Сферы применения шаговых двигателей поражают своим разнообразием: различные станки ЧПУ, роботы, автоматические инструменты, офисная техника. Но есть один фактор, который их объединяет - в каждой области требуется высокая точность позиционирования, при сохранении конструктивной простоты устройства.
Шаговый электродвигатель - это синхронный бесщеточный двигатель, который преобразует электрическую энергию в механическую. В отличии от остальных двигателей, шаговый работает дискретно.
Как и все моторы, шаговые двигатели состоят из ротора, на котором установлены постоянные магниты, и статора, в состав которого входят катушки(обмотки).
В результате протекания импульсного потока через обмотку меняется ориентация магнитного поля между полюсами статора и создается механическое поворотное усилие. Необходимые угловые перемещения или шаги ротора производятся последовательной активацией обмоток статора. У шаговых двигателей отсутствует пусковая обмотка, т.к. используется частотный пуск, и для осуществления установки ротора в нужную позицию нет необходимости в датчике положения. Отсутствие коллектора повышает надежность и долговечность устройства.
Приборы такого типа применяются в промышленности в качестве исполнительных устройств. Шаговые двигатели устанавливаются в устройствах с дискретным управлением при необходимости точного позиционирования исполнительных механизмов, в том числе резцов и плазменных резаков с точность до десятых миллиметра. Их также используют в оборудовании с непрерывным перемещением и импульсным управлением, в котором характер движения задается программно, например, в станках с ЧПУ. Кроме промышленного и бытового секторов шаговые двигатели находят применение в творчестве радиолюбителей, изготовлении роботов, самодельных движущихся устройств, самодельных станков с ЧПУ и т.д.
К преимуществам шаговых двигателе можно отнести такие характеристики:
- высокая точность угла поворота при подаче потенциалов на обмотки;
- наибольшая рациональность при автоматизации отдельных узлов и систем, где не требуется высокая динамика, то есть такие устройства наиболее эффективны в низко динамических системах;
- экономическая выгода в 1,5-2 раза в сравнении с серво приводными двигателями;
- простота установки оборудования, подключения и управления;
- высокая безопасность, надежность и долговечность;
- не требует наличия редуктора, т.к. на низких оборотах угловой момент оказывается достаточным для любого применения;
- при выходе из строя устройство просто останавливается;
- для определения текущего углового положения ротора не используется усложняющая схему обратная связь.
Среди недостатков следует указать такие характеристики:
- возможность «проскальзывания» ротора при превышении нагрузки на валу, которая устраняется посредством применения датчиков либо увеличения мощности двигателя;
- невысокий коэффициент полезного действия и высокое удельное потребление энергии;
- невысокая мощность по сравнению с электродвигателями других типов со сходными характеристиками;
- возможность возбуждения механических резонансов и снижения крутящего момента, вызванных вибрациями вследствие дискретности шага;
- повышенный нагрев и шум при работе;
- высокая инерционность и низкая устойчивость к перегрузкам;
- зависимость углового момента от частоты вращения ротора;
- затруднительный контроль точности позиционирования из-за отсутствия контура обратной связи в отличии от сервоприводных двигателей.
Таким образом, понимая целесообразность использования шаговых приводов, вам будет легче определиться с выбором комплектации вашего станка с ЧПУ.
Детальную информацию о сервоприводах, которые используются в станках плазменной резки Quantec Advance, Вы можете прочитать в блоге