Рисунок 1. Шаговый электродвигатель Шаговый электродвигатель представляет собой двигатель, который является синхронным и бесщеточным. Он имеет несколько обмоток. Принцип работы такого двигателя является достаточно простым. Ток передается в одну из обмоток статора, и благодаря этому ротор фиксируется. Если активировать обмотки электродвигателя последовательно, то можно добиться дискретных угловых перемещений ротора, которые также именуются шагами.
Шаговый электродвигатель имеет две основных части: статор и ротор. На статоре находятся обмотки возбуждения. В качестве материала, из которого изготовлен ротор, выступает магнитно-мягкий либо, наоборот, магнитно-твердый материал.
Рисунок 2. Электродвигатель с постоянными магнитами Синхронный бесщеточный шаговый электродвигатель с несколькими обмотками широко применяется в различных устройствах, включая такие, как принтеры, сканеры, факсы, дисководы и прочие. Кроме этого, такие двигатели используются в промышленном оборудовании.
Выделяют два вида таких электродвигателей: шаговые двигатели с постоянными магнитами и те, сопротивление которых является переменным магнитным. Второй тип двигателей именуют гибридным.
Шаговые двигатели с постоянными магнитами состоят также из статора с обмотками и ротора, который имеет постоянные магниты.
Полюса ротора чередуются. Форма у них прямоугольная, а располагаются они параллельно оси самого двигателя. За счет того, что ротор у таких электродвигателей намагничен, магнитный поток, так же, как и момент, достаточно большие, если сравнивать с теми двигателями, которые имеют переменное магнитное сопротивление.
Существуют также линейные шаговые синхронные двигатели. Чтобы довести процессы производства до автоматизма, зачастую возникает необходимость перемещать различные объекты в плоскости. Для этого и необходимы линейные шаговые синхронные двигатели. С их помощью импульсная команда преобразуется непосредственно в линейное перемещение. За счет этого кинематическая схема разнообразных электродвигателей становится значительно легче.
Шаговые приводы обладают целым рядом преимуществ. В связи с тем, что отсутствует обратная связь, которую, как правило, используют, чтобы управлять частотой вращения, конструкцию самого привода можно считать достаточно простой. Другое преимущество шаговых приводов — точность. Когда на обмотки подаются импульсы, шаговый двигатель поворачивается на угол, значение которого является определенным. Помимо этого, их можно совмещать с современными цифровыми устройствами.
Режимы работы синхронного шагового двигателя крайне важны для ознакомления. Так, чтобы электродвигатель функционировал устойчиво, необходимо добиться того, чтобы не было потерь шагов, когда происходит подача на обмотки управления импульсов. Режим отработки единичных шагов находится в соответствии с частотой подаваемых на обмотки самого двигателя импульсов. Электродвигатель же отрабатывает угол вращения, пока не придет новый импульс. Иначе говоря, в начале каждого следующего шага значение скорости, с которой вращается сам двигатель, равно нулю. Из-за запаса кинетической энергии, появившегося в результате отработки угла валом электродвигателя, возникает вероятность возникновения колебаний углового вала этого двигателя относительно того значения, которое установилось. Происходит преобразование кинетической энергии в потери, в том числе механические, электрические и другие. От величины потерь зависит скорость процесса отработки шага. Чем больше это значение, тем быстрее завершится и данный процесс.