 5 а также 6).
Особенности шаговых двигателей
- Точный контроль: Шаговые двигатели могут точно контролировать углы и скорости..
- Нет необходимости в обратной связи: По принципу работы, шаговые двигатели обычно не требуют системы обратной связи по положению.
- Легко контролировать: Шаговыми двигателями можно управлять с помощью простых импульсных сигналов..
- Высокий крутящий момент на низких скоростях: На низких скоростях, шаговые двигатели могут обеспечить большой крутящий момент.
Применение шаговых двигателей
Шаговые двигатели широко используются в различных областях, включая, но не ограничиваясь:
- Автоматизированное оборудование: Для точного контроля положения механических рычагов.
- Принтеры и сканеры: Для контроля движения печатающих и сканирующих головок.
- Робототехника: Для управления движением суставов робота.
- Медицинское оборудование: В некоторых прецизионных медицинских устройствах для контроля точного движения компонентов..
Как выбрать шаговый двигатель?
Когда Выбор шагового двигателя, учитывать следующие факторы:
- Требования к крутящему моменту: Выберите подходящий крутящий момент в зависимости от требований к нагрузке и скорости применения..
- Угол шага: Чем меньше угол шага, тем выше разрешение двигателя, и тем точнее контроль.
- Скорость: Выберите подходящий диапазон скоростей в зависимости от потребностей применения..
- Размер и форма: Выберите подходящий размер двигателя в зависимости от места установки и конструктивных требований..
Заключение
Шаговые двигатели универсальны и подходят для применений, требующих точного управления. Благодаря этому введению, новички должны иметь базовое представление о шаговых двигателях и иметь возможность начать изучать их потенциал в различных приложениях.. Благодаря постоянному развитию технологий, область применения шаговых двигателей также постоянно расширяется., обеспечение мощной поддержки современной автоматизации и точного управления.
Грински Пауэр Ко., ООО. является профессиональным производителем, занимающимся исследованиями, разработка, производство, продажа шагового двигателя.
Если вы ищете шаговый двигатель для своего проекта, пожалуйста, свяжитесь с нашим отделом продаж.
