Магнитная система двухфазного шагового двигателя

На рис. 19б представлена конструкция шагового двигателя с реактивным ротором [Л. 46], позволяющая получить весьма малый шаг.

Статор имеет четыре полюсных выступа, снабженных симметричными зубцами. На диаметрально расположенных полюсных выступах размещены поочередно включаемые обмотки управления w1 и w2. Ферромагнитный ротор выполняется зубчатым, причем зубцовые деления ротора и полюсных выступов статора одинаковы. Зубцам ротора придается клювообразная форма, что обеспечивает пусковой момент двухфазного шагового двигателя при переключении обмоток управления. С точки зрения распределения магнитных потоков машину можно рассматривать как двухполюсную и двухфазную. С точки зрения образования синхронизирующего статического момента число полюсов шагового двигателя равно числу зубцов ротора. Шаг двигателя равен половине зубцового деления ротора.

Рис. 19б. Магнитная система с одинаковым шагом на статоре и роторе

Число зубцов ротора должно быть четным, но не кратным четырем. При этом зубцы ротора должны быть соосны с зубцами возбужденной диаметральной пары полюсных выступов статора и находиться в поперечном положении по отношению к зубцам второй пары полюсных выступов статора.

При переключении обмоток управления ось результирующей п. с. поворачивается на 90° по или против часовой стрелки в зависимости от полярности возбуждения обмоток управления, а ротор поворачивается на половину зубцового деления в направлении клювообразных выступов зубцов ротора.

Практически конструкция шагового двигателя малоэффективна, так как выполнение клювообразных зубцов ротора при малом зубцовом делении чрезвычайно затруднено по технологическим причинам.

Ниже будет показано, что конструкции редукторных шаговых двигателей вполне надежны и практически целесообразны при наличии трех или четырех обмоток управления. При этом зубцы статора и ротора выполняются симметричными, а цена шага уменьшается до 1/3 или соответственно до 1/4 зубцового деления ротора. Возможность перехода к большему числу фаз отмечается и автором рассмотренной двухфазной конструкции шагового двигателя.

Общий недостаток всех разнообразных нереверсивных двухфазных шаговых двигателей состоит в том, что они имеют узкую зону динамической устойчивости, низкий пусковой момент и не обладают внутренним демпфированием свободных колебаний ротора, за исключением двигателя, показанного на рис 18,в , который за счет возбуждения на роторе имеет внутреннее демпфирование. Устойчивость, пусковые свойства и демпфирование могут быть улучшены при использовании короткозамкнутого витка, охватывающего часть расщепленного несимметричного полюса статора [Л. 47]. На рис. 20,а и б изображены схемы развертки шагового двигателя, поясняющие процесс отработки шага. Статор и ротор имеют одинаковое число полюсов. Ротор выполнен в виде симметричной звездочки из постоянных магнитов. Полюсы статора когтеобразной формы расщеплены и снабжены короткозамкнутым витком, охватывающим прямолинейную часть полюса.