Шаговым двигателем называется бесщеточная (бесколлекторная) синхронная электросиловая установка, работающая от постоянного тока. Ее особенностью является наличие нескольких обмоток статора, через которые проходит ток, фиксируя ротор в необходимом положении. Система управления последовательно подает на них электричество, из-за чего возникает магнитное поле. Оно позволяет проворачивать ротор на заданный параметр дискретного углового перемещения и останавливать его в нужном положении. Двигатели Stepperonline обеспечивают точность позиционирования не более 5% от величины шага, который может составлять 15, 7,5, 1,8 или 0,9 градуса (то есть, от 24 до 400 передвижений на оборот).
В отличие от классических коллекторных двигателей, в которых от трения постоянно изнашиваются щетки, шаговые не нужно обслуживать. Это позволяет использовать их в сложных машинах и узлах, где постороннее вмешательство недопустимо. Данные устройства устанавливают в следующие виды оборудования:
- Принтеры, сканеры, МФУ и другая офисная техника.
- Приводы CD, DVD, Blu Ray.
- Станки ЧПУ, робототехническая промышленность.
- Современные гравировальные и фрезерные станки.
- Различные типы манипуляторов, протезы, автоматы и пр.
Шаговые двигатели также используются в качестве датчиков углов поворота. Эта возможность открывается за счет того, что на обмотке статора при вращении ротора возникает электродвижущая сила. Но применять их таким образом можно далеко не всегда. Когда вал не вращается, то не возникает ЭДС. Если он остановится в зоне между двумя полюсами, то пропустит следующий по ходу движения при повороте, что приведет к ошибке позиционирования на один шаг.
Типы шаговых двигателей
Современная промышленность выпускает три типа изделий:
- Конструкции с постоянным магнитным сопротивлением. В них имеются статор с обмоткой и ротор с магнитами. В подобных двигателях образуется стабильно высокий магнитный поток, преобразующийся в большой крутящий момент. Из-за особенностей конструкции во время работы системы возникает обратная электродвижущая сила, ограничивающая скорость вращения вала, поэтому их используют в низкоскоростных узлах.
- С переменными магнитами. Крутящий момент в этих устройствах образуется из-за взаимодействия магнитного поля ротора и статора. Переменные модели нечувствительны к полярности, позволяют развивать высокие скорости во время работы.
- Гибридные конструкции. Эти двигатели сложнее и дороже, чем постоянные или переменные, но позволяют работать устройству с большей точностью, высокой скоростью и малым шагом перемещения вала.
К достоинствам данного оборудования относятся доступная стоимость (оно в 2 раза дешевле стандартных сервоприводов), продолжительный срок службы и отсутствие необходимости в регулярном обслуживании. Зачастую его меняют не из-за износа, а из-за морального устаревания (при соблюдении рекомендаций производителя). Это единственный тип двигателя, который позволяет провернуть вал строго на заданный угол с определенным шагом. К недостаткам устройства относится возможность проскальзывания вала при высоких нагрузках или неправильной настройке системы управления. Чтобы избежать подобных ситуаций, необходимо использовать двигатели, мощности которых достаточно для выполняемой работы, не перегружая ротор. Вернуть вал на заданную позицию после проскальзывания можно только после остановки действующей программы за счет датчика угла поворота.