Описание конструкций однофазных шаговых двигателей

Конструкция шагового двигателя с несимметричной магнитной системой имеют клювообразные выступы на полюсах статора или ротора. Возможно также выполнение выступов на статоре и роторе в различных направлениях.

Реактивные однофазные шаговые двигатели такого типа с тороидальной обмоткой управления приведены на рис. 13 [Л. 31]. Число полюсов дискового ротора равно числу полюсов статора. Однофазный шаговый двигатель управляется однополярными импульсами.

Рис. 13. Реактивные однофазные шаговые двигатели с клювообразными полюсами. 1 — ротор; 2 — вал; 3 — статор; 4 - зубцы; 5—обмотка.

Многополюсный ротор 1 охвачен по периферии со всех сторон тороидальным электромагнитом статора, состоящим из кольцевого корпуса с зубцами и кольцевой обмотки. Между полюсами ротора и статора предусмотрен минимальный воздушный зазор.

При включении обмотки на напряжение источника постоянного тока под действием синхронизирующего статического момента ротор удерживается в положении устойчивого равновесия по продольной оси, соответствующем минимальному сопротивлению его магнитной системы (полюсы якоря против полюсов статора). Если бы якорь перед включением обмотки занимал положение, смещенное относительно продольной оси на половину полюсного деления, то при включении он переместится в положение устойчивого равновесия с некоторым полезным вращающим моментом. Направление вращения якоря обусловливается асимметрией его полюсов. Ротор повернется в сторону, соответствующую уменьшению магнитного сопротивления, т. е. в сторону клювообразных выступов на полюсах якоря.

Полюсными зубцами может быть снабжена лишь одна кромка торцового магнитопровода (рис. 13,г), однако при таком выполнении снижается вращающий момент двигателя.

При наличии механизма обратного торможения (по типу обгонной муфты), обеспечивающего сдвиг полюсов в пусковом положении, можно работать также при симметричной форме полюсов (зубцов) ротора и статора.

В этом случае, отрабатывая шаг, ротор, имеющий запас кинетической энергии, будет проскакивать положение устойчивого равновесия. Механизм обратного торможения при изменении знака скорости заклинит ротор в некотором промежуточном положении. Теоретически (если рассматривать ротор как математический маятник) амплитуда колебаний в обе стороны относительно положения устойчивого равновесия будет одинаковой и равной половине полюсного деления, поскольку мы предположили, что первый шаг отрабатывался именно при таком начальном смещении якоря. При работе на инерционную нагрузку описанная идеализированная отработка шага близка к действительной. Фиксирующий механизм может быть выполнен также в виде звездочки с упором, ориентирующим зубцы ротора со сдвигом относительно зубцов статора [Л. 32]. Однофазные нереверсивные двигатели с подмагничнванием имеют гарантированный пусковой момент и не нуждаются в принудительном начальном смещении дополнительными средствами.