Магнитная система с двухполюсным ротором и четырехполюсным статором

На рис. 14,а изображена схема магнитной системы с двухполюсным ротором и четырехполюсным статором [Л. 31]. Одна пара полюсов статора выполнена из постоянных магнитов или имеет постоянно включенную на напряжение источника обмотку возбуждения. На другой паре полюсов статора размещена достаточно мощная обмотка управления. Явно выраженный двухполюсный реактивьый ротор имеет клювообразные выступы, определяющие направление вращения однофазного шагового двигателя.

Рис.14а. Магнитоэлектрические разноименнополюсные реверсивные шаговые двигатели (реактивный ротор, подмагничивающие полюсы на статоре)

Система подмагничивания при шаге 180 эл. град и активном роторе представлена на рис. 14,6. Статор выполнен с клювообразными полюсами, а ротор в виде намагниченного цилиндра из бариевых ферритов.

При включенной обмотке управления н. с. ориентирует активный ротор по оси наибольшей магнитной проводимости, преодолевая действие магнита /. При отключении обмотки активный ротор поворачивается под действием статорного магнита па 180°. Для уменьшения потоков рассеяния при отключенной обмотке возбуждения в ярме статора предусмотрен воздушный зазор.

Рис.14б. Магнитоэлектрические разноименнополюсные реверсивные шаговые двигатели (активный ротор, подмагничивающие полюсы на статоре)

Несколько лучшее использование имеют однофазные шаговые двигатели с постоянными магнитами на роторе [Л. 33, 34] и изменением направления тока в обмотке управления (рис. 14,в). Эти однофазные шаговые двигатели должны питаться знакопеременным напряжением.

Рис.14в. Магнитоэлектрические разноименнополюсные реверсивные шаговые двигатели (активный ротор, возбуждение знакопеременными импульсами)

При увеличении числа полюсов (зубцов) намагничивание ротора усложняется, и величина н. с. каждого полюса уменьшается. Поэтому для получения достаточно высоких индукций в воздушном зазоре целесообразно применять конструкции с когтеобразными полюсными наконечниками (рис. 14,г). При этом по системе Ларионова такой ротор может комплектоваться в аксиальном направлении из нескольких идентичных частей.

Разноименнополюсный реверсивный шаговый двигатель большей мощности с активным ротором может быть выполнен с одинаковым числом полюсов (зубцов) статора и ротора [Л. 32,6]. Обмотка управления при этом также должна питаться знакопеременными импульсами.

Рис.14г. Магнитоэлектрические разноименнополюсные реверсивные шаговые двигатели (конструкция ротора с клювообраэными полюсами)

При обесточенной обмотке управления продольная ось активного ротора ориентирована вдоль постоянно подмагниченных полюсов. При поступлении управляющего импульса обмотка управления включается на напряжение источника постоянного тока. Под действием поля обмотки управления ротор, преодолевая сопротивление нагрузки и притяжение постоянно подмагниченных полюсов, поворачивается на 90°, стремясь занять положение, соосное с полюсами обмотки управления. Следующий импульс отключает обмотку управления, и активный ротор в поле постоянно подмагниченных полюсов статора отрабатывает следующий шаг, равный 90°, в направлении клювообразных выступов.

Очевидно, что наибольший момент сопротивления нагрузки, с которым может работать однофазный шаговый двигатель, ограничен синхронизирующим статическим моментом, возникающим при взаимодействии ротора с постоянно подмагниченными полюсами статора. В то же время синхронизирующий статический момент, возникающий при включении обмотки управления, должен быть приблизительпо вдвое большим. Кроме того, момент сопротивления нагрузки устанавливается значительно меньше максимального синхронизирующего статического момента ротора (относительно полюсов возбуждения), так как при большом рассогласовании осей статора и ротора клювообрззные выступы не обеспечивают пускового момента и шаговый двигатель может опрокинуться при поступлении очередного импульса.

Использование однофазного шагового двигателя по моменту в результате невысокое.

Заметим, что описанная конструкция выполнима с любым числом полюсоз на статоре, кратным 4, т. е. 2р=4k, где k=1, 2, 3

Число полюсов реактивного ротора должно быть меньшим. Постоянное подмагничивание при большом числе полюсов с технологической точки зрения проще обеспечивается обмоткой возбуждения. Полюсные катушки обмоток управления и возбуждения размещаются на полюсах статора с чередованием через один полюс. Шаг двигателя равен половине полюсного деления ротора или полюсному делению статора.

Достоинством однофазных шаговых двигателей с подмагничиванием является фиксация ротора двигателя при обесточенных обмотках управления. Это свойство позволяет уменьшить потребление энергии двигателя в паузах, что особенно существенно для объектов с ограниченными запасами энергии. Фиксация ротора при отсутствии возбуждения позволяет также сохранить информацию при потере питания.