Шаговый двигатель - это бесщеточный электродвигатель, который делит полный оборот на равные между собой шаги.

Для проворачивания ротора на один шаг, достаточно подать ток на одну из обмоток статора, вызывая при этом его фиксацию. Для продолжения вращения дискретными шагами, необходимо последовательно активировать обмотки заданной очередностью.

 

Купити кроковий двигун на сайті Olden electronics

 

Анимация принципа работы шагового двигателя (однополярного).

StepperMotor

Кадр 1: Верхний электромагнит (1) включен, притягивая ближайшие зубья зубчато-образного железного ротора. Выровнявшись с электромагнитом 1, зубья оказываются слега смещенными относительно зубьев электромагнита (2).
Кадр 2: Верхний электромагнит (1) выключен, под напряжением находится правый электромагнит (2), что приводит к подтягиванию зубьев ротора к своим, тем самым заставляя проворачиваться на 3.6 ° (в этом примере).
Кадр 3: Нижний электромагнит (1) находится под напряжением, происходит следующий поворот на 3.6 ° (в этом примере).
Кадр 4: Левый электромагнит (1) включен, ротор снова осуществляет поворот на 3.6 ° (в этом примере).
Когда верхний электромагнит включается, ротор поворачивается снова на один зуб и цикл повторяется. Так как в примере 25 зубьев, то полный оборот составляет 100 шагов.

Основополагающий принцип работы и устройство.

Двигатель постоянного тока (DC) вращается до тех пор, пока подается напряжение на его клеммы. Шаговый же двигатель известен своей способностью превращать входящие импульсы (как правило, прямоугольные) в точно определенный угол поворота вала. Каждый следующий импульс поворачивает вал двигателя на строго установленный угол.

 Schrittmotorfoto     Stepper motor    785px Stepper BipolarHybrid

Практически все шаговые двигатели состоят из многозубчатых электромагнитов, расположенных вокруг центрального металлического ведомого зубчатого ротора. Электромагниты получают питание от внешнего источника – драйвера или контроллера. Для того что бы мотор начал вращение, сначала подают ток на один электромагнит, ведущие зубья которого притягивают соответствующие ведомые зубья ротора. Когда ведомые и ведущие зубья первого электромагнита выровнялись, они немного сместились относительно зубьев второго электромагнита. Это означает, что если снять ток с первого и подать на второй, то зубья ведущего и ведомого притянутся друг к другу, тем самым сместятся относительно следующих. Далее процесс повторяется. Каждый такой поворот называется «шагом», из которого состоит полный оборот ротора. Таким образом двигатель может провернуться на точно заданный угол.

Виды.

Есть четыре основных вида шаговых двигателей:

  • Шаговые двигатели на постоянных магнитах
  • Асинхронные шаговые двигатели на переменном токе
  • Синхронные гибридные шаговые двигатели
  • Лафетные шаговые двигатели

В двигателях с постоянными магнитами (PM) – магнит (magnet) расположен в роторе между двумя зубчатыми дисками (rotor 1, rotor 2).

 Typical Stepping Motor Construction

Асинхронные шаговые двигатели на переменном токе (VR) имеют цельный металлический ротор и работают по принципу наименьшего магнитного сопротивления.

Гибридные синхронные шаговые двигателя называются так, потому что сочетают в себе комбинацию принципов PM и VR, для того что бы достичь максимальной мощности при небольших размерах двигателя.