Де застосовують NEMA 23
NEMA 23 ставлять на осі фрезерних і гравіювальних верстатів з ЧПУ, які ріжуть деревину, пластик, композит і алюміній, на портали плазмових і лазерних верстатів, на поворотні осі й подавальні механізми. Момент від 1.2 до 3 Н·м дає змогу вести портал масою в десятки кілограмів через кульково-гвинтову пару, пас або рейку. Для легких 3D-принтерів і граверів такий двигун надмірний, а для важких порталів з довгою рейкою беруть NEMA 34.
Посадкові розміри NEMA 23
Розміри взято з креслень двигунів NEMA 23 довжиною від 52 до 112 мм. Фланець, отвори, буртик і вал однакові в усіх довжин.
| Параметр | Розмір |
|---|
| Ширина квадратного фланця | 56.4 мм |
| Відстань між кріпильними отворами | 47.14 ± 0.2 мм |
| Кріпильні отвори | 4 наскрізні Ø5 мм |
| Посадковий буртик | Ø38.1 мм, висота 1.6 мм |
| Вал | Ø8 мм або Ø6.35 мм, лиска 15 мм |
| Виступна частина вала | 21-22 мм |
| Виводи обмоток | 4 дроти AWG22, 300 мм |
У NEMA 23, на відміну від NEMA 17, отвори в кутах фланця наскрізні: двигун кріплять гвинтами M4 з гайкою або загвинчують гвинти в різьбу кронштейна з боку двигуна. Буртик 38.1 мм центрує двигун в отворі кронштейна або редуктора, тому в кронштейні роблять отвір під буртик з малим зазором.
Довжина корпусу і момент
Фланець у всіх NEMA 23 однаковий, момент зростає з довжиною пакета ротора й статора. Разом із ним зростають маса й момент інерції ротора.
| Довжина корпусу | Утримувальний момент | Струм фази | Де доречний |
|---|
| 52-56 мм | 1.2 Н·м | 2.8 А | легкі осі, вісь Z гравера, поворотні механізми |
| 76 мм | 1.8 Н·м | 3 А | осі X і Y настільного фрезерного верстата |
| 80-82 мм | 2.2 Н·м | 3 А | портал верстата по деревині й пластику з гвинтом або пасом |
| 100 мм | 2.5 Н·м | 4.2 А | портал з рейкою, вісь Z з важким шпинделем |
| 112 мм | 3 Н·м | 3 або 4.2 А | важкі портали, осі верстатів по алюмінію |
У поширених моделей момент інерції ротора 300 г·см² за довжини 56 мм, 680 г·см² за 100 мм і 800 г·см² за 112 мм, маса від 0.7 до 1.7 кг. Довгий двигун дає більше моменту, але важкий ротор гірше розганяється на коротких переміщеннях. Якщо для осі вистачає двигуна 82 мм, двигун 112 мм ставити не потрібно.
Двигуни на 3 А і на 4.2 А з однаковим моментом
Двигуни довжиною 112 мм з моментом 3 Н·м випускають з різною обмоткою. У поширених моделей на 3 А опір обмотки 1.6 Ом та індуктивність 6.8 мГн, у моделей на 4.2 А 1.4 Ом і 1.8 мГн. Утримувальний момент однаковий, різниця проявляється на швидкості.
Без урахування зустрічної ЕРС струм в обмотці наростає до номіналу за час L x I / U. За живлення 36 В двигуну на 3 А потрібно 6.8 мГн x 3 А / 36 В = 0.57 мс, двигуну на 4.2 А 1.8 мГн x 4.2 А / 36 В = 0.21 мс. На 600 об/хв один повний крок триває 60 / (600 x 200) = 0.5 мс: двигун на 3 А вже не встигає набрати струм за крок і втрачає момент, двигун на 4.2 А набирає його із запасом.
Ціна цього виграшу в драйвері. Для двигуна на 4.2 А потрібен драйвер з піковим струмом від 4.2 x 1.41 = 5.9 А, для двигуна на 3 А вистачить драйвера на 4.2 А пікового струму. Двигун на 3 А обирають для повільних осей і простих драйверів, на 4.2 А для швидких порталів.
Вал 8 мм чи 6.35 мм
Вал 6.35 мм це 1/4 дюйма, розмір за стандартом NEMA. Вал 8 мм у метричних двигунів товщий і жорсткіший, під нього простіше знайти муфти й шківи. Одна й та сама модель двигуна може випускатися з обома валами, тому муфту, шків і вхідну втулку редуктора підбирають за фактичним діаметром. Лиска довжиною 15 мм і глибиною 0.5 мм (7.5 мм по лисці у вала 8 мм) тримає стопорний гвинт муфти.
Двигуни з двома валами
У двигуна з двома валами другий кінець виходить крізь задню кришку. На нього ставлять енкодер, маховичок для ручного повороту осі, другий шків для синхронного приводу або гальмо. Задній вал того самого діаметра 8 мм і виступає на 22 мм, тому за двигуном залишають місце під вал і те, що на нього поставлять.
Кріплення
Кронштейн для NEMA 23 беруть жорсткий: двигун довжиною 112 мм важить до 1.7 кг і під час розгону розгойдує тонку пластину. Гвинти затягують навхрест, буртик має увійти в отвір кронштейна без перекосу. Якщо двигун стоїть через редуктор, кронштейн навантажує редуктор, а не фланець двигуна.
Підключення
Штатні дроти AWG22 довжиною 300 мм подовжують екранованим кабелем 4 x 0.5 мм² або 4 x 0.75 мм² для двигунів на 4.2 А. У кабель-канал кладуть гнучкий кабель, розрахований на багаторазовий згин. Екран підключають до землі з боку драйвера, а з’єднання дротів ізолюють термоусадкою: замикання двох фаз може вивести драйвер з ладу.
Типові помилки
- Ставити двигун на 4.2 А на драйвер з піковим струмом 4.2 А: це 3 А діючого струму, 71% від номіналу, і момент падає разом зі струмом.
- Брати найдовший двигун без розрахунку: важкий ротор гірше розганяється.
- Підбирати муфту за назвою NEMA 23, а не за фактичним валом 8 або 6.35 мм.
- Кріпити двигун довжиною 112 мм на тонкий кронштейн.
- Подовжувати дроти тонким неекранованим кабелем.
- Не залишити місця за двигуном з двома валами під задній вал.
