Шаговый двигатель, основные сведения

Шаговый электродвиигатель — это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора. Ротор шагового двигателя способен занимать фиксированные положения с относительно высокой точностью без применения обратной связи. Данное обстоятельство позволяет применять шаговые двигатели в устройствах, к которым предъявляются высокие требования по точности перемещения. На рисунке 1 представлена принципиальная схема шагового двигателя. Ротор данного двигателя является постоянным магнитом. На статоре расположены обмотки, последовательная коммутация которых приводит ротор в движение.

Рис.1 Принципиальная схема работы ШД

По принципиальному устройству можно выделить следующие типы шаговых двигателей:

• С переменным магнитным сопротивлением

• С постоянными магнитами

• Гибридный

Рис.2 Слева-направо: двигатель с переменным магнитным сопротивлением, с постоянными магнитами, гибридный

Принцип действия шагового двигателя с переменным магнитным сопротивлением заключается в замыкании магнитного потока, создаваемого катушками, находящимися на статоре, через магнитопроводящий ротор. Для реализации данного принципа на статоре и роторе выполнены зубчатые выступы, ротор при этом имеет несколько полюсов. Направление тока в обмотках данного типа двигателей не влияет на работу данного двигателя.

Принцип действия шагового двигателя с постоянными магнитами заключается в использовании в качестве ротора постоянного магнита, который приводится в движение катушками статора. Данный принцип позволяет достигать больших крутящих моментов, чем в двигателях с переменным магнитным сопротивлением. Недостатком шаговых двигателей с постоянными магнитами является возникнование обратной ЭДС на больших скоростях, что ограничивает максимальную скорость.

Гибридные шаговые двигатели – двигатели, принципиальная схема устройства которых объединяет две выше названные – их ротор имеет зубцы и магниты, что позволяет использовать преимущества каждой из схем. Гибридные шаговые двигатели являются наиболее распространённым типом шаговых двигателей, что обусловлено высокими техническими и эксплуатационными характеристиками.