RU1809506C

RU1809506C - Электрический шаговый двигатель

Info

Publication number: RU1809506C
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Левин; Альберт Дмитриевич Серебряков
Original assignee: Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1990-01-08
Filing date: 1990-01-08
Publication date: 1993-04-15

Abstract

Использование: в автоматизированном электроприводе с управлением от ЭВМ. Сущность изобретени : двигатель содержит зубчатые полюсные выступы 1-8 на статоре 9 и две обмотки: m-фазную обмотку управлени 11 и однофазную обмотку возбуждени 12. Кажда фаза управлени охватывает все полюсные выступы, катушка фазы - m выступов. Полюс статора включает 2т полюсных выступов. Шаги по зубцам смежных полюсных выступов одного полюса выбираютс равными ty tz(Ky ± TJ-), а по зубцам смежных полюсных выступов полюсов раз1 1 ной пол рности ть tz(Kb -Ы- ), где m число фаз, tz - зубцовый шаг ротора, Ку, Кь - целые числа. Благодар этому повышаетс эффективность использовани магнитного потока, растет коэффициент взаимоиндукции обмоток, увеличиваетс момент и улучшаетс демпфирование колебаний ротора при отработке шагов. 1 ил.

Description

(3 1

S Л Л ЛГ J1J1JTJ1JTJTJTJTJ1

LAJ6V1

л

J

СгУ И)- Ш LAH:

Л ЛГ J1J1JTJ1JTJTJTJTJ1

л

J

СгУ И)- Ш LAH:

и

/о

о

ii.

-Jd

Изобретение относитс к электрическим машинам, точнее к электрическим шаговым двигател м, и может быть использовано при создании автоматизированного электропривода с управлением от ЭВМ.

Цель изобретени - повышение момента и надежности путем улучшени демпфировани колебаний ротора за счет улучшени использовани магнитной цепи и увеличени электромагнитной св зи обмоток ,

Поставленна цель достигаетс тем, что в электрическом шаговом двигателе, содержащем зубчатый ротор и статор с зубчатыми полюсными выступами, в пазы между которыми уложены катушки обмоток управлени и возбуждени , образу полюса чередующейс пол рности, согласно изобретению, катушки каждой из фаз обмотки управлени охватывают все полюсные выступы, а одна катушка фазы - m полюрных выступов, при этом каждый полюс включает 2т полюсных выступов при шаге по зубцам смежных полюсных выступов полюса одной пол рности

ty tz(Ky±2-). а полюсов разной пол рности

tb tz(Kb + -Ј ± 7), где tz - шаг по зубцам

ротора, m -- число фаз, Ку, Кь - целые числа.

Изобретение иллюстрируетс фигурой, где представлена развертка зубцовой зоны, размещение катушек обмоток возбуждени и управлени , их соединение между собой.

Электрический шаговый двигатель содержит зубчатый ротор 1 и статор 2 с зубчатыми полюсными выступами 3-10. В пазы 11 между полюсными выступами 3-10 уложены катушки 12 фаз 13,14, обмотки управлени и катушки 15 обмотки возбуждени 16. При этом катушки каждой из фаз 13, 14 обмотки управлени охватывают все 3-10 полюсные выступы, а одна катушка фазы - m полюсных выступов. В рассматриваемом примере число фаз управлени m 2. Каждый полюс 17, 18 включает 2т 2.2 4 полюсных выступа 3-6 и 7-10. Шаг tz по зубцам 19 ротора 1 посто нный, посто нным и равным tz вл етс и шаг по зубцам 20 одного полюсного выступа статора 2. Шаг по зубцам смежных полюсных выступов полюса одной пол рности ty

1 tz(Ky -TTfz) а полюсов разной пол рности

tb-tz(Kb+ ±2rrDПри указанном выше соотношении шагов число зубцов ротора определ етс равенством

zp 4рт(а - 1) + 2р(2т - 1XKV ± J-) +

i2p(Kb + l±2).

2т

где р - число пар полюсов.

Тогда дл приведенной на фигуре конструкции , если р«1, Ку Кь 1. m 2, число зубцов на одном полюсном выступе а 2, знак + в скобках,

15

Сели при определении шагов прин ть

35 знак,- в скобках, то ty 4 tz, tb tz.

Дл этого случа число зубцов статора zc 4pma 4.1.2.2 16, число зубцов ротора zp 15. Шаги по зубцам смежных полюсных

3R

выступов ty -т tz и tb Ґ tz обеспечивают

достаточные по величине щели дл укладки обмоток

311 biuy ty-bz ;tz- -tz.

5

0

5

0

5

Ьцц tb - bz % tz д tz.

. Здесь bz -n tz - относительна ширина зубца статора.

При Ку и Кь, больших единицы, увеличиваютс соответственно шаги по зубцам, принадлежащих разным полюсным выступам , возрастает при этом объем паза. Поэтому выбор Ку и KJ, слишком большими нецелесообразен, так как паз может оказатьс недостаточно заполненным проводниками катушек обмоток, использование объема становитс низким. Поэтому целесообразными значени ми при определении шагов по зубцам смежных полюсных выступов вл ютс Ку « Кь 1, bz - (0,25...0,5)tz, .

Двигатель работает следующим образом . При подаче посто нного тока в обмотку возбуждени 16 создаютс магнитные потоки возбуждени полюсных выступов 3-10. Эти потоки обусловливают потокосцепле- ни с фазами обмотки управлени 13 и 14:

ЧЛз WKy(O3 + Ф4 - Фз - Фб - Ф - Фб +

+Ф9 + Фю);

Мку(Ф4 + Ф5 - Фб 4 Ф - Фв - Ф9 + +Ф10-Ф1),

где WKy - число витков в катушке фазы в обмотки управлени .

Таким образом, с каждой из обмоток управлени сцеплены потоки возбуждени всех полюсных выступов, тогда как в прототипе - лишь половины полюсных выступов. Эта особенность расположени обмоток повышает использование магнитной цепи и увеличивает электромагнитные св зи обмоток .

При подаче в фазу 13 обмотки управлени импульса тока, например, положительной пол рности в полюсных выступах 3, 4, 9, 10 направлени магнитных потоков возбуждени и управлени совпадут, а дл полюсных выступов 5, 6, 7, 8 эти потоки окажутс направленными встречно. Благодар этому ротор будет стремитьс зан ть такое положение, при котором его зубцы 19 расположились бы по отношению к зубцам 20 полюсных выступов так, чтобы обеспечивалось максимальное потокосцепление с фазой 13 обмотки управлени , Этому положению будет соответствовать поворот ротора на одну восьмую зубцового шага вправо по отношению к показанному на фигуре. Действительно, если ввести обозначени проводимостей воздушных промежутков между зубцами полюсных выступов статора и ротора, как функций угла поворота ротора а

Аз Аэ ао + aicos(zp or); А 4 А ю ао + aicos(zpa- 90°); ао + aicos(zp a-180°); Ае А в ао + a-fcos(zp a - 270°),

где ар и ai - посто нна и перва гармоники изменени проводимостей, то потокосцепление фазы 13 обмотки управлени запишетс в виде

13 Л/куРв(Аз + А4-As-Ае- +Ад + А ю) 5.7WKyFBaicos(zp a- 45°),

где FB - МДС катушки обмотки возбуждени .

Максимум потокосцеплени будет иметь место при повороте ротора вправо на

45° угол а -.-, что соответствует одной вось .р мой зубцового шага.

При подаче положительного импульса тока в фазу 14 обмотки управлени (фаза 13 отключена) - потокосцепление этой обмотки определитс равенством

Vi4 WkyFB(A4+ As-Ae+A - Аз-А9 + +Аго - Аз) 5,7WKyFBaicos(zp a-135°).

0

5

Тогда максимум возникнет при поворо135° те ротора на угол а - --, т.е. ротор дол2Р

жен совершить первый шаг вправо, равный четверти зубцового делени .

Если теперь подать отрицательный импульс тока в фазу 13 обмотки управлени , потокосцепление

Tyi3 5,7WKyFBaicos(zp «-225°) и ротор совершит очередной шаг на четверть зубцового делени . В дальнейшем должен быть подан отрицательный импульс на фазу 14 обмотки, далее положительный на фазу 13 и т.д.

Реверсирование движени ротора может быть достигнуто изменением алгоритма подачи импульсов управлени . После положительного импульса на фазе 13 обмотки отрицательный должен быть подан на об0 мотку 14. Далее отрицательный на фазу 13 обмотки управлени , затем положительный на фазу 14 и т.д.

При колебани х ротора в такой конструкции возрастают наводимые в обмотке

5 управлени ЭДС и токи. Энерги колебаний при повышенных значени х переменных токов в фазах обмотки управлени быстрей рассеиваетс в виде тепла на активных сопротивлени х .

Таким образом, улучшение использовани магнитной цепи и увеличение электромагнитных св зей обмоток обусловливают по.вышение развиваемого момента и надежности путем улучшени демпфировани колебаний ротора, возникающих при отработке шагов.

Claims

Формула изобретени Электрический шаговый двигатель, содержащий зубчатый ротор и статор с зубчатыми полюсным выступами, в пазы между которыми уложены катушки обмоток управлени и возбуждени , образу полюса чередующейс пол рности, отличающийс тем, что, с целью повышени момента и надежности путем улучшени демпфировани колебаний ротора за счет улучшени использовани магнитной цепи и увеличени электромагнитной св зи обмоток катушки каждой из фаз обмотки управлени охватывают все полюсные выступы, а одна катушка фазы - m полюсных выступов, при этом каждый полюс включает 2т полюсных выступов при шаге по зубцам смежных полюсных выступов полюса одной пол рности ty tz(Ky + 1/2m), а полюсов разной пол рности te tz(KB + 1/2 + 1/2m), где tz - шаг по зубцам ротора; m - число фаз; Ку, Кв - целые числа.

0

0

0

5