Шаговый двигатель для чпу станка характеристики

Форум клана ЧПУшников

Меню навигации

• Форум
• Наш фирменный клуб. «Форум А»
• «Мы в «Одноклассниках»»
• «Мы в ВКонтакте»
• «3d Сканирование»
• Написать нам
• Участники
• Правила
• Поиск
• Регистрация
• Войти

Пользовательские ссылки

• Активные темы

Информация о пользователе

Какой шаговый двигатель лучше

Сообщений 1 страница 59 из 59

Поделиться122-03-2013 22:31:18

• Автор: Kadyr
• Освоившийся
• Зарегистрирован : 20-04-2011
• Приглашений: 0
• Сообщений: 75
• Уважение: [+2/-0]
• Позитив: [+90/-0]
• Пол: Мужской
• Провел на форуме:
  7 дней 13 часов
• Последний визит:
  27-12-2018 22:10:36

Скажите пожалуйста какой из представленных на фото ШД лучше

Фирмы не указываю. Тот что с синим заголовком дешевле на 500 рублей.

Отредактировано Kadyr (22-03-2013 22:37:46)

• Цитировать Сообщение 1

Поделиться222-03-2013 23:10:20

• Автор: Robinnn
• Новенький
• Откуда: Украина
• Зарегистрирован : 31-03-2011
• Приглашений: 0
• Сообщений: 4
• Уважение: [+298/-4]
• Позитив: [+475/-5]
• Пол: Мужской
• Провел на форуме:
  1 месяц 16 дней
• Последний визит:
  18-07-2018 18:25:21

По характеристикам первый лучше (правда удивляет почему рекомендация по напряжению 55В, когда рабочее напряженние должно быть около 70В ), больше ампераж, меньше индуктивность, больше момент. Для полной оценки нужны графики зависимости момента от частоты.

• Цитировать Сообщение 2

Поделиться322-03-2013 23:51:43

• Автор: Kadyr
• Освоившийся
• Зарегистрирован : 20-04-2011
• Приглашений: 0
• Сообщений: 75
• Уважение: [+2/-0]
• Позитив: [+90/-0]
• Пол: Мужской
• Провел на форуме:
  7 дней 13 часов
• Последний визит:
  27-12-2018 22:10:36

Да напряжение 55 В это смущает нет ли здесь подвоха.
ГРАФИКИ

Отредактировано Kadyr (22-03-2013 23:53:07)

• Цитировать Сообщение 3

Поделиться423-03-2013 01:23:12

• Автор: Robinnn
• Новенький
• Откуда: Украина
• Зарегистрирован : 31-03-2011
• Приглашений: 0
• Сообщений: 4
• Уважение: [+298/-4]
• Позитив: [+475/-5]
• Пол: Мужской
• Провел на форуме:
  1 месяц 16 дней
• Последний визит:
  18-07-2018 18:25:21

Судя по графикам движки схожи, но по графику, то первый лучше. Второй при 5600 Гц (840 обмин) дает 0,2 Нм, а первый — 2,8 Нм. Правда на первом не указано при каких параметрах график снят

• Цитировать Сообщение 4

Поделиться523-03-2013 08:25:31

• Автор: stasblak
• Заблокирован
• 
• Откуда: Новокузнецк
• Зарегистрирован : 06-05-2012
• Приглашений: 8
• Сообщений: 10
• Уважение: [+309/-14]
• Позитив: [+242/-38]
• Пол: Мужской
• Возраст: 45 [1976-04-05]
• Провел на форуме:
  1 месяц 0 дней
• Последний визит:
  03-01-2014 17:44:09

Кто давно занимается станками по цвету мануала на втором снимке знают эту Воронежскую фирму, и эти двигателя я ставлю на станки с драйвером этой же фирмы 880, питание 75 вольт, и выдаёт он реально 87 кг/см, сэкономите 500 рублей потеряете в будущем 5000руб.

Отредактировано stasblak (23-03-2013 17:41:25)

• Цитировать Сообщение 5

Поделиться623-03-2013 08:29:13

• Автор: Kadyr
• Освоившийся
• Зарегистрирован : 20-04-2011
• Приглашений: 0
• Сообщений: 75
• Уважение: [+2/-0]
• Позитив: [+90/-0]
• Пол: Мужской
• Провел на форуме:
  7 дней 13 часов
• Последний визит:
  27-12-2018 22:10:36

Да он самый, хотя они оба с Воронежа. Скажите пожалуйста габариты станков на которые Вы их ставите, и масса портала. Я хочу приобрести такие поставить их по обе стороны на рейку, какую скорость они выдают, хотелось бы услышать Ваш отзыв.

Отредактировано Kadyr (23-03-2013 08:33:44)

• Цитировать Сообщение 6

Поделиться723-03-2013 12:49:45

• Автор: stasblak
• Заблокирован
• 
• Откуда: Новокузнецк
• Зарегистрирован : 06-05-2012
• Приглашений: 8
• Сообщений: 10
• Уважение: [+309/-14]
• Позитив: [+242/-38]
• Пол: Мужской
• Возраст: 45 [1976-04-05]
• Провел на форуме:
  1 месяц 0 дней
• Последний визит:
  03-01-2014 17:44:09

Да он самый, хотя они оба с Воронежа. Скажите пожалуйста габариты станков на которые Вы их ставите, и масса портала. Я хочу приобрести такие поставить их по обе стороны на рейку, какую скорость они выдают, хотелось бы услышать Ваш отзыв.

Отредактировано Kadyr (Сегодня 11:33:44)

в ветке про станок 2*3м, в ветке станок1,2*2,5м, есть фото либо на моём сайте вес станка 700

• Цитировать Сообщение 7

Поделиться806-05-2013 07:52:39

• Автор: Scorp-78
• Активно заинтересованный
• Откуда: Омская область
• Зарегистрирован : 25-02-2013
• Приглашений: 0
• Сообщений: 46
• Уважение: [+8/-0]
• Позитив: [+5/-0]
• Пол: Мужской
• Возраст: 42 [1978-11-16]
• Провел на форуме:
  4 дня 4 часа
• Последний визит:
  31-08-2017 13:41:55

Незнаю куда написать чтоб тему не создавать, не могли бы дать ссылки ебай на проверенных поставщиков набора по управлениб ЧПУ (ШД, контроллеры, БП, драйверы)

• Цитировать Сообщение 8

Поделиться906-05-2013 09:25:09

• Автор: SANKAR-3D
• Заблокирован
• Откуда: г.Москва
• Зарегистрирован : 26-04-2013
• Приглашений: 1
• Сообщений: 69
• Уважение: [+165/-1]
• Позитив: [+14/-0]
• Пол: Мужской
• Возраст: 42 [1978-11-07]
• Провел на форуме:
  5 дней 4 часа
• Последний визит:
  22-04-2014 11:30:25

Ребята какие шаговые двигатели. с ними одни проблемы. Лучше не экономьте и ставьте сразу сервопривода — избавите себя от кучи проблем в будущем. Сами намучились и для эксперемента переделали один станок на сервопривода — выше скорость и точность , и нет всяких глюков с потерей шагов. Кому интересна тема модернизации станков с чпу — пишите в личку. Дам контакты ребят которые профессионально занимаются этой темой.

• Цитировать Сообщение 9

Поделиться1006-05-2013 21:45:38

• Автор: michael-yurov
• Гуру
• 
• Откуда: Новоуральск Свердловская обл.
• Зарегистрирован : 13-03-2012
• Приглашений: 0
• Сообщений: 1090
• Уважение: [+165/-3]
• Позитив: [+83/-6]
• Пол: Мужской
• Возраст: 40 [1981-04-28]
• Провел на форуме:
  15 дней 8 часов
• Последний визит:
  06-03-2019 22:19:00

Незнаю куда написать чтоб тему не создавать, не могли бы дать ссылки ебай на проверенных поставщиков набора по управлениб ЧПУ (ШД, контроллеры, БП, драйверы)

Сложно так вот ответить. Хороших недорогих наборов практически нет.
Wantai Motors, они же Long Motors, они же все дешевые и безымянные наборы — далеко не лучшие моторы и драйверы продают. Но многие покупают и довольны.
Многое зависит от конкретной задачи, но точно могу сказать, что не стоит покупать многоканальные драйверы (синие и красные платы на TB6560 и им подобных микросхемах), не стоит так же покупать зеленые платы опторазвязки с pc817 на каналаш шаг/направление.
Если есть желание заплатив побольше купить действительно хорошие моторы, то я посоветовал бы моторы Leadshine (но их на ebay не много, на aliexpress заметно больше, и важно не спутать с трехфазными). C драйверами — сложнее, нужно знать конкретные требования, но и здесь я бы посоветовал обратить внимание на продукцию этой же фирмы. У ни есть цифровые драйверы серии DM, AM и EM — это лучшие из известных мне драйверов за очень привлекательную цену.

А вообще, если для начала, для простенького самодельного станка, то можно и дешевый набор купить, например с драйверами M542 (или 2M542), и моторами Nema23 (Это я как самый типовой вариант предложил).

А поставщики почти все нормальные, смотри, чтобы побольше положительных отзывов было (не только процент, но и количество), а если есть медалька «лучший продавец», так это практически 100% гарантия того, что продавец настоящий и обманывать не станет.

Отредактировано michael-yurov (06-05-2013 21:48:06)

• Цитировать Сообщение 10

Поделиться1106-05-2013 22:19:04

• Автор: michael-yurov
• Гуру
• 
• Откуда: Новоуральск Свердловская обл.
• Зарегистрирован : 13-03-2012
• Приглашений: 0
• Сообщений: 1090
• Уважение: [+165/-3]
• Позитив: [+83/-6]
• Пол: Мужской
• Возраст: 40 [1981-04-28]
• Провел на форуме:
  15 дней 8 часов
• Последний визит:
  06-03-2019 22:19:00

Ребята какие шаговые двигатели. с ними одни проблемы. Лучше не экономьте и ставьте сразу сервопривода — избавите себя от кучи проблем в будущем.

Бывают ситуации и обратные — когда с шаговыми все замечательно, а с сервами будут такие проблемы, что их не получится решить.
Вы, например, пробовали ставить сервы на ременный привод? знаете, что будет?
А, вообще, какие проблемы с шаговыми? У меня нет никаких проблем с ними.

Отредактировано michael-yurov (06-05-2013 22:20:07)

• Цитировать Сообщение 11

Поделиться1214-10-2013 20:48:17

• Автор: Jag-Style
• Заинтересованный
• Откуда: Пятигорск
• Зарегистрирован : 14-10-2013
• Приглашений: 0
• Сообщений: 10
• Уважение: [+0/-1]
• Позитив: [+0/-0]
• Возраст: 39 [1982-04-12]
• Провел на форуме:
  7 часов 32 минуты
• Последний визит:
  07-11-2013 15:07:05

Ребята какие шаговые двигатели. с ними одни проблемы. Лучше не экономьте и ставьте сразу сервопривода — избавите себя от кучи проблем в будущем. Сами намучились и для эксперемента переделали один станок на сервопривода — выше скорость и точность , и нет всяких глюков с потерей шагов. Кому интересна тема модернизации станков с чпу — пишите в личку. Дам контакты ребят которые профессионально занимаются этой темой.

Главное, быть счастливым, и не важно,какое заключение напишет психиатр.

При детальном просчете и расчете нагрузок обычного шагового двигателя — за глаза. Серво — лично для меня скорость на пределах мотора, его не пройдет с обычнымшаговиком. Ну так помощнее бери с запасом и разгоняй.

• Цитировать Сообщение 12

Поделиться1306-11-2013 00:22:29

• Автор: paVels
• Заблокирован
• 
• Откуда: Беларусь, г. бобруйск
• Зарегистрирован : 11-10-2013
• Приглашений: 0
• Сообщений: 0
• Уважение: [+55/-0]
• Позитив: [+52/-4]
• Пол: Мужской
• Возраст: 36 [1984-10-18]
• Провел на форуме:
  3 дня 22 часа
• Последний визит:
  25-12-2013 19:52:21

Всем привет! скажите каким движком можно заменить сгоревший 57BYGH311-01?Ну только что б смог купить в Москве.Поехать и купить.А не неделю ждать.Характеристики:Тип:57BYGH311-01
Напряжение/ток:3.6V/3A
Фаза:2фазы
Максимальный статический момент:15kg/cm
Диаметр центральной вала:8mm
Вес:1.1kg
Длина 76 мм
Угол 1.8 град.

вот нашол ссылку глянте какой моделькой.
http://www.npoatom.ru/katalog/step_motor/fl57sth/
PS: 57BYGH311-01 этот только в китае есть. В Москве найти нереально.

Введение в устройство шаговых двигателей

Если вы когда-либо имели удовольствие демонтировать старый принтер, чтобы сохранить электронные компоненты, то можете столкнуться с множеством цилиндрических загадочных моторов с 4 или более проводами, выступающими из сторон. Возможно, вы слышали характерное жужжание настольного 3D-принтера или глючную электромеханическую симфонию дисков в CD приводе? Если так, то вы столкнулись с шаговым двигателем!

Шаговые двигатели заставляют электромеханический мир вращаться ( с более высоким крутящим моментом!), но в отличие от обычного двигателя постоянного тока, управление шаговым двигателем требует чуть больше, чем ток через два провода. В этой статье будет рассказано о теории проектирования и эксплуатации шагового двигателя. Как только рассмотрим основы, автор данного руководства покажет, как построить простые схемы для управления шаговыми двигателями, а затем как использовать специальные микросхемы драйверов.

Шаг 1: Что делает мотор шаговым двигателем?

Кому может понадобиться более двух проводов и Н-мост? Зачем? Ну, в отличие от обычных щеточных двигателей постоянного тока, построенных для максимального числа оборотов (или кВ для RC), шаговые двигатели представляют собой бесщеточные двигатели, рассчитанные на высокий крутящий момент (впоследствии меньшую скорость) и более точное вращательное движение. В то время как типичный двигатель постоянного тока отлично подходит для вращения гребного винта на высокой скорости для достижения максимальной тяги, шаговый двигатель лучше подходит для прокатки листа бумаги синхронно со струйным механизмом внутри принтера или для осторожного вращения вала линейного рельса в мельнице с ЧПУ.

Внутри шаговые двигатели являются более сложными, чем простой двигатель постоянного тока, с несколькими катушками вокруг сердечника с постоянными магнитами, но с этой дополнительной сложностью обеспечивается больший контроль. Благодаря тщательному расположению катушек, встроенных в статор, ротор шагового двигателя может вращаться с заданным шагом, изменяя полярность между катушками и переключая их полярность в соответствии с установленной схемой зажигания. Шаговые двигатели не все сделаны одинаковыми, и для их внутреннего исполнения требуются уникальные (но базовые) схемы. Обсудим наиболее распространенные типы шаговых двигателей на следующем шаге.

Шаг 2: Типы шаговых двигателей

Есть несколько различных конструкций шаговых двигателей. К ним относятся однополярное, биполярное, универсальное и переменное сопротивление. Мы будем обсуждать конструкцию и работу биполярных и однополярных двигателей, так как это наиболее распространенный тип двигателя.

У однополярных двигателей обычно есть пять, шесть или восемь проводных выводов, идущих от основания, и одна катушка на фазу. В случае пятипроводного двигателя пятый провод представляет собой соединенные центральные отводы пар катушек. В шестипроводном двигателе каждая пара катушек имеет собственный центральный отвод. В двигателе с восемью проводами каждая пара катушек полностью отделена от других, что позволяет подключать ее в различных конфигурациях. Эти дополнительные провода позволяют приводить в действие однополярные двигатели непосредственно от внешнего контроллера с простыми транзисторами, чтобы управлять каждой катушкой отдельно. Схема зажигания, в которой приводится в действие каждая катушка, определяет направление вращения вала двигателя. К сожалению, учитывая, что за один раз подается только одна катушка, удерживающий момент однополярного двигателя всегда будет меньше, чем у биполярного двигателя того же размера. Обойдя центральные отводы однополярного двигателя, он теперь может работать как биполярный двигатель, но для этого потребуется более сложная схема управления. На четвертом шаге этой статьи мы приведем в действие однополярный двигатель, который должен прояснить некоторые из представленных выше концепций.

Биполярные двигатели, как правило, имеют четыре провода и являются более прочными, чем однополярный двигатель сравнительного размера, но поскольку у нас есть только одна катушка на фазу, нам нужно повернуть ток через катушки, чтобы перейти на один шаг. Наша потребность изменить ток означает, что мы больше не сможем управлять катушками напрямую с помощью одного транзистора, вместо этого — полная цепь h-моста. Построение правильного h-моста утомительно (не говоря уже о двух!), Поэтому мы будем использовать выделенный драйвер биполярного двигателя (см. Шаг 5).

Шаг 3: Понимание спецификаций шагового двигателя

Давайте поговорим о том, как определить технические характеристики двигателя. Если вы встречали двигатель квадратного сечения с определенной сборкой из трех частей (см. Рисунок три), скорее всего, это двигатель NEMA. Национальная ассоциация производителей электрооборудования имеет определенный стандарт для спецификаций двигателя, использующий простой буквенный код для определения диаметра лицевой панели двигателя, типа крепления, длины, фазного тока, рабочей температуры, фазного напряжения, шагов на оборот и проводки.

Чтение паспорта двигателя

Для следующего шага будет использован этот однополярный мотор. Выше приложена таблица данных. И хотя она краткая, она предоставляет нам все, что нам нужно для правильной работы. Давайте разберем, что в списке:

Фаза: это четырехфазный однополярный мотор. Внутренне двигатель может иметь любое количество реальных катушек, но в этом случае они сгруппированы в четыре фазы, которые могут управляться независимо.

Шаг угла: При приблизительном разрешении 1,8 градусов на шаг мы получим 200 шагов на оборот. Хотя это является механическим разрешением, с помощью микроперехода мы можем увеличить это разрешение без каких-либо изменений двигателя (подробнее об этом в шаге 5).

Напряжение: номинальное напряжение этого двигателя составляет 3 вольта. Это функция тока и номинальных сопротивлений двигателя (закон Ома V = IR, следовательно, 3V = 2A * 1,5Ω)

Ток: сколько тока нужно этому двигателю? Два ампера на фазу! Эта цифра будет важна при выборе наших силовых транзисторов для базовой схемы управления.

Сопротивление: 1,5 Ом на фазу ограничит то, какой ток мы можем подать на каждую фазу.

Индуктивность: 2,5 мГн. Индуктивная природа катушек двигателя ограничивает скорость зарядки катушек.

Удерживающий момент: это то, сколько фактической силы мы можем создать, когда на шаговый двигатель подано напряжение.

Момент удержания: это то, какой момент удержания мы можем ожидать от двигателя, когда он не находится под напряжением.

Класс изоляции: класс B является частью стандарта NEMA и дает нам рейтинг в 130 градусов Цельсия. Шаговые двигатели не очень эффективны, и постоянное потребление максимального тока означает, что они будут сильно нагреваться при нормальной работе.

Показатели обмотки: диаметр провода 0,644 мм., количество витков в диаметре 15,5, сечение 0,326 мм2

Определение пар катушек

Хотя сопротивление обмоток катушки может варьироваться от двигателя к двигателю, если у вас есть мультиметр, вы можете измерить сопротивление на любых двух проводах, если сопротивление Шаг 4: Непосредственное управление шаговыми двигателями

Благодаря расположению проводов в однополярном двигателе мы можем последовательно включать катушки, используя только простые силовые полевые МОП-транзисторы. На рисунке выше показана простая схема с МОП-транзистором. Такое расположение позволяет просто контролировать уровень логики с помощью внешнего микроконтроллера. В этом случае легче всего использовать плату Intel Edison с коммутационной платой в стиле Arduino, чтобы получить легкий доступ к GPIO (однако подойдет любой микро с четырьмя GPIO). Для этой схемы используется транзистор IRF510 N-канальный мощный MOSFET. IRF510, способный потреблять до 5,6 ампер, будет иметь достаточно свободной мощности, чтобы удовлетворить потребности двигателя в 2 амперах. Светодиоды не нужны, но они дадут вам хорошее визуальное подтверждение последовательности работы. Важно отметить, что IRF510 должен иметь логический уровень не менее 5 В, чтобы он мог потреблять достаточный ток для двигателя. Мощность двигателя в этой цепи будет 3 В.

Полное управление однополярным двигателем с помощью этой настройки очень простое. Для того, чтобы вращать двигатель, нам нужно включить фазы в заданном режиме, чтобы он вращался правильно. Чтобы вращать двигатель по часовой стрелке, мы будем управлять фазами следующим образом: A1, B1, A2, B2. Чтобы вращать против часовой стрелки, мы просто изменим направление последовательности на B2, A2, B1, A1. Это хорошо для базового контроля, но что, если вы хотите большей точности и меньше работы? Давайте поговорим об использовании выделенного драйвера, чтобы сделать всё намного проще!

Шаг 5: Платы драйверов шаговых двигателей

Если вы хотите приступить к управлению биполярными двигателями (или однополярными двигателями в биполярной конфигурации), вам нужно взять специальную плату управления драйвером. На фото выше изображен драйвер Big Easy Driver и плата-носитель драйвера шагового двигателя A4988. Обе эти платы являются печатными платами для микрошагового двухполюсного драйвера шагового двигателя Allegro A4988, который на сегодняшний день является одним из наиболее распространенных чипов для привода небольших шаговых двигателей. Помимо наличия необходимых двойных h-мостов для управления биполярным двигателем, эти платы дают много возможностей для крошечной недорогой упаковки.

Эти универсальные платы имеют удивительно низкое соединение. Вы можете начать управлять двигателем, используя только три соединения (только два GPIO) с вашим главным контроллером: общее заземление, шаг и направление. Ступенчатый шаг и его направление остаются плавающими, так что нужно привязать их к опорному напряжению с нагрузочным резистором. Импульс, посылаемый на вывод STEP, будет перемещать двигатель на один шаг с разрешением в соответствии с эталонными выводами микрошага. Логический уровень на выводе DIR определяет, будет ли двигатель вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки.

В зависимости от того, как установлены выводы M1, M2 и M3, вы можете добиться увеличения разрешения двигателя с помощью микрошагования. Микрошаг включает в себя посылку разнообразных импульсов, чтобы тянуть двигатель между электромагнитным разрешением физических магнитов в роторе, обеспечивая очень точное управление. A4988 может перейти от полного шага до разрешения шестнадцатого шага. С нашим двигателем 1,8 градуса это обеспечит до 3200 шагов за оборот. Поговорим о мелких деталях!

Подключение двигателей может быть легким, но как насчет управления ими? Посмотрите эти готовые библиотеки кода для управления шаговыми двигателями:

Stepper — классика, встроенная в Arduino IDE, позволяет выполнять базовый шаг и управление скоростью вращения.

AccelStepper — гораздо более полнофункциональная библиотека, которая позволяет лучше управлять несколькими двигателями и обеспечивает правильное ускорение и замедление двигателя.

Intel C ++ MRAA Stepper — библиотека более низкого уровня для тех, кто хочет углубиться в управление необработанным шаговым двигателем C ++ с помощью Intel Edison.

Этих знаний должно быть достаточно, чтобы вы поняли как работать с шаговыми двигателями в электромеханическом мире, но это только начало.

Шаговые двигатели для лазерного станка с ЧПУ: критерии подбора и расчеты

Шаговые двигатели применяют для обеспечения управляемого движения рабочего инструмента – лазерной головы. От работы шагового двигателя зависит точность перемещения лазерной головы и, следовательно, точность обработки материала.

Конструкция двигателя включает ротор (вращающуюся часть) и статор (неподвижную часть). На статоре установлены электромагниты, с которыми взаимодействуют части ротора, изготовленные из магнитотвердого или магнитомягкого материала. Ротор вращается дискретно, то есть шагами, и совершает несколько шагов за полный оборот. Он приводится в движение при последовательной подаче тока на обмотки. Под действием электрического импульса ротор поворачивается на заданный угол, то есть совершает шаг. Скорость и направление вращения ротора, а также количество его оборотов можно регулировать, изменяя форму сигнала, длительность и количество импульсов, фазовый сдвиг.

Классификация шаговых двигателей в зависимости от ротора

• Двигатели с постоянными магнитами на роторе, выполненном из магнитотвердого материала. Число полных шагов в одном обороте двигателя определяется количеством постоянных магнитов на роторе и электромагнитов на статоре. Один оборот может включать от 4 до 48 шагов с углом от 7,5° до 90 °.
• Реактивные двигатели. Ротор такого двигателя имеет форму звезды с множеством зубцов. Он изготовлен из магнитомягкого материала, и на нем отсутствуют постоянные магниты. Число полных шагов в одном обороте реактивного двигателя определяется количеством зубцов на роторе и электромагнитов на статоре. В одном обороте может быть от 24 до 72 шагов, один шаг может оставлять от 5° до 15°.
• Гибридные двигатели. Роторы гибридных двигателей изготовлены из магнитотвердого материала в форме звезды с множеством зубцов. Количество полных шагов в одном обороте гибридного двигателя обусловлено числом постоянных магнитов на звезде ротора и электромагнитов на статоре. В одном обороте может быть до 400 шагов с углом от 0,9°.

По типу обмоток статора выделяют:

• Биполярные двигатели имеют 2 обмотки и 4 вывода. Эти модели чаще всего используют в станках с ЧПУ. К преимуществам этих двигателей относятся высокое удельное сопротивление на малых оборотах и простота выбора нового драйвера при поломке имеющегося.
• Униполярные двигатели с 5 выводами имеют 2 обмотки, центральные точки которых соединены и являются пятым общим выводом.
• 6-выводные двигатели имеют две обмотки с тремя выводами, не соединенные между собой. Если не использовать центральные выводы, то двигатель будет работать как биполярный. Чтобы двигатель работал как униполярный, центральные выводы необходимо соединить и подключить к GND.
• 8-выводные двигатели имеют 4 обмотки. Их можно использовать как биполярные и как униполярные.

Двухфазные и трехфазные шаговые двигатели:

Двухфазные модели отличаются меньшей стоимостью, большей простотой и надежностью, их можно использовать с большинством драйверов для станков ЧПУ. Трехфазные модели имеют большее, чем у двухфазных, количество зубьев, что обеспечивает им меньший угловой шаг и, соответственно, большую плавность хода и более высокую точность Трехфазные двигатели используют при необходимости обеспечить высокую скорость вращения.

Критерии подбора шагового двигателя

Индуктивность:

Для подбора шагового двигателя по критерию индуктивности применяется формула Marris Friemannis, который эмпирическим путем вывел коэффициент 32 для вычисления максимального напряжения питания двигателя.

Мощность двигателя увеличивается пропорционально напряжению питания. Потери вследствие возникновения вихревых токов в корпусе двигателя увеличиваются пропорционально квадрату приложенного напряжения.

Вихревые токи индуцирует пульсация тока, которая прямо пропорциональна напряжению питания, а также обратно пропорциональна индуктивности двигателя. Индуцированные вихревые токи приводят к выделению тепла в ламелях шагового двигателя, пропорционально их сопротивлению. Двигатель нагревается пропорционально квадратному корню из индуктивности.

Согласно формулы Marris Friemannis необходимо извлечь квадратный корень из индуктивности обмотки и результат умножить на 32. Затем полученный результат нужно сравнить с напряжением источника питания для драйвера. Данные параметры не должны сильно различаться.

Если напряжение питания больше, чем вычисленное значение на 30% и выше, то двигатель будет нагреваться и шуметь. Если напряжение питания будет меньше, чем полученное значение, то крутящий момент будет быстро падать с ростом скорости. При большой индуктивности появляется потенциальная возможность для большего крутящего момента, но при этом нужен драйвер с большим напряжением питания.

Кривая зависимости крутящего момента от скорости

Дает возможность понять, соответствует ли двигатель условиям, установленным в техзадании.

Геометрические параметры: диаметр вала, длина двигателя, фланец.

Важно также принять во внимание следующие показатели:

номинальный ток в фазе;
момент инерции ротора;
максимальный статический синхронизирующий момент;
омическое сопротивление фаз.

Примеры расчетов шаговых двигателей

Для примера допустим, что коэффициент трения равен 0,2, сила резания – 3000 H, вес стола – 100 кгс, необходимое ускорение – 2 м/с2, вес детали – 300 кгс.

Расчет силы трения

На силу трения в направляющих влияют используемые материалы. Умножаем коэффициент трения на вес движущейся системы.
0,2 х 9,81 (100 кгс + 300 кгс) = 785 Н

Расчет силы инерции

Следует умножить вес стола с находящейся на нем деталью на ускорение.
(100 + 300) х 2 = 800 H

Расчет полной силы сопротивления

Необходимо вычислить сумму сил трения, инерции и резания.
785 + 800 + 3000 = 4585 H

Силу сопротивления должен развивать привод стола на гайке шариковой винтовой передачи.

Расчет мощности

Для определения мощности шагового двигателя применяется формула:
F = ma, где:
F – сила в ньютонах, требующаяся для приведения тела в движение;
m – масса тела, кг;
a – необходимое ускорение, м/с2;

Для расчета механической мощности следует умножить силу сопротивления движения на скорость.

Данные формулы не учитывают инерцию вала и прочих вращающихся механизмов. Для большей точности расчетов следует увеличить либо уменьшить требования по ускорению на 10%.

Для вычисления мощности можно воспользоваться калькулятором.

Вычисление редукции оборотов

Редукция оборотов вычисляется исходя из номинальных оборотов сервопривода и максимальной скорости перемещения стола. Представим, что скорость перемещения равна 1000 мм/мин, шаг винта шариковой винтовой передачи равен 10 мм, номинальные обороты сервопривода составляют 5000 об/мин.
Скорость вращения винта ШВП составляет (1000 / 10) = 100 об/мин.
Редукция составляет (5000 / 100) = 50

Шаговой двигатель для ЧПУ: как определиться с выбором?

Какие критерии определяющие для выбора?

Надо помнить о том, что, по сравнению с обычными двигателями, шаговые требуют более сложных схем для управления. А критериев не так уж много.

1. Параметр индуктивности.

Первый шаг – определение квадратного корня из индуктивности обмотки. Результат потом умножаем на 32. Значение, полученное в качестве итога, потом требуется сравнивать с напряжением источника, от которого питание идёт к драйверу.

Эти числа не должны отличаться друг от друга слишком сильно. Мотор будет греться и шуметь слишком сильно, если напряжение питания больше полученного значения на 30 и больше %. Если же он меньше, то, по мере нарастания скорости, крутящий момент убывает. Чем больше индуктивность – тем проще сохранить высокий крутящий момент. Но для этого надо подобрать драйвер, имеющий большое напряжение питания. Только в этом случае шаговой двигатель работает нормально.

1. График того, как крутящий момент и скорость зависят друг от друга.

Это позволит понять, насколько двигатель в принципе соответствует запросам и техническому заданию.

1. Параметры геометрического плана.

Особое внимание рекомендуется уделить диаметру вала, фланцу и длине двигателя.

Кроме того, следующие показатели так же рекомендуется внимательно изучить:

• Максимальный статический синхронизирующий момент.
• Момент по инерции у роторов.
• Ток внутри фазы по номиналу.
• Общее сопротивление фаз омического типа.

Как выбрать шаговый двигатель для ЧПУ: критерии

1. Индуктивность. Следует вычислить квадратный корень из индуктивности обмотки и умножить его на 32. Полученное значение нужно сравнить с напряжением источника питания для драйвера. Различия между этими числами не должны сильно отличаться. Если напряжение питания на 30% и более превышает полученное значение, то мотор будет греться и шуметь. Если меньше, то крутящий момент будет слишком быстро убывать со скоростью. Большая индуктивность потенциально обеспечит возможность для большего крутящего момента. Однако для этого потребуется драйвер с большим напряжением питания.
2. График зависимости крутящего момента от скорости. Позволяет определить, удовлетворяет ли выбранный двигатель условиям в техническом задании.
3. Геометрические параметры. Имеет значение длина двигателя, фланец и диаметр вала.

Совет: также следует обратить внимание на омическое сопротивление фаз, номинальный ток в фазе, момент инерции ротора, максимальный статический синхронизирующий момент.

Тип двигателя

Важный критерий – тип шагового двигателя для ЧПУ станка. Широко распространены биполярные, униполярные и трехфазные модели. Каждая из них имеет свои особенности:

• биполярные чаще всего используют для ЧПУ благодаря простому подбору нового драйвера при выходе старого из строя, высокому удельному сопротивлению на малых оборотах;
• трехфазные отличаются большей скоростью, чем биполярные аналогичного размера. Подходят для случаев, когда требуется высокая скорость вращения;
• униполярные представляют собой несколько видов биполярных двигателей в зависимости от подключения обмоток.

Совет: еще один способ подбора двигателя – анализ готовых станков на рынке, которые близки по размерам и другим характеристикам к разрабатываемому.

О разновидностях двигателей

Для станка используемая разновидность шаговых двигателей – параметр не менее важный, чем остальные. Каждая модель наделена своими особенностями.

1. Биполярные чаще всего применяются совместно с ЧПУ.

Главное достоинство – возможность легко выбрать новый драйвер, если старый выходит из строя. На малых оборотах при этом сохраняется высокое удельное сопротивление.

Для них характерна высокая скорость. Актуальны, если именно данному параметру уделяют больше всего внимания в случае выбора.

Это несколько видов биполярных двигателей, которые отличаются друг от друга и подбираются в зависимости от подключения обмотки.

Какие шаговые двигатели нужны для ЧПУ-станка

Разновидность двигателя не менее важна, чем его технические характеристики. Каждый вид имеет свои особенности.

• Биполярные. Их чаще всего используют на станках с ЧПУ. Основное преимущество разновидности — возможность установить новый драйвер, если предыдущий вышел из строя. При этом даже на малых оборотах сохранится высокое удельное сопротивление.
• Трехфазные. Характеризуются высокой скоростью. Их выбирают в том случае, если важна именно скорость.
• Униполярные. Включают в себя несколько разновидностей биполярных. Двигатели отличаются друг от друга, а их подбор осуществляется в зависимости от вида обмотки.

По поводу резонанса при средних частотах

Шаговые двигатели связаны с возникновением сильного резонанса. По сути, они работают, как маятник с подвешенным на пружине грузиком. Роль груза выполняет ротор, а поле с магнитной энергией – пружина. Собственные колебания имеют частоту, определяемую по двум показателям:

1. Инерция ротора.
2. Сила тока.

Резонанс появляется, когда разность между скоростью и фазностью момента достигает 180 градусов. Это означает, что присутствует соответствие скорости и изменений внутри магнитного поля. Движение становится быстрым при позиционировании по новому шагу. Крутящий момент падает из-за того, что больше всего энергии уходит, чтобы преодолеть инерцию.

Обзор скоростных характеристик шагового двигателя

Шаговые двигатели находят широкое применение в современной автоматизации. Благодаря низкой стоимости, обширному выбору вида, режима управления, данный тип двигатель популярен не только в заводском оборудовании, но и в самоделках электротехников-любителей (например 3D-принтеры, выжигатели по дереву и прочее). Двигатели данного типа применяются в станкостроении (например в станках ЧПУ), робототехнике, 3D печати благодаря высокой точности позиционирования, широкому диапазону скоростей, быстрому старту, остановки, а также стабильной работе при различных нагрузках.

Шаговый двигатель позволяет осуществлять позиционирование ротора с точностью до долей градуса [1]. Отсюда возникает потребность в управлении плавным изменением скорости перемещаемого объекта шаговым двигателем, что позволит увеличить значение вращающего момента и исключить ударное воздействие на перемещаемый объект.

Существует несколько режимов для управления перемещения ротора шаговым двигателем.

Полношаговый режим — наиболее часто используемый метод управления. Из названия становится понятно, что ротор при подаче напряжения на обмотки совершает полный шаг. Например в двигатель, который состоит из 4 обмоток напряжение подается «попарно». Минус такого режима — возможен резонанс.

Полушаговый режим — режим, который применяется для увеличения точности работы двигателя. Ток подается на все пары обмоток одновременно, тем самым ротор поворачивается ровно на половину от полного шага. Данный режим менее подвержен к появлению резонанса.

Микрошаговый режим — режим, который использует в своей работе подачу тока на обмотки сигналами, а не импульсами, как в других режимах. Такой сигнал называют синусоидальным, при таком сигнале плавно изменяющим значение тока подающееся на обмотки двигателя, снижается количество рывков и ударное воздействие на перемещаемый ротором объект. Данный режим используют станки ЧПУ, так как такое плавное перемещение гарантирует точное позиционирование перемещаемого ротором объекта.

Своевременное изменение значение скорости вращаемого ротора двигателя является важным процессом в работе всей автоматической системы. Во многих станках применяются шаговые двигатели, позволяющие развивать большую мощность и точность позиционирования [2].

Максимальная рабочая скорость двигателя находится в прямой зависимости от следующих характеристик:

• Напряжение
• Индуктивность обмотки
• Ток
• Количество шагов
• Тип подключения обмоток (4, 6 выводной и т.д.)
• Сопротивление

Шаговый двигатель управляется последовательной поочередной подачей определенных импульсов напряжения на обмотки первой и второй фазы возбуждения [3]. Для развития больших скоростей ротору двигателя требуется начинать на низких скоростях из области старта (рисунок 1), после чего выполнять разгон плавно увеличивая величину ускорением. Важно не превышать в области старта значение максимальной скорости. При выполнении остановки вращения выполняется обратный порядок действий, а именно выполняется торможение и в области старта прекращается подача импульсов управления с микроконтроллера. Если нарушить последовательность шагов синхронное перемещение и положение ротора будут потеряны. При разгоне может возникнуть неблагоприятное явление — резонанс. Резонанс замечен меньше при таких режимах работы шагового двигателя как микрошаговый и полушаговый. При появлении резонанса падает момент, из-за чего двигатель начинает пропускать шаги. Наиболее простое решение проблемы резонанса является установка двигателя с более сильными мощностными характеристиками. Для наиболее стабильного разгона желательно иметь нагрузку, при которой момент инерции как минимум равен моменту инерции ротора. На слабо-нагруженном двигателе явление резонанса проявляется наиболее сильно.

Рисунок 1. График зависимости момента шагового двигателя от скорости

Для исполнения процессов разгона или торможения важно правильно сформулировать закон, по которому изменяется значение скорости и установить максимально допустимое значение ускорения. Ускорение должно уменьшаться при увеличении инерционности нагрузки. Для выбора нужного режима разгона необходимо установить нужную скорость и добиться ее за минимальное время. Чаще всего применяется постоянное ускорение для процесса разгона и торможения двигателя.

Микроконтроллер управляет ускорением и торможением двигателя посредством заданного закона, также выполняет роль источника тактовой частоты для драйвера.

Для наиболее абстрактного от деталей случая необходимо установить зависимость длительности шага от текущей скорости.

Характеристика отражающая количество шагов, выполненных при разгоне ротора представим как:

где V — скорость, t — время, N — количество шагов, a — ускорение

Тогда длительность одного шага вычисляется как: