OpenRobo
Производство на роботах
Шаговый двигатель
Перемещение инструментов с высокой точностью

Принцип работы шагового двигателя и назначение деталей

Шаговый двигатель состоит из ротора (вращающаяся часть), статора (коробка) и магнитных катушек, на которые напряжение может быть подано в разных направлениях. Ротор висит на подшипниках. В центральной его части прикручен намагниченный барабан с зубцами. Зубцы также есть на статоре, за которым находятся катушки с медной проволокой. Напряжение подается на обмотки, есть 4 комбинации направлений подачи напряжения. В одну сторону и в обратную на первой обмотке и также на второй. При смене комбинации ротор поворачивается на 1,8 градусов. Напряжение подается от импульсного блока питания, который рассматривается в отдельном проекте, комбинации направлений подает драйвер шагового двигателя, который рассмотрен и собран в библиотеке. Подробнее устройство частей двигателя рассматривается дальше в задачах.

Разбераем рабочий шаговый двигатель NEMA23

Откручиваем болты
Разбираем шаговый двигатель NEMA23
Снимаем крышку с обратной стороны двигателя
Как разобрать шаговый двигатель NEMA23
Видим - пружинные согнутые круги подпирали крышку, внутри подшипник, который вставлялся в крышку.
Внутренности шагового двигателя NEMA23
С обратной стороны выталкиваем ротор и достаем его, он примагничен.
Статор шагового двигателя NEMA23
Вот он ротор, закреплен с двух сторон на подшипниках
Ротор шагового двигателя NEMA23
Ротор шагового двигателя
Дальше надо снять верхнюю крышку, она выталкивается.
Шаговый двигатель своими руками и принцип работы шагового двигателя

Устройство ротора и статора

Ротор состоит из двух цилиндров, между которыми расположен цилиндрический постоянный магнит. Зубцы правого цилиндра - северные полюса магнита, левого цилиндра - южные полюса магнита. Количество зубцов - по 50 штук противоположно, всего 100.

У статора 8 катушек, они имеют 4 пары полюсов - каждая соответствует паре катушек, расположенных друг напротив друга. Чтобы сделать полный оборот нужно 50 * 4 = 200 шагов, каждый по 1,8 градусов. Провода подключены к 4-м ближним катушкам, остальные 4 являются противоположными им. Катушки переплетены между собой как видно на фото, но между парами проводов в одном месте между 2-мя катушками нет переплетения. Каждую пару катушек активирует своя комбинация напряжений, приложенная к обмоткам. Зубцы 2-х цилиндров расположены противоположно друг другу. Нижний цилиндр притягивается с одной стороны своими зубцами к зубцам статора, верхний с другой стороны фиксируется между зубцами статора отталкиваем, в итоге ротор защемляется. Смена комбинаций приводит к смещению защемления на 1 шаг в направлении активированной пары полюсов (одной из 4-х - это 2 противоположные пластинки с зубцами напротив катушек на статоре), всего 200 шагов в круге - 100 зубцов плюс смещение зубцов статора на соседних парах катушек, только на активной паре противоположных катушек зубцы ротора совпадают с зубцами пластинок.

На цилиндрах ротора есть по 5 отверстий со вставленными стержнями, возможно магнитными. Постоянный магнит на роторе служит для удерживания положения ротора при отключенном питании, а электромагнит, образующийся при подаче напряжения на катушки, служит для точного позиционирования.
Ротор и статор

Изготовление статора, ротора, катушек и крышки

Металлические детали изготавливаются на металлообрабатывающем станке с ЧПУ из стальных прутьев. Сейчас пока нет возможности изготавливать их, т.к. это оборудование дорогое. Надо его собрать дешевле, можно заменить металл в конструкции дорогих станков бетоном и компенсировать нагрузку так. Крышку можно изготовить из других материалов или она вообще не нужна.

Намагничивание ротора

Хороший
Автор создатель
 
Регистрация
Для новых людей