Конструкция и разновидности биполярных шаговых двигателей

Биполярные шаговые двигатели широко применяются в приводах ходовых винтов шлифовальных и фрезерных станков, а также в другом оборудовании, требующем точного позиционирования рабочих органов. Устройства имеют бесщеточную конструкцию, то есть относятся к бесколлекторному типу. В биполярном двигателе ротор совершает дискретные (шаговые) угловые перемещения и останавливается в определенных положениях. Такая конструкция сочетает в себе силовую установку и позиционирующее устройство без обратной связи. Чтобы вычислить положение ротора, достаточно знать количество шагов.

Принцип работы биполярных шаговых двигателей

Статор шагового двигателя представляет собой электромагнит. В биполярной конструкции он состоит из двух обмоток и имеет четыре вывода для подключения к источнику питания. В качестве ротора чаще всего используется постоянный магнит. Каждая обмотка статора разделена на две катушки, размещенные друг напротив друга. При подаче питания в статоре возникают магнитные поля, которые при взаимодействии с магнитом ротора вызывают его шаговое перемещение. После остановки биполярного двигателя на его обмотки подается ток удержания, фиксирующий положение ротора.

В устройствах используются три вида магнитов:

• постоянные. Ротор биполярного двигателя содержит несколько пар полюсов. Их количество определяет минимальный угол шагового перемещения;
• переменные. Боковые поверхности ротора имеют зубчатую форму. Магнитный поток статора замыкается на ближайших выступах, притягивает их, тем самым вызывая вращение;
• гибридные. Ротор представляет собой комбинацию постоянных и переменных магнитов, а число его шагов может достигать 400.

Коммутация обмоток выполняется драйверами – интегрированными микросхемами, исполняющими роль силовых ключей.

Управление шаговыми двигателями

Существует три режима управления шаговым перемещением ротора биполярного двигателя:

• полношаговый. В таком режиме равновесное положение полюсов ротора и статора совпадает. При включении в работу биполярного двигателя перемещение на шаговую величину выполняется за счет попеременной коммутации обмоток. Другой вариант заключается в подаче питания на все катушки. При этом ротор останавливается в положениях между полюсами статора;
• полушаговый. Режим представляет собой комбинацию двух вариантов полношагового. Увеличение количества фиксированных положений не требует применения сложных схем управления;
• микрошаговый. Для увеличения количества возможных шаговых перемещений на обе обмотки биполярного двигателя напряжение подается одновременно. Однако между рабочими фазами задается определенная диспропорция токов.

Преимущества биполярных двигателей

• Точное позиционирование.
• Фиксация положения ротора за счет токов удержания.
• Высокая точность регулировки частоты вращения.
• Быстрый старт, остановка и реверсирование.
• Сохранение максимального момента на всех рабочих оборотах.

Заказать биполярные шаговые двигатели вы можете на сайте компании Zaxis. В каталоге представлен широкий ассортимент продукции NEMA – одного из ведущих мировых производителей. Также у нас можно приобрести драйверы, мотор-редукторы и комплектные приводы. Консультации по выбору биполярных двигателей для механизмов, требующих шагового перемещения, можно получить по телефону.