Редактирование продукта
Первоначальная модель шагового двигателя возникла в конце 1930-х годов, с 1830 по 1860 год. С развитием материалов с постоянными магнитами и полупроводниковых технологий шаговый двигатель быстро развивался и совершенствовался.В конце 1960-х годов Китай начал исследования и производство шаговых двигателей.С тех пор и до конца 1960-х годов это было в основном небольшое количество продуктов, разработанных университетами и исследовательскими институтами для изучения некоторых устройств.Лишь в начале 1970-х годов случились прорывы в производстве и исследованиях.С середины 70-х до середины 1980-х годов он вступил в стадию разработки, и постоянно разрабатывались различные высокопроизводительные продукты.С середины 1980-х годов, благодаря развитию и развитию гибридных шаговых двигателей, технология китайских гибридных шаговых двигателей, включая технологию кузова и технологию привода, постепенно приблизилась к уровню зарубежной промышленности.Различные гибридные шаговые двигатели. Применение продуктов для их драйверов расширяется.
В качестве исполнительного механизма шаговый двигатель является одним из ключевых продуктов мехатроники и широко используется в различных средствах автоматизации.Шаговый двигатель представляет собой элемент управления с разомкнутым контуром, который преобразует электрические импульсные сигналы в угловое или линейное перемещение.Когда шаговый драйвер получает импульсный сигнал, он заставляет шаговый двигатель вращаться на фиксированный угол (т. е. угол шага) в заданном направлении.Угловым смещением можно управлять, контролируя количество импульсов, чтобы достичь точного позиционирования.Гибридный шаговый двигатель — это шаговый двигатель, разработанный путем объединения преимуществ постоянного магнита и реактивной мощности.Он разделен на два этапа, три этапа и пять этапов.Угол двухфазного шага обычно составляет 1,8 градуса.Угол трехфазного шага обычно составляет 1,2 градуса.

Как это работает
Конструкция гибридного шагового двигателя отличается от конструкции реактивного шагового двигателя.Статор и ротор гибридного шагового двигателя интегрированы, а статор и ротор гибридного шагового двигателя разделены на две части, как показано на рисунке ниже.На поверхности также расположены мелкие зубцы.
Две прорези статора удачно расположены, на них расположены обмотки.Выше показаны двухфазные 4-парные двигатели, из которых 1, 3, 5 и 7 являются магнитными полюсами обмотки фазы А, а 2, 4, 6 и 8 являются магнитными полюсами обмотки фазы В.Обмотки соседних магнитных полюсов каждой фазы наматываются в противоположных направлениях, образуя замкнутую магнитную цепь, как показано в направлениях x и y на рисунке выше.
Ситуация фазы В аналогична ситуации фазы А. Две прорези ротора расположены в шахматном порядке на половину шага (см. рисунок 5.1.5), а середина соединена кольцеобразной постоянной магнитной сталью.Зубцы двух секций ротора имеют противоположные магнитные полюса.Согласно тому же принципу, что и реактивный двигатель, пока на двигатель подается питание в порядке ABABA или ABABA, шаговый двигатель может непрерывно вращаться против часовой стрелки или по часовой стрелке.
Очевидно, что все зубья на одном сегменте лопастей винта имеют одинаковую полярность, тогда как полярности двух сегментов ротора разных сегментов противоположны.Самая большая разница между гибридным шаговым двигателем и реактивным шаговым двигателем заключается в том, что при размагничивании намагниченного постоянного магнитного материала возникает точка колебаний и зона выхода из строя.
Ротор гибридного шагового двигателя является магнитным, поэтому крутящий момент, создаваемый при том же токе статора, больше, чем у реактивного шагового двигателя, а угол его шага обычно невелик.Поэтому для экономичных станков с ЧПУ обычно требуется привод гибридного шагового двигателя.Однако гибридный ротор имеет более сложную конструкцию и большую инерцию ротора, а его скорость ниже, чем у реактивного шагового двигателя.

Редактирование структуры и привода
Отечественных производителей шаговых двигателей много, и принципы их работы одинаковы.Ниже в качестве примера используется отечественный двухфазный гибридный шаговый двигатель 42B Y G2 50C и его драйвер SH20403, чтобы представить структуру и метод управления гибридным шаговым двигателем.[2]
Конструкция двухфазного гибридного шагового двигателя
В промышленном управлении можно использовать конструкцию с небольшими зубьями на полюсах статора и большим количеством зубцов ротора, как показано на рисунке 1, а угол ее шага можно сделать очень маленьким.Рисунок 1 два

Структурная схема фазового гибридного шагового двигателя и схема подключения обмотки шагового двигателя на рис. 2, двухфазные обмотки А и В разделены по фазам в радиальном направлении, вдоль них имеется 8 выступающих магнитных полюсов. окружность статора.7 магнитных полюсов относятся к обмотке фазы А, а 2, 4, 6 и 8 магнитных полюсов относятся к обмотке фазы В.На каждой полюсной поверхности статора имеется по 5 зубцов, а на корпусе полюса расположены обмотки управления.Ротор состоит из кольцеобразной магнитной стали и двух секций железных сердечников.Кольцеобразная магнитная сталь намагничена в осевом направлении ротора.Две секции железных сердечников установлены на двух концах магнитной стали соответственно, так что ротор разделен на два магнитных полюса в осевом направлении.На сердечнике ротора равномерно распределены 50 зубьев.Мелкие зубцы на двух участках сердечника расположены в шахматном порядке на половину шага.Шаг и ширина неподвижного ротора одинаковы.

Рабочий процесс двухфазного гибридного шагового двигателя
Когда двухфазные обмотки управления циркулируют электричество в определенном порядке, на каждый такт подается напряжение только на одну фазную обмотку, а четыре такта составляют цикл.Когда ток проходит через обмотку управления, генерируется магнитодвижущая сила, которая взаимодействует с магнитодвижущей силой, создаваемой постоянной магнитной сталью, создавая электромагнитный крутящий момент и заставляя ротор совершать ступенчатое движение.Когда на обмотку А-фазы подается напряжение, магнитный полюс S, создаваемый обмоткой на крайнем полюсе 1 ротора N, притягивает полюс N ротора, так что магнитный полюс 1 располагается между зубцами, а линии магнитного поля направлены от N-полюса ротора до поверхности зуба магнитного полюса 1 и магнитного полюса 5. Зуб к зубу, магнитные полюса 3 и 7 расположены между зубцами, как показано на рисунке 4.
图 Диаграмма баланса ротора N крайнего статора под напряжением фазы A.Поскольку маленькие зубцы на двух секциях сердечника ротора расположены в шахматном порядке на половину шага, на S-полюсе ротора магнитное поле S-полюса, создаваемое магнитными полюсами 1 'и 5', отталкивает S-полюс ротора, Это точно зуб к пазу с ротором, и полюс 3 'И поверхность зуба 7' генерирует магнитное поле N-полюса, которое притягивает S-полюс ротора, так что зубья обращены к зубам.Диаграмма баланса ротора N-полюса и S-полюса при включенной обмотке А-фазы показана на рисунке 3.

Поскольку всего ротор имеет 50 зубцов, его угол наклона составляет 360°/50 = 7,2°, а количество зубцов, занимаемых каждым шагом полюсов статора, не является целым числом.Поэтому, когда фаза А статора находится под напряжением, N-полюс ротора и полюс 1. Пять зубцов расположены напротив зубцов ротора, а пять зубцов магнитного полюса 2 обмотки фазы В рядом с зубцы ротора имеют перекос шага на 1/4, т. е. 1,8°.Там, где нарисован круг, зубцы магнитного полюса А-фазы 3 и ротора сместятся на 3,6°, а зубцы совместятся с канавками.
Линия магнитного поля представляет собой замкнутую кривую вдоль N-конца ротора → магнитный полюс А (1) S → магнитопроводящее кольцо → магнитный полюс А (3’) → S-конец ротора → N-конец ротора.Когда фаза A отключена и фаза B находится под напряжением, магнитный полюс 2 генерирует полярность N, а ближайшие к нему зубья ротора S-полюса 7 притягиваются, так что ротор вращается на 1,8 ° по часовой стрелке, чтобы достичь магнитного полюса 2 и зубцов ротора к зубьям. , Б Фазовое развитие зубцов статора фазной обмотки показано на рис. 5, в это время магнитный полюс 3 и зубцы ротора имеют рассогласование шага на 1/4.
По аналогии, если подача питания продолжается в течение четырех тактов, ротор вращается шаг за шагом по часовой стрелке.Каждый раз при подаче питания каждый импульс поворачивается на 1,8°, что означает, что угол шага составляет 1,8°, а ротор вращается один раз. Требуется 360°/1,8° = 200 импульсов (см. рисунки 4 и 5).

То же самое и на крайнем конце ротора S. Когда зубцы обмотки расположены противоположно зубцам, магнитный полюс одной из фаз, находящихся рядом с ним, смещается на 1,8°.3 Драйвер шагового двигателя Для нормальной работы шагового двигателя необходим драйвер и контроллер.Роль драйвера заключается в распределении управляющих импульсов по кольцу и усилении мощности, чтобы на обмотки шагового двигателя подавалось напряжение в определенном порядке для управления вращением двигателя.Драйвер шагового двигателя 42BYG250C — SH20403.Для источника питания постоянного тока 10–40 В клеммы A +, A-, B + и B- должны быть подключены к четырем выводам шагового двигателя.Клеммы DC + и DC- подключаются к источнику питания постоянного тока драйвера.Схема входного интерфейса включает в себя общую клемму (подключается к положительной клемме источника питания входной клеммы)., Вход импульсного сигнала (ввод серии импульсов, внутренне выделенных для управления фазой шагового двигателя A, B), вход сигнала направления (может реализовать положительное и отрицательное вращение шагового двигателя), вход автономного сигнала.
Преимущества
Гибридный шаговый двигатель разделен на две фазы, три фазы и пять фаз: двухфазный угол шага обычно составляет 1,8 градуса, а пятифазный угол шага обычно составляет 0,72 градуса.С увеличением угла шага угол шага уменьшается, а точность повышается.Этот шаговый двигатель наиболее широко используется.Гибридные шаговые двигатели сочетают в себе преимущества как реактивных, так и шаговых двигателей с постоянными магнитами: число пар полюсов равно числу зубцов ротора, которое при необходимости можно изменять в широких пределах;индуктивность обмотки меняется в зависимости от
Изменение положения ротора небольшое, легко достичь оптимального управления работой;Магнитная цепь осевого намагничивания, в которой используются новые материалы постоянных магнитов с высокой магнитной энергией, способствует улучшению характеристик двигателя;магнитная сталь ротора обеспечивает возбуждение;нет явных колебаний.[3]