Двухфазный шаговый двигатель с активным ротором

Одна из ранних конструкций шаговых двигателей с активным ротором описана в [Л. 49]. Как показано на рис. 22а, на статоре двигателя с числом пазов, кратным 4, уложены две обмотки управления состоящие из катушек, охватывающих один зубец и соединенных последовательно и параллельно через одну. Обмотки управления взаимно смещены на одно зубцовое деление статора, т. е. на половину попюсного деления или на 90 град. э.л.

Рис. 22a. Схема магнитной цепи двухфазного шагового двигателя с активным ротором

Ротор с электромагнитным возбуждением, которое подается через контактные кольца, имеет число полюсов, равное половине числа пазов статора. Обмотки управления статора включаются на напряжение источника .постоянного токл поочередно, с изменением полярности при каждом включении. Порядок коммутации обмоток показан в табл.8 и представлен в виде временного графика на рис. 22б. Циклограмма коммутации тока в обмотках двухфазного шагового двигателя с активным ротором

Ротор с электромагнитным возбуждением, которое подается через контактные кольца, имеет число полюсов, равное половине числа пазов статора.

Обмотки управления статора включаются на напряжение источника постоянного тока поочередно, с изменением полярности при каждом включении. Порядок коммутации обмоток управления показан в табл.8 и представлен в виде временного графика на рис. 22б.

Рис. 22б. Циклограмма коммутации тока в обмотках управления двухфазного шагового двигателя с активным ротором

При включении одной из обмоток управления зубцы статора возбуждены через один с чередующейся полярностью. Полюсы ротора ориентируются вдоль осей возбужденных зубцов статора. При переключении обмоток управления ось результирующей н. с. и ротор смещаются на одно зубцовое деление статора по или против направления вращения часовой стрелки в зависимости от полярности включения очередной обмотки управления. Таким образом, для обеспечения реверса необходимо изменить полярность включения одной из обмоток управления, сохраняя очередность коммутации обмоток управления. Шаг двигателя равен половине полюсного деления ротора или зубцовому делению статора. Зона статической устойчивости составляет Оуст = ±2а. Если ограничиться рассмотрением первой пространственной гармоники синхронизирующего статического момента М(0)=M1sin p0, то пусковой момент при холостом ходе равен максимальному синхронизирующему статическому моменту, а предельный момент нагрузки, с которым шаговый двигатель может быть пущен, составляет 71% от максимального синхронизирующего статического момента . Эти выводы легко сделать, рассматривая совмещенные статические характеристики шагового двигателя (рис. 6а).

Отметим основные недостатки этой конструкции шагового двигателя. По меди машина используется лишь наполовину, так как в образовании синхронизирующего статического момента участвует одновременно лишь одна обмотка управления. В моменты переключения обмоток управления мгновенное значение синхронизирующего статического момента проходит через нуль. Наличие скользящего контакта снижает надежность двигателя.

Эти недостатки устраняются в шаговом двигателе, разработанном в МЭИ, который является дальнейшим развитием рассмотренной конструкции шагового двигателя [Л. 50].

На статоре двигателя с числом пазов, кратным 4, в полузакрытых пазах размещаются в один или два слоя две обмотки управления. У каждой обмотки управления шаг секций по пазам равен двум зубцовым делениям. Обмотки управления сдвинуты между собой на одно зубцовое деление статора, что соответствует 90 град. эл. В совокупности обмотки управления образуют на статоре двухфазную обмотку с числом пазов на полюс и фазу q=1 (рис. 23а). Такое размещение обмоток управления обеспечивает при определенной полярности их совместного включения возбуждение зубцов статора через один с чередующейся полярностью, причем результирующая н. с., действующая вдоль осей возбужденных зубцов, равна сумме н. с обеих обмоток управления.

Рис. 23а. Двухфазная обмотка управления шагового двигателя с активным ротором и полюсная система ротора

Эпюры фазных и результирующей н. с. представлены на рис. 23а. Число полюсов активного ротора, выполненного в виде звездочки из постоянных магнитов, равно половине числа зубцов статора. Полюсы ротора, условно показанные на рис.23б, ориентируются вдоль осей возбужденных зубцов статора.

Рис. 23б. Кривые синхронизирующего статического момента

1 - без скоса пазов статора; 2 - со скосом пазов статора.