Как шагает ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ?

DZEN · 30.11.2025 04:35

Ключевые темы и таймкоды

Введение в шаговые двигатели

0:00

Николай рассказывает о своем намерении разобрать 3D-принтер и показать шаговые двигатели.
Видео посвящено устройству шаговых двигателей, их точности, различиям между шагом, полушагом и микрошагом, а также роли драйверов.
Николай обещает объяснить, почему двигатели работают по-разному с разными драйверами.

Применение шаговых двигателей

0:53

Шаговые двигатели используются в 3D-принтерах, ЧПУ станках, роботизированных руках и роботах.
Их уникальность заключается в точности: 200 шагов за оборот, иногда 400 шагов.
Шаг — это точный поворот вала ротора на определенный угол.

Принцип работы шагового двигателя

1:29

В двигателях на 200 шагов каждый шаг составляет 1.8 градуса.
Николай объясняет, как достигается такая точность и стабильность.
Он рисует схему шагового двигателя на 8 шагов для лучшего понимания.

Устройство шагового двигателя

2:10

Две обмотки, каждая разделена на четыре части, намотаны на сердечники.
При подаче питания на обмотку сердечники создают чередующиеся магнитные поля.
При смене полярности питания сердечники перемагничиваются.

Удержание ротора

2:58

Обмотки и сердечники образуют статор, ротор выполнен из постоянных магнитов.
При подаче питания на одну обмотку, ротор удерживается в четырех точках.
Это свойство важно для предотвращения самопроизвольного движения.

Совершение шагов

4:29

Для совершения шага подается питание на вторую обмотку и убирается с первой.
Это приводит к намагничиванию других сердечников и повороту ротора на 45 градусов.
Для поворота в другую сторону подается питание на вторую обмотку другой полярностью.

Увеличение количества шагов

5:23

Восемь шагов за оборот недостаточно точны для некоторых применений.
Можно увеличить количество шагов до 16, подавая питание на обе обмотки одновременно.
Это позволяет улучшить точность без необходимости переделывать конструкцию.

Полушаги и микрошаги

6:07

Полушаги позволяют совершать 16 шагов за оборот, усложняя управление двигателем.
Микрошаги могут разбивать один шаг на 250 и более шагов, что требует точного дозирования мощности.
Современная электроника позволяет управлять микрошагами, но это усложняет управление двигателем.

Принцип работы микрошагов

6:47

Питание подается на две обмотки одновременно, но с разной мощностью.
Ротор занимает положение между обмотками, если на обе подается 50% мощности.
При 25% на одной обмотке и 75% на другой, ротор притягивается ближе к обмотке с большей мощностью.

Проблемы микрошагов

7:19

Микрошаги уменьшают силу удержания ротора и усложняют управление двигателем.
Современные контроллеры, такие как драйверы шаговых электродвигателей, решают эти проблемы.

ШИМ и его применение

8:08

ШИМ широтно-импульсная модуляция ограничивает мощность, подаваемую на обмотки.
ШИМ используется для точного позиционирования ротора в нужном положении.
Современные драйверы решают проблему шума, используя более высокие частоты ШИМ.

Конструкция двигателей 3D-принтеров

9:33

Двигатели 3D-принтеров имеют схожие конструкции с большими двигателями ЧПУ станков.
Ротор состоит из двух зубчатых колес с неодимовым магнитом между ними.
Одно колесо намагничено южным полюсом, другое — северным, что увеличивает силу удержания и количество шагов.

Статор и его особенности

11:16

Статор имеет зубья, которые взаимодействуют с зубьями ротора.
Статор состоит из двух обмоток и восьми сердечников с шестью зубьями на каждом.
Ротор имеет 50 зубьев на каждом колесе, что соответствует 48 зубьям на статоре.

Принцип работы шагового двигателя

12:00

Подача питания на одну обмотку намагничивает сердечники.
Сердечники с шестью зубьями удерживают ротор в двенадцати точках.
Сердечники с северным полюсом также фиксируют ротор, предотвращая совпадение зубьев.

Удержание ротора

12:54

Южно-намагниченное колесо ротора также удерживается в одном положении.
Шаговый двигатель практически невозможно провернуть руками.
Разные размеры двигателей обусловлены длиной зубьев, что влияет на силу удержания и крутящий момент.

Подача питания на вторую обмотку

13:45

Подача питания на вторую обмотку поворачивает ротор в другую сторону.
Один шаг составляет 1.8 градуса, что позволяет использовать полушаги и микрошаги.
Устройство двигателя простое и гениальное, что обеспечивает высокую точность.

Применение в 3D-принтерах

14:43

Двигатели используются без редукторов для точного позиционирования.
Редукторы применяются для увеличения крутящего момента.
Точные шаги двигателя позволяют обходиться без датчика положения ротора.

Заключение

15:38

Биполярный шаговый двигатель является самым распространенным.
Видео содержит достаточно информации о шаговых двигателях.
Призыв к подписке, лайкам и комментариям для других видов двигателей.