Индукторный шаговый двигатель.

Индукторный шаговый двигатель.

  Шаговый двигатель является одним из важнейших элементов любого печатающего устройства. Шаговые двигатели применяются в матричных, струйных и лазерных принтерах. Существует несколько типов шаговых двигателей и одним из самых широко применяемых является индукторный шаговый двигатель с самоподмагничиванием. Индукторный шаговый двигатель часто используют в приводах сканирующих устройств или для перемещения каретки матричных принтеров. Принцип действия всех шаговых двигателей основан на дискретном изменении состояний магнитного поля в рабочем зазоре двигателя за счет возбуждения тех или иных его обмоток. При перемещении магнитного поля статора, образованного током в обмотках управления (фазах) шагового двигателя, ротор дискретно перемещается вслед за магнитным полем со скоростью и дискретностью, определяемыми типом двигателя и его конструктивными особенностями. Обычно используются двигатели с четырехпроводной передачей. Угловой шаг таких двигателей =360°/(Z*n),

                где  Z - количество зубцов ротора,

                n - количество фаз.

                В печатающих устройствах нашли применение четырехфазные двигатели, поэтому формула для вычисления углового шага =90°/Z.

   Четырехфазный индукторный шаговый двигатель с самоподмагничиванием состоит из статора с восемью полюсными выступами, вокруг которых уложена обмотка, соединенная в четыре фазы (рис. 1). На полюсах ротора имеются зубцы. Ротор представляет собой ферромагнитный пассивный зубчатый цилиндр. Причем зубцовое деление ротора равно зубцовому делению статора.

                При возбуждении какого-либо полюса статора, которое происходит при протекании тока через две обмотки соседних полюсов (I1 и I2 на рис. 1), на этих полюсах возникает магнитный поток Ф имеющий направление, указанное на рис. 1.

Рис. 1

В результате, ротор занимает такое положение, при котором его зубцы совпадают с зубцами этого полюса статора. При этом зубцы ротора относительно зубцов соседних полюсов оказываются сдвинутыми на % зубцового деления. При возбуждении следующего полюса ротор отрабатывает шаг, повернувшись на % зубцового деления. Благодаря такому устройству эти двигатели имеют очень малый угловой шаг (от 1° до 15°) и большое быстродействие по частоте (до 3-4 кГц) при сравнительно низких скоростях вращения. Самоподмагничивание у этих двигателей осуществляется за счет постоянной составляющей тока в фазах статора. Простота конструкции и схемы управления обусловили широкое применение этого типа двигателя.

                Величина шага обратно пропорциональна числу зубцов ротора и числу фаз. Для получения малой величины шага следует увеличить число зубцов на роторе. Однако при этом возрастет диаметр ротора, увеличится его момент инерции и быстродействие падает. Также можно увеличивать число фаз, однако таким путем не идут, так как усложняется построение схемы управления.

                Для четырехфазных шаговых двигателей следующие значения шага при различных значениях количества зубцов:

                Z - количество зубцов,

                ш - угловой шаг (табл. 1).

Таблица  1

                Очень часто в принтерах применяют двигатели с количеством зубцов 48, поэтому при расчете по формуле, приведенной выше можно получить значение углового шага = 1.86°. Значение углового шага некоторыми производителями двигателей указывается непосредственно на ярлыке двигателя.