600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Каковы преимущества в производительности 5-фазных шаговых двигателей?

Преобразователи частоты

Шаговые двигатели часто классифицируются по количеству фаз в их конструкции, причем распространенными конструкциями являются 2-фазные и 5-фазные версии. И хотя 2-фазные версии получили более широкое распространение, 5-фазные шаговые двигатели обладают преимуществами в производительности, которые делают их предпочтительным выбором в некоторых областях применения.

Базовая конструкция гибридный шаговый двигатель включает в себя две роторные чашки, каждая с 50 зубьями. Чашки ротора намагничены в осевом направлении постоянным магнитом, так что все зубья одной чашки являются северными полюсами, а все зубья другой чашки — южными полюсами. При 50 зубьях на чашку ротора шаг, или расстояние между зубьями, составляет 7,2° (360° ÷ 50 = 7.2°). Две чашки ротора смещены на ½ шага зубьев, таким образом, комбинация двух чашек действует как 100-зубчатый ротор с 50 парами полюсов (50 комплектов зубьев север-юг).

Статор состоит из зубчатых полюсов, и каждый полюс имеет обмотку. В случае 5-фазного шагового двигателя имеется десять полюсов, так что каждая из пяти фаз состоит из двух полюсов, ориентированных под углом 180°друг к другу.Когда ток подается на фазу, два полюса в этой фазе возбуждаются и намагничиваются как северные, так и южные.

Конструкция ротора и статора 5-фазного шагового двигателя означает, что каждый импульс тока перемещает ротор на 1/10 шага зубьев, обеспечивая угол шага 0,72°.

Step angle = 360° ÷(2 * # stator phases * # rotor pole pairs)

Степь = 360° ÷(2 * 5 * 50) = 0.72°

Этот малый угол шага обеспечивает более высокое разрешение, чем у 2-фазных двигателей, которые имеют угол шага, или разрешение, равное 1,8°. Микрошаговый переход может дополнительно снизить разрешающую способность 5-фазного шагового двигателя в 250 раз при угле шага всего 0,00288°.

Пятифазные шаговые двигатели также имеют меньший пульсация крутящего момента, и, в свою очередь, больший полезный крутящий момент, чем в других конструкциях. Крутящий момент, создаваемый каждой фазой, вносит свой вклад в общий выходной крутящий момент двигателя. Когда на каждую фазу подается напряжение и ротор движется, получается синусоидальная кривая зависимости крутящего момента от перемещения. Разница в кривых для каждой фазы отражает пульсации крутящего момента двигателя. Чем больше фаз вносит вклад в общий крутящий момент, тем меньше разница в кривых зависимости крутящего момента от смещения и тем меньше пульсации крутящего момента. Меньшая пульсация крутящего момента также означает больший полезный крутящий момент, меньшую вибрацию и шум.

Одним из недостатков шаговых двигателей является то, что они могут потерять синхронизм, если они превышают скорость (делают слишком много шагов) или недооценивают скорость (пропускают шаги). Другими словами, двигатель может физически увеличивать или уменьшать количество шагов в зависимости от команд привода, и без устройства обратной связи привод не может обнаружить неправильное положение двигателя.

Но с 5-фазными шаговыми двигателями потеря синхронизации гораздо менее вероятна, поскольку для этого требуется, чтобы ротор либо отклонялся более чем на ½ шага зубьев, либо отклонялся менее чем на ½ шага зубьев. Поскольку шаг ½ зуба равен 3,6°, а угол шага 5-фазного шагового двигателя составляет 0,72°, двигатель должен был бы превысить или понизить скорость на 5 ступеней (3,6° ÷ 0.72° = 5 шагов), прежде чем он потеряет синхронизм — маловероятный сценарий в большинстве приложений надлежащего размера.