Стъпкови двигатели – намерете производители и доставчици

Стъпковите електродвигатели са специален тип електродвигатели, които се характеризират с прецизен контрол на движението и точно позициониране.

Те често се използват в приложения, където точността и повторяемостта са от решаващо значение.

По-долу ще намерите начина на работа, системата за управление и преглед на видовете и областите на приложение на стъпковите двигатели, както и техните предимства и недостатъци.

Как работят стъпковите двигатели:

Стъпковите двигатели се движат на фиксирани ъглови стъпки, които се управляват с електрически импулси. Всеки импулс премества ротора под определен ъгъл.
В този контекст за стъпковите двигатели се използват термините "пълна стъпка", "половин стъпка" и "микростъпка". Например един двигател с пълна стъпка от 1,8° има 200 отделни позиции за пълно завъртане на 360°. 360:200=1.8. Двигателят с половин стъпка от 0,9° постига 400 индивидуални позиции при завъртане на 360°. 360:400=0.9. Микростъпковите двигатели могат да достигнат 1/5, 1/10, 1/16, 1/32, 1/125 и 1/250 от пълната стъпка, като се използва усъвършенствано управление на двигателя.

Управление на стъпкови двигатели:

Стъпковите двигатели изискват специални контролери, обикновено наричани контролери или драйвери за стъпкови двигатели. Те генерират електрическите импулси, необходими за управление на движението на двигателите, и могат да бъдат аналогови или цифрови.
Разделителната способност на стъпката може да бъде увеличена чрез микростъпки, което води до по-плавно движение и по-голяма точност.
В някои случаи се използва контур за обратна връзка (затворен контур), за да се гарантира, че двигателят не губи стъпки и поддържа точното положение.

Видове стъпкови двигатели:

1. Редукционен стъпков двигател:
   При релакционния стъпков двигател роторът се състои от зъбчата сърцевина от мек чугун. При този материал магнитното поле изчезва при изключване на статорния ток. Когато токът се включи, магнитният поток преминава през меката желязна сърцевина на ротора. Въртенето на ротора се осъществява, тъй като най-близкият зъб на ротора се привлича от назъбения статор (фиксираната, неподвижна част на двигателя), тъй като това намалява магнитното съпротивление. Тъй като релакционният стъпков двигател не съдържа постоянни магнити, той също така няма когиталният момент при изключване на тока, за разлика от стъпковия двигател с постоянни магнити.
2. Стъпков двигател с постоянни магнити:
   При стъпковите двигатели с постоянни магнити статорът се състои от меко желязо, а роторът - от постоянни магнити с редуващи се северни и южни полюси. Магнитното поле на статора се използва за подреждане на ротора с постоянни магнити по такъв начин, че да се създаде въртеливо движение. При стъпковите двигатели с постоянни магнити броят на полюсите (и следователно разделителната способност) е ограничен. Едно от предимствата на стъпковия двигател с релаксация е по-големият му въртящ момент. По-големият индукционен ход (вътрешно магнитно поле от -Bmax до +Bmax) води до по-големи магнитни сили, което води до по-голям въртящ момент. По принцип PM стъпковият двигател е синхронен двигател, при който разделителната способност е увеличена чрез увеличаване на броя на двойките полюси.
3. Хибриден стъпков двигател:
   Хибридните стъпкови двигатели съчетават свойствата на стъпковите двигатели с релаксация и с постоянни магнити. Хибридните стъпкови двигатели имат статор с множество зъбни полюси и ротор с постоянни магнити. Стандартните хибридни стъпкови двигатели имат 200 зъба на ротора и се движат със стъпков ъгъл от 1,8° всеки. Хибридните стъпкови двигатели се използват в многобройни приложения благодарение на високия си статичен и динамичен въртящ момент и много високата си скорост на стъпване.
4. Стъпкови двигатели с дискови магнити:
   Дисковите магнитни стъпкови двигатели са усъвършенствани микростъпкови двигатели, които предлагат по-динамична работа на двигателя, по-фина разделителна способност на стъпката и по-високо ускорение в сравнение с другите видове стъпкови двигатели. Тънкият дисковиден магнит позволява по-фина разделителна способност на стъпката за даден размер, по-високо ускорение и по-висока пикова скорост в сравнение с конвенционалните стъпкови двигатели. Дисковите магнитни двигатели са особено подходящи за приложения, които изискват прецизността на стъпков двигател и скоростта и ускорението на безчетков постояннотоков двигател. Затвореният контур на управление осигурява ценово предимство пред серворешенията.

Области на приложение на стъпковите двигатели:

Стъпковите двигатели са подходящи за много различни приложения за управление на движението. Те често се използват в области, в които се изисква прецизно позициониране:

1. Индустриални производствени технологии:
Например в CNC фрезови машини за управление на движенията на фрезата по осите X, Y и Z,

2. 3D принтери:
В 3D принтери - за прецизно преместване на екструдера и платформата за печат.

3. Роботика:
Ставите на роботизирана ръка често се задвижват от стъпкови двигатели, за да се осигурят точни движения.

4. Контрол и автоматизация:
Те се използват широко в индустриалните системи за управление, например за управление на клапани и конвейерни ленти.

5. Оптични системи:
Стъпковите двигатели се използват в телескопите и микроскопите за прецизно регулиране на положението на лещите и огледалата.

6. Медицински технологии:
Стъпковите двигатели се използват в медицински устройства, които изискват прецизни движения, като например помпи за спринцовки или дозиращи устройства.

Предимства на стъпковите двигатели:

• Благодарение на фиксираното стъпково движение стъпковите двигатели могат да се приближават много точно до позициите, без да е необходима система за обратна връзка, например енкодер.
• Те се управляват чрез прости импулсни последователности, което улеснява интегрирането им в електронни системи.
• Много висок въртящ момент дори при ниски скорости.
• Бърз старт благодарение на високия въртящ момент, лесно спиране благодарение на високия задържащ въртящ момент. Това дава възможност за бърза промяна на посоката на въртене. Опростената конструкция на характеристиката за стартиране и спиране също е много важна за много приложения.
• Друга важна положителна характеристика е простото управление на двигателя.

Недостатъци на стъпковите двигатели:

• Стъпковите двигатели могат да губят стъпки в случай на претоварване или недостатъчно захранване, което води до неточности.
• При определени скорости стъпковите двигатели могат да развият резонанси, които водят до вибрации и шум.
• Стъпковите двигатели могат да консумират енергия и в състояние на покой, което увеличава консумацията на енергия.

Стъпковите двигатели са универсални и надеждни задвижвания, които са незаменими в много прецизни и взискателни приложения. Изборът на подходящ двигател и внимателният подбор на контролера са от решаващо значение, за да се възползвате напълно от тази технология.

По-долу ще намерите преглед на най-важните критерии, на които трябва да обърнете внимание при закупуването на стъпкови двигатели:

При закупуването на стъпкови двигатели има няколко важни фактора, които трябва да се вземат предвид, за да се гарантира, че двигателят е подходящ за съответното приложение.

• Ъгълът на стъпката показва на колко градуса се премества валът на двигателя при всяка стъпка. По-малкият ъгъл на стъпката позволява по-висока разделителна способност и следователно по-прецизни движения. За приложения, които изискват висока прецизност, малкият ъгъл на стъпката е за предпочитане.
• Въртящият момент на задържане е максималният въртящ момент, който двигателят може да поддържа в статично положение. По-високият въртящ момент е важен, ако двигателят трябва да държи тежки товари, особено в неподвижно състояние.
• Номиналният ток показва какъв ток изисква двигателят при пълно натоварване, а номиналното напрежение показва работното напрежение на двигателя. Контролерът на двигателя (драйверът) трябва да поддържа тези параметри. По-високият номинален ток може да осигури по-голяма мощност, но също така изисква подходящо охлаждане.
• Честотата на стъпките показва колко стъпки може да извърши двигателят в секунда. По-високата честота на стъпките дава възможност за по-бързи движения, но изисква и съответно проектирана електроника за управление.
• Енкодерите следят положението на вала на двигателя и могат да се използват за прецизно управление. Енкодерите са от съществено значение в приложения, които изискват обратна връзка за действителното положение.
• Размерът на двигателя, който често се посочва във форматите на NEMA (напр. NEMA 17, NEMA 23), описва физическите размери на двигателя. Размерът трябва да съответства на механичната конструкция на приложението
• Видът на вала (гладък, плосък или с резба) и диаметърът определят начина на механично свързване на двигателя. Валът трябва да е съвместим с използваната скоростна кутия или съединител.
• Еднополюсните и двуполюсните двигатели се различават по вида на намотките и веригите. Двуполярните двигатели често предлагат по-голям въртящ момент, докато еднополярните двигатели са по-лесни за управление.
• Условията на околната среда, като температура, влажност и прах, могат да повлияят на работата и експлоатационния живот на двигателя. Двигателят трябва да е подходящ за конкретните условия на околната среда, в които ще се експлоатира.
• Препоръчително е да избирате двигателя не само по цена, но и по качество и надеждност.

Изборът на подходящ стъпков двигател зависи в голяма степен от специфичните изисквания на приложението. Заслужава си да проверите внимателно техническите данни и евентуално да се консултирате със специалисти, за да направите най-добрия избор.

Стъпковите двигатели могат да бъдат закупени от различни доставчици. Изчерпателна информация за производителите и доставчиците на стъпкови двигатели от цял свят можете да намерите на Exportpages.