Jak działa silnik krokowy.

Silniki krokowe są jednym z najczęściej używanych typów silników przez współczesnych inżynierów ze względu na łatwość obsługi i precyzyjną kontrolę pozycji. Niniejszy artykuł zawiera przegląd anatomii silnika krokowego o zmiennej niechęci i hybrydowych silników krokowych.

Rozmiary NEMA

Rozmiary NEMA to seria znormalizowanych wymiarów obudowy ustalonych przez amerykańskie National Electrical Manufacturers Association, zwykle w skrócie NEMA.

Numer NEMA danego silnika reprezentuje szerokość czołową obudowy silnika w calach, zwiększoną o współczynnik 10. Na przykład silnik NEMA 14 ma1,4 cala, NEMA 17to 1,7 cala, a NEMA 23to 2,3 cala. Chociaż wszystkie silniki w klasyfikacji NEMA będą miały ten sam rozmiar powierzchni, długość korpusów silnika nie jest wymiarem stałym i może się znacznie różnić.

Stojan

Stojan silnika krokowego jest zewnętrzną częścią wewnętrznego mechanizmu, który pozostaje nieruchomy podczas pracy. Stojan składa się z kilku faz elektromagnetycznych, z których każda składa się z wielu uzwojeń elektromagnetycznych.

Uzwojenia

Uzwojenia lub cewki są podstawowymi elementami elektromagnetycznymi silnika krokowego. Cewka elektromagnesu składa się tylko z dwóch części, ściśle nawiniętego przewodu przewodzącego i rdzenia magnetycznego. Kierowanie prądu przez cewkę elektromagnetyczną tworzy pole magnetyczne, które z kolei ciągnie zęby wirnika do pozycji.

Fazy

Faza to nazwa nadana kolekcji kilku uzwojeń, przewodowych w kolejności, aby umożliwić im namagnesowanie w zgodzie. Fazy można postrzegać jako liczbę różnych kombinacji, w których cewki silnika krokowego mogą być zasilane energią.

Wirnik

Centralny wirnik silnika krokowego jest istotnym elementem, który pozwala wałowi silnika na kontakt z polami magnetycznymi tworzonymi przez cewki silnika. Wirnik hybrydowego silnika krokowego jest trwale ferromagnetyzowaną kolumną z dużą liczbą równomiernie rozmieszczonych zębów. Zęby wirnika są ułożone w wiele niewyrównanych pierścieni zębatych znanych jako laminacje. Ta niewspółosiowość zachęca wirnika do płynnego i ciągłego obracania się — bez niego silnik krokowy poruszałby się w ostrych, skokowych krokach lub co gorsza, po prostu zablokował się podczas pracy.

łożyska

Centralny wał silnika krokowego jest utrzymywany w miejscu przez jedno z więcej łożysk obrotowych. Łożyska służą do centralizacji wału silnika i zmniejszenia tarcia podczas obrotu. Zmniejszenie tarcia poprawia wydajność pracy i żywotność silnika. Ponieważ silniki krokowe są konstrukcją bezszczotkową z bardzo nielicznymi wewnętrznymi źródłami tarcia, Łożyska są zwykle jedyną częścią silnika krokowego, który po długim okresie eksploatacji stanie się „zużyty”.

Kierowca

Sterownik silnika krokowegomoże być umiarkowanie prostym lub wysoce złożonym obwodzie, który działa jako układ sterowania i wzmacniacz prądu wejściowego silnika krokowego. Kierowca jest zaprogramowany do prądu stałego do każdej fazy silnika w szybkim odstępie czasu lub na przemian — potencjalnie tysiące razy na sekundę. Kierując prąd i włączając każdą fazę silnika w precyzyjnie ustalonych czasowo krokach, silnik krokowy może być sterowany tak, aby działał z precyzyjnie utrzymywanymi prędkościami lub osiągał precyzyjne pozycjonowanie.

Jak działa silnik krokowy

Uwielbiamy ten film z Learn Engineering, który pokazuje, jak stepper współpracuje z czystymi animacjami, a także wyjaśnia koncepcję „połowy kroku”:

Więcej informacji na temat silników krokowych można znaleźć w naszym bardziej szczegółowym artykule: Unipolar Vs Bipolar Stepper Motors