Шаговый двигатель типы шаговых двигателей и применение базовые знания

Шаговые двигатели наиболее часто встречаются в цифровых схемах управления, цепях управления технологическими процессами и в станках. Они представляют собой электромеханические устройства, которые преобразуют электрические импульсы в дискретные механические движения. По мере того как электрические импульсы поступают от двигателя, ротор вращается дискретными шагами. Скорость вращения прямо пропорциональна частоте, при которой принимаются импульсы.

Шаговый двигатель  являются популярным в цифровых схемах управления, таких как робототехника, потому что он хорошо подходит для приема цифровых импульсов для ступенчатого регулирования. Каждый шаг вызывает проворачивание вала определенное количество градусов. Углом шага является вращение выходного вала, вызванного каждым импульсом, измеряется в градусах.

Так как шаговые двигатели могут возбуждаться квадратными волнами, они легко управляются с помощью недорогих цифровых схем. Тем не менее, за счет использования методов модуляции мощности для преобразования квадратурных квадратных волн в синусы и косинусы виртуально бесконечное разрешение шаг возможен. Это называется «микро-степпинг», где каждое отдельное изменение уровней синус и косинус представляет собой один микро-шаг.

Преимущества:

Точное и повторяемое позиционирование. Быстрый старт / стоп. Нет щеток или коммутатора. Возможность очень низкой скорости вращения.

Недостатки:

Не легко работать на высоких скоростях. Резонансы могут произойти, если не контролируется должным образом.

Есть три основных типа шаговых двигателей:

1. С переменным сопротивлением (VR)

Шаговые двигатели с переменным сопротивлением не используют ротор с постоянными магнитами. Вместо того, ротор выполнен из черного материала, который пытается выровнять себя с приложенным магнитным полем (так же, как гвоздь или железные опилки будут вращаться, чтобы выровнять себя с силовыми линиями магнитного поля). Двигатели с переменным сопротивлением применяются для области с относительно низким крутящим моментом и гораздо реже, чем гибридные шаговые двигатели, описанные ниже.

2. Постоянный магнит (PM)

Шаговые двигатели с постоянным магнитом используют ротор с постоянными магнитами. Ротор обычно имеет два полюса, которые присоединяются с соответствующими полюсами, которые находятся под напряжением на статоре. Эти двигатели являются относительно недорогими, но, как правило, имеют большие размеры, чем гибридные шаговые двигатели.

3. Гибридный (HB)

Шаговый двигатель

Гибридные шаговые двигатели сочетают в себе лучшие характеристики шаговых двигателей с переменным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами. Они построены с несколькими зубчатыми полюсами статора и ротором с постоянными магнитами с несколькими зубами на каждом полюсе. Гибридные двигатели имеют зубы на роторе, которые слегка разрегулированные с зубами на статоре при последовательных положениях полюсов. Когда на одну позицию на статоре подается напряжение, ротор вращается на один шаг, чтобы выровнять зубы в этом положении. Следующий полюс на статоре заставляет ротор вращаться дополнительный шаг, чтобы выровнять зубы в новом положении. Этот метод позволяет сделать большее количество шагов, чем число полюсов на статоре.

Гибридный шаговый двигатель

Стандартные гибридные двигатели имеют 200 зубьев ротора и вращаются с шагом угла в 1, 8 градуса (2 фазы), 0, 9 градуса (3 фазы), или 0, 72 степени (5 фаз). Поскольку они имеют высокий статический и динамический момент и могут работать при очень высоких скоростях шага, гибридные шаговые двигатели используются в самых разнообразных промышленных областях применения.