Реактивный шаговый двигатель редукторного типа

На основе изложенных принципов был разработан и испытан редукторным шаговым двигателем [Л. 75]. На рис. 40а показаны статор , и ротор такой конструкции шагового двигателя в двухполюсном исполнении. Каждая обмотка управления состоит из двух катушек, размещенных на диаметральных участках спинки статора. В зависимости от схемы коммутации обмотки соединяются в звезду с выведенной нулевой точкой или без выведенной нулевой точки. Все обмотки одновременно обтекаются током и создают результирующую н. с., ось которой при поочередном реверсировании полярности включения обмоток занимает положения, совпадающие с осями полюсных выступов статора. За счет смещения зубцов ротора относительно зубцов различных полюсных выступов статора каждому переключению соответствует поворот ротора на 1/3 зубцового деления. Направление вращения определяется очередностью коммутации обмоток.

Рис. 40a. Реактивный шаговый двигатель редукторного типа с тороидальной обмоткой

Все обмотки одновременно обтекаются током и создают результирующую н. с., ось которой при поочередном реверсировании полярности включения обмоток занимает положения, совпадающие с осями полюсных выступов статора. За счет смещения зубцов ротора относительно зубцов различных полюсных выступов статора каждому переключению соответствует поворот ротора на 1/3 зубцового деления. Направление вращения определяется очередностью коммутации обмоток.

Рис. 40б. Rонструкция шагового двигателя Реактивный шаговый двигатель редукториого типа с активным ротором

Процесс коммутации состоит из отключения обмотки управления (практически мгновенного) и включения ее с обратной полярностью. При отключении обмотки управления ось результирующей н. с. смещается на половину шага, т. е. на 30 град, эл., но ротор сначала отрабатывает первую половину шага. Далее по мере нарастания тока обратного направления в коммутируемой обмотке управления ось результирующей н. с. смещается еще на 30 град, эл., и ротор отрабатывает вторую половину шага. Как было показано в докладе Ошима н Эгава «Высокоскоростной шаговый электродвигатель», сделанном на I международном конгрессе по автоматическому управлению [Л. 76], при таком характере отработки шага амплитуда свободных колебаний ротора резко снижается, и двигатель работает более устойчиво.

Методика проектирования и электромагнитного расчета шаговых двигателей с редукторами дана в [Л. 77]. Характеристика синхронизирующего статического момента с учетом насыщения магнитной системы может быть рассчитана по формуле

При проектировании трехфазных двухполюсных редукторных шаговых двигателей смещение зубцов ротора относительно зубцов смежных полюсных выступов статора на 1/3 зубцового деления может быть получено (при симметричном расположении полюсных выступов статора и одинаковом распределении зубцов- по полюсным выступам), если число зубцов ротора четное, но не делится на три. В общем случае для m-фазного и 2р-полюсного редукторного шагового двигателя число зубцов ротора должно делиться на число полюсов и не должно делиться на число фаз. При выполнении этого условия сдвиг зубцов ротора относительно зубцов смежных полюсных выступов статора получается автоматически. В заключение отметим, что число полюсных выступов статора редукторных шаговых двигателей равно произведению числа обмоток управления на число полюсов, т. с. определяется числом осей результирующей н. с. в воздушном зазоре, как и для всех электрических маши; Таким образом, двухполюсные редукторные шаговые двигатели с тремя обмотками управления имеют шесть полюсных выступов на статоре, четырёхполюсные двенадцать и т. д.

До сих пор речь шла исключительно о реактивных двигателях с тремя обмотками управления. Шаговый двигатель с активным ротором практически не строятся с тремя обмотками управления, так как достаточно двух обмоток для обеспечения устойчивой работы во всех режимах и осуществления реверса направления вращения.

Напротив, реактивные двигатели с тремя обмотками управления хотя и являются вполне работоспособными, но не обеспечивают работы без сбоев, в некоторых режимах из-за малой зоны устойчивости.

Рис. 41a. Схема включения обмоток шагового двигателя с управлением от сети переменного тока

Рис. 41. Cтатическая характеристика обмоток реактивного двигателя с управлением от сети переменного тока

В гл. 1 было показано, что минимальное число обмоток управления, обеспечивающее устойчивую работу реактивного двигателя во всех режимах, равно четырем или трем при шеститактной схеме управления. Переход к шеститактной схеме управления и четырехфазиым шаговым двигателям связан с некоторым усложнением схемы управления, но его следует считать целесообразным и правильным в подавляющем большинстве случаев, так как при этом практически исключается потеря информации в шаговом двигателе.