SANYO DENKI шаговой двигатель 103H7126-0740 103H71260740 1O3H7126-O74O на складе DC3A

Sanyo Denki 103H7126-0740 | SANMOTION F2 2-фазный гибридный шаговый двигатель — 1,27 Нм, 1,8°, корпус 56 мм, 3А униполярный, 24В, выводные провода

Обзор

Sanyo Denki 103H7126-0740 — это 2-фазный гибридный шаговый двигатель серии SANMOTION F2, обеспечивающий удерживающий момент 1,27 Нм при токе 3А/фазу от источника питания 24В постоянного тока. Угол шага 1,8° обеспечивает 200 дискретных положений на оборот — точное, повторяемое позиционирование без энкодера, управляемое в разомкнутом контуре стандартным драйвером шагового двигателя при значительно меньших затратах и сложности по сравнению с системой сервопривода с обратной связью.

При квадратном фланце 56 × 56 мм и длине 75,8 мм это хорошо пропорциональный шаговый двигатель среднего класса: достаточно мощный с удерживающим моментом 1,27 Нм для работы с нагрузками, типичными для прецизионных позиционирующих столов, приводов линейных актуаторов, систем индексации конвейеров и небольших станков с ЧПУ, при этом достаточно компактный (0,98 кг) для соответствия ограничениям по пространству, которые часто накладывают эти приложения. Совместимый с NEMA 23 типоразмер является одним из наиболее стандартизированных механических интерфейсов в промышленной автоматизации, что означает, что 103H7126-0740 легко устанавливается в оборудование, разработанное для этого класса корпусов, без необходимости использования нестандартных монтажных приспособлений.

Униполярная 6-проводная конфигурация является определяющей электрической характеристикой этого конкретного варианта. Униполярные драйверы проще по схемотехнике, чем биполярные драйверы с H-мостом — обмотки двигателя с отводами от середины позволяют току попеременно протекать через каждую полуобмотку без полного переключения моста, которое требуется биполярным драйверам. Для системных разработчиков, выбирающих драйвер вместе с этим двигателем, униполярный вариант снижает сложность и стоимость драйвера; для систем с существующей униполярной инфраструктурой драйверов, 103H7126-0740 подходит напрямую без модификаций.

Ключевые характеристики

Угол шага 1,8° — 200 шагов, точность в разомкнутом контуре

Угол шага 1,8° является стандартом для 2-фазных гибридных шаговых двигателей этого размера корпуса. Каждый электрический шаг перемещает ротор ровно на 1,8°, обеспечивая 200 шагов на механический оборот. Без какого-либо энкодера двигатель точно выполняет каждую команду шага в пределах своих механических допусков, накапливая положение от начальной точки отсчета путем простого подсчета шагов.

Эта возможность работы в разомкнутом контуре является экономическим аргументом в пользу шаговых двигателей по сравнению с серводвигателями в соответствующих областях применения. Серводвигателю требуется энкодер, сервопривод с обработкой обратной связи в замкнутом контуре, а также соответствующая проводка и настройка параметров. Шаговому двигателю требуется драйвер, который подсчитывает шаги — очевидно, меньше аппаратных и программных средств для приложений, где нагрузка предсказуема, риск потери шага низок, а точность позиционирования ±1,8° (или лучше с микрошагом) соответствует спецификации.

Для приложений, требующих более высокого разрешения позиционирования, чем обеспечивает полный шаг 1,8°, микрошаг — доступный на совместимых драйверах — электронно делит каждый шаг на более мелкие угловые интервалы. Распространенные соотношения микрошага для этого класса двигателей: 1/2 шага (0,9°), 1/4 шага (0,45°), 1/8 шага (0,225°) и до 1/256 шага при самом мелком режиме. Более высокие соотношения микрошага улучшают разрешение позиционирования и снижают пульсацию крутящего момента на низких скоростях, но за счет снижения крутящего момента на микрошаг по сравнению с работой на полном шаге. Момент инерции ротора 103H7126-0740, составляющий 0,36 × 10⁻⁴ кг·м², достаточно низок, чтобы плавно следовать командам микрошага на умеренных скоростях.

Удерживающий момент 1,27 Нм — статическая и динамическая контекст

Удерживающий момент 1,27 Нм — это сила, которую двигатель развивает для сопротивления вращению вала, когда обмотки возбуждены, а ротор находится в неподвижном состоянии в позиции шага. Это максимальный момент, который двигатель может удерживать, прежде чем ротор непреднамеренно сместится — сопротивление, на которое действует механическая нагрузка, когда двигатель находится в покое.

В рабочем режиме доступный крутящий момент ниже удерживающего и еще больше снижается с увеличением скорости. Кривая крутящего момента от скорости гибридного шагового двигателя снижается от значения удерживающего момента при нулевой скорости, через умеренное снижение на низких скоростях, к более резкому падению на высоких скоростях, поскольку индуктивность обмотки ограничивает время нарастания тока в каждом шаге. Сопротивление 0,9 Ом на фазу и характеристики индуктивности этого двигателя определяют форму этой кривой: при напряжении питания 24В и номинальном токе 3А двигатель обеспечивает полезный крутящий момент в своем рабочем диапазоне скоростей с драйвером 24В, хотя более высокие напряжения питания (через драйверы с постоянным током) еще больше расширяют возможности крутящего момента на высоких скоростях.

При расчете нагрузки рабочий крутящий момент, необходимый для учета трения, инерции при ускорении и любой статической нагрузки, противодействующей двигателю, должен быть меньше доступного крутящего момента на рабочей скорости с достаточным запасом прочности. Общие рекомендации Sanyo Denki для шаговых систем предусматривают работу на 50% или менее от доступного крутящего момента на рабочей скорости, чтобы обеспечить надежный запас против пропущенных шагов при переменных условиях нагрузки.

Униполярная 6-проводная конфигурация — простота схемы и совместимость драйвера

103H7126-0740 имеет шесть выводных проводов от корпуса двигателя: две фазные обмотки, каждая с отводом от середины, что дает два провода на конец фазы и один отвод от середины на фазу. В униполярном режиме драйвер последовательно переключает ток через каждую полуобмотку, попеременно возбуждая верхнюю и нижнюю половины каждой фазной обмотки, в то время как отвод от середины подключен к источнику питания. Схема H-моста, необходимая для биполярной работы с полной обмоткой, не требуется — униполярная схема переключения представляет собой более простую компоновку транзисторов или MOSFET.

Практическое следствие: униполярные схемы драйверов дешевле и проще в разработке, чем биполярные драйверы с H-мостом. Для приложений, где аппаратное обеспечение драйвера разрабатывается на заказ или где стоимость является приоритетом на уровне драйвера, униполярная конфигурация двигателя снижает стоимость материалов драйвера. Для приложений, использующих стандартные модули драйверов шаговых двигателей, многие стандартные промышленные драйверы шаговых двигателей поддерживают как униполярную, так и биполярную работу, часто через конфигурацию проводки, а не изменение аппаратного обеспечения.

6-проводное подключение выводными проводами выходит из корпуса двигателя непосредственно в виде оголенных концов, без разъема. Установка требует либо прямого паяного соединения, либо обжимной заделки, либо установки разъема, соответствующего стандарту проводки приложения. Это стандартный подход к подключению для данного класса двигателей в промышленном оборудовании, где подключение производится один раз во время сборки машины, а провода прокладываются через систему управления кабелями к драйверу.

Корпус 56 × 56 мм — SANMOTION F2 в механическом контексте

Квадратный фланец 56 × 56 мм является всемирно стандартизированным механическим интерфейсом для этого класса шаговых двигателей — эквивалентным стандарту монтажа NEMA 23, широко используемому в североамериканском оборудовании и широко применяемому в промышленной автоматизации по всему миру. Диаметр крепежных отверстий, опорный выступ и диаметр вала соответствуют этому стандарту, что означает, что 103H7126-0740 является прямой физической заменой любого эквивалентного двигателя NEMA 23 от других производителей, при условии, что диаметр вала (6,35 мм) и длина (приблизительно 20 мм) соответствуют требованиям муфты машины.

При длине корпуса 75,8 мм это двигатель полной глубины в классе корпусов 56 мм — длиннее и соответственно с более высоким крутящим моментом, чем более короткие варианты с меньшей длиной сердечника в той же серии (которые обычно имеют длину корпуса 45–55 мм при более низких номинальных значениях крутящего момента). Глубина 75,8 мм должна быть подтверждена относительно полости двигателя машины перед заказом, особенно при модернизации, когда оригинальный двигатель мог быть вариантом с более короткой длиной сердечника.

Степень защиты IP40 — защита от прикосновения и защита от твердых предметов размером более 1 мм — подходит для чистых или слабо загрязненных сред, где работает оборудование для прецизионного позиционирования: закрытые шкафы машин, лабораторная автоматизация, обработка полупроводников и производство электроники. Для приложений со значительным воздействием пыли или жидкостей двигатель требует дополнительного защитного кожуха вокруг корпуса двигателя.

SANMOTION F2 — 2-фазная гибридная серия Sanyo Denki

Обозначение SANMOTION F2 относит 103H7126-0740 к линейке гибридных шаговых двигателей Sanyo Denki для прецизионного позиционирования. Гибридная конструкция — сочетающая постоянный магнит шагового двигателя с зубчатым ротором двигателя с переменным магнитным сопротивлением — является доминирующей технологией для прецизионного позиционирования в разомкнутом контуре в этом классе крутящего момента и скорости. Гибридная конструкция обеспечивает более высокий крутящий момент на единицу объема, лучшую точность угла шага и более стабильный удерживающий момент в зависимости от положения ротора по сравнению с более ранними конструкциями шаговых двигателей с постоянными магнитами.

Sanyo Denki производит серию SANMOTION F2 в соответствии с сертификатами CE, UL и TÜV с соблюдением RoHS, охватывая нормативные требования для промышленного оборудования, продаваемого на европейском, североамериканском и азиатском рынках. Сертификаты подтверждают как электробезопасность (диэлектрическая прочность, сопротивление изоляции), так и соответствие директивам по ограничению использования материалов, применимым к конструкции двигателя.

Диапазон рабочих температур от -10°C до +50°C шире, чем типичный диапазон 0–40°C для спецификаций серводвигателей, что отражает более простое тепловое управление шагового двигателя. Без электронной обратной связи или схем энкодера внутри корпуса двигателя, 103H7126-0740 выдерживает нижний предел промышленного температурного диапазона без риска повреждения электронных компонентов, которое ограничивает устройства с закрытой обратной связью.

FAQ

В1: Можно ли управлять 103H7126-0740 как биполярным двигателем вместо униполярного?

Да, с модификацией проводки. 6-проводной униполярный двигатель может быть подключен в биполярной последовательной или биполярной параллельной конфигурации, используя соответствующие пары проводов и оставляя выводы от середины либо разомкнутыми (последовательно), либо подключенными в соответствии со схемой биполярного параллельного подключения. Биполярное последовательное подключение использует обе половины каждой обмотки последовательно, увеличивая крутящий момент на низких скоростях, но снижая производительность на высоких скоростях. Биполярное параллельное подключение уменьшает эффективное сопротивление и индуктивность на фазу, улучшая крутящий момент на высоких скоростях за счет необходимости драйвера, способного работать с удвоенным током. Номинальный ток двигателя 3А/фазу относится к униполярной конфигурации; биполярное подключение изменяет эффективные требования к току и напряжению и должно быть пересчитано в соответствии со спецификацией драйвера.

В2: Какой ток и напряжение драйвера следует использовать с 103H7126-0740?

Номинальный ток составляет 3А/фазу при сопротивлении фазы 0,9 Ом. Стандартной конфигурацией является драйвер с импульсным регулированием постоянного тока, настроенный на 3А/фазу. Напряжение питания должно быть значительно выше падения напряжения на резисторе двигателя (3А × 0,9 Ом = 2,7В на фазу при номинальном токе), чтобы драйвер мог эффективно регулировать ток — напряжение питания 24В является номинальным и обеспечивает достаточную скорость нарастания тока для умеренных рабочих скоростей. Более высокие напряжения питания (до максимума драйвера) улучшают крутящий момент на высоких скоростях, позволяя быстрее нарастать току в течение каждого периода шага, но требуют драйвера с постоянным током, который регулирует ток фазы до 3А независимо от напряжения питания. Работа двигателя с напряжением питания, которое приводит к нерегулируемому току выше 3А/фазу, вызовет перегрев.

В3: Означает ли угол шага 1,8°, что двигатель всегда позиционируется с точностью ±1,8°?

1,8° — это заданный инкремент шага, а не гарантированная точность. Гибридные шаговые двигатели имеют типичную точность шага ±3–±5% от одного шага, не накапливаемую — для шага 1,8° это означает примерно ±0,054° до ±0,09° на шаг, и ошибка не накапливается при нескольких шагах (ошибка положения при любом шаге не зависит от ошибки при предыдущем шаге). Точность полного шага достаточна для большинства промышленных приложений позиционирования. Для приложений, требующих более высокой угловой точности — обработка полупроводников, позиционирование оптических приборов — микрошаг и геометрия механического ходового винта или ременной передачи дополнительно снижают эффективную неопределенность положения на рабочей поверхности.

В4: Какова максимальная рабочая скорость для 103H7126-0740?

Sanyo Denki не публикует единого значения максимальной скорости для серии SANMOTION F2, поскольку используемая скорость зависит от доступного крутящего момента на этой скорости, который, в свою очередь, зависит от напряжения питания драйвера и регулирования тока. В качестве общего ориентира, 2-фазные гибридные двигатели этого класса при униполярной работе от 24В обычно обеспечивают полезный крутящий момент до примерно 500–1000 шагов/секунду (150–300 об/мин), прежде чем крутящий момент упадет ниже требуемого для многих приложений позиционирования. С драйвером с постоянным током и более высоким напряжением питания используемая скорость значительно увеличивается. Правильный подход заключается в построении кривой крутящего момента от скорости двигателя в реальных условиях драйвера и подтверждении того, что доступный крутящий момент превышает требуемый крутящий момент нагрузки на максимальной рабочей скорости с 50% запасом прочности.

В5: Каковы основные режимы отказа, которые следует проверять при оценке подержанного 103H7126-0740?

Измерьте сопротивление между фазами и сопротивление между фазой и землей. Каждая пара фаз (от конца до конца по всей обмотке) должна показывать примерно 1,8 Ом (2 × 0,9 Ом); отвод от середины к каждому концу должен показывать примерно 0,9 Ом. Значительное отклонение указывает на повреждение обмотки или обрыв. Проверьте сопротивление изоляции между любым выводом обмотки и корпусом двигателя меггером — значения ниже 100 МОм указывают на деградацию изоляции. Поверните вал вручную, чтобы убедиться в плавной работе подшипников без заеданий или осевого люфта. Убедитесь, что выводные провода целы, без потертостей или повреждений в точке натяжения, где провода выходят из корпуса двигателя — усталость провода в этой точке является наиболее распространенным механическим отказом двигателей, находившихся в эксплуатации.