|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Биполярные шаговые двигатели
Типичная система шагового двигателя состоит из двигателя и приводного устройства, которое включает в себя блок управления, ступень мощности и источник питания. Блок управления управляет каждой фазой двигателя для получения правильного тока в нужный момент, а ступень мощности подает ток от источника напряжения. Двигатель управляется импульсами возбуждения, а направление сигнала — от индексатора или программируемой системы управления. Они генерируют ряд импульсов, где частота определяет частоту вращения двигателя и количество импульсов положения двигателя.
Шаговый двигатель преобразует цифровые импульсы в последовательный поворот вала двигателя. Количество инкрементных шагов пропорционально генерируемым импульсам, а число оборотов — это функция частоты входных импульсов.
Эти импульсы генерируются просто микропроцессором, логическими схемами или даже реле. Приводная электроника действует как коллектор, где каждый импульс преобразуется в последовательный ток в отдельные обмотки двигателя. Обычно один импульс вращает ротор на один шаг.
Обычно простая модель состоит из ротора, который образует постоянный магнит. Магнит имеет северный полюс (N) и южный полюс (S) и вращается в 4-полюсном статоре. Обмотка медной проволоки расположена вокруг каждого полюса статора. Предположим, что N1 и S1 намагничены. Ротор вращается на 90 градусов, чтобы достичь положения 1b. После последовательного намагничивания полюсов статора ротор достигает положений 1c и 1d. Эти режимы являются дискретными и стабильными, и двигатель будет иметь пошаговое вращение.
Магнитное поле генерируется ступенчатой подачей каждой пары полюсов. Движение шагового ротора прерывисто на низких скоростях, ротор движется между устойчивыми положениями под определенным углом — мы говорим о движении по ступеням. Количество шагов (стабильные положения простоя) определяется числом пар полюсов, а также может влиять на то, как вы им управляете. Управляющая электроника — контроллер шагового двигателя — всегда должна приводиться в движение этим двигателем. Механический контакт минимальный, следовательно истирание не происходит в шаговых двигателях, кроме подшипников. Поэтому они характеризуются большой механической прочностью, долговечностью и практически без обслуживания. Недостатком шаговых двигателей является так называемая ступенчатая потеря, которая возникает при превышении предельной нагрузки и тенденции к механической облитерации, она может привести к нестабильности в движении. Обе эти отрицательные характеристики могут быть исключены путем выбора подходящего двигателя и контроллера с учетом характеристик крутящего момента привода.
Контроллер шагового двигателя
Контроллер шагового двигателя представляет собой специальную электронную схему, которая генерирует импульсы в определенной последовательности и длине. Эти импульсы, последовательно через силовую секцию, вращают отдельные витки ротора в точном порядке. Частота, порядок и длительность импульсов от цепи управления контролируют число, скорость вращения ротора и крутящий момент машины.
Параметры двигателя
Этап — реакция шагового ротора на управляющий импульс. Ротор перемещается из начального положения (состояние холостого хода) в следующее положение магнитного покоя за один шаг.
Угол поворота
Угол наклона представляет собой номинальный угол, который соответствует изменению положения ротора после прибытия одного импульса. На воздействие конструкции двигателя, то есть на количество фаз статора, количество полюсов ротора и управление шаговым двигателем, влияет угол шага. Отношение, действующее для размера шага: где m — количество фаз статора, а N — число зубьев ротора.
Ближайшие зубцы ротора притягиваются к полюсу статора. Если ток до первой пары полюсов прерывается, а другая пара полюсов намагничена, ротор вращается на один шаг. Чтобы повернуть двигатель, последовательность импульсов направляется к парам ротора в противоположном направлении. Двигатель VR может достигать высокой скорости, но с относительно низким крутящим моментом.
В 1970-е годы немецкий Berger Lahr получил патент на 5-фазный шаговый двигатель, который был намного лучше всех существующих двухфазных систем. Двигатель был сильнее, не имел резонансных проблем и имел угол тангажа всего 0,72 (примечание 500 шагов и 5 мм шаг болта позволило получить разрешение 0,01 мм). 1992 год патент истек. Berger Lahr, Oriental Motors и Sanyo Denkioriental Motors, Sanyo Denki все еще выпускают крупногабаритные 5-фазные двигатели. Благодаря лучшей электронике привода сегодняшние двухфазные шаговые двигатели имеют почти одинаковые результаты, но по гораздо более низкой цене. Купить сервопривод можно через интернет. Купить серводвигатель несложно, достаточно выбрать подходящую модель и сделать заказ.
Тем не менее существует ряд приложений для измерительных приборов или медицинских технологий, где требуется мягкая работа 5-фазного двигателя почти без резонанса. Недостатком является то, что, необходимо дополнение для заключительной стадии, и это делает общее решение дорогостоящим.
Преимущества шагового двигателя:
• Полностью цифровой двигатель.
• Легко управляемый из всех систем
• Простые и дешевые
• Отсутствие угловой ошибки, которая будет накапливаться
• Отсутствие обслуживания
• Он полностью отличается на минимальной скорости
• Очень высокий крутящий момент
• Крутящий момент при нулевых оборотах точный
• Он не может быть механически перегружен
• Отсутствие обратной связи
• Вращается в обоих направлениях
• Совместимость с различными производителями.
Недостатки шагового двигателя
• Чрезвычайно чувствительный при перегрузке
• Отсутствует резервная информация о фактической позиции
• Не отличается при разных нагрузках
• При перегрузке потеряет позицию без предупреждения
• Макс. вращение редко более 1500 об / мин
• Ограниченная динамика
• Не может дать дополнительный стартовый момент
• Удерживает крутящий момент при нарастающей скорости
• Очень шумно
HIWIN HIWIN, шаговые моторы
 
ШАГОВЫЕ МОТОРЫ
Шаговые моторы HIWIN — это двухфазные шаговые бесколлекторные двигатели постоянного тока. Шаговые двигатели применяются в качестве управляемого электропривода в станках с ЧПУ, не требующих высоких скоростей вращения. По сравнению с сервоприводом, шаговый привод не имеет встроенного датчика обратной связи, а управление двигателем задаётся количеством шагов или половин шагов при заданном направлении вращения до точки позиционирования. Стоимость шаговых приводов гораздо ниже стоимости сервоприводов и поэтому они используются, как правило в станках с малой и средней производительной мощности. В этом разделе Вы сможете посмотреть и сохранить техническую информацию по характеристикам шаговых двигателей HIWIN.
Шаговые двигатели HIWIN выпускаются в двух типоразмерах — ST40 и ST55. Шаговые моторы HIWIN могут иметь как одинарный, так и двойной консольный вал. Стандартные модели шаговых двигателей HIWIN могут выпускаться с минимальным физическим (аналоговым) разрешением шага — 1.8 и 0.9 градусов. В зависимости от требуемых точностных показателей заказчика минимальный физический шаг поворота двигателя может быть дискретизирован методом деления на величину кратно 2 (1/2, 1/4, 1/8….). Такую функцию может обеспечить блок управления (драйвер) двигателя в микрошаговом режиме работы. Движение ротора двигателя осуществляется за счет последовательного включения обмоток фаз двигателя в определённом порядке в зависимости от требуемого направления вращения.
Драйверы для шаговых двигателей HIWIN. Драйверы или блоки управления для шаговых моторов HIWIN необходимы для работы и управления шаговыми двигателями. Предназначены для управления двухфазными шаговыми двигателями (6 контактов). Обеспечивают функцию микрошагового режима работы. Величина постоянного тока на выходе 0.2-2A.
Коллекторные двигатели постоянного тока HIWIN. Двигатели постоянного тока HIWIN могут используются в качестве привода в простых задачах, например в качестве стеклоподъёмников, привод жалюзей, привод выдвижных дисплеев, привод люков автомобилей и моделестроении. Коллекторные двигатели (DC-моторы) отличаются простой конструкцией, что позволяет их использовать повсеместно в быту и промышленности. Двигатели постоянного тока HIWIN имеют напряжение питания от 12 до 24 В, диапазон мощностей от 43 до 70 Вт. Также двигатели постоянного тока могут быть снабжены зубчатой передачей для повышения выходного крутящего момента и энкодером для обратной связи в системе электроснабжения.
В данном разделе Вы сможете посмотреть и сохранить полный каталог по двигателям вращения Hiwin.
Для оптимального предложения и подбора двигателя Вы можете сохранить опросный лист для заказа двигателей вращения Hiwin.
Шаговые двигатели
Шаговые двигатели относятся к классу бесколлекторных двигателей постоянного тока. Как и любые бесколлекторные двигатели, они имеют высокую надежность и большой срок службы, что позволяет использовать их в критичных, например, индустриальных применениях.
По сравнению с обычными двигателями постоянного тока, шаговые двигатели требуют значительно более сложных схем управления, которые должны выполнять все коммутации обмоток при работе двигателя. Выбор контроллера для управления шаговым двигателем описан в статье Контроллеры ШД. Кроме того, сам шаговый двигатель – дорогостоящее устройство, поэтому там, где точное позиционирование не требуется, обычные коллекторные двигатели имеют заметное преимущество. Справедливости ради следует отметить, что в последнее время для управления коллекторными двигателями все чаще применяют контроллеры, которые по сложности практически не уступают контроллерам шаговых двигателей.
Одним из главных преимуществ шаговых двигателей является возможность осуществлять точное позиционирование и регулировку скорости без датчика обратной связи. Это очень важно, так как такие датчики могут стоить намного больше самого двигателя. Однако это подходит только для систем, которые работают при малом ускорении и с относительно постоянной нагрузкой. В то же время системы с обратной связью способны работать с большими ускорениями и даже при переменном характере нагрузки. Если нагрузка шагового двигателя превысит его момент, то информация о положении ротора теряется и система требует базирования с помощью, например, концевого выключателя или другого датчика. Системы с обратной связью не имеют подобного недостатка.
При проектировании конкретных систем приходится делать выбор между сервомотором и шаговым двигателем. Когда требуется прецизионное позиционирование и точное управление скоростью, а требуемый момент и скорость не выходят за допустимые пределы, то шаговый двигатель является наиболее экономичным решением. Как и для обычных двигателей, для повышения момента может быть использован понижающий редуктор. Однако для шаговых двигателей редуктор не всегда подходит.
В отличие от коллекторных двигателей, у которых момент растет с увеличением скорости, шаговый двигатель имеет больший момент на низких скоростях. К тому же, шаговые двигатели имеют гораздо меньшую максимальную скорость по сравнению с коллекторными двигателями, что ограничивает максимальное передаточное число и, соответственно, увеличение момента с помощью редуктора. Готовые шаговые двигатели с редукторами хотя и существуют, однако являются экзотикой. Еще одним фактом, ограничивающим применение редуктора, является присущий ему люфт. Возможность получения низкой частоты вращения часто является причиной того, что разработчики, будучи не в состоянии спроектировать редуктор, применяют шаговые двигатели неоправданно часто. В то же время коллекторный двигатель имеет более высокую удельную мощность, низкую стоимость, простую схему управления, и вместе с одноступенчатым червячным редуктором он способен обеспечить тот же диапазон скоростей, что и шаговый двигатель. К тому же, при этом обеспечивается значительно больший момент. Приводы на основе коллекторных двигателей очень часто применяются в технике военного назначения, а это косвенно говорит о хороших параметрах и высокой надежности таких приводов. Да и в современной бытовой технике, автомобилях, промышленном оборудовании коллекторные двигатели распространены достаточно сильно. Тем не менее, для шаговых двигателей имеется своя, хотя и довольно узкая, сфера применения, где они незаменимы.
Виды шаговых двигателей:
· двигатели с переменным магнитным сопротивлением
· двигатели с постоянными магнитами
· гибридные двигатели
Определить тип двигателя можно даже на ощупь: при вращении вала обесточенного двигателя с постоянными магнитами (или гибридного) чувствуется переменное сопротивление вращению, двигатель вращается как бы щелчками. В то же время вал обесточенного двигателя с переменным магнитным сопротивлением вращается свободно. Гибридные двигатели являются дальнейшим усовершенствованием двигателей с постоянными магнитами и по способу управления ничем от них не отличаются.
Определить тип двигателя можно также по конфигурации обмоток. Двигатели с переменным магнитным сопротивлением обычно имеют три (реже четыре) обмотки с одним общим выводом. Двигатели с постоянными магнитами чаще всего имеют две независимые обмотки. Эти обмотки могут иметь отводы от середины. Иногда двигатели с постоянными магнитами имеют 4 раздельных обмотки. В шаговом двигателе вращающий момент создается магнитными потоками статора и ротора, которые соответствующим образом ориентированы друг относительно друга.
Статор изготовлен из материала с высокой магнитной проницаемостью и имеет несколько полюсов. Полюс можно определить как некоторую область намагниченного тела, где магнитное поле сконцентрировано. Полюса имеют как статор, так и ротор. Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы собраны из отдельных пластин, подобно сердечнику трансформатора. Вращающий момент пропорционален величине магнитного поля, которая пропорциональна току в обмотке и количеству витков. Таким образом, момент зависит от параметров обмоток. Если хотя бы одна обмотка шагового двигателя запитана, ротор принимает определенное положение. Он будет находится в этом положении до тех пор, пока внешний приложенный момент не превысит некоторого значения, называемого моментом удержания. После этого ротор повернется и будет стараться принять одно из следующих положений равновесия.
Биполярные и униполярные шаговые двигатели
В зависимости от конфигурации обмоток двигатели делятся на биполярные и униполярные. Биполярный двигатель имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля должна переполюсовывается драйвером. Для такого типа двигателя требуется мостовой драйвер, или полумостовой с двухполярным питанием. Всего биполярный двигатель имеет две обмотки и, соответственно, четыре вывода.Униполярный двигатель также имеет одну обмотку в каждой фазе, но от середины обмотки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половинок обмотки. При этом существенно упрощается схема драйвера. Драйвер должен иметь только 4 простых ключа. Таким образом, в униполярном двигателе используется другой способ изменения направления магнитного поля.
Средние выводы обмоток могут быть объединены внутри двигателя, поэтому такой двигатель может иметь 5 или 6 выводов Иногда униполярные двигатели имеют раздельные 4 обмотки, по этой причине их ошибочно называют 4-х фазными двигателями. Каждая обмотка имеет отдельные выводы, поэтому всего выводов 8. При соответствующем соединении обмоток такой двигатель можно использовать как униполярный или как биполярный. Униполярный двигатель с двумя обмоткими и отводами тоже можно использовать в биполярном режиме, если отводы оставить неподключенными. В любом случае ток обмоток следует выбирать так, чтобы не превысить максимальной рассеиваемой мощности. Если сравнивать между собой биполярный и униполярный двигатели, то биполярный имеет более высокую удельную мощность. При одних и тех же размерах биполярные двигатели обеспечивают больший момент.
6-ти выводные шаговые двигатели
Для подключения 6-ти выводного шагового двигателя к классическому биполярному драйверу может быть выбран один из двух способов — униполярное либо биполярное подключение обмоток двигателя.
Униполярное подключение
Если требуется вращать двигатель на средних и высоких скоростях (из диапазона рабочих скоростей), лучший тип подключения — использовать центральный отвод. Электрические характеристики двигателя — ток обмотки, сопротивление обмотки, статический крутящий момент, индуктивность обмоток и др. — в этом случае равны данным, приведенным в каталоге.
Биполярное подключение
Если требуется вращать двигатель на низких скоростях (из диапазона рабочих скоростей), лучший тип подключения — биполярное. Электрические характеристики двигателя — ток обмотки, сопротивление обмотки, статический крутящий момент, индуктивность обмоток и др. — в этом случае равны данным, приведенным в каталоге. При таком типе подключения нужно уменьшить ток, подаваемый на обмотки двигателя в √2 раз. Например, если номинальный рабочий ток двигателя составляет 2 А, то при последовательном включении обмоток требуемый ток — 1.4 А, то есть в 1.4 раза меньше. Это можно легко понять из следующих рассуждений. Номинальный рабочий ток, указанный в каталоге, рассчитан на сопротивление одной обмотки (R — именно оно приведено в каталоге). При последовательном включении обмоток сопротивление объединенной обмотки возрастает в два раза (2R).
Потребляемая мощность при униполярном включении — Iуниполяр.2 * R
При последовательном включении обмоток потребляемая мощность становится Iбиполяр.2 * 2 * R
Потребляемая мощность не зависит от типа подключения, поэтому Iуниполяр.2 * R = Iбиполяр.2 * 2* R, откуда
Iбиполяр.= Iуниполяр. / √2, т.е.
Iбиполяр.= 0.707 * Iуниполяр.
Так как крутящий момент двигателя прямо пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора, то он возрастает с увеличением числа витков обмотки и убывает с уменьшением ток, пропускаемого через обмотки. Но так как ток уменьшился в √2 раз, а число витков обмотки увеличилось в 2 раза, то крутящий момент возрастет в √2 раз.
Tбиполяр. = 1.4 * Tуниполяр.
8-ми выводные шаговые двигатели
Для подключения 8-ми выводного шагового двигателя (то есть двигателя с четырьмя обмотками) к классическому биполярному драйверу может быть выбран один из трех способов — униполярное, последовательное либо параллельное подключение обмоток двигателя.
Если требуется вращать двигатель на средних скоростях (из диапазона рабочих скоростей), лучший тип подключения — использовать лишь две из четырех обмоток.
Наиболее эффективно для низкоскоростного диапазона рабочих скоростей двигателя.
При таком типе подключения нужно уменьшить ток, подаваемый на обмотки двигателя в √2 раз. Например, если номинальный рабочий ток двигателя составляет 2 А, то при последовательном включении обмоток требуемый ток — 1.4 А, то есть в 1.4 раза меньше.
Это можно легко понять из следующих рассуждений.
Номинальный рабочий ток, указанный в каталоге, рассчитан на сопротивление одной обмотки (R — именно оно приведено в каталоге). При последовательном включении обмоток сопротивление объединенной обмотки возрастает в два раза (2R).
Потребляемая мощность при униполярном включении — Iуниполяр.2 * R
При последовательном включении обмоток потребляемая мощность становится Iпослед.2 * 2 * R
Потребляемая мощность не зависит от типа подключения, поэтому Iуниполяр.2 * R = Iпослед.2 * 2* R, откуда
Iпослед.= Iуниполяр. / √2, т.е.
Iпослед.= 0.707 * Iуниполяр.
Так как крутящий момент двигателя прямо пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора, то он возрастает с увеличением числа витков обмотки и убывает с уменьшением ток, пропускаемого через обмотки. Но так как ток уменьшился в √2 раз, а число витков обмотки увеличилось в 2 раза, то крутящий момент возрастет в √2 раз.
Tпослед. = 1.4 * Tуниполяр.
Наиболее эффективно использование параллельного включения обмоток для высоких скоростей.
При таком типе подключения нужно увеличить ток, подаваемый на обмотки двигателя в √2 раз. Например, если номинальный рабочий ток двигателя составляет 2 А, то при параллельном включении обмоток требуемый ток — 2.8 А, то есть в 1.4 раза больше.
Это можно легко понять из следующих рассуждений.
Номинальный рабочий ток, указанный в каталоге, рассчитан на сопротивление одной обмотки (R — именно оно приведено в каталоге). При параллельном включении обмоток сопротивление объединенной обмотки уменьшаетсяв два раза (0.5 R).
Потребляемая мощность при униполярном включении — Iуниполяр.2 * R
При параллельнном включении обмоток потребляемая мощность становится 0.5 * Iбиполяр.2 * R
Потребляемая мощность не зависит от типа подключения, поэтому Iуниполяр.2 * R = 0.5 * Iбиполяр. 2 * R, откуда Iбиполяр..= Iуниполяр. /√2, т.е.
Iбиполяр.= 1.4 * Iуниполяр.
Так как крутящий момент двигателя прямо пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора, то он возрастает с увеличением числа витков обмотки и убывает с уменьшением величины тока, пропускаемого через обмотки. Но так как ток увеличился в √2 раз, а число витков обмотки увеличилось в 2 раза, то крутящий момент возрастет в √2 раз.
Tбиполяр. = 1.4 * Tуниполяр.
При выборе шагового двигателя одной из важнейших характеристик является его скоростные качества, то есть зависимость момента на валу от скорости вращения. Сравнить и оценить эту характеристику можно зная значения сопротивления и индуктивности обмоток выбираемого двигателя. Чем больше соотношение R/L тем быстрее нарастает ток в обмотках и тем большую скорость вращения можно достичь без существенного падения момента. Объясняется это тем, что эквивалентная схема представляет собой последовательно соединенные индуктивность и омическое сопротивление, возникающая в цепи ЭДС самоиндукции препятствует изменению тока в цепи, замедляя его возрастание, а также спад тока при размыкании цепи. Ток не может вырасти мгновенно до номинального значения, а следовательно, крутящий момент двигателя тоже нарастает не мгновенно, а по экспоненте. При увеличении скорости вращения не только увеличивается скорость коммутации обмоток, но также уменьшается время, на которое подается напряжение на обмотку. При критической скорости ток в обмотке двигателя еще не успевает вырасти до номинального значения, а напряжение с обмотки уже снимается. Происходит снижение крутящего момента, двигатель начинает пропускать шаги.
Интернет магазин чпу станков хобби класса и комплектации
Nema 34 — Шаговый двигатель 86 x 86 мм
Nema 34 от STEPPERONLINE — это шаговый двигатель с высоким крутящим моментом для станков с ЧПУ. Их можно точно контролировать по расстоянию и скорости, изменяя количество импульсов и их частоту. Таким образом, эти шаговые двигатели очень подходят для позиционирования.
Этот шаговый двигатель представляет собой шаговый двигатель с открытым контуром. При управлении без обратной связи шаговый двигатель управляется последовательностью импульсов, имеющей определенный временной интервал, и никакой обратной связи с датчиком и соответствующей электронной схемой в системе управления не требуется.Шаговый двигатель Nema 34 получил множество положительных отзывов от наших клиентов, этот шаговый двигатель с высоким крутящим моментом хорошо зарекомендовал себя в различных приложениях. Мы предоставляем подробные параметры для каждого шагового двигателя, чтобы наши клиенты могли рассчитать, какой шаговый двигатель лучше всего подходит для их машины.
Сортировать по: DefaultName (A — Z) Name (Z — A) Price (Low> High) Price (High> Low) Rating (Highest) Rating (Low) Model (A — Z) Model (Z — A)
Показать: 20255075100
Артикул: 34HE31-6004SЭлектрические характеристики Номер детали производителя: 34HE31-6004S Количество фаз: 2 Угол шага: 1.8 градусов Удерживающий момент: 4,8 Нм (679,87 унций) Номинальный ток / фаза: 6,0 А Фазное сопротивление: 0,42 Ом ± 10% Индуктивность: 3,5 мГн ± ..
32,96 $ Всего: 29,30 $
Артикул: 34HS31-6004SЭлектрические характеристики Номер детали производителя: 34HS31-6004S Количество фаз: 2 Угол шага: 1,8 град. Момент удержания: 4,8 Н · м (679,87 унц. Дюймов) Номинальный ток / фаза: 6,0 А Фазное сопротивление: 0,42 Ом ± 10% Индуктивность: 3,5 мГн ± ..
36,62 $ Начиная с: 29,30 $
Артикул: 34HE45-6004SЭлектрические характеристики Номер детали производителя: 34HE45-6004S Количество фаз: 2 Угол шага: 1.8 градусов Удерживающий момент: 8,2 Нм (849,84oz.in) Номинальный ток / фаза: 6,0 A Фазное сопротивление: 0,51 Ом ± 10% Индуктивность: 5,1 мГн ± ..
45,00 $ Всего: 40,00 $
Артикул: 34HS45-6004SЭлектрические характеристики Номер детали производителя: 34HS45-6004S Количество фаз: 2 Угол шага: 1,8 град. Момент удержания: 8,2 Н · м (849,84 унц. Дюйма) Номинальный ток / фаза: 6,0 А Фазное сопротивление: 0,51 Ом ± 10% Индуктивность: 5,1 мГн ± ..
50,00 $ Начиная с: 40,00 $
SKU: 34HE59-6004SЭлектрические характеристики Номер детали производителя: 34HE59-6004S Количество фаз: 2 Угол шага: 1.8 градусов Удерживающий момент: 12,0 Нм (1699,68oz.in) Номинальный ток / фаза: 6,0 A Фазное сопротивление: 0,7 Ом ± 10% Индуктивность: 7,9 мГн ± ..
61,62 $ Всего: 54,78 долларов США
Артикул: 34HS59-6004SЭлектрические характеристики Номер детали производителя: 34HS59-6004S Количество фаз: 2 Угол шага: 1,8 град. Момент удержания: 12,0 Н · м (1699,68 унц. Дюймов) Номинальный ток / фаза: 6,0 A Фазное сопротивление: 0,7 Ом ± 10% Индуктивность: 7,9 мГн ± ..
66,88 $ Начиная с: 53,50 $
SKU: 34HP29-6004SЭлектрические характеристики Номер детали производителя: 34HP29-6004S Количество фаз: 2 Угол шага: 1.8 градусов Удерживающий момент: 4,5 Нм (637,38 унций) Номинальный ток / фаза: 6,0 A Фазное сопротивление: 0,34 Ом ± 10% Индуктивность: 2,5 мГн ± ..
48,49 $ Всего: 39,25 $
Артикул: 34HP38-6004SЭлектрические характеристики Номер детали производителя: 34HP38-6004S Количество фаз: 2 Угол шага: 1,8 град. Удерживающий момент: 7,2 Нм (1019,81 унц.дюймов) Номинальный ток / фаза: 6,0 А Фазное сопротивление: 0,52 Ом ± 10% Индуктивность: 4,0 мГн.
58,52 $ Начиная с: 47,37 $
SKU: 34HP44-6004SЭлектрические характеристики Номер детали производителя: 34HP44-6004S Количество фаз: 2 Угол шага: 1.8 градусов Удерживающий момент: 8,2 Нм (1161,45oz.in) Номинальный ток / фаза: 6,0 A Фазное сопротивление: 0,55 Ом ± 10% Индуктивность: 5,0 мГн ..
65,21 $ Начиная с: 52,79 долларов США
SKU: 34HP59-6004SЭлектрические Спецификация Номер детали производителя: 34HP59-6004S Количество фаз: 2 Угол шага: 1,8 градус Момент удержания: 12 Нм (1700oz.in) Номинальный ток / фаза: 6,0 А Фазное сопротивление: 0,72 Ом ± 10% Индуктивность: 6,5 мГн ± 20.
83,60 $ Начиная с: 67,67 $
SKU: 34HS27-4004SЭтот биполярный шаговый двигатель Nema 34 с углом шага 1.8 градусов и размер 85,8×85,8×68 мм. Он имеет 4 провода, каждая фаза потребляет 4,00 А, с удерживающим моментом 3,4 Н · м (481,576 унций). Электрические характеристики Номер детали производителя: 34HS2 ..
49,66 $ Начиная с: 38,87 $
Артикул: 34HS26-2006D42,12 $ Начиная с: 32,96 $
Артикул: 34HS31-5504S57,86 $ Начиная с: 45,29 $
SKU: 34HS31-5504D 49,24 $ Начиная с: 38,54 $ Артикул: 34HS38-3008S71 $.42 Начиная с: 55,89 $
Артикул: 34HS38-4204D56,77 $ Начиная с: 44,43 $
Артикул: 34HS61-6004S1Электрические характеристики Номер детали производителя: 34HS61-6004S1 Количество фаз: 2 Угол шага: 1,8 град. 1841.31oz.in) Номинальный ток / фаза: 6,0 A Фазное сопротивление: 0,9 Ом ± 10% Индуктивность: 7,5 мГн ± ..
64,49 $ Начиная с: 57,32 $
Артикул: 34HS31-6004S1Электрические характеристики Номер детали производителя: 34HS31- 6004S1 Количество фаз: 2 Угол шага: 1.8 градусов Удерживающий момент: 4,8 Нм (679,87 унций дюйм) Номинальный ток / фаза: 6,0 А Фазное сопротивление: 0,48 Ом ± 10% Индуктивность: 3,5 мГн ± ..
32,96 долларов США Всего: 29,30 долларов США
Артикул: 34HS46-6004S1Электрические характеристики Номер детали производителя: 34HS46-6004S1 Количество фаз: 2 Угол шага: 1,8 град. Удерживающий момент: 8,5 Нм (1203,94 унц. Дюйма) Номинальный ток / фаза: 6,0 А Фазное сопротивление: 0,7 Ом ± 10% Индуктивность: 5,8 мГн ± ..
47,29 $ Начиная с: 42,04 $
Артикул: 34HS46-5004D181 $.37 От: 63,68 долл. США
Серия продуктов | Серия AZ Абсолютные шаговые двигатели с замкнутым контуром | Серия AR Шаговые двигатели с замкнутым контуром | Двухфазные биполярные шаговые двигатели серии PKP | Двухфазные униполярные шаговые двигатели серии ПКП | 5-фазные шаговые двигатели серии RKII | 5-фазные шаговые двигатели серии ПКП |
Характеристики | Замкнутый контур, | Замкнутый контур, | High Torque, | High Torque, | Высокоэффективный | Высокий крутящий момент, |
Угол основного шага | 0.36 ° | 0,36 ° | 1,8 °, 0,9 ° | 1,8 °, 0,9 ° | 0,72 ° | 0,72 °, 0,36 ° |
Требуется драйвер | AZ серии | Серия AR | Биполярная серия CVD | Серия CMD, униполярный | Серия РКИИ | Серия CVD, 5 фаз |
Входная мощность привода | переменного или постоянного тока | переменного или постоянного тока | постоянного тока | постоянного тока | AC | постоянного тока |
Размеры рамы | 0.79 дюймов (20 мм) | 1,10 дюйма (28 мм) | 0,79 дюйма (20 мм) | 0.79 дюймов (20 мм) | 1,65 дюйма (42 мм) | 1,10 дюйма (28 мм) |
Доступные опции | Тип редуктора | Тип редуктора | Редукторный тип | Редукторный тип | Редукторный тип | Редукторный тип |
Макс.Удерживающий момент | 2,8 унций на дюйм до 752 фунтов на дюйм | 42 унции до 442 фунтов | 2,8 унции на дюйм до 1062 фунта дюйм | 2,8 унции до 64 фунтов | 19,8 унций на дюйм до 460 фунтов на дюйм | 7,3 унции до 53 фунтов |
0,02 Н · м до 85 Н · м | 0.От 3 Н · м до 50 Н · м | 0,02 Н · м до 120 Н · м | от 0,02 Н · м до 7,3 Н · м | 0,14 Н · м до 52 Н · м | 0,052 Н · м до 6 Н · м | |
Узнать больше | Серия AZ Абсолютные шаговые двигатели с замкнутым контуром | AR Шаговые двигатели с замкнутым контуром серии | Двухфазные биполярные шаговые двигатели серии PKP | Двухфазные униполярные шаговые двигатели серии ПКП | 5-фазные шаговые двигатели серии RKII | 5-фазные шаговые двигатели серии ПКП |
Шаговые двигатели | Коллморген | Шаговые двигатели Микрошаговые двигатели Бесщеточные DC
Шаговые двигатели делят каждое полное вращение на несколько шагов одинакового размера.Эти двухфазные бесщеточные двигатели постоянного тока, также известные как шаговые или шаговые двигатели, обеспечивают быстрое и точное позиционирование нагрузки и исключительный удерживающий момент на любом из этих шагов. Каждый шаг соответствует 1,8 ° или 200 шагам на оборот. При использовании микрошагового привода каждый шаг 1,8 ° может быть разбит на еще меньшие приращения для достижения почти сервоприводных характеристик позиционирования — без необходимости в сложных устройствах обратной связи или системе управления с обратной связью.
Полная линейка продуктов
Шаговые двигателиKollmorgen используются в различных областях применения: от медицинских устройств для жизнеобеспечения до высокопроизводительных производственных линий и взрывоопасных сред при добыче нефти и газа.Имея многолетний опыт проектирования шаговых двигателей, мы разработали широкий спектр серий двигателей для удовлетворения потребностей OEM-производителей практически в любой отрасли, где важно движение, независимо от того, требует ли приложение высокого соотношения цены и качества, превосходных характеристик в экстремальных условиях или специализированные возможности и пригодность.
Высочайшая производительность
Все шаговые двигатели теряют полезный крутящий момент при увеличении скорости движения. Это называется спадом крутящего момента. Kollmorgen минимизирует падение крутящего момента за счет превосходной оптимизации электромагнитной конструкции.Несколько семейств Stepper также предлагают усовершенствованную технологию. Усовершенствованные двигатели включают в себя редкоземельный магнит, добавленный в статор двигателя, что приводит к увеличению крутящего момента до 25% во всем диапазоне скоростей.
Благодаря непревзойденному опыту компании Kollmorgen в области движения, вы можете достичь более высоких скоростей при сохранении необходимого крутящего момента. Ваша машина может быть меньше, быстрее, более энергоэффективной и более доступной в сборке и эксплуатации — все это ощутимые преимущества перед машинами с двигателями конкурентов.
Совместная разработка модификаций и создание нестандартных прототипов
Kollmorgen предлагает огромный выбор стандартных размеров, конструкций, обмоток и опций, включая нестандартные выводы, валы и соединители, а также тысячи стандартных модификаций, которые помогут вам добиться идеального соответствия вашему применению.
Кроме того, мы можем сотрудничать с вами для совместной разработки таких функций, как модификации вала и уплотнения, специальные обмотки, кабели и разъемы для конкретных приложений, встроенные энкодеры и многое другое.Мы даже можем предоставить полностью индивидуальные решения с минимальными дополнительными затратами времени и инвестиций благодаря нашему быстрому прототипированию, оптимизированному производству и глобальному охвату поставок.
Проверенная надежность и поддержка
Сделанные в США, наши передовые гибридные шаговые двигатели включают в себя большие подшипники, высоковольтную изоляцию, большой диаметр ротора, малые допуски на воздушный зазор, а также высокоэнергетические магниты и обмотки, которые не предлагают другие производители. Эти надежные конструктивные особенности неоднократно проверялись на практике, обеспечивая длительный и надежный срок службы, на который мы предоставляем двухлетнюю гарантию.
А когда вам понадобится техническая помощь, вы всегда можете рассчитывать на наши инструменты самообслуживания для проектирования и выбора продуктов, опыт инженеров, а также на разработку, производство и поддержку продуктов в вашем регионе.
Шаговые двигатели
Шаговый двигатель — это бесщеточный синхронный электродвигатель, который преобразует цифровые импульсы в механическое вращение вала. Каждый оборот шагового двигателя делится на дискретное количество шагов, во многих случаях 200 шагов, и для каждого шага двигателю необходимо посылать отдельный импульс.Шаговый двигатель может делать только один шаг за раз, и каждый шаг одинакового размера. Поскольку каждый импульс заставляет двигатель вращаться на точный угол, обычно 1,8 °, положением двигателя можно управлять без какого-либо механизма обратной связи. По мере увеличения частоты цифровых импульсов шаговое движение переходит в непрерывное вращение, при этом скорость вращения прямо пропорциональна частоте импульсов. Шаговые двигатели используются каждый день как в промышленных, так и в коммерческих целях из-за их низкой стоимости, высокой надежности, высокого крутящего момента на низких скоростях и простой и прочной конструкции, которая работает практически в любых условиях.OMEGA Engineering предлагает широкий ассортимент шаговых двигателей в Таиланде.
Преимущества шагового двигателя
Преобразование нелинейного входного сигнала в линейный выходной сигнал. Это обычное явление для сигналов термопар.- Угол поворота двигателя пропорционален входному импульсу.
- Двигатель имеет полный крутящий момент в состоянии покоя (если обмотки находятся под напряжением).
- Точное позиционирование и повторяемость движения, так как хорошие шаговые двигатели имеют точность от 3 до 5% шага, и эта ошибка не суммируется от одного шага к другому.
- Отличная реакция на пуск / остановку / движение задним ходом.
- Очень надежен, так как в двигателе нет контактных щеток. Следовательно, срок службы шагового двигателя просто зависит от срока службы подшипника.
- Шаговые двигатели, реагирующие на импульсы цифрового входа, обеспечивают управление без обратной связи, что упрощает управление двигателем и снижает его стоимость.
- Можно добиться синхронного вращения на очень низкой скорости с нагрузкой, непосредственно связанной с валом.
- Может быть реализован широкий диапазон скоростей вращения, поскольку скорость пропорциональна частоте входных импульсов.
Типы шаговых двигателей
Существует три основных типа шаговых двигателей: с переменным сопротивлением, с постоянным магнитом и гибридные.Это обсуждение будет сосредоточено на гибридном двигателе, поскольку эти шаговые двигатели сочетают в себе лучшие характеристики двигателей с переменным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами. Они сконструированы с полюсами статора с несколькими зубьями и ротором с постоянными магнитами. Стандартные гибридные двигатели имеют 200 зубцов ротора и вращаются с шагом 1,8 °. Поскольку они демонстрируют высокий статический и динамический крутящий момент и работают с очень высокой частотой шагов, гибридные шаговые двигатели используются в широком спектре коммерческих приложений, включая компьютерные дисководы, принтеры / плоттеры и проигрыватели компакт-дисков.Некоторые промышленные и научные применения шаговых двигателей включают робототехнику, станки, машины для захвата и размещения, автоматизированные машины для резки и склеивания проволоки и даже точные устройства контроля жидкости.Пошаговые режимы
«Шаговые режимы» шагового двигателя включают полный, половинный и микрошаговый. Тип выхода шагового режима любого шагового двигателя зависит от конструкции драйвера. Omegamation ™ предлагает приводы с шаговыми двигателями с переключателем полного и половинного шагов, а также микрошаговые приводы с выбираемым переключателем или программным выбором разрешения.ПОЛНЫЙ ШАГ
Стандартные гибридные шаговые двигатели имеют 200 зубцов ротора или 200 полных шагов на оборот вала двигателя. Разделение 200 шагов на 360 ° вращения равняется полному углу шага 1,8 °. Обычно режим полного шага достигается за счет подачи питания на обе обмотки при попеременном реверсировании тока. По сути, один цифровой импульс от драйвера эквивалентен одному шагу. ПОЛУШАГ
Полушаг просто означает, что шаговый двигатель вращается со скоростью 400 шагов за оборот.В этом режиме запитывается одна обмотка, а затем поочередно запитываются две обмотки, в результате чего ротор вращается на половину расстояния, или 0,9 °. Хотя он обеспечивает примерно на 30% меньший крутящий момент, полушаговый режим обеспечивает более плавное движение, чем полушаговый режим.
МИКРОСТ
Микрошаговый двигатель — это относительно новая технология шагового двигателя, которая регулирует ток в обмотке двигателя до такой степени, что дополнительно подразделяет количество позиций между полюсами.Микрошаговые приводы Omegamation способны разделять полный шаг (1,8 °) на 256 микрошагов, что дает 51 200 шагов на оборот (0,007 ° / шаг). Микрошаг обычно используется в приложениях, требующих точного позиционирования и более плавного движения в широком диапазоне скоростей. Как и полушаговый режим, микрошаговый режим обеспечивает примерно на 30% меньше крутящего момента, чем полушаговый режим.
Линейное управление движением
Вращательное движение шагового двигателя может быть преобразовано в линейное движение с помощью системы привода ходового винта / червячной передачи (см. Рисунок B).Шаг или шаг ходового винта — это линейное расстояние, пройденное за один оборот винта. Если шаг равен одному дюйму на оборот и имеется 200 полных шагов на оборот, то разрешение системы ходового винта составляет 0,005 дюйма на шаг. Еще более высокое разрешение возможно при использовании шагового двигателя / системы привода в микрошаговом режиме.
в сравнении с параллельным подключением Есть два способа подключения шагового двигателя: последовательно или параллельно.Последовательное соединение обеспечивает высокую индуктивность и, следовательно, больший крутящий момент на низких скоростях. Параллельное соединение снижает индуктивность, что приводит к увеличению крутящего момента на более высоких скоростях.
Обзор технологии драйвера
Драйвер шагового двигателя получает сигналы шага и направления от индексатора или системы управления и преобразует их в электрические сигналы для запуска шагового двигателя. На каждую ступень вала двигателя требуется один импульс.В полношаговом режиме со стандартным 200-шаговым двигателем требуется 200 шаговых импульсов для совершения одного оборота. Скорость вращения прямо пропорциональна частоте импульсов. Некоторые драйверы имеют встроенный генератор, который позволяет использовать внешний аналоговый сигнал или джойстик для установки скорости двигателя.Скорость и крутящий момент шагового двигателя основаны на протекании тока от привода к обмотке двигателя. Фактор, который препятствует потоку или ограничивает время, необходимое току для возбуждения обмотки, известен как индуктивность.Влияние индуктивности, большинство типов схем драйвера предназначены для подачи большего количества напряжения, чем номинальное напряжение двигателя. Чем выше выходное напряжение от драйвера, тем выше уровень крутящего момента в зависимости от скорости. Как правило, выходное напряжение драйвера (напряжение шины) должно быть в 5-20 раз выше номинального напряжения двигателя. Чтобы защитить двигатель от повреждения, привод шагового двигателя должен быть ограничен по току до номинального тока шагового двигателя.
Обзор индексатора
Индексатор или контроллер предоставляет драйверу выходные данные шага и направления.Для большинства приложений требуется, чтобы индексатор управлял и другими функциями управления, включая ускорение, замедление, количество шагов в секунду и расстояние. Индексатор также может взаимодействовать со многими другими внешними сигналами и управлять ими.Связь с индексатором осуществляется через последовательный порт RS-232 и в некоторых случаях порт RS485. В любом случае индексатор способен принимать высокоуровневые команды от главного компьютера и генерировать необходимые импульсы шага и направления для драйвера.
Индексатор включает в себя вспомогательные входы / выходы для контроля входов от внешних источников, таких как переключатель Go, Jog, Home или Limit. Он также может запускать другие функции машины через выходные контакты ввода / вывода.
Автономная работа
В автономном режиме индексатор может работать независимо от главного компьютера. После загрузки в энергонезависимую память программы движения можно запускать с различных типов операторских интерфейсов, таких как клавиатура или сенсорный экран, или с переключателя через вспомогательные входы ввода / вывода.Автономная система управления шаговым двигателем часто комплектуется драйвером, источником питания и дополнительной обратной связью энкодера для приложений «замкнутого контура», требующих обнаружения опрокидывания и точной компенсации положения двигателя.Многоосевое управление
Многие приложения для управления движением требуют управления более чем одним шаговым двигателем. В таких случаях доступна многокоординатная система управления.К сетевому концентратору HUB 444, например, может быть подключено до четырех шаговых приводов, каждый из которых подключен к отдельному шаговому двигателю. Сетевой концентратор обеспечивает скоординированное перемещение приложений, требующих высокой степени синхронизации, например круговой или линейной интерполяции.Выбор шагового двигателя и привода
Выбор шагового двигателя зависит от требований к крутящему моменту и скорости.Используйте кривую крутящего момента двигателя (приведенную в технических характеристиках каждого привода, пример на рисунке C), чтобы выбрать двигатель, который будет выполнять эту работу. Каждый шаговый привод в линейке Omegamation показывает кривые крутящий момент-скорость для рекомендуемых двигателей. Если ваши требования к крутящему моменту и скорости могут быть удовлетворены с помощью нескольких шаговых двигателей, выберите привод, основанный на потребностях вашей системы движения — шаг / направление, автономный программируемый, аналоговые входы, микрошаговый — затем выберите один из рекомендуемых двигателей для этого привода. .Список рекомендуемых двигателей основан на обширных испытаниях, проведенных производителем для обеспечения оптимальной производительности шагового двигателя и комбинации привода.Шаговые двигатели | Крупнейшее онлайн-предложение шаговых двигателей, приводов и контроллеров
Что такое шаговый двигатель?
Шаговый двигатель (также называемый шаговым двигателем) — это электромеханическое устройство, обеспечивающее механические движения за счет преобразования электрических импульсов.Шаговые двигатели приводятся в действие цифровыми импульсами, а не постоянным приложенным напряжением. В отличие от обычных электродвигателей, которые вращаются непрерывно, шаговые двигатели вращаются или шагают с фиксированными угловыми приращениями. Шаговый двигатель обычно используется для управления положением. При проектировании системы шаговый двигатель / драйвер / контроллер предполагается, что шаговый двигатель будет следовать цифровым инструкциям. Одним из важных аспектов шаговых двигателей является отсутствие обратной связи для поддержания контроля положения, что классифицирует шаговые двигатели как системы с разомкнутым контуром.
Блок-схема для системы шагового двигателя
Физические свойства шагового двигателя
Основными компонентами шагового двигателя являются вал, пластинки ротора и статора, магниты, подшипники, медные и подводящие провода, шайбы, а также передняя и торцевая крышки. Вал шагового двигателя обычно изготавливается из нержавеющей стали, а статор и ротор — из кремнистой стали.Кремнистая сталь обеспечивает более высокое электрическое сопротивление, что снижает потери в сердечнике. Различные магниты, доступные в шаговых двигателях, учитывают множество конструктивных особенностей. Эти магниты представляют собой ферритно-пластиковые, спеченные ферриты и магниты на связке Nd-Fe-B. Подшипники шагового двигателя различаются в зависимости от размера двигателя. Материалы корпуса состоят из различных других металлов, таких как алюминий, что обеспечивает высокую термостойкость.
Как работает шаговый двигатель?
Основное применение шаговых двигателей — управление движением, будь то линейное или вращательное.В случае вращательного движения получение цифровых импульсов в правильной последовательности позволяет валу шагового двигателя вращаться с дискретными шагами. Импульс (также называемый тактовым или пошаговым сигналом), используемый в системе шагового двигателя, может вырабатываться микропроцессорами, синхронизирующей логикой, тумблером или замыканием реле. Последовательность цифровых импульсов преобразуется в обороты вала. Каждый оборот требует заданного количества импульсов, и каждый импульс равен одному вращательному приращению или шагу, который является лишь частью одного полного вращения.Между вращением вала двигателя и входными импульсами существует множество взаимосвязей. Одним из таких соотношений является направление вращения и последовательность приложенных импульсов. При правильной подаче последовательных импульсов на устройство вращение вала двигателя будет происходить по часовой стрелке или против часовой стрелки. Еще одна связь между вращением двигателя и входными импульсами — это соотношение между частотой и скоростью. Увеличение частоты входных импульсов позволяет увеличить скорость вращения вала двигателя.
Основные типы шаговых двигателей
Шаговый двигатель различается в зависимости от приложения по конструкции и функциям. Три наиболее распространенных типа шаговых двигателей — это двигатели с регулируемым сопротивлением, с постоянным магнитом и гибридные шаговые двигатели.
Шаговый двигатель с переменным сопротивлением (VR) Шаговые двигатели
VR характеризуются наличием нескольких роторов из мягкого железа и статора с обмоткой. Шаговые двигатели VR обычно работают по основному принципу, согласно которому магнитный поток находит путь с наименьшим сопротивлением через магнитную цепь.В общем случае шаговые двигатели VR имеют относительно высокую скорость шага от 5 до 15 градусов и не имеют фиксирующего момента. Углы шага в шаговых двигателях VR зависят от количества зубьев статора и ротора. Уравнение, связывающее эти две переменные, можно найти в разделе формул данного руководства.
Как работает шаговый двигатель с переменным сопротивлением?
Как показано на Рисунке 1 на странице 2, полюса намагничиваются, когда на обмотки статора подается постоянный ток.Когда полюса намагничиваются, зубья ротора притягиваются к полюсам статора, находящимся под напряжением, и вращаются, чтобы выровняться. Когда обмотки вокруг статора А становятся активными, зубья ротора притягиваются, позволяя полюсам выровняться. Когда обмотки A обесточиваются, а обмотки B находятся под напряжением, ротор вращается, выравнивая свои зубцы с зубьями статора. Этот процесс продолжается последовательно с C, за которым следует подача питания на D, позволяя ротору вращаться.
Краткое описание шаговых двигателей с регулируемым сопротивлением:
| • Ротор имеет несколько роторов из мягкого железа с обмотанным статором |
| • Наименее сложный и, следовательно, наименее дорогой шаговый двигатель |
| • Углы большого шага |
| • При ручном вращении обесточенного вала двигателя не обнаружен фиксирующий момент. |
Шаговый двигатель с постоянными магнитами
Шаговые двигатели с постоянными магнитами состоят из роторов с постоянными магнитами без зубьев, намагниченных перпендикулярно оси вращения.Последовательно запитывая четыре фазы, ротор вращается за счет притяжения магнитных полюсов. Шаговый двигатель, показанный на Рисунке 2 на странице 3, будет делать шаги по 90 градусов, поскольку обмотки запитываются по часовой стрелке: ABAB. Шаговые двигатели с постоянными магнитами обычно имеют угол шага 45 или 90 градусов и шагают с относительно низкой скоростью. Однако они обладают высоким крутящим моментом и хорошими демпфирующими характеристиками. Anaheim Automation предлагает широкий выбор шаговых двигателей с постоянными магнитами диаметром от 15 до 57 мм.
Краткое описание шаговых двигателей с постоянным магнитом (PM):
| • Ротор — постоянный магнит |
| • Угол шага от большого до среднего |
| • Часто используется в компьютерных принтерах в качестве устройства подачи бумаги |
Гибридные шаговые двигатели
Гибридные шаговые двигатели объединяют в себе качества шаговых двигателей VR и PM. Благодаря тому, что гибридный шаговый двигатель имеет многозубый ротор, похожий на VR, и намагниченный в осевом направлении концентрический магнит вокруг его вала, гибридный шаговый двигатель обеспечивает увеличение фиксирующего, удерживающего и динамического крутящего момента.По сравнению с шаговым двигателем с постоянными магнитами, гибридный шаговый двигатель обеспечивает повышение производительности в отношении шагового разрешения, крутящего момента и скорости. Кроме того, гибридный шаговый двигатель может работать с высокими шаговыми скоростями. Типичные гибридные шаговые двигатели имеют углы шага 0,9 °, 1,8 °, 3,6 ° и 4,5 °; 1,8 ° — наиболее часто используемый угол шага. Гибридные шаговые двигатели идеально подходят для приложений со стабильными нагрузками со скоростью менее 1000 об / мин. Есть ключевые компоненты, которые влияют на рабочий крутящий момент гибридного шагового двигателя; ламинаты, зубы и магнитные материалы.Увеличение количества пластин на роторе, точность и острота зубцов ротора и статора, а также прочность магнитного материала — все это факторы, принимаемые во внимание при разработке оптимального крутящего момента для гибридных шаговых двигателей.
Краткое описание гибридных шаговых двигателей:
| • Меньшие углы шага по сравнению с шаговыми двигателями VR и PM |
| • Ротор изготовлен из постоянного магнита с мелкими зубьями |
| • Увеличение фиксирующего, удерживающего и динамического крутящего момента |
| • 1.8 ° — наиболее распространенный угол шага |
ПРИМЕЧАНИЕ. В компании Anaheim Automation гибридный шаговый двигатель 1,8 градуса является наиболее широко распространенным типом шаговых двигателей, размер которого варьируется от NEMA 08 до 42. Гибридный шаговый двигатель также может приводиться в действие двумя фазами одновременно, что дает больше крутящего момента, или поочередно один, затем два, а затем одна фаза, чтобы получить полушаги или приращения 0,9 градуса.
Шаговые мотор-редукторы
Основное различие между отдельными шаговыми двигателями-редукторами — их рабочие характеристики.Основная функция шагового двигателя-редуктора — преобразовать входной сигнал шагового двигателя в выходной сигнал с высоким крутящим моментом и низкой частотой вращения. Компания Anaheim Automation предлагает как планетарные, так и прямозубые шаговые мотор-редукторы, предлагающие различные передаточные числа, длину пакета и выходной крутящий момент.
Шаговые двигатели с цилиндрическими редукторами
Шаговые двигатели, интегрированные с цилиндрическими редукторами, легко доступны, компактны и эффективны. Шаговые мотор-редукторы Anaheim Automation доступны с передаточным числом от 3: 1 до 150: 1.Шаговые двигатели с цилиндрическими редукторами широко используются в приложениях, требующих увеличения или уменьшения скорости и высокого выходного крутящего момента. При рассмотрении цилиндрических редукторов важно учитывать диаметр отверстия и вала, а также центр зубчатой передачи, чтобы соответствовать требованиям конкретного применения.
Шаговые двигатели с планетарными редукторами
Шаговые двигатели, интегрированные с планетарными редукторами, компактны по размеру, эффективны и предлагаются с различной длиной пакета.Слово «планетарный» происходит от сходства коробки передач с солнечной системой. Эта система состоит из трех основных компонентов: солнечной шестерни, коронной шестерни и двух или более планетарных шестерен. Солнечная шестерня расположена в центре, кольцевая шестерня — крайняя шестерня, а планетарные шестерни окружают солнечную шестерню внутри кольцевой шестерни. Планетарный редуктор используется в устройствах с низким люфтом, компактными размерами, высокой эффективностью, устойчивостью к ударам, высоким соотношением крутящего момента к весу и улучшенной смазкой.
Как управляются шаговые двигатели?
Шаговый двигатель выполняет преобразование логических импульсов, последовательно подавая питание на обмотки шагового двигателя; как правило, один подаваемый импульс дает один шаг вращения двигателя. Это точное управление обеспечивается шаговым драйвером, который контролирует скорость и положение двигателя. Шаговый двигатель увеличивает точную величину с каждым управляющим импульсом, преобразуя цифровую информацию в точное инкрементное вращение без необходимости использования устройств обратной связи, таких как тахометры или энкодеры.Поскольку шаговый двигатель и драйвер представляют собой систему с разомкнутым контуром, проблемы фазового сдвига контура обратной связи и результирующей нестабильности, характерные для систем с серводвигателями, устранены.
Как выбрать шаговый двигатель
При выборе подходящего шагового двигателя необходимо учитывать несколько важных критериев:
| 1. Требуемое механическое движение |
| 2. Требуемая скорость |
| 3.Груз |
| 4. Шаговый режим |
| 5. Конфигурация обмотки |
При наличии соответствующих логических импульсов шаговые двигатели могут быть двунаправленными, синхронными, обеспечивать быстрое ускорение, работать / останавливаться и могут легко взаимодействовать с другими цифровыми механизмами. Шаговый двигатель, характеризующийся низким моментом инерции ротора, отсутствием дрейфа и некумулятивной ошибкой позиционирования, является экономичным решением для многих приложений управления движением.Как правило, шаговые двигатели работают без обратной связи в режиме разомкнутого контура и иногда соответствуют характеристикам более дорогих сервосистем постоянного тока. Как упоминалось ранее, единственная неточность, связанная с шаговым двигателем, — это некумулятивная ошибка позиционирования, которая измеряется в% от угла шага. Обычно шаговые двигатели изготавливаются с точностью шага 3-5%.
Требования к движению, нагрузочные характеристики, методы соединения и электрические требования должны быть поняты, прежде чем разработчик системы сможет выбрать лучшую комбинацию шагового двигателя / драйвера / контроллера для конкретного приложения.Хотя это не сложная задача, при выборе оптимального решения для шагового двигателя необходимо учитывать несколько ключевых факторов. Разработчик системы должен настроить характеристики элементов, находящихся под его / ее контролем, в соответствии с требованиями приложения. Anaheim Automation предлагает множество вариантов в своей широкой линейке шаговых двигателей, что обеспечивает максимальную гибкость конструкции. Хотя выбор может показаться ошеломляющим, результатом наличия большого количества опций является высокопроизводительная и экономичная система.Элементы, которые необходимо учитывать, включают выбор шагового двигателя, драйвера и источника питания, а также механическую передачу, такую как редуктор или снижение веса груза за счет использования альтернативных материалов. Некоторые из этих отношений и параметров системы описаны в этом руководстве.
Инерционные нагрузки
Инерция — это мера сопротивления объекта изменению скорости. Чем больше инерция объекта, тем больший крутящий момент требуется для его ускорения или замедления.Инерция — это функция массы и формы объекта. Разработчик системы может пожелать выбрать альтернативную форму или материал с низкой плотностью для оптимальной работы. Если в выбранной системе доступен ограниченный крутящий момент, то время ускорения и замедления должно увеличиваться. Для наиболее эффективных систем шаговых двигателей необходимо выбирать передаточное отношение (передаточное число) таким образом, чтобы отраженная инерция нагрузки была равна или больше, чем инерция ротора шагового двигателя. Рекомендуется, чтобы это отношение было не менее чем в 10 раз больше момента инерции ротора.При проектировании системы может потребоваться добавление или вычитание инерции путем выбора различных материалов или форм нагрузок.
ПРИМЕЧАНИЕ: Отраженная инерция уменьшается на квадрат передаточного числа, а скорость увеличивается на величину, кратную передаточному отношению.
Фрикционные нагрузки
Все механические системы обладают некоторой силой трения. Разработчик системы шагового двигателя должен уметь прогнозировать элементы, вызывающие трение в системе.Этими элементами могут быть сопротивление подшипника, трение скольжения, износ системы или вязкость коробки передач, заполненной маслом (зависит от температуры). Необходимо выбрать шаговый двигатель, который сможет преодолеть любое трение в системе и при этом обеспечить необходимый крутящий момент для ускорения инерционной нагрузки.
ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторое трение желательно, так как оно может сократить время установления и улучшить рабочие характеристики.
Разрешение позиционирования
Разрешение позиционирования, требуемое приложением, может влиять на тип используемой трансмиссии и / или выбор драйвера шагового двигателя.Например: ходовой винт с 5 витками резьбы на дюйм на полношаговом приводе обеспечивает 0,001 дюйм / шаг; полушаг обеспечивает 0,0005 дюйма / шаг; разрешение микрошага 25 400 шагов / оборот обеспечивает 0,0000015 дюйма / шаг.
Режимы шагового двигателя
Шаговые двигатели приводятся в движение сигналами, форма которых приближается к синусоидальной. В шаговых двигателях обычно используются три режима возбуждения: полушаговый, полушаговый и микрошаговый.
Шаговый двигатель — полный шаг (две фазы включены)
В режиме полного шага шаговый двигатель проходит через нормальный угол шага, e.грамм. при 200 шагах / оборот двигатель вращается на 1,8 ° за полный шаг, в то время как в полушаговом режиме двигатель вращается на 0,9 ° за полный шаг. Есть два типа полноступенчатых режимов: однофазное полноступенчатое возбуждение и двухфазное полноступенчатое возбуждение. При однофазном полноступенчатом возбуждении шаговый двигатель работает только с одной фазой, находящейся под напряжением одновременно. Этот режим обычно используется в приложениях, где характеристики крутящего момента и скорости менее важны, где двигатель работает с фиксированной скоростью и условия нагрузки четко определены.Обычно шаговые двигатели используются в полношаговом режиме в качестве замены существующих систем движения и не используются в новых разработках. Проблемы с резонансом могут препятствовать работе на некоторых скоростях. Этот режим требует наименьшего количества энергии от источника питания привода из любого из режимов возбуждения. При двухфазном полноступенчатом возбуждении шаговый двигатель работает с двумя фазами, запитанными одновременно. Этот режим обеспечивает отличные характеристики крутящего момента и скорости с минимальными проблемами резонанса.
ПРИМЕЧАНИЕ: Двойное возбуждение обеспечивает примерно на 30-40 процентов больше крутящего момента, чем одинарное возбуждение, но требует вдвое большей мощности от источника питания привода.Многие микрошаговые драйверы Anaheim Automation при необходимости могут быть настроены на работу в полношаговом режиме.
Шаговый двигатель — полушага
В режиме возбуждения полушага шагового двигателя чередуются однофазные и двухфазные операции, что приводит к шагам, которые вдвое меньше обычного размера шага. Следовательно, этот режим обеспечивает вдвое большее разрешение. Хотя выходной крутящий момент двигателя меняется на чередующихся ступенях, это более чем компенсируется необходимостью пройти только половину угла.Этот режим стал преимущественно используемым режимом Anaheim Automation с 1970-х годов, поскольку он предлагает почти полную свободу от проблем с резонансом. Шаговый двигатель может работать в широком диапазоне скоростей и управлять практически любой обычно встречающейся нагрузкой. Хотя полушаговые драйверы по-прежнему являются популярным и доступным выбором, многие новые микрошаговые драйверы являются экономичной альтернативой. Серия BLD75 от Anaheim Automation — это популярный полушаговый драйвер, который подходит для широкого диапазона шаговых двигателей.С этим драйвером заказчику нужен только трансформатор, так как другие компоненты источника питания встроены в сам драйвер.
Шаговый двигатель — микрошаговый
В режиме микрошага шагового двигателя угол естественного шага шагового двигателя может быть разделен на меньшие углы. Например: обычный 1,8-градусный двигатель имеет 200 шагов на оборот. Если на двигатель микрошаг с «делением на 10», то каждый микрошаг перемещает двигатель на 0,18 градуса, что составляет 2000 шагов на оборот.Микрошаги создаются путем пропорционального распределения тока в двух обмотках в соответствии с функциями синуса и косинуса. Этот режим широко используется в приложениях, требующих более плавного движения или более высокого разрешения. Типичные режимы микрошага варьируются от «деления на 10» до «деления на 256» (51 200 шагов на оборот для двигателя 1,8 градуса). Некоторые микрошаговые драйверы имеют фиксированный делитель, в то время как более дорогие микрошаговые драйверы предусматривают выбираемые делители. Для получения информации о рентабельных микрошаговых драйверах см. Серии MBC и MLA от Anaheim Automation.
ПРИМЕЧАНИЕ: В целом, чем больше предусмотрен делитель микрошага, тем дороже будет драйвер шагового двигателя. Если вы предпочитаете, Anaheim Automation также производит серию интегрированных шаговых двигателей / драйверов, что означает, что шаговый двигатель и драйвер находятся в одном блоке. Такой подход к проектированию исключает возможность предположений относительно совместимости двигателя и драйвера. Для получения дополнительной информации см. Серии 17MD, 23MD и 34MD.
Конфигурация обмоток двигателя
Шаговые двигатели намотаны на полюса статора в одинарной или бифилярной конфигурации.Термин унифицированная обмотка относится к конфигурации обмотки шагового двигателя, в которой каждый полюс статора имеет один набор обмоток; у шагового двигателя будет только 4 провода. Эта конфигурация обмотки может работать только от биполярного драйвера. Термин бифилярная обмотка относится к конфигурации обмотки шагового двигателя, в которой каждый полюс статора имеет пару идентичных обмоток; Шаговый двигатель будет иметь 6 или 8 выводов, в зависимости от подключения. Этот тип конфигурации обмотки упрощает работу, поскольку передача тока от одной катушки к другой, намотанной в противоположном направлении, будет реверсировать вращение вала двигателя.В отличие от унифилярной обмотки, которая может работать только с биполярным драйвером, бифилярная конфигурация обмотки может управляться униполярным или биполярным драйвером.
Формулы для шагового двигателя
Расчет угла шага:
f = Угол шага
Ns = Количество зубцов на статоре
Nr = Количество зубцов на роторе
Шагов в секунду = (об / мин * шагов на оборот) * 60
Преимущества шагового двигателя
• Рентабельность *
• Простая конструкция
• Высокая надежность
• Бесщеточная конструкция
• Не требует обслуживания
• Если обмотки находятся под напряжением в состоянии покоя, двигатель имеет полный крутящий момент
• Механизмы обратной связи не требуются
• Высокое ускорение и мощность
• Широкий диапазон скоростей вращения может быть достигнут, поскольку скорость пропорциональна частоте входных импульсов
• Известный предел динамической ошибки положения
* Шаговые двигатели различаются по стоимости в зависимости от критериев для каждого приложения.Некоторые критерии включают варианты углов шага 0,9 °, 1,8 °, 3,6 ° и 4,5 °, крутящий момент от 1 до 5700 унций на дюйм и размеры корпуса NEMA от 08 до 42. Дополнительные приспособления, такие как кабели и энкодеры, можно приобрести отдельно для дополнительная стоимость. Благодаря нашему дружелюбному обслуживанию клиентов и профессиональной поддержке приложений, Anaheim Automation часто превосходит ожидания клиентов в отношении выполнения конкретных требований к шаговым двигателям и драйверам, а также других потребностей в управлении движением.
Недостатки шагового двигателя
| • Низкий КПД (двигатель потребляет значительное количество энергии независимо от нагрузки) |
| • Крутящий момент быстро падает со скоростью (крутящий момент обратно пропорционален скорости) |
| • Склонность к резонансу * (микрошаговый режим обеспечивает плавное движение) |
| • Нет обратной связи, указывающей на пропущенные шаги |
| • Низкое отношение крутящего момента к моменту инерции |
| • Невозможно очень быстро разогнать грузы |
| • Двигатель сильно нагревается в высокопроизводительных конфигурациях |
| • Двигатель не запускается после кратковременной перегрузки |
| • Двигатель шумит на средних и высоких скоростях |
| • Низкая выходная мощность для размера и веса |
* Резонанс — присущ конструкции и работе всех шаговых двигателей и возникает с определенной частотой шагов.Это комбинация медленных шагов, высокой инерции ротора и повышенного крутящего момента, которые вызывают звон, когда ротор выходит за пределы желаемого углового смещения и возвращается в положение, вызывая резонанс. Регулировка одного из трех параметров — инерционной нагрузки, скорости шага или крутящего момента — уменьшит или устранит резонанс. На практике параметр крутящего момента лучше контролировать с помощью микрошага. В микрошаговом режиме мощность подается на обмотки статора постепенно, что приводит к медленному нарастанию крутящего момента, уменьшая перерегулирование и, следовательно, уменьшая резонанс.
Где используются шаговые двигатели?
Хотя в прошлом шаговый двигатель уступал место сервосистемам для управления движением, он стал предпочтительной технологией во все большем количестве областей. Основным фактором этой тенденции к шаговым двигателям является преобладание цифрового управления, появление микропроцессоров, улучшенная конструкция (например, модели с высоким крутящим моментом) и более низкая стоимость. Сегодня шаговые двигатели используются повсюду: они используются в принтерах (подача бумаги, печатающее колесо), дисковых накопителях, часах и часах, а также используются в автоматизации производства и машиностроении.Шаговый двигатель чаще всего встречается в системах движения, требующих управления положением.
Линия экономичных шаговых двигателей Anaheim Automation является разумным выбором как для OEM-производителей, так и для учетных записей пользователей. Клиенты Anaheim Automation в отношении линейки шаговых двигателей разнообразны: промышленные компании, эксплуатирующие или проектирующие автоматизированное оборудование или процессы, включающие продукты питания, косметику или медицинскую упаковку, требования к маркировке или защите от несанкционированного вскрытия, изделия для резки по длине, сборка, конвейер, погрузочно-разгрузочные работы, робототехника, специальные киносъемочные и проекционные эффекты, медицинская диагностика, слежение за камерой, устройства контроля и безопасности, средства управления воздушным судном, управление потоком насосов, изготовление металла (станки с ЧПУ) и модернизация оборудования.
Линия шаговых двигателей Anaheim Automation, Inc. объединяет согласованный шаговый двигатель, драйвер и контроллер в одном устройстве. Эта концепция конструкции упрощает выбор, сокращая количество ошибок и время подключения. Благодаря дружелюбному обслуживанию клиентов и профессиональной поддержке приложений, Anaheim Automation часто превосходит ожидания клиентов в отношении выполнения конкретных требований к шаговым двигателям и драйверам, а также других потребностей в управлении движением.
Шаговые двигатели используются во многих отраслях промышленности
Шаговые двигатели стали важным компонентом приложений во многих различных отраслях промышленности.Ниже приводится список отраслей, в которых используются шаговые двигатели:
• Самолет — В авиастроении шаговые двигатели используются в авиационных приборах, антеннах и датчиках, а также в сканирующем оборудовании
• Автомобильная промышленность — Автомобильная промышленность использует шаговые двигатели для приложений, связанных с круиз-контролем, сенсорными устройствами и камерами. . Военные также используют шаговые двигатели для позиционирования антенн.
• Химическая промышленность — В химической промышленности шаговые двигатели используются для смешивания и отбора проб материалов.Они также используют контроллеры шаговых двигателей с одно- и многоосными шаговыми двигателями для тестирования оборудования.
• Бытовая электроника и офисное оборудование — В индустрии бытовой электроники шаговые двигатели широко используются в цифровых камерах для функций фокусировки и масштабирования. В офисном оборудовании шаговые двигатели реализованы в сканирующем оборудовании на базе ПК, накопителях данных, приводных механизмах привода оптических дисков, принтерах и сканерах
• Игры — В игровой индустрии шаговые двигатели широко используются в таких приложениях, как слоты и лотерейные машины, прядильные машины и даже устройства для тасования карт
• Промышленное — В промышленной промышленности шаговые двигатели используются в автомобильных датчиках, станках с одно- и многоосными контроллерами шаговых двигателей, а также в наборах для модернизации, в которых используется шаговый двигатель. контроллеры.Шаговые двигатели также можно найти в системе ЧПУ.
• Медицина — В медицинской промышленности шаговые двигатели используются в медицинских сканерах, микроскопическом или наноскопическом управлении движением автоматических устройств, дозирующих насосах и автоматических инжекторах хроматографов. Шаговые двигатели также используются в цифровой стоматологической фотографии (X-RAY), жидкостных насосах, респираторах и оборудовании для анализа крови, центрифугах
• Scientific Instruments — Научное оборудование использует шаговые двигатели в позиционировании телескопа обсерватории, спектрографов и центрифуг.
• Системы наблюдения — Шаговые двигатели используются в камерах наблюдения
Условия окружающей среды для шагового двигателя
Следующие меры по охране окружающей среды и безопасности должны соблюдаться на всех этапах эксплуатации, обслуживания и ремонта системы шагового двигателя.Несоблюдение этих мер предосторожности нарушает стандарты безопасности при проектировании, производстве и предполагаемом использовании шагового двигателя, драйвера и контроллера. Обратите внимание, что даже с хорошо сконструированным шаговым двигателем, неправильно установленные и эксплуатируемые изделия могут представлять опасность. Пользователь должен соблюдать меры предосторожности в отношении нагрузки и условий эксплуатации. В конечном итоге заказчик несет ответственность за правильный выбор, установку и работу системы шагового двигателя.
Атмосфера, в которой используется шаговый двигатель, должна способствовать соблюдению общих правил работы с электрическим / электронным оборудованием.Не эксплуатируйте шаговый двигатель в присутствии легковоспламеняющихся газов, пыли, масла, пара или влаги. При использовании на открытом воздухе шаговый двигатель, драйвер и контроллер должны быть защищены от атмосферных воздействий соответствующей крышкой, обеспечивая при этом достаточный поток воздуха и охлаждение. Влага может вызвать опасность поражения электрическим током и / или вызвать поломку системы. Следует уделять должное внимание недопущению попадания любых жидкостей и паров. Свяжитесь с заводом-изготовителем, если для вашего приложения требуются определенные степени защиты IP.Разумно устанавливать шаговый двигатель, драйвер и контроллер в среде, свободной от конденсата, пыли, электрических шумов, вибрации и ударов.
Кроме того, предпочтительно работать с системой шагового двигателя / драйвера / контроллера в нестатической защитной среде. Открытые цепи всегда должны быть надлежащим образом ограждены и / или закрыты для предотвращения несанкционированного контакта человека с цепями под напряжением. Во время подачи питания запрещается выполнять какие-либо работы. Не подключайте и не отключайте разъемы при включенном питании.Подождите не менее 5 минут, прежде чем проводить осмотр системы шагового двигателя после выключения питания, потому что даже после выключения питания в конденсаторах внутренней цепи драйвера шагового двигателя все еще будет оставаться некоторая электрическая энергия.
Спланируйте установку шагового двигателя, привода и / или контроллера в конструкции системы, свободной от мусора, такого как металлический мусор от резки, сверления, нарезания резьбы и сварки, или любого другого постороннего материала, который может соприкасаться с схема.Если не предотвратить попадание мусора в систему шагового двигателя, это может привести к повреждению и / или удару.
Примечание: Anaheim Automation поставляет герметичные двигатели со степенью защиты IP65, доступные для использования в суровых условиях.
Срок службы шагового двигателя
Типичный срок службы шагового двигателя составляет 10 000 часов работы. Это примерно 4,8 года; учитывая, что шаговый двигатель работает одну восьмичасовую смену в день. Срок службы шагового двигателя может варьироваться в зависимости от приложения пользователя и от того, насколько точно шаговый двигатель работает.
Требуется обслуживание шагового двигателя?
Поскольку шаговые двигатели являются бесщеточными, они не требуют технического обслуживания из-за износа щеток и коммутаторов.
Глоссарий шаговых двигателей
Бифилярная обмотка — относится к конфигурации обмотки шагового двигателя, в которой каждый полюс статора имеет пару обмоток; Шаговый двигатель будет иметь 6 или 8 выводов, в зависимости от подключения.Эта конфигурация проводки может управляться однополярным или биполярным драйвером.
Часы — генератор импульсов, управляющий синхронизацией схем переключения, управляющих скоростью шагового двигателя.
Замкнутый контур — система с типом управления с обратной связью, при которой выход используется для изменения входа.
Контроллер (шаговый двигатель) — регулирующий механизм; по существу, источник питания постоянного тока плюс переключение мощности с соответствующими цепями для управления переключением в надлежащей последовательности.
Момент фиксации — это удерживающий момент, когда в двигателе нет тока. Максимальный крутящий момент, который может быть приложен к валу обесточенного шагового двигателя, не вызывая непрерывного вращения. Минимальный крутящий момент в обесточенном двигателе. Фиксирующий момент шагового двигателя обычно составляет около 1% от его статического момента под напряжением.
Драйвер (шаговый двигатель) — часто называемый транслятором, управляет шаговым двигателем на основе импульсов от тактового генератора, генератора импульсов или компьютера.Преобразует последовательность импульсов и приложенную мощность на соответствующие обмотки шагового двигателя.
Dynamic Torque — крутящий момент, развиваемый двигателем при шаге с малой скоростью.
Энкодер — часто называемый генератором импульсов, представляет собой устройство обратной связи для шаговых двигателей. Он состоит из диска, лопасти или отражателя, прикрепленного к валу шагового двигателя, для выдачи цифровых импульсов, которые подаются на транслятор и / или счетчики. Это обеспечивает информацию о местоположении, если вводится в счетчик.Информацию о скорости можно получить, если измерить и декодировать время между последовательными импульсами.
Удерживающий момент — максимальный крутящий момент, который может быть приложен извне к валу шагового двигателя, не вызывая непрерывного вращения, когда одна или несколько фаз двигателя находятся под напряжением.
Инерция — это мера сопротивления объекта изменению скорости.
Максимальный рабочий крутящий момент — максимальный крутящий момент, который двигатель может выдерживать, не пропуская ни одной ступеньки.Обычно это происходит, когда на обмотки последовательно подается напряжение примерно 5 pps.
Разомкнутый контур — относится к системе управления движением, в которой не используются внешние датчики для подачи сигналов коррекции положения или скорости.
Шаговый двигатель с постоянным магнитом — шаговый двигатель с полюсами постоянного магнита.
Полюс — часть магнитной цепи, в которой магнитный полюс создается постоянным магнитом или обмотками.
Импульс — кратковременный электрический сигнал или напряжение, используемое для передачи информации.
Номинальный крутящий момент — крутящий момент двигателя при заданной скорости. Это максимальный крутящий момент, который двигатель может передать нагрузке, и обычно указывается с помощью кривой крутящего момента / скорости.
Разрешение — наименьший возможный шаг позиционирования. Его часто определяют как количество шагов, необходимых для того, чтобы вал двигателя совершил один полный оборот.Величина, обратная количеству шагов на оборот двигателя.
Ротор — вращающаяся часть двигателя (вал может входить в комплект).
Статор — неподвижная магнитная часть двигателя, включая обмотки.
Шаг — перемещение ротора из одного включенного положения в другое.
Угол шага — номинальный угол, на который вал шагового двигателя поворачивается между соседними положениями шага.Это зависит от двигателя и последовательности движения (режима привода).
Шаг шага — указание размера шага или движения. Обычно это указывается в градусах для роторного двигателя и в дюймах или миллиметрах для линейного двигателя.
Шаговый (шаговый, шаговый) двигатель — цифровой исполнительный механизм, который работает от дискретных импульсов (входных сигналов) и производит движение с дискретными приращениями. Может быть поворотным или линейным приращением.
Положение шага — угловое положение, которое принимает вал ненагруженного шагового двигателя при включении питания.Положение ступеньки не обязательно совпадает с положением фиксации.
Зубья — выступы на роторе и статоре, которые при совмещении образуют магнитный путь с низким сопротивлением.
Крутящий момент — сила или пара, стремящаяся или производящая вращение. Обычные единицы измерения крутящего момента шагового двигателя — унция-дюйм, Н-м или мНм.
Train Pulse — серия разнесенных импульсов.
Однородная обмотка — относится к конфигурации обмотки шагового двигателя, при которой каждый полюс статора имеет один набор обмоток; у шагового двигателя будет только 4 провода.Эта конфигурация обмотки может работать только от биполярного драйвера.
Шаговый двигатель с переменным сопротивлением — шаговый двигатель, имеющий только полюса из мягкого железа.
Поиск и устранение неисправностей шагового двигателя
Проблема: Непостоянная или неустойчивая работа шагового двигателя или шагового привода.
Решение: Это наиболее частая причина сбоя и одна из самых трудных для обнаружения. Начните с проверки надежности всех соединений между шаговым двигателем, шаговым драйвером и контроллерами.Обесцвечивание клемм / соединений может указывать на неплотное соединение. При замене шагового двигателя, шагового драйвера, блока драйверов или контроллера в системе управления движением обязательно проверьте все клеммные колодки и разъемы. Проверить кабели / проводку на точность. Проверить проводку и соединения шагового двигателя на предмет плохих условий и проверить с помощью омметра. По возможности используйте экранированные кабели Anaheim Automation для подключения шаговых двигателей.
Проблема: Низкая производительность системы.
Решение: Проверьте, не слишком ли длинные провода / кабели. Длина провода / кабелей шагового двигателя не должна превышать 25 футов. Для приложений, где длина проводки от шагового двигателя к шаговому приводу превышает 25 футов, пожалуйста, свяжитесь с заводом-изготовителем для получения инструкций, поскольку вполне вероятно, что потребуются устройства защиты от переходных напряжений. Другая возможность заключается в том, что провода выводов шагового двигателя слишком малы. Не подгоняйте провода кабеля к сечению проводов шагового двигателя, это распространенная ошибка.Чтобы избежать этой ошибки, Anaheim Automation предлагает использовать для такой проводки экранированный кабель (приобретается отдельно). Кроме того, проверьте возраст вашего шагового двигателя, так как со временем и использованием шаговые двигатели теряют часть своего магнетизма, что влияет на производительность. Обычно можно ожидать 10 000 часов работы шаговых двигателей (примерно 4,8 года при одной восьмичасовой смене в рабочий день). Кроме того, убедитесь, что комбинация шагового двигателя и драйвера подходит для вашего приложения.Если у вас возникнут какие-либо вопросы, свяжитесь с заводом-изготовителем.
Проблема: Шаговый двигатель останавливается.
Решение: В некоторых случаях остановка шагового двигателя вызывает большой скачок напряжения, который часто повреждает фазовые транзисторы на драйвере. Некоторые драйверы предназначены для защиты от подобных ситуаций. В противном случае можно добавить устройства подавления переходных процессов. Для получения дополнительной информации проконсультируйтесь с заводом-изготовителем.
Проблема: Провода шагового двигателя были отсоединены при включении драйвера.
Решение: Избегайте обслуживания шагового двигателя, драйвера или контроллера при включенном питании, особенно в отношении соединений двигателя. Эта мера предосторожности является обязательной как для водителя, так и для техника / установщика.
Проблема: У шагового двигателя короткое замыкание обмотки или замыкание на корпус двигателя.
Решение: Вероятно, у вас неисправен шаговый двигатель. Не пытайтесь ремонтировать моторы. Открытие шагового двигателя может привести к потере его магнетизма, что приведет к снижению производительности.Открытие корпуса шагового двигателя также аннулирует вашу гарантию. Обмотки двигателя можно проверить омметром. Как показывает практика, если шаговый двигатель имеет размер корпуса NEMA 08, 11, 14, 15, 17, 23 или 34 и срок гарантии истек, возвращать эти шаговые двигатели для ремонта не рентабельно. . Свяжитесь с заводом-изготовителем, если вы подозреваете, что неисправный шаговый двигатель все еще находится на гарантии, или если это шаговый двигатель типоразмера 42 NEMA или двигатель серии K.
Проблема: Факторы окружающей среды не идеальны.
Решение: Факторы окружающей среды, такие как сварка, пары химических веществ, влажность, влажность, пыль, металлический мусор и т. Д., Могут повредить электронные компоненты и шаговый двигатель. Защищайте драйверы, контроллеры и шаговые двигатели от агрессивных сред, содержащих скачки напряжения или препятствуйте хорошей вентиляции. Anaheim Automation предлагает продукцию для нескольких диапазонов сетевого напряжения, а также брызгозащищенные шаговые двигатели со степенью защиты IP65. По поводу промывочных или взрывозащищенных двигателей обращайтесь напрямую на завод.Для линий переменного тока, содержащих скачки напряжения, скорее всего, потребуется линейный регулятор (фильтр).
ПРИМЕЧАНИЕ: Если ваше приложение требует сварки или если сварка выполняется в той же рабочей среде, свяжитесь с заводом-изготовителем для получения совета о том, как защитить драйвер и контроллер шагового двигателя.
Проблема: Шаговый двигатель движет назад шаговый драйвер.
Решение: Шаговый двигатель, вращаемый нагрузкой, создает напряжение обратной ЭДС на драйвере.Чем выше скорость, тем выше уровень напряжения. Если частота вращения становится чрезмерно высокой, это напряжение может вызвать повреждение привода. Это особенно опасно, когда двигатель вращается в обратном направлении, а водитель все еще включен. Установите механический упор или тормоз в приложениях, которые могут быть подвержены этим явлениям.
ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: Техническая помощь в отношении продуктовой линейки шаговых двигателей, а также всех продуктов, производимых или распространяемых Anaheim Automation, предоставляется бесплатно.Эта помощь предлагается, чтобы помочь клиенту в выборе продуктов Anaheim Automation для конкретного применения. Однако любые предложения по выбору, расценкам или применению шагового двигателя или любого другого продукта, предлагаемые персоналом Anaheim Automation, его представителями или дистрибьюторами, предназначены только для оказания помощи заказчику. Во всех случаях ответственность за определение пригодности нестандартного шагового двигателя для конкретной конструкции системы лежит исключительно на заказчике. Несмотря на то, что прилагаются все усилия, чтобы дать надежные рекомендации относительно линейки продуктов шаговых двигателей, а также других продуктов для управления движением, а также для точного предоставления технических данных и иллюстраций, такие советы и документы предназначены только для справки и могут быть изменены без предварительного уведомления.
Свяжитесь с нами: у Anaheim Automation есть инженеры по приложениям, которые всегда готовы помочь с большинством проблем по устранению неполадок. Свяжитесь с нами для получения подробной помощи.
Электропроводка шагового двигателя:
Следующая информация предназначена в качестве общего руководства по подключению линейки шаговых двигателей Anaheim Automation. Будьте осторожны при прокладке силовой и сигнальной проводки на машине или системе; Излучаемый шум от близлежащих реле, трансформаторов и других электронных устройств может быть внесен в сигналы шагового двигателя и энкодера, коммуникации ввода / вывода и другие чувствительные низковольтные сигналы.Это может вызвать системные сбои и ошибки связи.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — В системе шагового двигателя может присутствовать опасное напряжение, способное вызвать травму или смерть. Соблюдайте особую осторожность при обращении, подключении, тестировании и регулировке во время установки, настройки, настройки и эксплуатации. Не вносите чрезмерных корректировок или изменений в параметры системы шагового двигателя, которые могут вызвать механическую вибрацию и привести к отказу и / или потерям. После подключения шагового двигателя не запускайте драйвер шагового двигателя путем непосредственного включения / выключения источника питания.Частое включение / выключение питания приведет к быстрому старению внутренних компонентов, что сократит срок службы системы шагового двигателя.
Строго соблюдать следующие правила:
• Следуйте электрической схеме для каждого шагового двигателя.
• Прокладывайте силовые кабели высокого напряжения отдельно от силовых кабелей низкого напряжения.
• Отделите входную силовую проводку и силовые кабели шагового двигателя от проводки управления и кабелей обратной связи двигателя, когда они покидают драйвер шагового двигателя. .Сохраняйте это разделение по всей длине проводов.
• Используйте экранированный кабель для силовой проводки и обеспечьте заземленное зажимное соединение на 360 градусов к стене корпуса. Оставьте место на вспомогательной панели для изгибов проводов.
• Сделайте все кабельные трассы как можно короче
ПРИМЕЧАНИЕ. Кабели заводского изготовления рекомендуются для использования в наших шаговых двигателях и системах драйверов. Эти кабели приобретаются отдельно и предназначены для минимизации электромагнитных помех. Эти кабели рекомендуется использовать вместо кабелей, изготовленных заказчиком, чтобы оптимизировать работу системы и обеспечить дополнительную безопасность для системы шагового двигателя и пользователя.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Чтобы избежать возможности поражения электрическим током, выполните все монтажные и электромонтажные работы шагового двигателя и системы привода перед подачей питания. После подачи питания на соединительные клеммы может присутствовать напряжение.
ПРИМЕЧАНИЕ: Всегда читайте спецификации / руководство пользователя, прилагаемые к каждому продукту.
Часто задаваемые вопросы о шаговых двигателях
Q: Почему так важен размер шагового двигателя? Можно ли просто выбрать мотор большого размера?
A: Размер шагового двигателя важен, потому что, если инерция ротора двигателя в основном состоит из нагрузки, резонанс увеличивается и создает проблемы.Кроме того, более крупным роторам требуется больше времени для ускорения и замедления, и поэтому важно выбирать размер двигателя в зависимости от критериев для пользовательских приложений.
В: Почему при увеличении скорости шаговые двигатели теряют крутящий момент?
A: Индуктивность — основная причина потери крутящего момента двигателями на высоких скоростях. Электрическая постоянная времени t — это время, за которое обмотка двигателя заряжается до 63% от номинального значения с учетом сопротивления R и индуктивности L.При t = R / L на низких скоростях высокая индуктивность не является проблемой, поскольку ток может легко протекать через обмотки двигателя и быстро. Однако на высоких скоростях достаточный ток не может пройти через обмотки достаточно быстро, прежде чем ток будет переключен на следующую фазу, тем самым уменьшая крутящий момент, создаваемый двигателем. Следовательно, именно ток и количество витков в обмотках определяют максимальный выходной крутящий момент в двигателе, в то время как приложенное к двигателю напряжение и значение индуктивности обмотки будут влиять на скорость, с которой заданная величина крутящего момента может быть произведенным.
Q: Почему увеличение напряжения увеличивает крутящий момент, если шаговые двигатели не работают от напряжения?
A: Напряжение можно рассматривать как пропускание тока через обмотки катушки. При увеличении напряжения также увеличивается давление для протекания тока через катушку. Это, в свою очередь, заставляет ток нарастать в обмотке быстрее и может создавать большее магнитное поле. Это большее магнитное поле создает больший крутящий момент.
Q: При каких температурах могут работать шаговые двигатели?
A: Большинство шаговых двигателей имеют изоляцию класса B.Это позволяет двигателю выдерживать температуру до 130 ° C. Следовательно, при температуре окружающей среды 40 ° C шаговый двигатель имеет допуск на превышение температуры 90 ° C, что позволяет шаговым двигателям работать при высоких температурах.
В: Можно ли получить больший крутящий момент, запустив шаговый двигатель на удвоенный номинальный ток?
A: Можно увеличить крутящий момент, увеличив ток, но это ослабит способность двигателя работать более плавно.
Q: В чем разница между четырьмя, шестью и восемью выводами в двигателях?
A: Шаговые двигатели могут работать как в параллельном, так и в последовательном режимах. В параллельном режиме может работать только четырехпозиционный двигатель, в то время как в последовательном режиме может работать шестипроводный двигатель. Восьмивинтовые двигатели могут работать как в параллельной, так и в последовательной конфигурации. В приложениях, где требуется больший крутящий момент на более высоких скоростях, более низкое значение индуктивности, полученное от четырехпозиционного двигателя, является лучшим выбором.
В: В чем разница между униполярными и биполярными двигателями?
A: Двигатель с однополярной обмоткой имеет шесть выводных проводов, каждая обмотка имеет центральный отвод. Большинство применений, в которых используются однополярные электродвигатели с обмоткой, требуют высокой скорости и крутящего момента. С другой стороны, двигатель с биполярной обмоткой имеет четыре выводных провода без центральных соединений отводов. Большинство применений, в которых используются двигатели с биполярной обмоткой, требуют высокого крутящего момента на низких скоростях.
В: В чем разница между контроллером шагового двигателя с обратной связью и контроллером шагового двигателя с обратной связью?
A: В контроллере шагового двигателя с разомкнутым контуром обратная связь от двигателя к контроллеру не поступает.Этот тип контроллера эффективен, когда двигатель несет постоянную нагрузку с постоянной скоростью. Контроллер мотора с обратной связью более применим в приложениях, где нагрузка или скорость варьируются. По сравнению с контроллером с обратной связью, контроллер с обратной связью менее сложен и более доступен.
Q: Когда следует использовать микрошаг?
A: Микрошаговый режим обычно используется в приложениях, где требуется, чтобы двигатель работал со скоростью менее 700 импульсов в секунду.
Q: Что делают тормоза на шаговом двигателе?
A: Тормоза не замедляют вал двигателя, они только удерживают его на месте. Если на тормоз подается 24 В, тормоз «отпускается», и вал двигателя может свободно вращаться. Если на тормоз не подается 24 В, он блокирует положение и удерживает вал двигателя на месте.
Q: В чем разница между круглым и квадратным шаговым двигателем?
A: Круглый двигатель (серии D и W) — это более старая конструкция с более пологой кривой T / S.Они предлагают больший крутящий момент при более высоких оборотах, чем квадратные двигатели (серии Y или L). Квадратные двигатели обеспечивают больший крутящий момент при более низких оборотах.
Q: Какое рекомендуемое расстояние кабеля между шаговыми двигателями Anaheim Automation и драйверами?
A: Мы рекомендуем, чтобы длина проводки между шаговыми двигателями и драйверами не превышала 25 футов. Хотя это не обязательно, мы рекомендуем использовать экранированный кабель двигателя Anaheim Automation. Этот кабель идеально подходит для работы со всеми комбинациями драйверов и двигателей, которые мы предлагаем.Мы также можем добавить разъемы к кабелям. Пожалуйста, свяжитесь с инженером по приложениям для получения более подробной информации.
Q: У меня двигатель с 4 выводами плюс заземляющий провод. Могу ли я подключить его к продуктам Anaheim Automation?
A: Если это настоящий 4-выводный двигатель, вы должны изучить конкретные модели, которые подходят для 4-выводных двигателей. Если это 6- или 8-выводный двигатель, который был модифицирован для использования в качестве 4-выводного двигателя, заземляющий провод не требуется, если двигатель заземлен на машину.
Q: Если я приложу слишком большую нагрузку к шаговому двигателю, из-за чего вал перестанет вращаться, я поврежу двигатель?
A: Нет. Шаговый двигатель просто остановится. Однако водителям может быть нанесен ущерб, если такое состояние сваливания сохраняется в течение длительного времени.
Q: Продает ли Anaheim Automation энкодеры для шаговых двигателей?
A: Да. Мы поставляем энкодеры для заказов любого размера для клиентов, которым требуется полная
двигатель / энкодер в сборе, готовый к установке.Мы можем установить энкодер на двигатель за номинальную плату. Для получения более подробной информации обратитесь к представителю службы поддержки клиентов.
Q: Каков ожидаемый срок службы шаговых двигателей Anaheim Automation?
A: Шаговые двигатели Anaheim Automation имеют ожидаемый срок службы 10 000 часов при нормальных условиях эксплуатации. Гарантия Anaheim Automation составляет 12 месяцев с даты выставления счета. Дополнительные сведения см. В разделах «Условия окружающей среды» руководства по шаговым двигателям.
В: Провод какого калибра следует использовать для шагового двигателя NEMA 34 на расстоянии 10 футов?
A: Кабель двигателя Anaheim Automation идеален. Это 16 калибр, 8 проводов с соответствующим цветовым кодом для шаговых двигателей, поставляемых Anaheim Automation. Мы также можем добавить для вас соединители, если вы предпочитаете. Для получения более подробной информации см. Раздел «Аксессуары» на нашем веб-сайте.
Q: Как я могу изменить направление моего стандартного круглого шагового двигателя с шестью выводами 23D309S без изменения логики?
A: Поменяйте местами фазу 1 (красный провод) с фазой 3 (красный / белый провод), и двигатель будет работать в противоположном направлении.
В: Есть ли какие-либо повреждения, вызванные разобранным шаговым двигателем?
A: Да! Потери на намагничивание могут достигать 60%, если ротор разомкнут. Если все детали заменены должным образом, двигатель можно перемагнитить на заводе, но это будет значительный заряд. Если у вас вышел из строя двигатель или вы обеспокоены его работой, обратитесь в Anaheim Automation. Обратите внимание, что гарантийный срок составляет 12 месяцев с даты выставления счета.
Q: Есть ли в Anaheim Automation шаговые двигатели с постоянными магнитами?
A: Да.Размером от 15 до 57 мм в диаметре, с диапазоном крутящего момента от 1 до 23 унций на дюйм. (в зависимости от модели). См. Шаговые двигатели с постоянными магнитами в категории «Шаговые двигатели» на нашем веб-сайте для получения более подробной информации и технических характеристик продукта.
Q: Могу ли я заказать шаговый двигатель с точностью 3% вместо 5%?
A: Поскольку почти все наши шаговые двигатели с номиналом 5% относятся к категории точности 3%, мы обычно рекомендуем заказывать наши стандартные двигатели. Если вам требуется «гарантия» точности 3%, обратитесь за помощью на завод.
Q: Считаются ли шаговые двигатели с дополнительной распределительной коробкой, шпоночным пазом и функциями энкодера «особенными»?
A: Да, они считаются «специальными» товарами, отсутствующими на складе, и могут потребовать оплаты NRE или SET-UP. За некоторые изменения также взимается дополнительная плата. Многие серии шаговых двигателей уже имеют плоский вал и возможность установки кодировщика. Более подробную информацию см. В листе технических характеристик. Некоторые серии шаговых двигателей включают коробку кабелепровода (клеммную коробку). Двигатели с плоским валом и готовые к работе с энкодером не требуют дополнительных затрат (если они уже присутствуют в этой серии).Двигатели с распределительными коробками будут стоить больше, чем стандартные двигатели. Подробные сведения см. На отдельных габаритных чертежах.
Q: Мне нужен шаговый мотор-редуктор. Предлагает ли Anaheim Automation эти двигатели?
A: Да. Anaheim Automation предлагает шаговые двигатели с планетарными редукторами размеров NEMA 11, 17 и 23. У нас также есть шаговые двигатели с цилиндрическими редукторами NEMA размеров 23 и 34, а также шаговые мотор-редукторы с постоянным магнитом диаметром от 24 до 42 мм. Посетите раздел «Шаговые мотор-редукторы» на нашем веб-сайте для получения более подробной информации.Обратите внимание: мы также предлагаем редукторы и двигатели отдельно, если вы не найдете нужный размер или передаточное число.
Q: Производит ли компания Anaheim Automation шаговые двигатели с присоединенными драйверами?
A: Да. Anaheim Automation предлагает линейку интегрированных шаговых двигателей с драйверами и / или контроллерами, типоразмеров 17, 23 и 34 NEMA. Ознакомьтесь с нашими сериями 17MD, 23MD и 34MD для интегрированных двигателей / драйверов, а также сериями 17MDSI и 23MDSI для наших интегрированных двигателей. / Драйвер / Контроллер продуктовой линейки.
Q: Есть ли у Anaheim Automation линейные приводы на базе шаговых двигателей?
A: Да, разных типов. Компания Anaheim Automation предлагает гибридные линейные приводы без фиксации в размерах NEMA 11, 17, 23 и 34, гибридные линейные приводы с резьбовым валом в размере NEMA 17, линейные приводы без фиксации PM в диаметрах 20-57 мм и исполнительные линейные приводы PM в исполнении размеры 20 — 42 мм диаметры.
В: Могу ли я приобрести шаговый двигатель со степенью защиты IP65?
A: Да.Anaheim Automation предлагает версию IP65 для шаговых двигателей NEMA типоразмеров 17, 23, 34 и 42, диапазон крутящего момента от 35 до 5700 унций на дюйм (в зависимости от модели). Посетите наш веб-сайт в разделе «Шаговые двигатели» и выполните поиск по двигателям со степенью защиты IP65.
Шаговый двигатель QUIZ
Как движется шаговый двигатель?
| A. Электрический импульс |
| B. Непрерывное приложенное напряжение |
| C. Альтернативы A и B |
Каким образом можно получить импульс?
| А.Микропроцессор |
| B. Временная логика |
| C. Тумблер |
| D. Все вышеперечисленное |
Что из перечисленного не является типом шагового двигателя?
| A. Переменное сопротивление |
| Б. Гибрид |
| C. Магнитный |
| D. Ходовой винт |
Что из перечисленного не является компонентом шагового двигателя?
| А.Обмотки |
| B. Ротор и статор |
| C. Коммутатор |
| D. Щетка |
| E. И C, и D |
В чем разница между полным шагом и полушагом?
| A. В режиме полного шага включены две фазы, а в полушаге — только одна фаза. |
| B. Больше резонанса видно на полушаге |
| С.Для полного шага | требуется больше мощности
| D. Полушаг обеспечивает лучшее разрешение |
Какие критерии необходимо учитывать при выборе шагового двигателя?
| A. Механическое движение |
| B. Инерционная нагрузка |
| C. Требования к скорости |
| D. Все вышеперечисленное |
Что из перечисленного НЕ является преимуществом шаговых двигателей?
| А.Экономичный |
| B. Не требует обслуживания |
| C. Нет отзывов |
| D. Более сложная схемотехника |
При статоре с 8 зубьями и роторе с 6 зубьями, какой угол шага сможет достичь приложение?
| А. 15 ° |
| Б. 51 ° |
| С. 20 ° |
| Д. 105 ° |
Если приложение, использующее шаговый двигатель, требует обратной связи, какое устройство потребуется для этого?
| А.Счетчик |
| B. Кодировщик |
| C. Линейная направляющая |
| D. Коммутатор |
Принадлежности
Наряду с шаговыми двигателями, Anaheim Automation предлагает обширную линейку драйверов и контроллеров, источников питания, мотор-редукторов, коробок передач, линейных приводов шаговых двигателей и интегрированных пакетов шаговых двигателей / драйверов. Кроме того, Anaheim Automation предлагает энкодеры, тормоза, HMI, муфты, кабели и соединители, линейные направляющие и столы X-Y.Если шаговые двигатели не идеальны для вашего приложения, вы можете рассмотреть бесщеточные двигатели постоянного тока, щеточные двигатели постоянного тока, сервоприводы или двигатели переменного тока и их совместимые драйверы / контроллеры.
Лучшие применения для шаговых двигателей
Шаговый двигатель, в самом основном определении, — это электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. В частности, это бесщеточный двигатель, который может разделять полное вращение на равное количество шагов и может точно управляться без механизма обратной связи, если размер двигателя соответствует условиям применения.
К основным типам шаговых двигателей относятся шаговые двигатели с постоянными магнитами, шаговые двигатели с регулируемым сопротивлением и гибридные синхронные шаговые двигатели. Хотя эти три типа работают по-разному, каждый из них дает ряд преимуществ для определенных приложений по сравнению с их аналогами с серводвигателями.
Преимущества шаговых двигателей
Шаговый двигатель может быть полезен не в каждом приложении, но в правильных условиях шаговые двигатели могут быть идеальными. Во-первых, шаговые двигатели имеют полный крутящий момент в состоянии покоя, а угол поворота двигателя пропорционален входному импульсу.По сути, шаговые двигатели обеспечивают превосходное управление скоростью, точное позиционирование и повторяемость движений.
Кроме того, шаговые двигатели отличаются высокой надежностью, поскольку в двигателе отсутствуют контактные щетки. Это сводит к минимуму механические поломки и увеличивает срок службы двигателя. Эти двигатели могут использоваться в широком диапазоне условий, поскольку может быть достигнуто множество различных скоростей вращения, поскольку скорость пропорциональна частоте входных импульсов.
Применения шаговых двигателей
Шаговые двигателиразнообразны по своему применению, но некоторые из наиболее распространенных включают:
- Оборудование для 3D-печати
- Текстильные машины
- Печатные машины
- Игровые автоматы
- Оборудование для медицинской визуализации
- Малая робототехника
- Фрезерные станки с ЧПУ
- Сварочное оборудование
Хотя эти приложения являются наиболее распространенными, они представляют собой лишь малую часть того, для чего можно использовать шаговые двигатели.Вообще говоря, любое приложение, требующее высокоточного позиционирования, управления скоростью и крутящего момента на низкой скорости, может выиграть от использования шаговых двигателей.
Хотя серводвигатели имеют свое место в промышленности и обладают многочисленными собственными преимуществами, шаговые двигатели являются идеальным решением для многих приложений.
Шаговые двигатели— это надежная технология управления движением, которую можно найти во многих распространенных машинах и оборудовании. Чтобы узнать больше, просмотрите шаговые двигатели от ведущих мировых поставщиков .
Как шаговые двигатели обеспечивают прецизионное управление
Шаговые двигатели используются в различных приложениях, чтобы обеспечить строго контролируемое движение. Но что такое шаговый двигатель и как он работает? В этой статье мы подробно обсудим биполярные двигатели, объясним, что они собой представляют и как они работают, и предоставим примеры того, как они используются с различными типами пропорциональных клапанов для обеспечения точного управления.
Шаговые двигатели — это бесщеточные двигатели постоянного тока, которые вращаются по ступеням, электронно задаваемым контроллером или приводом, который обеспечивает необходимый ток через электромагниты, расположенные в кольце как часть узла статора (неподвижная часть двигателя).Шаговые двигатели идеально подходят для приложений, требующих управления скоростью и положением, особенно на низких скоростях, таких как автоматизация, системы управления движением и 3D-принтеры. Благодаря своей внутренней конструкции, которая сводит к минимуму механические и электрические «задержки», которые возникают в других двигателях, шаговые двигатели обладают замечательной точностью остановки и быстродействием. Часто это делает шаговые двигатели идеальным выбором для синхронных и высокоточных операций.
Как работают шаговые двигатели?
Рисунок 1. Схема шагового двигателя
В основе шагового двигателя лежит постоянный магнит и вал, расположенный по центру двух или более зубчатых роторов. Эти роторы имеют разную полярность из-за заключенного в них магнита и смещены друг относительно друга, чтобы лучше притягиваться к намагниченным зубьям, покрывающим внутреннюю поверхность статора. У статора меньше зубцов, чем у каждого ротора, поэтому полное выравнивание может происходить только в секциях (пластинах статора) вдоль пар катушек.Включение и отключение поочередных пар катушек заставляет вал вращаться на полный шаг из-за притяжения и отталкивания намагниченных зубцов.
Как рассчитать количество шагов шагового двигателя
Рисунок 2. Расчет угла шага
Угол шага — это угол поворота, проходимый за один шаг. Это можно вычислить одним из двух способов — либо разделив полные 360 градусов двигателя на количество шагов, которые двигатель делает для совершения одного оборота, либо разделив полные 360 градусов двигателя на два раза количество зубцов ротора, умноженное на количество фазы статора (рис.2).
Микрошаговый
Одновременное управление токами через несколько пар катушек уменьшает общее перемещение / вращение, притягивая зубцы в двух направлениях, а не только в одном, создавая новые переходы на половину, четверть, восьмую или одну шестнадцатую ступеньку, известные как микрошаги. Микрошаговый режим обеспечивает лучшее разрешение и снижает резонанс / вибрацию, но также снижает крутящий момент и может отрицательно сказаться на точности.
Приводы и управление шаговыми двигателями
Подача энергии на катушки шагового двигателя в правильной последовательности для достижения одного шага — сложная задача.Таким образом, фактическое управление обмотками двигателя обычно достигается с помощью драйвера. Существует два типа приводов шаговых двигателей — постоянного напряжения (левый / правый привод) и постоянного тока (привод с прерывателем). Приводы L / R в основном ограничены низкоскоростными приложениями, поэтому мы сосредоточимся на приводах чоппера. Если вам интересно узнать больше, в этой статье представлен хороший обзор разницы между приводом L / R и приводом измельчителя.
Рисунок 3. Зависимость между нарастанием тока и индуктивностью
Драйверыупрощают работу шагового двигателя, интерпретируя цифровой сигнал шага и направления от контроллера и соответственно запитывая катушки двигателя.Вся электроника подчиняется закону Ома и соотношению между нарастанием тока и индуктивностью (рис. 3). В шаговых двигателях конструкция двигателя (в отношении его катушек) предотвращает быстрое увеличение тока во время импульсов (командных сигналов), что означает, что ток никогда не может достичь своего пикового значения без очень высокого напряжения. Это проблема, потому что без достаточного тока крутящий момент будет низким, особенно при высоких скоростях двигателя. Для борьбы с этим приводы прерывателя выполняют так называемую широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).
Рис. 4. Напряжение и ток привода прерывателя
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
Широтно-импульсная модуляция (PWM) включает в себя очень быстрое включение и выключение выходного напряжения двигателя на каждом этапе. Это обеспечивает очень высокое напряжение на катушках двигателя (обычно в 8 раз больше, чем номинальное напряжение двигателя), что приводит к быстрому нарастанию тока и более высокому значению, чем было бы в противном случае. Это включение и выключение обычно происходит при частоте 20 кГц или выше, но «время включения» напряжения зависит от импеданса катушки и скорости двигателя — таким образом, на более высоких скоростях напряжение сохраняется дольше (большая ширина импульса). для получения среднего тока на правильном уровне (рис.3).
Приводы прерывателя шагового двигателя
Приводы прерывателя шагового двигателя регулируются резистором, чувствительным к току, установленным последовательно с каждой катушкой. На резисторе возникает напряжение, которое затем контролируется компаратором. Когда это напряжение достигает предварительно установленного опорного напряжения, оно «прерывается» (выключается) до тех пор, пока не появится следующий импульс. Это позволяет среднему току оставаться стабильным, несмотря на любые изменения напряжения источника питания, и повышает эффективность, обеспечивая минимально возможные интервалы между пиками и спадами тока.
Линейные приводы с шаговым двигателем
Шаговый двигатель может иметь вал с резьбой, прикрепленный к его вращающемуся сердечнику, который затем можно использовать для толкания или натягивания размещенной на нем гайки, перемещая ее в осевом направлении. Шаг резьбы определяет, насколько далеко гайка может перемещаться за один шаг, с разрешением / точностью, частично определяемыми углом шага, используемым шаговым двигателем (полный, половина, четверть и т. Д.). Как и большинство линейных систем, линейный привод с шаговым приводом может иметь люфт. Люфт возникает из-за «люфта» или «люфта» между резьбой гайки и резьбой ходового винта.Наличие зазора между резьбой приводит к появлению мертвой зоны при изменении направления движения. При изменении направления движения в поступательном приводе не будет, пока не будет устранен зазор между резьбой (резьба снова войдет в контакт). По этой причине рекомендуется, чтобы резьба имела как можно более жесткий допуск. Конструкторы должны работать, чтобы сбалансировать люфт и трение, возникающее при ужесточении допусков.
Пропорциональные клапаны Clippard с шаговым управлением
Clippard предлагает два различных пропорциональных клапана управления потоком с шаговым управлением, пропорциональный игольчатый клапан серии SCPV и новый пропорциональный запорный клапан серии Eclipse.В серии SCPV компании Clippard используется шаговый двигатель для управления расстоянием между иглой и седлом клапана. Точная пропорциональная подача достигается за счет регулировки положения иглы. Из-за типа линейного привода шагового двигателя, используемого в SCPV, не рекомендуется реализовывать микрошаг более чем на полшага. Рекомендуется полный шаг, равный 0,001 дюйма линейного хода, что дает разрешение потока 0,7 л / мин воздуха.
В новой серии Eclipse от Clippard шаговый двигатель оснащен линейным приводом с мелким шагом, который перемещается всего на 0.00006 дюймов за шаг для перемещения специальной керамической пластины с прорезями. Керамика используется для перекрытия двух отверстий через вторую керамическую пластину под ней. Пропорциональный поток достигается за счет регулировки степени перекрытия («затмения») между прорезью и портами. Eclipse спроектирован таким образом, чтобы переходить от закрытого к открытому с шагом примерно 1/16 дюйма, что соответствует 1125 шагам разрешения. Это число может быть значительно увеличено за счет реализации микрошага — переключение на один шестнадцатый шаг приведет к 18000 шагам разрешения. разрешающая способность.Всего за одну шестнадцатую ступень с этим уникальным пропорциональным запорным клапаном можно отрегулировать поток примерно на 13 микролитров (мкл / мин) воды.
Хотя шаговые двигатели могут показаться сложными по сравнению со стандартными двигателями постоянного тока, как мы показали, их основная работа на самом деле довольно проста. Их уникальная внутренняя конструкция обеспечивает исключительную точность остановки и быстроту реакции, что делает шаговые двигатели идеальным выбором для использования в широком спектре приложений, требующих точного управления.
Если у вас есть вопросы о шаговых двигателях или вы хотите узнать больше об использовании пропорционального клапана управления потоком с шаговым управлением в вашем приложении, найдите ближайшего к вам дистрибьютора Clippard или свяжитесь с Clippard сегодня.
Джесс Кенигер • Инженер-проектировщик • Clippard
.