SU1737655A1

SU1737655A1 - Multiphase step electric motor

Info

Publication number: SU1737655A1
Application number: SU894689398A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Васильевич Воскобойников; Павел Павлович Усов; Эдуард Леонидович Семченко; Виктор Васильевич Дельнов
Priority date: 1989-05-11
Filing date: 1989-05-11
Publication date: 1992-05-30

Abstract

Использование: в дискретном электроприводе . Сущность изобретени : устройство содержит статор 1 с цилиндрическими обмотками 4 и магнитопроводом 2 с полюсными наконечниками 3 и ротор 8 с зубцами. Между полюсными наконечниками на статоре установлены кольцевые демпферы, состо щие из чередующихс дисков 6 - немагнитных и электропроводных 7 из маг- нитом гкого материала - и имеющие разную толщину. Демпферы размещены в канавках 10, выполненных на роторе 8 по числу фаз двигател . При работе двигател по ротору в осевом направлении проходит переменный магнитный поток, который в зоне демпферов раздваиваетс : одна часть проходит по ротору, друга - через демпферы . Поток, проход щий через демпферы, наводит в них вихревые токи, которые, взаимодейству с потоком, создают услови дл демпфировани колебани ротора, что и обеспечивает улучшение динамических характеристик двигател . 1 ил. ю СUsage: in a discrete electric drive. The inventive device includes a stator 1 with cylindrical windings 4 and a magnetic core 2 with pole pieces 3 and a rotor 8 with teeth. Between the pole lugs on the stator there are mounted annular dampers consisting of alternating disks 6 — non-magnetic and electrically conducting 7 made of magnetically soft material — and having different thicknesses. The dampers are placed in the grooves 10, made on the rotor 8 by the number of phases of the engine. When the engine is in operation, an alternating magnetic flux passes along the rotor axially, which forks in the damper zone: one part passes through the rotor, the other through the dampers. The flow through the dampers induces eddy currents in them, which, interacting with the flow, create conditions for damping the rotor oscillation, which provides an improvement in the dynamic characteristics of the engine. 1 il. S

Description

3 4 ,5 3 4, 5

LLLl

ssss ir s 1МьЬ ssss ir s 1m

VJVj

00 VI О00 vi o

сл елlistened to

Изобретение относитс к шаговым электродвигател м и может быть использовано в электротехнике.The invention relates to stepper motors and can be used in electrical engineering.

Известен многофазный шаговый электродвигатель , содержащий индуктор с обмотками управлени , расположенными на каждом полюсе, полюсный ротор.A multiphase stepping motor is known, comprising an inductor with control windings located at each pole, a pole rotor.

Недостатком этого электродвигател вл етс сложность конструкции и значительна величина шага, отрабатываемого двигателем за один импульс управлени , что вызывает значительные колебани ротора при значительной инерционной нагрузке .The disadvantage of this electric motor is the complexity of the design and the significant step size that the motor performs during one control impulse, which causes significant rotor oscillations with a significant inertial load.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс многофазный шаговый электродвигатель , содержащий индуктор с цилиндрическими обмотками и магнитопро- водом, имеющим полюсные наконечники, и ротор с зубцами.Closest to the present invention is a multi-phase stepper motor containing an inductor with cylindrical windings and a magnetic conductor having pole pieces, and a rotor with teeth.

Однако этот двигатель имеет низкие динамические характеристики из-за колебаний ротора при отработке шага или серии шагов, что снижает предельные частоты, на которых может работать ротор, и приводит к уменьшению его момента при больших частотах управлени .However, this engine has low dynamic characteristics due to rotor oscillations during the development of a step or a series of steps, which reduces the limiting frequencies at which the rotor can operate, and leads to a decrease in its torque at high control frequencies.

Целью изобретени вл етс улучшение динамических характеристик путем уменьшени колебаний ротора.The aim of the invention is to improve the dynamic performance by reducing rotor vibrations.

Поставленна цель достигаетс тем, что многофазный шаговый электродвигатель, содержащий статор с цилиндрическими обмотками и магнитопроводом, имеющим полюсные наконечники, и ротор с зубцами, снабжен кольцевыми демпферами, установленными на статоре в осевом направлении между полюсными наконечниками, демпферы выполнены многослойными с чередованием немагнитных электропроводных колец и колец из магнитом гкого электропроводного материала различной толщины, а ротор выполнен с кольцевыми канавками, в которых размещены демпферы, при этом число демпферов равно числу фаз двигател .The goal is achieved by the fact that a multiphase stepping electric motor containing a stator with cylindrical windings and a magnetic core having pole pieces, and a rotor with teeth, is equipped with ring dampers installed on the stator axially between the pole pieces, dampers are multilayer with alternating non-magnetic electrodes with alternating non-magnetic electrodes between pole pieces. rings of a magnet of a soft electrically conductive material of various thickness, and the rotor is made with annular grooves in which dampers are placed, with th number of dampers is the number of motor phases.

На чертеже изображен многофазный шаговый электродвигатель . Многофазный шаговый электродвигатель содержит статор (индуктор) 1, состо щий из магнитопро- водов 2, число которых равно числу фаз, снабженных полюсными наконечниками 3, на которых выполнены зубцы, обмотки 4 управлени , установленные на каждом маг- нитопроводе электродвигател и имеющие цилиндрическую форму. Между полюсными наконечниками 3 установлены кольцевые немагнитные проставки 5, на которых смонтированы демпферы, состо щие из чередующихс дисков, часть которых (диски 6)The drawing shows a multi-phase stepper motor. A multiphase stepping motor contains a stator (inductor) 1 consisting of magnetic conductors 2, the number of which is equal to the number of phases equipped with pole pieces 3 with teeth, windings 4 controls mounted on each magnetic conductor of the electric motor and having a cylindrical shape. Between the pole tips 3 there are mounted annular non-magnetic spacers 5, on which are mounted dampers consisting of alternating disks, some of which (disks 6)

выполнены из немагнитного электропроводного материала, а друга часть -диски 7 - выполнены из магнитом гкого электропроводного материала. Указанные диски установлены на кольцевых немагнитных проставках 5. Ротор электродвигател 8, выполненный из магнитом гкого электропроводного материала, например из электротехнической стали, смонтирован вmade of a non-magnetic electrically conductive material, and the other part of the discs 7 - made of a magnet bent electrically conductive material. These disks are mounted on annular non-magnetic spacers 5. The rotor of the electric motor 8, made of a magnet of a soft conductive material, such as electrical steel, is mounted in

0 подшипниках 9 и имеет такое же зубцовое деление, как и полюсные наконечники статора . На роторе выполнены кольцевые канавки 10, в которых размещаютс диски 6 и 7 демпферов. Число канавок соответствует0 bearings 9 and has the same teeth division, as the pole pieces of the stator. The rotor has annular grooves 10 in which the disks 6 and 7 of dampers are placed. The number of grooves corresponds to

5 числу фаз.5 the number of phases.

Многофазный шаговый электродвигатель работает следующим образом.Multiphase stepper motor operates as follows.

На обмотки 4 управлени фаз двигател от блока управлени подаютс импульсы то0 ка. Например, дл четырехфазного электродвигател управл ющие импульсы подаютс в следующей последовательности: HI, ll-lll, III-IV, IV-I или в обратной последовательности при вращении ротора вThe motor control phase 4 windings from the control unit are applied to current pulses. For example, for a four-phase electric motor, control pulses are supplied in the following sequence: HI, ll-lll, III-IV, IV-I, or in reverse order when the rotor rotates

5 обратном направлении. Цифрами I-IV обозначены фазы двигател , расположенные в осевом направлении. При этом в соответствующих фазах возбуждаетс магнитный поток , который проходит по магнитопроводу5 reverse direction. Figures I-IV indicate the phases of the engine located in the axial direction. In this case, in the corresponding phases, the magnetic flux is excited, which passes through the magnetic conductor.

0 индуктора, полюсные наконечники, зубчатый ротор и замыкаетс через демпфер. Вращающийс магнитный поток, пересека подвижный демпфер, вызывает возникновение в магнитом гком и немагнитном элек5 троприводных материалах дисков вихревые токи, которые создают тормозной момент, достаточной дл демпфировани колебаний ротора. Выполнение демпфера целиком из немагнитного электропроводного материа0 ла, например серебера, меди, алюмини и других, значительно увеличивает паразитный зазор и приводит к уменьшению магнитного потока, а следовательно, и магнитодвижущейс силы и момента дви5 гател . Выполнение демпфера целиком из магнитом гкого электропроводного материала , например электротехнической стали, резко сокращает паразитный зазор. Однако из-за низкого значени удельной электро0 проводности таких материалов величина наводимых вихревых токов резко уменьшаетс . Глубина проникновени вихревых токов, завис ща от частоты коммутации шагового двигател , дл таких0 inductor, pole pieces, notched rotor and closes through the damper. The rotating magnetic flux, crossing the moving damper, causes the appearance of eddy currents in the magnetically and nonmagnetic electrically driven drive materials, which create a braking torque sufficient to dampen the rotor oscillations. Performing a damper entirely from a non-magnetic electrically conductive material, such as silver, copper, aluminum, and others, significantly increases the parasitic gap and leads to a decrease in the magnetic flux and, consequently, of the magnetomotive force and torque of the motor. Performing a damper entirely from a magnet of a flexible conductive material, such as electrical steel, drastically reduces the parasitic gap. However, due to the low electrical conductivity of such materials, the magnitude of induced eddy currents decreases dramatically. The penetration depth of the eddy currents, depending on the switching frequency of the stepping motor, for such

5 материалов вл етс относительно небольшой , что также снижает демпфирующий мо- мент на роторе. В св зи с этим целесообразно систему демпфера выполнить из чередующихс слоев магнитом гкого и немагнитного электроприводных5 of the materials is relatively small, which also reduces the damping torque on the rotor. In this connection, it is advisable to make the damper system of alternating layers of magnetically soft and nonmagnetic electrically driven

материалов. При этом с одной стороны уменьшить паразитный зазор, образуемый за счет немагнитного электропроводного материала, а с другой стороны наиболее эффективно использовать как магнитом гкий, так и немагнитный материал дл создани вихревых токов.materials. At the same time, on the one hand, to reduce the parasitic gap formed by a nonmagnetic electrically conductive material, and on the other hand, it is most efficient to use both a soft and nonmagnetic material to create eddy currents.

На эффективность работы демпферов оказывает вли ние то, что не весь поток, а только часть его проходит через демпферы, так как путь потока зашунтирован телом ротора. Проведенные исследовани показали , что несмотр на шунтирование основна часть потока пойдет через демпферы, что обеспечивает высокую эффективность демпферов .The effectiveness of the dampers is influenced by the fact that not the whole flow, but only part of it passes through the dampers, since the flow path is shunted by the rotor body. Studies have shown that despite shunting, the main part of the flow will go through dampers, which ensures high efficiency of dampers.

Использование изобретени позвол ет значительно улучшить динамические характеристики шагового двигател . При этом де- мпферы должны быть установлены на каждой фазе, что обеспечивает демпфирование колебаний ротора, как за счет включаемых , так и за счет отключаемых фаз двигател .The use of the invention allows to significantly improve the dynamic characteristics of the stepper motor. In this case, dampers must be installed on each phase, which ensures damping of rotor oscillations, both due to switched on and due to switched off phases of the engine.

Claims

Invention Formula

Multiphase stepping motor containing stator c. cylindrical windings and a magnetic core having pole pieces and a rotor with teeth, characterized in that

In order to improve the dynamic characteristics by reducing rotor oscillations, the motor is equipped with annular dampers mounted on the stator axially between the pole pieces, dampers are multilayer axially alternating non-magnetic electrically conductive rings and rings of magnetically soft conductive material of different thickness, and the rotor is made with annular the grooves in which the dampers are placed, while the number of dampers is equal to the number of phases of the engine.