Page 54

52

СТАТЬИ И ОБЗОРЫ ОБОРУДОВАНИЯ

При однополярной коммутации ток в обмотках управле% ния протекает в одном направлении, а при двуполярной – в обеих. Синхронизирующий (электромагнитный) момент машины является результатом взаимодействия потока ро% тора с дискретно вращающимся магнитным полем стато% ра. Под действием этого момента ротор стремится занять такое положение в пространстве машины, при котором оси потоков ротора и статора совпадают. Мы рассмотрели ша% говые синхронные машины с одной парой полюсов (р=1). Реальные шаговые микродвигатели являются многопо% люсными (р>1). Для примера приведем двуполюсный трехфазный шаговый двигатель. Двигатель с р пара% ми полюсов имеет зубчатый ротор в ви% де звездочки с рав% номерно располо% женными вдоль ок% ружности 2р посто% янными магнитами. Для многополюсной машины величина углового шага рото% ра равна: 360 αШ = K р T Чем меньше шаг ма% шины, тем точнее (по абсолютной величине) будет отра% батываться угол. Увеличение числа пар полюсов связано с технологическими возможностями и увеличением пото% ка рассеяния. Поэтому р=4...6. Обычно величина шага ро% тора активных шаговых двигателей составляет десятки градусов.

Реактивные шаговые двигатели У активных шаговых двигателей есть один существенный недостаток: у них крупный шаг, который может достигать десятков градусов. Реактивные шаговые двигатели позволяют редуцировать частоту вращения ротора. В результате можно получить шаговые двигатели с угловым шагом, составляющим доли градуса. Отличительной особенностью реактивного редукторно% го двигателя является расположение зубцов на полюсах статора.

Принцип действия реактивного редукторного шагового двигателя: (а) – исходное положение устойчивого равновесия; (б) – положение устойчивого равновесия cдвинутое на один шаг

При большом числе зубцов ротора Zр его угол поворота значительно меньше угла поворота поля статора. Величина углового шага редукторного реактивного шаго% вого двигателя определится выражением: 360 αШ = K Zp T В выражении для KT величину n2 следует брать равной 1, т.к. изменение направления поля не влияет на положение ротора. Электромагнитный синхронизирующий момент реактив% ного двигателя обусловлен, как и в случае обычного синх% ронного двигателя, разной величиной магнитных сопро% тивлений по продольной и поперечной осям двигателя. Основным недостатком шагового реактивного двигателя является отсутствие синхронизирующего момента при обесточенных обмотках статора. Повышение степени редукции шаговых двигателей, как активного типа, так и реактивного, можно достичь приме% нением двух, трех и многопакетных конструкций. Зубцы статора каждого пакета сдвинуты относительно друг друга на часть зубцового деления. Если число пакетов два, то этот сдвиг равен 1/2 зубцового деления, если три, то – 1/3, и т.д. В то же время роторы%звездочки каждого из пакетов не имеют пространственного сдвига, т.е. оси их полюсов полностью совпадают. Такая конструкция сложнее в изго% товлении и дороже однопакетной, и, кроме того, требует сложного коммутатора. Индукторные (гибридные) шаговые двигатели. Стремле% ние совместить преимущества активного шагового двигате% ля (большой удельный синхронизирующий момент на еди% ницу объема, наличие фиксирующего момента) и реактив% ного шагового двигателя (малая величина шага) привело к созданию гибридных индукторных шаговых двигателей. В настоящее время имеется большое число различных конструкций индукторных двигателей, различающихся числом фаз, размещением обмоток, способом фиксации ротора при обесточенном статоре и т.д. Во всех конструк% циях индукторных шаговых двигателей вращающий мо% мент создается за счет взаимодействия магнитного поля, создаваемого обмотками статора и постоянного магнита в зубчатой структуре воздушного зазора. При этом синхро% низирующий момент шагового индукторного двигателя по природе является реактивным и создается намагничиваю% щей силой обмоток статора, а постоянный магнит, распо% ложенный либо на статоре, либо на роторе, создает фикси% рующий момент, удерживающий ротор двигателя в задан% ном положении при отсутствии тока в обмотках статора. По сравнению с шаговым двигателем реактивного типа у индукторного шагового двигателя при одинаковой величи% не шага больше синхронизирующий момент, лучшие энер% гетические и динамические характеристики.

Линейные шаговые синхронные двигатели

Если зубцы ротора соосны с одной диаметрально распо% ложенной парой полюсов статора, то они сдвинуты относи% тельно каждой из оставшихся трех пар полюсов статора соответственно на ј, Ѕ и ѕ зубцового деления. «Электротехнический рынок» № 12 (18) | Декабрь 2007

При автоматизации производственных процессов весь% ма часто необходимо перемещать объекты в плоскости (например, в графопостроителях современных ЭВМ и т.д.). В этом случае приходится применять преобразователь вращательного движения в поступательное с помощью ки% нематического механизма. Линейные шаговые двигатели преобразуют импульсную команду непосредственно в линейное перемещение. Это позволяет упростить кинематическую схему различных электроприводов. Статор линейного шагового двигателя представляет со% бой плиту из магнитомягкого материала. Подмагничивание магнитопроводов производится постоянным магнитом. Зубцовые деления статора и подвижной части двигателя равны. Зубцовые деления в пределах одного магнито%

№12 (18) декабрь 2007г.  

Тема номера: «Трансформаторное оборудование»