RU2113755C1 - M-phase step electric motor - Google Patents
M-phase step electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2113755C1 RU2113755C1 RU93031295A RU93031295A RU2113755C1 RU 2113755 C1 RU2113755 C1 RU 2113755C1 RU 93031295 A RU93031295 A RU 93031295A RU 93031295 A RU93031295 A RU 93031295A RU 2113755 C1 RU2113755 C1 RU 2113755C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- teeth
- adjacent
- angle
- poles
- phase
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а точнее к реактивным шаговым электродвигателям. The invention relates to electrical engineering, and more specifically to reactive stepper motors.
Известен четырехфазный реактивный шаговый электродвигатель, у которого каждый участок фазной зоны статора состоит из двух зубчатых полюсов, охватываемых последовательно встречно соединенными между собой катушками фазы, причем середины смежных зубцов зубчатых полюсов фазных зон расположены друг от друга на величине угла α = 4•n•t, а середины смежных зубцов зубчатых полюсов соседних фаз на величине угла β = (2•m+1)•t, где: n и m целые числа, не равные 0, а t - угол перемещения зубчатого ротора за один шаг, при этом для лучшего использования объема статора угол между серединами оснований смежных зубчатых полюсов равен 360o/М, где М - число зубчатых полюсов двигателя [1].A four-phase jet stepping motor is known, in which each section of the stator phase zone consists of two gear poles, covered by phase coils, which are serially counter-connected, the middle of adjacent teeth of the gear poles of the phase zones being located at an angle α = 4 • n • t , and the midpoints of adjacent teeth of the gear poles of adjacent phases by the angle β = (2 • m + 1) • t, where: n and m are integers not equal to 0, and t is the angle of movement of the gear rotor in one step, while for better use of volume stator, the angle between the midpoints of the bases of adjacent toothed poles is 360 o / M, where M is the number of toothed poles of the motor [1].
В таком шаговом двигателе магнитный поток фазных зон замыкается только через соседние зубчатые полюса статора, что приводит к значительному уменьшению потерь в стали и меди и увеличению вращающего момента. Однако такой шаговый двигатель имеет ограничения при выборе единичного шага перемещения, так как его ротор может быть выполнен только с числом зубцов на 2 большим или меньшим числа зубцов статора. In such a stepper motor, the magnetic flux of the phase zones is closed only through the adjacent toothed poles of the stator, which leads to a significant reduction in losses in steel and copper and an increase in torque. However, such a stepper motor has limitations when choosing a single movement step, since its rotor can be made only with the number of teeth 2 more or less than the number of teeth of the stator.
Известен также многофазный шаговый электродвигатель, содержащий ротор с числом зубцов zp и статор со смещенными относительно друг друга фазными зонами, каждая из которых состоит из двух, рядом расположенных зубчатых полюсов, охватываемых последовательно встречно соединенными между собой катушками фазы, при этом статор выполнен с числом фазных зон, равным m, где: m - число фаз, и если одно из чисел m или zp является четным, то второе нечетным, а угол α между серединами крайних смежных зубцов каждой фазной зоны и угол β между серединами смежных зубцов зубчатых полюсов соседних фазных зон равны соответственно α = m•n•t, β = (m/2•k+1)•t, где: n и k - целые числа, не равные 0; t - угол, соответствующий перемещению ротора за один шаг, причем угол между серединами оснований смежных зубчатых полюсов находится в диапазоне от 360o/2•m до 360o/2•m - 0,5t для зубчатых полюсов одно фазы и до 360o/2•m+0,5t для смежных полюсов разных фаз [2].Also known is a multi-phase stepper motor containing a rotor with the number of teeth z p and a stator with phase zones offset relative to each other, each of which consists of two adjacent toothed poles covered by phase coils opposite to each other, and the stator is made with the number phase zones equal to m, where: m is the number of phases, and if one of the numbers m or z p is even, then the second is odd, and the angle α between the midpoints of the extreme adjacent teeth of each phase zone and the angle β between the midpoints of adjacent the slots of the toothed poles of adjacent phase zones are respectively α = m • n • t, β = (m / 2 • k + 1) • t, where: n and k are integers not equal to 0; t is the angle corresponding to the movement of the rotor in one step, and the angle between the midpoints of the bases of adjacent gear poles is in the range from 360 o / 2 • m to 360 o / 2 • m - 0,5t for gear poles of one phase and up to 360 o / 2 • m + 0.5t for adjacent poles of different phases [2].
В таком шаговом двигателе диапазон выбора единичного шага увеличен за счет возможности его выполнения с различным числом фаз. Однако это увеличение диапазона является также недостаточным, так как ротор такого двигателя не может быть выполнен, например, с числом зубцов кратным числу фаз. In such a stepper motor, the selection range of a single step is increased due to the possibility of its execution with a different number of phases. However, this increase in range is also insufficient, since the rotor of such an engine cannot be performed, for example, with the number of teeth multiple of the number of phases.
Целью данного изобретения является устранению вышеуказанного недостатка, т.е. расширение диапазона выбора единичного шага перемещения шагового двигателя. The aim of the present invention is to eliminate the above drawback, i.e. expanding the selection range of a single step of moving a stepper motor.
Указанная цель достигается тем, что в m-фазном шаговом электродвигателе, содержащем статор со смещенными относительно друг друга фазными зонами, состоящими из ряда расположенных зубчатых полюсов, охватываемых последовательно встречно соединенными между собой катушками фазы, и зубчатый ротор с числом зубцов zp, фазные зоны смещены относительно друг друга на τm, а ротор выполнен с числом зубцов, определяемым из соотношения
zp=2•m•k(zп+zп.ф)±k+n,
где τ - зубцовое деление ротора, равное 360o/zp;
k= 1,2,3,... число повторяющихся частей в фазной зоне статора;
zп= 1,2,3,... число зубцов на одном зубчатом полюсе статора;
zп.ф.= 0,1,2,3, . . . число фиктивных зубцов на одном зубчатом полюсе статора;
n - число увеличенных на τ пазов между смежными зубчатыми полюсами статора, выбираемое в диапазоне от 0 до (m•k-1) включительно,
при этом угол между серединами остальных смежных зубцов полюсов повторяющихся частей α = (zп.ф+1)•τ, а угол между серединами остальных смежных зубцов полюсов смежных фазных зон β = (zп.ф+1±1/m)•τ, причем перед 1/m должен быть тот же знак, что и перед k в соотношении для zp.This goal is achieved by the fact that in the m-phase stepper motor containing a stator with phase zones offset relative to each other, consisting of a series of spaced gear poles, covered by phase coils that are serially counter-connected, and a gear rotor with the number of teeth z p , phase zones offset relative to each other by τm, and the rotor is made with the number of teeth, determined from the ratio
z p = 2 • m • k (z p + z p.f ) ± k + n,
where τ is the gear division of the rotor, equal to 360 o / z p ;
k = 1,2,3, ... the number of repeating parts in the phase zone of the stator;
z p = 1,2,3, ... the number of teeth on one tooth pole of the stator;
z pf = 0,1,2,3,. . . the number of fictitious teeth on one tooth pole of the stator;
n is the number of grooves increased by τ between adjacent toothed poles of the stator, selected in the range from 0 to (m • k-1) inclusive,
the angle between the midpoints of the remaining adjacent pole teeth of the repeating parts is α = (z pf +1) • τ, and the angle between the middle of the remaining adjacent pole teeth of the poles of adjacent phase zones β = (z pf + 1 ± 1 / m) • τ, and in front of 1 / m there should be the same sign as in front of k in the relation for z p .
Кроме того, при n=0, а также zп > 2 и n≠0 угол между серединами оснований любых смежных полюсов статора равен 360o/2•m•k.In addition, for n = 0, as well as z p > 2 and n ≠ 0, the angle between the midpoints of the bases of any adjacent stator poles is 360 o / 2 • m • k.
При zn < 6 и n≠0 угол между серединами оснований смежных зубчатых полюсов, выполненных против пазов с увеличенным на τ углом, равен 360°/2•m•k+τ, а величина угла между серединами оснований остальных смежных зубчатых полюсов равна (360°-n•τ)/2•m•k.For z n <6 and n ≠ 0, the angle between the midpoints of the bases of adjacent toothed poles made against the grooves with an angle increased by τ is 360 ° / 2 • m • k + τ, and the angle between the midpoints of the bases of the remaining adjacent toothed poles is ( 360 ° -n • τ) / 2 • m • k.
На чертеже изображена принципиальная конструктивная схема предложенного шагового двигателя с числом фаз m равным 6. The drawing shows a schematic structural diagram of the proposed stepper motor with the number of phases m equal to 6.
Шестифазный шаговый электродвигатель содержит: пассивный ротор 1, выполненный из листовой электротехнической стали с равномерно распределенными по окружности зубцами 2Б число которых равно 48; статор 3, выполненный также из листовой электротехнической стали со смещенными относительно друг друга на τ/m, т.е. на 360o/48•6=1,25o, шестью фазными зонами, каждая из которых содержит k= 2 повторяющиеся части, включающие по два зубчатых полюса 4, выполненных с двумя зубцами 5; шестифазную обмотку статора 3, каждая фаза которой состоит из последовательно встречно соединенных между собой пар катушек 6, число которых равно числу повторяющихся частей k=2. Число пазов статора n с увеличенной на одно зубцовое деление ротора τ шириной равно двум. Число фиктивных зубцов на одном зубчатом полюсе zп.ф. равно 0. Подставляя значения m, k, zп, zп.ф. и n в формулу для определения числа зубцов ротора zp= 2•m•k(zпzп.ф.)±k+n= 2•6•2•(2+0)-2+2=48, убеждаемая в правильности построения зубцовой зоны предложенного шагового двигателя. При этом величина угла между серединами смежных зубцов повторяющихся частей α = (zп.ф+1)•τ = (0+1)•7,5°= 7,5°, а величина угла между серединами смежных зубцов двух повторяющихся частей с увеличенной на τ = 7,5o равна 15o. Величина угла между серединами смежных зубцов зубчатых полюсов смежных фазных зон β = (zп.ф+1±1/m•τ = (0+1-1/6)•7,5°= 6,25°, причем перед I/m принят знак минус, так как этот знак принят перед k в формуле для определения числа зубцов ротора. Число зубцов на зубчатом полюсе меньше шести, а n не равно 0, поэтому величина угла между серединами оснований смежных зубчатых полюсов, расположенных против n=2 пазов с увеличенным на τ углом, равна 360°/2•m•k+τ = 360°/2•6•2+7,5°= 22,5°, а величина угла между серединами остальных зубчатых полюсов статора равна 
Предложенный двигатель предназначен для работы как от преобразователя частоты, так и от m-фазного напряжения промышленной частоты. При работе от преобразователя частоты начала фаз A1, A2, A3, A4, A5, A6, а также соединенные в общий провод концы этих фаз X1, X2, X3, X4, X5, X6 подключаются к соответствующим выводным клеммам преобразователя (не изображен), который коммутируя ток в фазах, создает в статоре 3 вращающееся магнитное поле. Это поле, благодаря смещению между фазными зонами на τ/m, т.е. на 1,25o, приводит во вращение ротор 1. При работе, например, от трехфазного напряжения промышленной частоты последовательно к каждой фазе присоединен диод, причем диоды присоединены к фазам таким образом, чтобы пульсирующий полупериодный ток в этих фазах проходил только в одном направлении от A1 к X1, от A2 к X2, от A3 к X3, от A4 к z4, от A5 к X5, от A6 к z6. Для этого выводные концы A1 и X4 присоединены к фазе A трехфазной сети, A3 и X6 - к фазе B, A5 и X2 - к фазе C, а остальные концы фаз A2, A4, A6 и X1, X3, X5 соединены в общую точку. Целесообразность использования предложенного шагового двигателя в качестве тихоходного силового, подключенного через шесть диодов непосредственно к трехфазной сети, обусловлена тем, что при большом числе зубцов ротора такой синхронный двигатель является самозапускающимся.The six-phase stepper motor contains: a passive rotor 1 made of sheet electrical steel with teeth 2B evenly distributed around the circumference, the number of which is 48; stator 3, also made of sheet electrical steel with a displacement relative to each other by τ / m, i.e. 360 o / 48 • 6 = 1.25 o , six phase zones, each of which contains k = 2 repeating parts, including two toothed poles 4, made with two teeth 5; a six-phase stator winding 3, each phase of which consists of pairs of coils 6 opposite each other, connected in series, the number of which is equal to the number of repeating parts k = 2. The number of stator slots n with an increase of one tooth division of the rotor τ with a width of two is equal to two. The number of fictitious teeth on one toothed pole z pf is 0. Substituting the values m, k, z p , z pf and n in the formula for determining the number of rotor teeth z p = 2 • m • k (z p z pf ) ± k + n = 2 • 6 • 2 • (2 + 0) -2 + 2 = 48, in the correct construction of the tooth zone of the proposed stepper motor. In this case, the angle between the midpoints of adjacent teeth of the repeating parts is α = (z pf +1) • τ = (0 + 1) • 7.5 ° = 7.5 ° , and the angle between the midpoints of the adjacent teeth of two repeating parts with increased by τ = 7.5 o equal to 15 o . The angle between the midpoints of adjacent teeth of the toothed poles of adjacent phase zones β = (z p.f. + 1 ± 1 / m • τ = (0 + 1-1 / 6) • 7.5 ° = 6.25 ° , and before I / m, the minus sign is accepted, since this sign is accepted before k in the formula for determining the number of teeth of the rotor.The number of teeth on the gear pole is less than six, and n is not equal to 0, therefore, the angle between the midpoints of the bases of adjacent gear poles located opposite n = 2 the grooves with an angle increased by τ is 360 ° / 2 • m • k + τ = 360 ° / 2 • 6 • 2 + 7.5 ° = 22.5 ° , and the angle between the midpoints of the other toothed poles of the stator is
The proposed engine is designed to operate both from a frequency converter and from an m-phase voltage of industrial frequency. When operating from a frequency converter, the onset of phases A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 , A 6 , as well as the ends of these phases connected to a common wire, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 are connected to the corresponding output terminals of the converter (not shown), which, switching the current in phases, creates a rotating magnetic field in stator 3. This field, due to the shift between the phase zones by τ / m, i.e. 1.25 o , causes the rotor 1 to rotate. When operating, for example, from a three-phase voltage of industrial frequency, a diode is connected in series to each phase, and the diodes are connected to the phases so that the pulsating half-period current in these phases passes only in one direction from A 1 to X 1 , from A 2 to X 2 , from A 3 to X 3 , from A 4 to z 4 , from A 5 to X 5 , from A 6 to z 6 . To do this, the output ends A 1 and X 4 are connected to phase A of the three-phase network, A 3 and X 6 to phase B, A 5 and X 2 to phase C, and the remaining ends of phases A 2 , A 4 , A 6 and X 1 , X 3 , X 5 are connected to a common point. The feasibility of using the proposed stepper motor as a low-speed power connected through six diodes directly to a three-phase network, due to the fact that with a large number of teeth of the rotor, such a synchronous motor is self-starting.
Благодаря своим отличительным признакам предложенный m-фазный шаговый электродвигатель может быть выполнен практически с любым заданным шагом перемещения, так как число зубцов ротора zp определяется числом n, принимаемом в диапазоне от 0 до m•k -1.Due to its distinguishing features, the proposed m-phase stepper motor can be performed with almost any given step of movement, since the number of teeth of the rotor z p is determined by the number n, taken in the range from 0 to m • k -1.
Claims (3)
zp=2m•k/zп+zпф/±k+n,
где k = 1, 2, 3 ... - число повторяющихся частей в фазной зоне статора;
zп = 1, 2, 3 - число зубцов на одном зубчатом полюсе статора;
zпф = 0, 1, 2, 3 - число фиктивных зубцов на одном зубчатом полюсе статора;
n - число увеличенных на τ пазов между смежными зубчатыми полюсами статора, выбираемое в диапазоне от 0 до (m•k-1) включительно,
при этом угол между серединами остальных смежных зубцов полюсов повторяющихся частей α = (zп.ф+1)•τ, а угол между серединами остальных смежных зубцов полюсов смежных фазных зон β = (zп.ф+1±1/m)•τ, причем перед 1/m должен быть тот же знак, что и перед k в соотношении для zp.1. M-phase stepper motor containing a stator with phase zones offset relative to each other, consisting of adjacent toothed poles, covered by phase coils opposite to each other, and a gear rotor with the number of teeth z p and gear division τ, characterized in that the phase zones are shifted relative to each other by 1 / mτ, and the number of teeth of the rotor z p is determined by the ratio
z p = 2m • k / z p + z pf / ± k + n,
where k = 1, 2, 3 ... is the number of repeating parts in the phase zone of the stator;
z p = 1, 2, 3 - the number of teeth on one tooth pole of the stator;
z pf = 0, 1, 2, 3 - the number of fictitious teeth on one tooth pole of the stator;
n is the number of grooves increased by τ between adjacent toothed poles of the stator, selected in the range from 0 to (m • k-1) inclusive,
the angle between the midpoints of the remaining adjacent pole teeth of the repeating parts is α = (z pf +1) • τ, and the angle between the middle of the remaining adjacent pole teeth of the poles of adjacent phase zones β = (z pf + 1 ± 1 / m) • τ, and in front of 1 / m there should be the same sign as in front of k in the relation for z p .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93031295A RU2113755C1 (en) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | M-phase step electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93031295A RU2113755C1 (en) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | M-phase step electric motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93031295A RU93031295A (en) | 1996-08-10 |
| RU2113755C1 true RU2113755C1 (en) | 1998-06-20 |
Family
ID=20143274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93031295A RU2113755C1 (en) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | M-phase step electric motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2113755C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002051660A2 (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-04 | Otkrytoye Aktsionernoye Obschestvo 'mel' | Electric motor |
| WO2008082285A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-10 | Ventspils Augstskola | Polyphase stepper electric motor |
| RU2450410C1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-05-10 | Александр Дмитриевич Петрушин | Reactive switched electrical machine with rotation symmetry |
| RU2544836C1 (en) * | 2013-08-23 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Stepping motor |
| RU2596145C1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Stepping motor |
-
1993
- 1993-06-17 RU RU93031295A patent/RU2113755C1/en active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002051660A2 (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-04 | Otkrytoye Aktsionernoye Obschestvo 'mel' | Electric motor |
| WO2002051660A3 (en) * | 2000-12-27 | 2002-08-15 | Otkrytoye Aktsionernoye Obsche | Electric motor |
| WO2008082285A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-10 | Ventspils Augstskola | Polyphase stepper electric motor |
| RU2450410C1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-05-10 | Александр Дмитриевич Петрушин | Reactive switched electrical machine with rotation symmetry |
| RU2544836C1 (en) * | 2013-08-23 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Stepping motor |
| RU2596145C1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Stepping motor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20070040466A1 (en) | Electric machine with an induction rotor | |
| CA2132491C (en) | Linear pulse motor | |
| RU2113755C1 (en) | M-phase step electric motor | |
| US6236133B1 (en) | Three-phase brushless motor | |
| RU2066912C1 (en) | Electromagnetic-reduction synchronous motor | |
| RU93031295A (en) | M-PHASE STEP ELECTRIC MOTOR | |
| RU2091969C1 (en) | Commutatorless dc motor | |
| RU2076433C1 (en) | Synchronous motor with electromagnetic reduction | |
| RU2084070C1 (en) | Valve-type inductor motor | |
| RU2047936C1 (en) | Synchronous motor | |
| RU94010314A (en) | SYNCHRONOUS MOTOR WITH ELECTROMAGNETIC REDUCTION | |
| RU2072611C1 (en) | Reactive motor with electromagnetic reduction | |
| RU2054220C1 (en) | Geared synchronous motor | |
| RU1817198C (en) | Asynchronous polyphase motor | |
| RU2231891C2 (en) | Double-layer fractional-slot winding for electrical machines | |
| SU1674321A1 (en) | Synchronous reduction motor | |
| RU2224346C2 (en) | Multiphase fractional-slot winding of ac machine | |
| SU1457100A1 (en) | Multiple-pole synchronous electric motor | |
| RU2074489C1 (en) | Stepping electric motor | |
| SU1221698A1 (en) | Polyphase opposite-pole inductor generator | |
| RU2071628C1 (en) | A c electric machine | |
| WO1980002216A1 (en) | A three-phase generator having no winding | |
| SU1582286A1 (en) | Induction electric machine | |
| RU1820982C (en) | Multiphase step motor | |
| KR950001431B1 (en) | Stator winding method for single phase current induction motor |