Расчет нереверсивного двухфазного шагового двигателя

На полюсах статора размещены две обмотки. Каждая обмотка управления на двух соседних полюсах уложена во взаимно противоположных направлениях, а на одном и том же полюсе они намотаны встречно. Обмотки управления возбуждаются поочередно. При включении одной из обмоток управления она создает чередующуюся полярность полюсов статора, в результате чего поле подмагничивания под четными полюсными выступами ослабляется или опрокидывается, а под нечетными — усиливается. Ротор ориентируется вдоль оси результирующей н. с., т. е. вдоль оси некоторой пары полюсных выступов, под которыми поле усилено. При переключении обмоток управления ось результирующей н. с. смещается на одно полюсное деление статора, и ротор отрабатывает шаг, равный полюсному делению статора, в направлении клювообразных выступов.

Заметим, что обмотки управления статора в пространстве взаимно не смещены. В электромагнитном отношении они эквивалентны одной обмотке управления, направление тока в которой реверсируется. Таким образом, данную конструкцию можно отнести к шаговый двигатель с несимметричным активным ротором с одной обмоткой управления.

Использование двигателя низкое, так как из 12 полюсов статора в создании синхронизирующего статического момента на валу одновременно участвуют только два полюса. Наличие подмагничивания обеспечивает двигателю фиксирующий момент при обесточенных обмотках управления. Двухфазный шаговый двигатель может использоваться в индикаторных устройствах.

В конструкции двухфазного шагового двигателя, изображенного на рис. 18,г [Л. 44], с целью уменьшения цены шага на роторе предусмотрено шесть клювообразных полюсов. При поочередном возбуждении обмоток управления, размещенных на диаметральных полюсах статора, двигатель отрабатывает шаговые перемещения, равные 360°/22Г. Динамическая добротность (АГмаксАО этого двухфазного шагового двигателя также низка, так как в создании синхронизирующего статического момента на валу участвуют одновременно только два из шести полюсов ротора.

Рис. 18г. Нереверсивный двухфазный шаговый двигатель с клювообразными полюсами (шаговый двигатель с реактивным ротором в различным числом полюсов (зубцов) статора и ротора)

Дальнейшим усовершенствованием конструкции шагового двигателя этого типа является конструкция, разработанная в МЭИ [Л. 45]. Уменьшение цены шага здесь достигается за счет выбора числа зубцов ротора равным 3/2 числа зубцов статора. На рис. 19,а дана схема развертки двигателя.

Рис. 19а. Схема развертки двухфазного шагового двигателя с различным зубцовым шагом на статоре и роторе

В пазах статора 1 шагового двигателя размещаются две одинаковые обмотки управления 2 и 3, сдвинутые между собой на одно зубцовое деление. Обмотки управления могут состоять из секций с шагом по пазам, равным двум зубцовым делениям, или из катушек, намотанных на спинку статора и соединенных через одну последовательно и встречно.

Одна из обмоток выполняет функции обмотки возбуждения и постоянно включена с неизменной полярностью на напряжение источника постоянного тока. Другая обмотка выполняет функции обмотки управления, направление тока в ней реверсируется при поступлении каждого управляющего импульса. Обе обмотки создают совместно результирующую н. с., распределенную в воздушном зазоре машины так, что зубцы статора возбуждаются через один с чередующейся полярностью. При реверсировании тока в обмотке управления ось результирующем н. с. смещается на одно зубцовое деление, т. е. невозбужденные зубцы статора возбуждаются, а магнитный потенциал возбужденных зубцов снижается до нуля. При следующей коммутации обмотки управления тюле в воздушном зазоре смещается на одно зубцовое деление в обратном направлении, возвращаясь в исходное состояние и т. д. Ротор благодаря наличию клювообразных выступов на статоре вращается все время навстречу выступам.

Каждой коммутации соответствует шаговое перемещение ротора, равное половине зубцового деления ротора или 1/3 зубцового деления статора 180°/zr.

Использование обмотки управления и обмотки возбуждения позволяет существенно улучшить динамическую добротность шагового двигателя.

Один из двухфазных шаговых двигателей описанной конструкции имеет 16 пазов на статоре, 24 зубца на роторе, шаг 7,5°, максимальный синхронизирующий статический момент 1 500 кГ • см, пусковой момент 300 Г • см. При использовании обгонного фиксатора пусковой момент може быть значительно повышен.