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.

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 можно вычислить по формуле:

  Qш=360°/(Z*n),

 где   Qш – угловой шаг двигателя,   Z – количество зубцов ротора, n – количество фаз.

В печатающих устройствах нашли применение четырехфазные двигатели, поэтому формулу для вычисления углового шага можно преобразовать к следующему виду:

  Qш=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.

Рис. 1.

 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. 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 ¼ зубцового деления. При возбуждении следующего полюса ротор отрабатывает шаг, повернувшись на ¼ 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, Qш – угловой шаг.

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