
Введение в шаговые двигатели
А шаговый двигатель Это бесщёточный синхронный электродвигатель, предназначенный для деления полного оборота на большое количество равных шагов. строительство обычно включает в себя:Статор: Оснащен несколькими электромагнитными катушками, расположенными по фазам.Ротор: Либо постоянный магнит, либо конструкция с переменным магнитным сопротивлением и мелкозубчатыми полюсами.Схема управления (контроллер): Посылает синхронизированные импульсы на катушки статора, создавая вращающееся магнитное поле.
Каждый входящий импульс поворачивает вал на фиксированный шаговый угол (обычно 1,8° или 0,9°). Управляя числом и частотой этих импульсов, шаговые двигатели достигают точный контроль положения и скорости без необходимости использования датчиков обратной связи в системах с открытым контуром.
Основные преимущества:Точность: Идеально подходит для применений, требующих повторяющихся движений.Простое управление: Положение и скорость прямо пропорциональны входным импульсам;Надежность: Нет щеток = меньше износа и обслуживания.
Типичные области применения: 3D-принтеры, Станки с ЧПУ, Робототехника, Еда Упаковочные машины и этикетировочные машины .И т. д
Короче говоря, шаговые двигатели – это основа современной автоматизации, предлагая экономически эффективный баланс между точность, долговечность и простота управления.
Для чего используется шаговый двигатель?
А шаговый двигатель Бесщёточный двигатель постоянного тока преобразует цифровые импульсные сигналы в точное механическое угловое перемещение. Каждый входной импульс поворачивает вал на фиксированный угол, называемый «шагом». Такое пошаговое движение обеспечивает превосходную точность. точность позиционирования, контроль скорости и повторяемость.
Распространенные применения:
- Упаковочная машина: Машины для упаковки продуктов питания, Мультиголовочный весовой дозатор, Конвейеры …
- 3D-принтеры: Точное управление перемещением печатающей головки и платформы.
- Станки с ЧПУ: Приводные инструменты для точной резки и резьбы.
- Робототехника: Достижение точного вращения суставов.
- Медицинские машины: Обеспечьте точное позиционирование образцов в анализаторах и сканерах.


Принцип работы шагового двигателя
Принцип действия шагового двигателя основан на электромагнетизм и пошаговое управлениеКаждый раз при получении входного импульсного сигнала двигатель поворачивается на фиксированный угол (известный как «угол шага»).
- Электромагнитное возбуждение: Контроллер подает питание на один набор катушек статора, создавая магнитное поле.
- Выравнивание ротора: Ротор (зубчатый постоянный магнит) выравнивается с находящимися под напряжением зубцами статора.
- Последовательное переключение: Контроллер отключает текущую катушку, а затем включает следующую, смещая поле статора.
- Пошаговое движение: Ротор движется шаг за шагом, следуя за вращающимся магнитным полем.
- Частота пульса = Скорость
- Количество импульсов = Положение
Это делает управление скоростью шагового двигателя и управление положением простое, высокоповторяемое и точное.
Типы шаговых двигателей
1. Стандартные двухфазные / трехфазные / пятифазные шаговые двигатели
- Описание: Основа нашей линейки продуктов. Больше фаз = более плавная работа.
- Лучше всего подходит для: Автоматические пищевые машины, станки с ЧПУ, текстильное и упаковочное оборудование.
2. Шаговый двигатель с замкнутым контуром и контроллером
- Описание: Оснащен высокоточным энкодером для получения обратной связи в реальном времени. Исключает потерю шагов, сохраняя при этом преимущества шаговых двигателей по стоимости.
- Лучше всего подходит для: Приложения, требующие абсолютной надежности и нулевой терпимости к пропущенным шагам.
3. Интегрированные шаговые двигатели (двигатель + контроллер)
- Описание: Объединяет шаговый двигатель и драйвер в одном компактном устройстве. Упрощает подключение, снижает электромагнитные помехи и экономит место.
- Лучше всего подходит для: Распределенные системы управления и компактные конструкции оборудования.
4. Шаговые двигатели специального назначения (полый вал / с тормозом)
- Полый вал: Позволяет прокладывать кабели через двигатель, упрощая компоновку.
- С тормозом: Обеспечивает безопасность при вертикальном движении или в условиях отключения питания.
- Лучше всего подходит для: Робототехника, лифты и уникальные задачи автоматизации.


Шаговый двигатель против серводвигателя
Один из наиболее частых вопросов по управлению движением: В чем разница между серводвигателем и шаговым двигателем?
Особенность | Шаговый двигатель | Серводвигатель |
---|---|---|
Метод контроля | По умолчанию — разомкнутый контур; также может быть замкнутым с энкодером | Всегда замкнутый контур с обратной связью от энкодера |
Расходы | Более низкая стоимость, простая система | Более высокая стоимость, сложная система |
Производительность на низкой скорости | Высокий крутящий момент на низкой скорости может привести к вибрации | Очень плавный и стабильный на низкой скорости |
Высокая скорость работы | Крутящий момент падает на более высоких скоростях | Сохраняет номинальный крутящий момент даже на высокой скорости |
Перегрузочная способность | Не переносит перегрузок — возможны пропуски шагов | Высокая перегрузочная способность (крутящий момент до 3-кратного номинального) |
Ответ | Быстрый старт/остановка | Более быстрый динамический отклик |
Наилучшее использование | Точное позиционирование, постоянная скорость, чувствительность к затратам | Высокодинамичное движение, большая нагрузка, задачи с большим крутящим моментом |
Заключение:
-
Выберите шаговый двигатель для точное позиционирование и экономическая эффективность.
-
Выберите серводвигатель для высокоскоростные, высококрутящие или подверженные перегрузкам среды.
Основные технические характеристики
Параметр | Описание | Почему это важно |
---|---|---|
Размер рамы | Размеры фланца двигателя | Определяет совместимость с установкой: большие размеры = больший крутящий момент |
Удерживающий крутящий момент | Статическая удерживающая сила | Обеспечивает устойчивость груза |
Угол шага | Угловое перемещение за шаг | Меньший угол = более высокая точность |
Фазный ток | Ток согласования драйвера | Удары крутящего момента и нагревания |
Длина тела | Размер корпуса двигателя | Более длинный корпус = больший крутящий момент при том же размере рамы |
Фазы | 2, 3 или 5 | Больше фаз = более плавная работа |


Внутренняя структура шаговых двигателей
The точное движение шаговых двигателей исходит от их прочная механическая и электромагнитная конструкцияКаждый высококачественный шаговый двигатель изготовлен с кропотливым мастерством и предназначен для преобразования цифровых импульсов в надежное физическое движение. Типичный гибридный шаговый двигатель состоит из трех основных ассамблей, работающих согласованно:
Ротор (вращающийся сердечник):
- Постоянный магнит: Обеспечивает базовое магнитное поле, необходимое для создания крутящего момента.
- Сердечник ротора: Ламинированные листы кремнистой стали с микрозубцами, обработанными методом точной механической обработки. Эти зубцы взаимодействуют с полем статора, создавая шаговое движение.
- Вал: Передает вращательное движение внешней нагрузке.
- Шариковые подшипники: Устанавливается на обоих концах вала, обеспечивая плавное вращение с малым трением даже на высокой скорости.
Статор (неподвижная часть):
- Сердечник статора: Изготовлен из ламинированной кремнистой стали, имеет несколько больших столбов по всей внутренней стенке.
- Обмотки (катушки): Вокруг каждого полюса намотаны провода из высокочистой меди. Последовательная подача напряжения на эти обмотки создаёт вращающееся магнитное поле, которое пошагово приводит в движение ротор.
Торцевые заглушки (корпус):
- Передние и задние заглушки: Обычно они изготавливаются из высокопрочного алюминиевого сплава или стали, точно охватывают ротор и статор, удерживая подшипники на месте.
- Передняя торцевая крышка (монтажный фланец): Определяет стандартный размер рамы двигателя.
- Характеристики шагового двигателя
- Управление скоростью шагового двигателя
- Проводка шагового двигателя
Электрические характеристики | Механические характеристики | ||
---|---|---|---|
Точность угла шага | ±5% | Электрическая прочность диэлектрика | 500 В переменного тока, 1 минута |
Температура окружающей среды | -20℃ ~ +50℃ (не замерзает) | Сопротивление изоляции | 100 МОм мин. при 500 В постоянного тока |
Другие характеристики | Радиальная игра | 0,02 мм макс. (нагрузка 500 г) | |
Макс. допустимая температура | 80℃ | Осевой люфт | 0,08 мм макс. (нагрузка 500 г) |
Класс изоляции | Класс Б |
Объяснение терминов:
- Точность угла шага: Допуск на угол шага двигателя (например, 1,8° ±5%).
- Макс. допустимая температура: Максимальная безопасная температура корпуса двигателя во время работы.
- Температура окружающей среды: Допустимый диапазон температуры окружающего воздуха, в котором работает двигатель.
- Класс изоляции: Классификация (распространён класс B), определяющая теплостойкость системы изоляции двигателя.
- Диэлектрическая прочность (испытание высоким напряжением): Способность изоляции выдерживать высокий потенциал напряжения между обмотками и корпусом двигателя без разрушения.
- Сопротивление изоляции: Мера сопротивления изоляции между обмотками и корпусом двигателя.
- Радиальный люфт: Максимально допустимое перемещение (люфт) вала при приложении силы, перпендикулярной оси вала.
- Осевой люфт: Максимально допустимое перемещение (люфт) вала при приложении силы вдоль оси вала.
Шаговые двигатели вращаются со скоростью пропорционально частоте входных импульсов. Для плавного ускорения и замедления вам понадобится контроллер с возможностью точной регулировки частоты импульсов.
Наши водители поддерживают микрошаг до 256 подразделов, что обеспечивает сверхплавное движение даже на очень низких скоростях.
Правильный проводка имеет решающее значение для производительности.
-
Биполярная проводка (4 провода): Обеспечивает более высокий крутящий момент, требует более сложных драйверов.
-
Униполярная проводка (5 или 6 проводов): Проще в управлении, немного менее эффективен по крутящему моменту.
Мы предоставляем понятные схемы электропроводки и техническая поддержка для обеспечения бесперебойной интеграции.
Сопутствующий продукт
Готовы ли вы реализовать свой следующий проект?
Наша команда инженеров готова оказать поддержку вашему проекту от выбора двигателя до полной интеграции.
📞 Техническая горячая линия: +0086-13536680274
📧 Электронная почта: info@fill-package.com
💬 Онлайн-форма: https://fill-package.com/contact-us/
Давайте принесем точное и мощное движение в вашу систему.
.
Шаговые двигатели Устройства с питанием от постоянного тока. Они не могут работать напрямую от источника постоянного тока, а требуют контроллер/драйвер шагового двигателя, который преобразует входные импульсы в точные последовательности возбуждения катушек.
Большинство систем работают на основе регулируемый источник постоянного тока, как правило 24 В - 48 В, хотя промышленные модели могут поддерживать более широкие диапазоны.
Это наиболее распространенный вопрос при отборе.
-
Метод контроля: Шаговые двигатели обычно работают в управление с разомкнутым контуром (без обратной связи), что упрощает и удешевляет систему. Серводвигатели должны быть замкнутый контур с обратной связью от энкодера, что делает их более сложными и дорогими.
-
Производительность: Шаговые двигатели обеспечивают высокий крутящий момент на низких скоростях, но крутящий момент падает на более высоких скоростях, и они не могут справиться с перегрузкой. Серводвигатели поддерживают стабильный крутящий момент во всем диапазоне скоростей и обладают высокой перегрузочной способностью.
-
Приложение: Выберите шаговый двигатель если ваше приложение требует Экономически эффективное, точное позиционирование со стабильными грузами. Выберите серводвигатель если ваш проект требует очень высокая динамическая реакция, скорость или управление крутящим моментом.
-
Наше решение: Наш серия шаговых двигателей с замкнутым контуром сочетает в себе преимущества обоих вариантов — надежность, сравнимую с надежностью сервопривода, при значительно меньших затратах.
Удерживающий момент — это максимальный крутящий момент, который двигатель может обеспечить, когда он под напряжением, но не вращается. ключевой показатель эффективности от того, какую «силу» может выдержать двигатель.
- Больший удерживающий момент лучше, но только в разумных пределах.
- Завышение крутящего момента приведет к увеличению стоимость, размер и энергопотребление без необходимости.
- Лучший способ — рассчитать максимальный крутящий момент, необходимый для вашего применения, и выбрать двигатель с Запас прочности 30–50%.
- Открытый контур: Контроллер только посылает импульсные команды, не проверяя, достиг ли двигатель заданного положения. Простой и экономичный, подходит для большинства базовых применений.
- Замкнутый цикл: Двигатель имеет кодер Это обеспечивает обратную связь в режиме реального времени. Водитель сравнивает заданное положение с фактическим, немедленно исправляя любые ошибки. Это значительно улучшает точность и надежность, особенно при больших нагрузках
- Двухфазный: Самый распространённый и экономичный, подходит для общей автоматизации.
- Трехфазный: Обеспечивает более плавное движение и меньшую вибрацию по сравнению с двухфазным.
- Пятифазный: Обеспечивает самая плавная и тихая работа, с пониженным резонансом, идеально подходит для высокоточных применений.
- Скорость: Определяется частотой импульсов (количество импульсов в секунду). Чем выше частота, тем выше скорость.
- Направление: Управляется линией сигнала направления (контакт DIR, высокий/низкий уровень).
- Угол: Определяется общим числом импульсов. Больше импульсов = больше угол поворота.
Микрошаговый метод представляет собой технологию привода, при которой полный шаг двигателя (например, 1,8°) делится на множество меньших шагов.
-
Более высокое разрешение: Обеспечивает гораздо более точное позиционирование.
-
Более плавное движение: Снижает вибрацию и шум на низких скоростях.
Наши водители поддерживают до 256 микрошагов на шаг для сверхплавной работы.
Да-наличие водителя обязательноШаговый двигатель не может работать при прямом подключении к источнику постоянного тока. Драйвер преобразует управляющие сигналы (импульсы и направление) в правильные сигналы синхронизации и тока для обмоток двигателя.
Да, нагрев — это нормально. Шаговые двигатели продолжают потреблять ток даже в состоянии покоя, поддерживая удерживающий момент.
-
Безопасная эксплуатация возможна до температура поверхности 80°C.
-
Чрезмерное тепло может указывать на настройки перегрузки по току на водителе.
-
Наш замкнутые и интегрированные шаговые двигатели включать интеллектуальное управление током, уменьшая ненужный нагрев и повышая эффективность.
Потеря шага происходит, когда двигатель не может реагировать на входные команды. Наиболее распространённые причины:
- Крутящий момент нагрузки превышает мощность двигателя.
- Слишком агрессивные настройки скорости ускорения/замедления.
- Слишком низкий ток драйвера.
- Механическое заклинивание в системе трансмиссии.
- Слишком низкое напряжение питания, особенно на высокой скорости.
Одним из главных преимуществ шаговых двигателей является низкие эксплуатационные расходы:
- Нет щеток → минимальный износ.
- Просто убедитесь, чистые поверхности и хорошая вентиляция.
- Регулярно проверяйте проводку и разъемы.
- Следите за подшипниками на предмет необычного шума после длительного использования.
- Избегайте агрессивных и экстремальных сред.