Просмотры:4 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2023-05-16 Происхождение:Работает
В этой статье мы рассмотрим основы шаговых двигателей.Вы узнаете о принципе работы, методе управления, использовании и типах шаговых двигателей.
Шаговый двигатель — это электродвигатель, основная особенность которого заключается в том, что его вал вращается, совершая шаги, то есть перемещаясь на фиксированное количество градусов.Эта функция обеспечивается внутренней структурой двигателя и позволяет узнать точное угловое положение вала, просто подсчитав, сколько шагов было выполнено, без использования датчика.Эта функция также делает его пригодным для широкого спектра приложений.
Как и все электродвигатели, шаговые двигатели имеют неподвижную часть (статор) и подвижную часть (ротор).На статоре есть зубцы, на которые намотаны катушки, а ротор представляет собой либо постоянный магнит, либо железный сердечник с переменным магнитным сопротивлением.Позже мы углубимся в различные конструкции ротора.Основной принцип работы шагового двигателя заключается в следующем: при подаче питания на одну или несколько фаз статора ток, протекающий по катушке, генерирует магнитное поле, и ротор выравнивается с этим полем.При последовательной подаче различных фаз ротор может вращаться на определенную величину для достижения желаемого конечного положения.
На рынке доступны различные драйверы шаговых двигателей, которые демонстрируют различные функции для конкретных приложений.К наиболее важным характеристикам относится входной интерфейс.Наиболее распространенные варианты:
Шаг/направление — отправляя импульс на вывод Step, драйвер изменяет свой выходной сигнал таким образом, что двигатель выполняет шаг, направление которого определяется уровнем на выводе Direction.
Фаза/Включение — для каждой фазы обмотки статора Фаза определяет направление тока и запускает Включение, если фаза находится под напряжением.
ШИМ — напрямую управляет сигналами затвора полевых транзисторов нижнего и верхнего плеча.
Еще одна важная особенность драйвера шагового двигателя заключается в том, что он может контролировать только напряжение на обмотке или также ток, протекающий через нее:
При управлении напряжением драйвер регулирует только напряжение на обмотке.Развиваемый крутящий момент и скорость, с которой выполняются шаги, зависят только от характеристик двигателя и нагрузки.
Драйверы управления током более продвинуты, поскольку они регулируют ток, протекающий через активную катушку, чтобы лучше контролировать создаваемый крутящий момент и, следовательно, динамическое поведение всей системы.
Статор реактивного шагового двигателя изготовлен из листов кремнистой стали, а противоположные два магнитных полюса намотаны одной и той же обмоткой с разными направлениями намотки.При подаче питания образуется пара полюсов N и S, а в роторе двигателя нет обмотки.Ротор двигателя изготовлен из магнитомягкого материала.На внешней поверхности полюса ротора и внутренней поверхности полюса статора имеется множество мелких зубцов одинакового размера и с одинаковым расстоянием между ними.Электромагнитная сила является движущей силой для движения реактивного шагового двигателя.Под действием электромагнитной силы ротор переместится в положение максимальной магнитной проницаемости (или минимального магнитного сопротивления) и окажется в уравновешенном состоянии.
Материал ротора шагового двигателя с постоянным магнитом - постоянный магнетизм, количество полюсов ротора и статора одинаковое, выходной крутящий момент двигателя большой, а угол шага относительно большой, но рабочие характеристики хороший.
Структура статора гибридного шагового двигателя такая же, как у реактивного шагового двигателя.Ротор разделен на две секции в осевом направлении.Одинаковое количество и размер мелких зубьев равномерно распределены по окружности железного сердечника двух секций, но они смещены на половину шага зубьев.Постоянный магнит встроен в середину двух железных сердечников, так что железный сердечник на одном конце ротора является полюсом N, а железный сердечник на другом конце - полюсом S, как показано на рисунке 1.1.Полярности N и S ротора остаются неизменными, а последовательное изменение полярностей N и S магнитных полюсов статора осуществляется за счет управления током обмотки статора, при этом на полюсах N и S ротора создается соответствующее усилие чтобы подтолкнуть ротор, чтобы он вращался по мере необходимости.Поскольку постоянное магнитное поле ротора гибридного шагового двигателя также создает часть крутящего момента, он больше, чем крутящий момент, создаваемый магнитным полем статора реактивного шагового двигателя.
Выбор шагового двигателя для ЧПУ заключается в понимании ваших требований к крутящему моменту и оборотам в минуту (скорости).
Лучший шаговый двигатель будет способен обеспечить требуемый крутящий момент, а также будет достаточно быстрым. Я предлагаю вам мой лучший выбор в зависимости от категории шагового двигателя:
Теперь, когда мы понимаем принципы работы шаговых двигателей, полезно суммировать их плюсы и минусы по сравнению с другими типами двигателей.
Шаговые двигатели — это электродвигатели, которые преобразуют электрические импульсы в точные механические движения, что делает их идеальным решением для многих медицинских приложений.Медицинские устройства и оборудование часто требуют высокоточного позиционирования, низкого уровня шума и высокого крутящего момента, и все это может быть достигнуто с помощью шаговых двигателей.
Одним из основных преимуществ шаговых двигателей является их способность обеспечивать точные и точные движения.Это делает их отличным выбором для медицинских приложений, таких как хирургические роботы, инфузионные насосы и компьютерные томографы, где даже небольшие отклонения от намеченного пути или положения могут иметь серьезные последствия.Шаговые двигатели также можно запрограммировать для обеспечения плавного контролируемого движения, что необходимо при хирургических процедурах и медицинской визуализации.Ошибка шага в процентах не накапливается по мере вращения двигателя.
1. Он может работать в широком диапазоне скоростей, включая очень низкие скорости без понижающей передачи.
2. Шаговый двигатель обеспечивает отличную реакцию в режимах пуска, останова и реверса.
3. Высокая надежность, поскольку не используются щетки или коллектор.Срок службы зависит от срока службы подшипника.
4. Схема управления шаговым двигателем проста и недорога.Он в основном используется для приложений с низким энергопотреблением. Количество фаз шагового двигателя: относится к количеству групп катушек внутри двигателя.В настоящее время обычно используются двухфазные и трехфазные.
1. Угол шага: соответствующий импульсному сигналу угловое смещение ротора двигателя.
Электрические параметры: ток, сопротивление, индуктивность.
Удерживающий момент: относится к моменту, когда шаговый двигатель находится под напряжением, но не вращается, статор блокирует ротор.
2. Момент позиционирования: момент блокировки самого ротора двигателя, когда двигатель не запитан.
3. Частотно-моментная характеристика: кривая зависимости между выходным крутящим моментом и частотой во время работы двигателя, измеренная при определенных условиях испытаний.
Во-первых, шаговый двигатель в основном используется в некоторых случаях с требованиями позиционирования, такими как: перетаскивание стола для резки проволоки, стол тафтинговой машины (позиционирование пор), упаковочная машина (фиксированная длина), в основном во всех случаях, связанных с позиционированием. Используйте его.
Во-вторых, он широко используется в 3D-принтерах, контрольном оборудовании, интеллектуальных замках, анализаторах крови, интеллектуальных микроскопах, тестерах зрения и других областях, особенно подходит для приложений, требующих стабильной работы, низкого уровня шума, быстрого отклика, длительного срока службы и высокого выходного крутящего момента. .
В-третьих, шаговые двигатели широко используются в текстильных машинах и оборудовании, таком как компьютеризированные вышивальные машины.Характеристики шаговых двигателей этого типа заключаются в том, что крутящий момент невелик, скорость отклика при частом пуске высокая, шум при работе низкий, работа стабильная, а эффективность управления хорошая., Стоимость всей машины низкая.
Меры предосторожности при использовании шагового двигателя:
1. Шаговый двигатель используется в случаях низкой скорости --- скорость не превышает 1000 оборотов в минуту (6666PPS при 0,9 градуса), предпочтительно между 1000-3000PPS (0,9 градуса), и здесь его можно использовать путем замедления устройство.В настоящее время двигатель имеет высокую эффективность работы и низкий уровень шума.
2. Шаговый двигатель лучше не использовать в состоянии полного шага, вибрация в состоянии полного шага велика.
3. Для нагрузок с большим моментом инерции следует выбирать двигатель большого размера.
4. Когда двигатель работает на более высокой скорости или с большой инерционной нагрузкой, это ген.
