Які бувають типи крокових двигунів

A кроковий двигунце виконавчий механізм, який керується електричними імпульсами та перетворює електричні імпульси (цифрові сигнали) у кутові переміщення. В останні роки швидкий розвиток технології мікроелектроніки та технології приводів ще більше сприяв розвитку крокових двигунів. Ця стаття надасть поглиблене ознайомлення з типами крокових двигунів і всебічно розподілить їх на категорії відповідно до кількості фаз, структури ротора та режиму приводу.

 

1. Класифікація за кількістю фаз статора

Кількість фаз означає кількість обмоток всередині крокового двигуна. Сьогодні люди зазвичай використовують двофазні, трифазні та п’ятифазні крокові двигуни. Відповідно до різних фаз вони мають різні кути кроку. Як правило, кут кроку двофазного крокового двигуна становить 0.9 градусів / 1.8 градусів, трифазного крокового двигуна становить 1.2 градуса, а п’ятифазного крокового двигуна 0.72 градуса .

 

1. 1 Двофазний кроковий двигун

Двофазний кроковий двигун має дві обмотки, а його структура відносно проста, що підходить для деяких застосувань, які мають певні обмеження щодо вартості, але вимагають високої точності. Крім того, він зазвичай має низький рівень вібрації, тому він також підходить для вібрації - чутливі програми.

1.2 Трифазний гібридний кроковий двигун

Трифазний кроковий двигун має три обмотки зі складнішою структурою, що підходить для застосувань, які вимагають високої плавності руху та стабільності керування, таких як високоякісні верстати з ЧПК та точні інструменти.

1.3 П'ятифазний гібридний кроковий двигун

5-Фазний кроковий двигун має п’ять обмоток. Порівняно з двофазними та трифазними двигунами, вони можуть забезпечити більш високу роздільну здатність кута кроку, що допомагає реалізувати більш точне керування рухом, придатне для додатків, що вимагають дуже високої точності керування, таких як машини для лазерного різання, системи точного позиціонування тощо.

 

 

2. Класифікація за будовою ротора

За структурою ротора кроковий двигун можна класифікувати на кроковий двигун зі змінною реактивністю, гібридний кроковий двигун і кроковий двигун з постійним магнітом.

 

2.1 Кроковий двигун зі змінною реактивністю.

Ротор двигуна виготовлено з магнітом’якого матеріалу без магнітної сталі, і на зовнішній поверхні полюса ротора та внутрішній поверхні полюса статора є багато дрібних зубців однакового розміру та кроку. Коли котушка статора знаходиться під напругою, полюс статора намагнічується і притягує зубці ротора, створюючи крутний момент для переміщення на один крок. У порівнянні з двигунами з постійними магнітами, які створюють крутний момент магнітного притягання та крутний момент магнітного відштовхування, кроковий двигун із змінним опором створює лише крутний момент тяжіння. Його структура проста, і він має невеликий кут кроку, до 1,2 градуса. У порівнянні з іншими типами крокових двигунів він коштує дешевше. Але в той же час він має деякі недоліки, такі як погані динамічні характеристики, низький ККД, велике тепловиділення тощо

 

2.2 гібридний кроковий двигун

Гібридний кроковий двигун поєднує в собі переваги типу реактивного та постійного магніту з багатофазними обмотками на статорі, матеріалом постійного магніту на роторі та кількома дрібними зубцями як на роторі, так і на статорі для підвищення точності кроку. Він характеризується великим вихідним крутним моментом, хорошими динамічними характеристиками та малим кутом кроку, але конструкція складна, а вартість відносно висока.

 

2.3 Кроковий двигун на постійних магнітах

Ротор крокового двигуна з постійним магнітом виготовлений з матеріалу постійного магніту, а кількість полюсів ротора така ж, як і кількість полюсів статора. Він характеризується хорошими динамічними характеристиками та великим вихідним крутним моментом, але цей тип двигуна має низьку точність і великий кут кроку (зазвичай 7,5 градусів або 15 градусів).

 

3. Класифікація за методом приводу (біполярний привід/уніполярний привід)

За способом приводу степові двигуни також поділяються на однополярні та біполярні крокові двигуни. Якщо котушка крокового двигуна може проводити електрику в обох напрямках, то кроковий двигун є біполярним, навпаки, якщо котушка крокового двигуна може проводити електрику лише в одному напрямку, то кроковий двигун є однополярним.

 

Котушка на малюнку нижче здатна проводити електрику в обох напрямках, тому це біполярний кроковий двигун.

 

Середній провід котушки на малюнку нижче завжди підключається до позитивної клеми джерела живлення або завжди підключається до негативної клеми джерела живлення, і це однополярний кроковий двигун.

 

Як правило, біполярні приводи використовуються для низькошвидкісних навантажень з високим крутним моментом, тоді як уніполярні приводи використовуються для високошвидкісних приводів. Це пояснюється тим, що вихідний крутний момент біполярного типу приблизно на 50% більший, ніж у однополярного типу на низьких швидкостях. На високих швидкостях індуктивність біполярного типу стає великою за рахунок великої кількості витків, що зменшує силу струму, а значить і крутний момент. Тому необхідно обґрунтовано вибирати застосування однополярного чи біполярного приводу за величиною навантаження, швидкістю використання, часом прискорення тощо.