Конструкция четырехфазного шагового двигателя

Простейшим примером четырехфазного шагового двигателя может служить двигатель [Л. 78], на статоре которого с восемью полюсными выступами размещены четыре обмотки управления, каждая из которых состоит из катушек на двух смежных полюсных выступах, соединенных последовательно и встречно. Реактивный девятиполюсный ротор ориентируется двумя своими смежными полюсами относительно возбужденных полюсных выступов статора. При переключении обмоток управления два следующих полюса ротора ориентируются . относительно новой возбужденной пары полюсных выступов статора. Каждому переключению обмоток соответствует поворот ротора на 10°, так как число фиксированных положений ротора на один оборот равно наименьшему общему кратному чисел полюсов ротора и пар полюсных выступов статора — 36. Недостатком двигателя является одностороннее магчитное тяжение при включении каждой из обмоток управления, что может вызвать вредную вибрацию конструкции. Этот недостаток устраняется в шаговом двигателе, изображенном на рис. 2,6 (Л. 79]. Здесь обмотки управления расположены на диаметральных полюсных выступах статора. Реактивный ротор имеет 10 полюсов. Наименьшее общее кратное числа полюсов ротора 10 и числа полюсных выступов статора 8 равно 40, следовательно, шаговый двигатель имеет 40 шагов нa оборот. Это легко проверить ло сдвигам полюсов статора и ротора.

Перспективной является конструкция четырехфазного шагового двигателя редукторного типа, аналогичная описанной выше конструкции трехфазного двигателя. Число полюсных выступов на статоре этих машин и двухполюсном исполнении должно быть равно 8, a ib четырехполюсном 16. На полюсных выступах статора нарезаются симметричные зубцы. Зубцы ротора сдвинуты относительно зубцов смежных полюсных выступов статора на 1/4 зубцового деления. В соответствии с этим при поочередном возбуждении обмоток управления шаг двигателя равен 1/4 зубцового деления, или 45 град. эл.

Дальнейшее увеличение числа обмоток управления нецелесообразно, так как статическая и динамическая ошибки становятся существенно больше шага.

Конструкции многофазных шаговых двигателей известны, например двигатель, изображенный на рис. 40,6 [Л. 80] или [Л.. 81], однако они не получили сколько-нибудь заметного применения. Использование многофазных шаговых двигателей оправдано только в тех редких случаях, когда необходимо получить возможно более высокую синхронную скорость с места, не считаясь со сложностью схемы управления и большими динамической и статической ошибками двигателя.

Подавляющее большинство шаговых двигателей питается через электронный коммутатор от источника постоянного тока. Однако могут быть построены и шаговые двигатели, питающиеся от источника переменного тока. В этом случае частота переменного тока должна рассматриваться как несущая, а частота следования управляющих импульсов, т. е. частота переключения обмоток,— как модулирующая. Примером такого шагового двигателя переменного тока может служить двигатель [Л. 82], изображенный на рис. 41,а и являющийся по конструкции трехфазной асинхронной машиной с неполной беличьей клеткой на роторе. Двигатель работает следующим образом. При включении одной из фаз в воздушном зазоре создается пульсирующее магнитное поле, вдоль оси которого за счет взаимодействия индуцированных в клетке ротора токов с полем ориентируется ротор. При включении второй фазы ось пульсирующего поля в воздушном зазоре смещается па 60 град, эл., и ротор под действием синхронизирующего статического момента поворачивается на тот же угол. Для отработки следующего шага в том же направлении необходимо отключить первую фазу. Таким образом, одновременно включены то одна, то две обмотки управления шагового двигателя. На рис.41,6 показана характеристика синхронизирующего статического момента шестиполюсного шагового двигателя, позволяющего получить 36 шагов на оборот.