Jakie są rodzaje silników krokowych

A silnik krokowyto siłownik sterowany impulsami elektrycznymi, który przetwarza impulsy elektryczne (sygnały cyfrowe) na przemieszczenia kątowe. W ostatnich latach szybki rozwój technologii mikroelektroniki i technologii napędów jeszcze bardziej przyczynił się do rozwoju silników krokowych. W artykule przedstawiono szczegółowe wprowadzenie do typów silników krokowych i kompleksową kategoryzację ich ze względu na liczbę faz, budowę wirnika i tryb napędu.

 

1. Klasyfikacja ze względu na liczbę faz stojana

Liczba faz odnosi się do liczby uzwojeń wewnątrz silnika krokowego. Silniki krokowe, których ludzie powszechnie używają dzisiaj, to dwufazowe, trójfazowe i pięciofazowe silniki krokowe. W zależności od różnych faz mają różne kąty kroku. Ogólnie rzecz biorąc, kąt kroku dwufazowego silnika krokowego wynosi 0,9 stopnia / 1,8 stopnia, trójfazowego silnika krokowego wynosi 1,2 stopnia, a pięciofazowego silnika krokowego 0,72 stopnia .

 

1. 1Dwufazowy silnik krokowy

Dwufazowy silnik krokowy ma dwa uzwojenia, a jego konstrukcja jest stosunkowo prosta, co nadaje się do niektórych zastosowań, które mają pewne ograniczenia kosztowe, ale wymagają dużej precyzji. Ponadto zwykle wykazuje niski poziom wibracji, więc nadaje się również do wibracji -wrażliwe aplikacje.

1.2 Trójfazowy hybrydowy silnik krokowy

Trójfazowy silnik krokowy ma trzy uzwojenia o bardziej złożonej budowie, odpowiedni do zastosowań wymagających dużej płynności ruchu i stabilności sterowania, takich jak wysokiej klasy obrabiarki CNC i instrumenty precyzyjne.

1.3 Hybrydowy silnik krokowy pięciofazowy

Silnik krokowy 5-fazowy ma pięć uzwojeń. W porównaniu z silnikami dwufazowymi i trójfazowymi mogą zapewnić wyższą rozdzielczość kąta kroku, co pomaga w uzyskaniu lepszej kontroli ruchu, odpowiednie do zastosowań wymagających bardzo dużej dokładności sterowania, takich jak maszyny do cięcia laserowego, precyzyjne systemy pozycjonowania i tak dalej.

 

 

2. Klasyfikacja ze względu na budowę wirnika

Zgodnie z budową wirnika silnik krokowy można podzielić na silniki krokowe o zmiennej reluktancji, hybrydowe silniki krokowe i silnik krokowy z magnesem trwałym

 

2.1 Silnik krokowy o zmiennej reluktancji.

Wirnik silnika jest wykonany z miękkiego materiału magnetycznego bez stali magnetycznej, a na zewnętrznej powierzchni bieguna wirnika i wewnętrznej powierzchni bieguna stojana znajduje się wiele małych zębów tego samego rozmiaru i podziałki. Kiedy cewka stojana jest pod napięciem, biegun stojana magnesuje i przyciąga zęby wirnika, wytwarzając moment obrotowy niezbędny do przesunięcia się o jeden stopień. W porównaniu z silnikami z magnesami trwałymi, które wytwarzają moment przyciągania magnetycznego i moment odpychania magnetycznego, silnik krokowy o zmiennej reluktancji wytwarza tylko moment przyciągania. Jego konstrukcja jest prosta i ma mały kąt kroku, do 1,2 stopnia. W porównaniu do innych typów silników krokowych kosztuje mniej. Ale jednocześnie ma pewne wady, takie jak słaba dynamika, niska wydajność, duże wytwarzanie ciepła itp

 

Hybrydowy silnik krokowy 2.2

Hybrydowy silnik krokowy łączy zalety silnika reaktywnego i z magnesem trwałym, z wielofazowymi uzwojeniami na stojanie, materiałem z magnesu trwałego na wirniku oraz wieloma małymi zębami zarówno na wirniku, jak i stojanie, aby poprawić precyzję kroku. Charakteryzuje się dużym wyjściowym momentem obrotowym, dobrą dynamiką i małym kątem kroku, ale konstrukcja jest skomplikowana, a koszt stosunkowo wysoki.

 

2.3 Silnik krokowy z magnesem trwałym

Wirnik silnika krokowego z magnesem trwałym jest wykonany z materiału z magnesem trwałym, a liczba biegunów wirnika jest taka sama, jak liczba biegunów stojana. Charakteryzuje się dobrą dynamiką i dużym wyjściowym momentem obrotowym, ale ten typ silnika ma słabą precyzję i duży kąt kroku (zwykle 7,5 stopnia lub 15 stopni).

 

3. Klasyfikacja ze względu na sposób napędu (napęd bipolarny/unipolarny)

Silniki krokowe są również podzielone na unipolarne silniki krokowe i bipolarne silniki krokowe, zgodnie z metodą napędu. Jeśli cewka silnika krokowego może przewodzić prąd w obu kierunkach, wówczas silnik krokowy jest dwubiegunowy, przeciwnie, jeśli cewka silnika krokowego może przewodzić prąd tylko w jednym kierunku, wówczas silnik krokowy jest jednobiegunowy.

 

Cewka pokazana na poniższym rysunku może przewodzić prąd w obu kierunkach, jest to więc dwubiegunowy silnik krokowy.

 

Środkowy przewód cewki na poniższym rysunku jest zawsze podłączony do dodatniego zacisku zasilacza lub zawsze podłączony do ujemnego zacisku zasilacza i jest to jednobiegunowy silnik krokowy.

 

Ogólnie rzecz biorąc, napędy bipolarne są używane do obciążeń o niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym, natomiast napędy unipolarne są używane do napędów o dużej prędkości. Dzieje się tak dlatego, że wyjściowy moment obrotowy typu bipolarnego jest o około 50% większy niż typu unipolarnego przy niskich prędkościach. Przy dużych prędkościach indukcyjność typu bipolarnego staje się duża ze względu na dużą liczbę zwojów, co zmniejsza prąd, a tym samym moment obrotowy. Dlatego konieczne jest rozsądne dobranie zastosowania napędu unipolarnego lub bipolarnego do wielkości obciążenia, prędkości użytkowania, czasu przyspieszania itp.