Что такое линейный шаговый двигатель

Устройство шагового двигателя: механизм его действия и назначение, где и как применяется

Шаговые двигатели постоянного тока очень часто используют при работе с установками с числовым программным руководством и робототехнике. Главная отличительная особенность такого вида двигателя – это то, как именно действует.

Суть в том, что его работа не непрерывна, а осуществляется пошагово со сменой установленного угла оборота на один шаг. Так образом рабочий элемент имеет конкретный угол поворота в определенный момент, что позволяет контролировать процесс.

Питание такого мотора делимое, совершаемое импульсно. Именно импульсы и обеспечивают поворот вала на какой-то установленный угол.

В основном такие двигатели функционируют совместно с редуктором, который делает установку на валу максимально четкой и с энкодером, который определяет положение вала в данное время. Все эти детали нам нужны для передачи и меняет угол вращения.

Сегодня мы хотим поделиться с вами своими знаниями о данном типе механизмов, о том, как он работает и зачем нужен.

Драйвер шагового двигателя CW230

Драйвер CW230 позволяет управлять биполярным двухфазным шаговым двигателем с максимальным током до 3А на фазу. Двигатель может управляться в режиме до 1/64 шага.
Управление двигателем происходит с помощью 3 сигналов, подающихся на дифференциальные входы CP (Step) CW (Dir) и REST(Enable). Входные цепи имеют встроенную оптоизоляцию.

Преимущества:

• Низкая стоимость
• Оптически изолированные входные сигналы
• Автоматическое уменьшения тока при простое двигателя
• Защита от перенапряжения и короткого замыкания
• Защита от не правильного подключения обмоток двигателя

Характеристики:

• Напряжение питания — от 24 до 36В
• Максимальный ток фазы — 3.0А
• Максимальная частота шагов — 50кГц
• Напряжение входных импульсов — от 5В до 24В (с внешним резистором)
• Размеры драйвера — 119×71х35мм

Примечание:Обратите внимание, что направление движения двигателя зависит от подключения обмоток двигателя (начало и конец обмотки).

Подключение двигателя

Примечание: Недопустима подача напряжения питания более 40В, возможен выход драйвера из строя.

Наш контроллер шагового двигателя, управление шаговым двигателем с очень низким энергопотреблением, прочный и экономически эффективный. Драйвер CW230 позволяет управлять биполярным двухфазным шаговым двигателем и взаимодействует с любой программой управления станками ЧПУ (CNC). Они пользуются высоким спросом в национальных, так и международных рынках.

Мы стали популярными среди наших клиентов, предлагая широкий спектр, каталог драйверов шагового двигателя CW230. Мы предлагаем нашим клиентам Аналоговые драйверы шаговых двигателей, контроллер шагового двигателя после строгого контроля качества в различных параметров качества.

Чтоб не делать драйвер шагового двигателя своими руками звоните нам и мы доставим его вам в короткое время. Шаговый двигатель купить можно у нас со склада в Ивано-Франковске. Кстати цена на Шаговые двигатели у нас самая низкая на рынке Украины. Мы доставляем товар по Украине, поэтому звоните будем рады сотрудничеству.

Скачать документацию CW230

Акция:

Цена за шт. с НДС* — 1517.82 1250 грн.

* — указанные цены не являются публичной офертой, носят исключительно информационный характер и могут отличаться от действительных цен.

При питании драйверов с использованием трансформаторов или импульсных блоков питания желательно применять устройство плавного пуска для защиты оборудования от пусковых токов.

Также возможное использование выпрямителя, если требуется питание постоянным током, а блоком питания служит трансформатор.

Обращаясь в Stepmotor, вы получаете гарантию на линейные шаговые двигатели 24 месяца, паспорта на русском языке и доставку за 2-3 дня. Каждый клиент получит техническую консультацию по настройке и установке БЕСПЛАТНО.

Линейные шаговые двигатели, которые также называют актуаторами, являются самыми простыми и в тоже время эффективными системами для организации линейного перемещения. В первую очередь линейные шаговые двигатели обеспечивают прямолинейное движение, которое также может сочетаться с ускорением.

Конструктивно линейные шаговые двигатели представляют собой компактную по размерам систему с силовой установкой постоянного или переменного тока, редуктором и выдвижным штоком. Система позиционирования просто и быстро организует линейные перемещения объектов

Конструкция актуатора

Актуаторы обладают сборной конструкцией, в состав которой входят следующие конструктивные элементы. Основной элемент конструкции линейного шагового двигателя – узел, внутри которого располагается линейная направляющая и шариковинтовая передача. Винт шариковинтовой передачи проходит через центральную часть каретки подвижного блока.

Сборная конструкция линейного ШД позволяет изменять комплектацию силовой установки в зависимости от конкретных потребностей и задач. Таким образом значительно расширить функционал силовой системы не составляет особого труда, а также не требует «вливания» значительного количества денежных средств, т.к. основная часть конструкции остается неизменной.

Принцип работы линейного двигателя

Линейный двигатель состоит из двух стандартных элементов: ротора и статора. Однако в отличие от привычных нам шаговых двигателей в данном случае ротор, который обычно выполняет вращательные движения, остается статичным в течение всего периода работы. Именно поэтому в терминологии ЛШД ротор называется вторичным элементом. Статор, как и обычно, остается неподвижным и носит название первичного элемента силовой установки.

Функция ротора, вторичного элемента в системе – получать энергию от первичного элемента электродвигателя.

Типы линейных шаговых двигателей

Сегодня данные силовые установки применяются в различных областях промышленности, в связи с чем было создано множество различных типов линейных шаговых двигателей. Самые распространенные среди них – синхронные и асинхронные силовые установки. Их отличительной особенностью является схожесть по принципу работы с двигателями вращательного движения.

Значительно реже используются следующие типы линейных шаговых двигателей:

• Постоянного тока;
• Электромагнитные;
• Магнитоэлектрические;
• Магнитострикицонные;
• Пьезоэлектрические и т.д.

Компания StepMotor это:

2990 линейных двигателей в наличии на складе в СПб

Более 2500 тысяч довольных клиентов

Отгрузка в день оформления

Доставка по всей РФ за 2-3 дня

100% цена ниже конкурентов

10 заводов изготовителей

Что говорят о нас клиенты?

ООО “ТЕГАС” выражает благодарность ООО “ТД Степмотор” за качественную работу по поставкам оборудования, также техническую поддержку и помощь в формировании технических заданий. Считаем возможным рекомендовать компанию ООО “ТД Степмотор”, как квалифицированную и компетентную организацию в решении подобных задач.

Асинхронный ЛД

При подключении силовой установки к сети переменного тока, появляется магнитное поле, поле чего ось обмотки статора начинает вращаться. Как только в это магнитное поле при превращении начнут пересекать проводники обмотки ротора, появляется электродвижущая сила, которая со своей стороны заставляет ток течь по обмотке провода. При взаимодействии тока с магнитным полем появятся дополнительная сила, действующая на перемещение магнитного поля. Именно из-за воздействия этой силы начинает двигаться вторичный элемент системы, ротор. Передвижение вторичного элемента асинхронного линейного двигателя происходит со скольжением.

Материалом вторичного элемента может быть медь, сталь или алюминий. Если в конструкции используется немагнитный материал вторичного элемента, то в схеме системы должно быть предусмотрено замыкание магнитного потока через ферромагнитные элементы.

В качестве альтернативы обмотки вторичного элемента силовой установки может быть использован металлический лист. Расположить этот элемент можно либо в шине между старом и ферромагнитным сердечником, либо – между двумя первичными элементами.

Трубчатый линейный двигатель

Трубчатый или коаксиальный линейный двигатель – один из подтипов линейных асинхронных ШД. В качестве статора системы используется труба, во внутренней части которой взаимодействуют обмотки статора и металлические шайбы. Взаимодействующие элементы являются частью магнитопровода. Группы катушек образуют обмотки отдельных фаз силовой установки. Вторичный элемент системы имеет аналогичную форму трубы и располагается внутри статора. Вторичный элемент состоит из ферромагнитного материала.

Во вторичном элементе образуются электрический ток по его же окружности, при воздействии которых совместно с магнитным полем появляется сила на вторичном элементе, которая вызывает движение ротора вдоль трубы. Магнитный ток во вторичном элементе трубчатого линейного двигателя, в отличие от классического линейного двигателя, где движение имеет радиальное направление, перемещается аксиально.

Синхронный ЛД

Основным преимуществом синхронного ЛД является наличие зазора между старом и ротором, высоким КПД и низким коэффициентом мощности. КПД синхронного линейного двигателя достигает значения в 96%. Однако значение мощности такого типа двигателя является крайне низким, а его значение при расчетах всегда приближено к единице.

Наиболее эффективно использовать синхронные ЛД можно в высокоскоростных транспортных средствах. Благодаря им можно значительно повысить комфортные условия движения состава, а также улучшить его экономические характеристики.

Как выбрать линейный шаговый двигатель?

1. Условия эксплуатации.

Если ваша силовая установка будет использоваться на предприятии, где система будет изолирована от воздействия внешней среды, и будет поддерживаться постоянный температурный режим, то мы сможем предложить для решения ваших задач довольно обширный ряд силовых установок.

Если же установка будет эксплуатироваться при экстремальных условиях: на улице, под воздействием осадков и при перепаде температур, то будьте готовы к тому, что вариантов подходящих силовых установок будет не так много, а стоимость оборудования будет значительно отличаться от стандартного. В этом случае для ваших задач подойдут системы из специального каталога.

2. Нагрузка на систему

Перед тем как купить линейный шаговый двигатель обратите внимание на тот факт, что предельная нагрузка на силовую установку одновременно является и максимальной. Таким образом давать предельные нагрузки на такие силовые установки ни в коем случае не рекомендуется даже в экстренных ситуациях!

3. Электроснабжение

Если в вашем случае требуется использовать в качестве источника питания системы батарею, то вы можете без проблем использовать ее в качестве альтернативного источника питания. В этом случае дополнительно к системе в некоторых случаях требуется подключение двигателя постоянного тока.

Как правило, электропитание установки берется от сети. Если в систему подается переменный ток, то нет необходимости дополнительно интегрировать в нее силовую систему с переменным током, поскольку трансформация переменного тока в постоянный может быть выполнена внутри двигателя самостоятельно.

4. Скорость передвижения

Заранее проанализируйте, с какой скоростью должна перемещаться ваша силовая установка, поскольку ЛШД могут передвигаться в различном диапазоне скоростей. В зависимости от скорости движения системы мы подберем для вас подходящий тип двигателя.Скорость передвижения может быть как очень медленной, так и крайне высокой. При выборе подходящей скорости помните, что нужно учитывать не только скорость движения установки, но и нагрузку, которую эта систему будет регулярно испытывать.

5. Длина хода

Длина хода напрямую влияет на размер всей системы. Размер актуатора в вытянутом положении зависит от длины хода силовой установки. При подборе линейного шагового двигателя заранее продумайте общий размер силовой установки, поскольку уместить актуатор с большой длиной хода в компактное пространство практически невозможно.

6. Проверка рабочего цикла

Проверка рабочего цикла силовой системы должна производиться на самой первой стадии работы. Данное условие было создано из-за перегревов в условиях долгой работы. Как правило, практически все актуаторы при полной работы испытывают перегрев.

Области применения линейных шаговых двигателей

Как правило, линейные шаговые двигатели применяют в тех случаях, когда классические ротационные двигатели не могут справиться с поставленной задачей из-за отсутствия подходящих параметров или, попросту, ЛШД самостоятельно могут положительно повлиять на свойства конструкции. Основной областью применения ЛШД является область пассажирских перевозок.

Если вы ищите способ, как организовать автоматическое открытие/закрытие ворот, шлагбаумов и дверей гаража, то актуаторы в этом случае является незаменимой вещью. Кстати, это самый простой способ их применения в обычной жизни.

Электротранспорт не может обойтись без линейных шаговых электродвигателей в первую очередь из-за обеспечения транспортному средству подходящего характера движения. Электротранспорт может равномерно разгоняться и двигаться с постоянной скоростью именно благодаря применению ЛШД. Значение скорости и ускорения лимитированы динамическими характеристиками транспортного средства и рельсового полотна, а также комфортабельностью и безопасностью перевозки пассажиров или груза.

Для транспортировки промышленных материалов: угля, древесины и т.п. линейные шаговые двигатели используются в конвейерных поездах. Конструкция работы ШЛД следующая: индукторы электропривода размещаются параллельно рельсовому полотну, дополнительная часть конструкции силовой установки располагается непосредственно на поезде или подвижном вагоне. В городском электротранспорте, наоборот, основной элемент ЛШД – индукторы – располагаются на подвижном составе, а вторичный – вдоль рельсового полотна.

Цилиндрический линейный двигатель часто применяется в приводах разъединителей тяговых подстанций. Он не только помогает упростить конструкцию системы, но и повышает ее общую надежность и быстродействие.

Производственные автоматизированные линии также используют актуаторы в различных конструкциях: это все подъемных механизмы и системы вентиляции, в том числе эскалаторы и роботы для упаковки продукции.

В строительстве невозможно обойтись без сваезабивных молотов, в основе работы которых ЛШД выполняет ударные движения. Основным преимуществом конструкции сваезабивных молотов является простота производства деталей, термостойкость и отсутствие сложных условий для внедрения в эксплуатацию.

На стреле располагается статор, который с помощью специальной лебедки может двигаться по вертикальной оси. Вторичный элемент двигателя встраивается в ударную систему конструкции. Подъем ударного элемента выполняется посредствам направления бегущего поля вверх, а перед максимальной точкой вертикального положения силовая установка выключается, так что система падает вниз под действием силы тяжести и собственного веса. Для увеличения энергии удара двигатель остается в рабочем состоянии, но переводится перед точкой вертикального максимума в реверсивный режим работы. Чем глубже уходит свая, чем ниже на лебедке опускается статор силовой установки.

В металлургической промышленности используются магнитогидродинамические наносы, позволяющие перекачивать, транспортировать смешивать и дозировать электропровододящие жидкости, жидкий металл, а на атомных ЭС – жидкометаллический теплоноситель. В конструкции гидродинамических насосов отсутствуют подвижные механические элементы, а канал для транспортировки жидкого металла может быть полностью загерметезирован.

Другой обширной областью применения является медицина. Актуаторы используются в медицинской мебели, которая используется в стоматологии, гинекологии и хирургии. Все подвижные элементы мебели работают за счет встроенных в них актуаторов. Например, это стоматологические кресла с подвижными элементами, массажные кресла, тренажеры для восстановления после травм, а также инвалидные кресла.

Купить линейный шаговый двигатель

В Торговом Доме «Степмотор» в Санкт-Петербурге вы можете не только купить линейный шаговый двигатель, линейный привод с шаговый двигателем и актуатор, но и обязательно получите квалифицированную консультацию наших менеджеров по всем техническим возможностям каждой силовой установки.

Мы с удовольствием подберем шаговые двигатели, подходящие именно для вашего заказа, а также предоставим скидку при оптовом заказе или повторном обращении в наш Торговый Дом. Мы рады ответить на ваши вопросы ежедневно по будним дням с 9 до 18 по бесплатной по России горячей линии: 8-800-5555-068

Виды и типы по полярности или типу обмоток

В шаговых двигателях применяются биполярные и униполярные обмотки. Принцип работы был рассмотрен на базе биполярной машины. Такая конструкция предусматривает использование разных фаз для питания обмоток. Схема очень сложна и требует дорогостоящих и мощных плат управления.

Более простая схема управления в униполярных машинах. В такой схеме начало обмоток подключены к общему «плюсу». На вторые выводы обмоток поочередно подается «минус». Тем самым обеспечивается вращение ротора.

Биполярные шаговые двигатели более мощные, крутящий момент у них на 40% больше чем в униполярных. Униполярные электромоторы гораздо более удобны в управлении.

Как выбрать шаговый актуатор

В случае использования шагового двигателя инженеру необходимо сначала решить задачу преобразования вращательного движения в поступательное, затем вычислить параметры необходимой механики и после этого подобрать подходящие элементы для осуществления линейного перемещения нагрузки. В случае использования шагового актуатора можно сразу подбирать исполнение, характеристики которого удовлетворяют требованиям системы.

Таким образом, чтобы выбрать подходящий линейный шаговый актуатор, необходимо определить следующие требования системы:

• Какое конструктивное исполнение актуатора подходит:
  • допустимо ли вращение вала (винта) актуатора;
  • как нагрузка будет крепиться к штоку (валу) актуатора;
  • требуется ли (допустимо ли) движение винта с обратной стороны двигателя;
• Какие требования система предъявляет к характеристикам линейного движения:
  • скорость перемещения
  • усилие в осевом направлении
  • заданная точность позиционирования
  • допустимая дискретность перемещения
  • максимальная величина линейного перемещения (длина хода)
• Какой блок управления будет использован:
  • какой будет алгоритм работы актуатора
  • какой контроллер будет управлять работой шагового двигателя
  • ток фазы двигателя актуатора и выходной ток драйвера ШД
  • напряжение питания для блока управления

  Особенности шаговых приводов

  Повышенный интерес к гибридным ШД, а так же новые требования, предъявляемые к качеству выполняемого движения, заставили пересмотреть способ его управления. Так как шаговому управлению, наряду с явными достоинствами, присущ ряд недостатков, которые значительно сужают области применения ШД. Наиболее существенными из них являются:

  1. Повышенная вибрация.

  Повышенная вибрация возникает при шаговом и полушаговом способах управления на постоянной скорости из-за бесконтрольного перехода вала ротора в новую позицию, определяемую состоянием обмоток. В результате вал ротора совершает затухающие колебания относительно новой позиции до момента поступления нового импульса в обмотки.

  Частично решить проблему вибрации удалось за счет разработки микрошагового способа управления, который сводится к разбиению полного шага двигателя на несколько более мелких шагов.

  2. Наличие резонансных зон в рабочем диапазоне скоростей.

  Во время работы двигателя, по мере увеличения скорости вращения, характер колебаний также изменяется и при совпадении частоты поступления импульсов с собственной частотой механической системы возникает резонансное явление. В результате чего момент двигателя практически полностью исчезает, что не редко приводит к пропуску шагов. В свою очередь, пропуск шагов нарушает работу всей системы.

  Чтобы исключить влияние пропуска шагов на качество выполняемых операций, специалисты-технологи вводят дополнительный цикл реинициализации по истечении определенного непродолжительного времени, что, безусловно, снижает производительность таких систем.

  3. Низкая динамика.

  Во время переходного процесса любой привод испытывает повышенные нагрузки, так как помимо статического момента двигатель разгоняет и останавливает инерционную нагрузку, приведенную к валу двигателя. В связи с тем, что шаговый привод без обратной связи не имеет информации о текущей внешней нагрузке и текущей позиции, процесс разгона выполняется «вслепую». Поэтому, чтобы избежать выхода из синхронизма, технолог вводит плавный разгон и торможение с существенным запасом. Данный способ формирования переходного процесса ограничивает потенциальные динамические возможности привода.

  4. Наличие ярко выраженного стоп-момента.

  При приближении зубьев ротора к полюсу статора происходит резкое притяжение полюса ротора к полюсу статора, что приводит к возникновению рывка, а при удалении зубьев от полюса возникает обратный эффект, приводящий к уменьшению скорости. При вращении вала двигателя эта особенность приводит к появлению высокочастотной вибрации. Данный эффект особенно ярко выражен на малых оборотах у мощных гибридных шаговых двигателей.

  5. Высокая рабочая температура привода и низкий КПД.

  Чтобы избежать прокручивания вала под воздействием внешних сил, ток в обмотки двигателя подается постоянно, независимо от нагрузки на его валу, поэтому привод потребляет энергию всегда, даже при нулевом противодействующем моменте, что приводит к низкому КПД и высокой рабочей температуре привода.

  6. Низкая точность позиционирования.

  есмотря на то, что ШД в состоянии выполнять задачу позиционирования без датчика обратной связи, точность отработки задания не высока. Например, при использовании гибридного шагового двигателя с 50 эквивалентными полюсами ошибка позиционирования будет колебаться в диапазоне -0,9…+0,9 градусов, в зависимости от текущей статической нагрузки.

  Какие двигатели применяются в станках MULTICUT?

  Надежность конструкции – основной критерий, по которому инженеры компании MULTICUT оценивают комплектующие для станков от сторонних производителей. В выборе двигателей для механизмов перемещения не допускаются компромиссы в качестве.

  По умолчанию на все станки устанавливаются шаговые приводы MIGE и контроллеры YAKO. Базовая комплектация выбрана исходя из пожеланий заказчиков и анализа оборудования конкурентов. Приводы демонстрируют высокие крутящие моменты и динамику. Станок стабильно работает на ускорениях до 1,5 м/с 2 . Двигатели работают в микрошаговом режиме с точностью 300 шагов на оборот. В сочетании с редуктором с передаточным отношением 5 аппаратная точность позиционирования составляет 6 мкм. «Шаговость» никак не отражается даже на самых мелких деталях.

  В качестве опции заказчику предлагаются сервоприводы DELTA серии ASDA-B2. Эти двигатели отличаются отличной управляемостью: положение, момент и скорость могут регулироваться сигналом задания. По динамическим характеристикам эти моторы значительно превосходят более дорогие аналоги. Разгон от -3000 до + 3000 оборотов в минуту на холстом перемещении составляет около 10 мс. В тех моделях, которые мы устанавливаем на станки, есть тормозной резистор. В энкодер с разрешением 160000 импульсов на оборот встроен цифровой модуль управления, который позволяет оперативно выполнить конфигурирование мотора.

  Если станок рассчитан на работу в высоконагруженных режимах, от него требуется хорошая производительность, то мы рекомендуем выбирать сервоприводы ESTUN. Интеллектуальные силовые модули промышленного класса, используемые в конструкции двигателей, позволяют им выдерживать перегрузки по току, развивать высокие моменты во время пуска. Производитель реализовал функцию подавления вибрации, сделал настройку простой и удобной, а двигатель — отзывчивым и точным в работе.

  На настольные станки 500-й серии мы устанавливаем привода мощностью 200 Вт (на каждую ось). В базовой комплектации крупногабаритных моделей мощность шаговых двигателей составляет 400 Вт. Для всех серий станков в сервоисполнении мы предлагаем моторы мощностью 0,75 и 1 кВт.

  Чтобы получить консультации по вопросам выбора и комплектации станков MULTICUT, позвоните по контактному телефону в вашем регионе.

  8. Вывод

  Сервопривод и шаговый двигатель не являются конкурентами, а каждый занимает свою определенную нишу. Сравним их на основе рынка станков с ЧПУ. Применение шаговых двигателей полностью оправданно для применения в недорогих станках с ЧПУ (в ценовой категории до 10—12 тыс. USD), предназначенных для обработки дерева, пластиков, ДСП, МДФ, легких металлов и других материалов средней скорости.Применение высококачественных сервоприводов необходимо в высокопроизводительном оборудовании, где главным критерием является производительность. Единственный «недостаток» хорошего сервопривода – это его высокая стоимость. К примеру, станок ATS-760 на шаговых приводах стоит 11 000 $, а эта же модель, но на сервоприводах стоит 17 500 $. Однако возможности получения высокостабильного или точного управления, широкий диапазон регулирования скорости, высокая помехоустойчивость, малые габариты и вес часто являются решающими факторами их применения. Добившись одинаковых качеств от сервопривода и шагового их стоимости станут соизмеримыми при однозначном лидерстве сервопривода.

  0 0 голоса

  Рейтинг статьи