Шаговый электродвигатель

) Заявлено 21 2 К 37 соединением заявки Государственный комете(23) Приоритет 3) УДК 621.313. . 13-133.3 (088.8) юллетень М Опубликовано 30.01.8Дата опубликования о делам изобретен открыти сания 05.0) Авторыизобретен А. С. Филатов, В, П. Рубц Етт юий й ироектносесоюзный ордена Ленина научно-исследоватеЛь конструкторский институт металлургического Ма Заявитель,иостроения 54) ШАГОВ ЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛ Изобретение относится к электротехнике, а именно к шаговым электродвигателям, используемым в дискретных системах автоматического управления в качестве исполнительных элементов.Известны шаговые электродвигатели, содержащие статор с зубчатыми полюсами, охваченными катушками, образуюшими многофазную обмотку управления, и зубчатый безобмоточный ротор 1.Недостатком известных двигателей является плохое качество движения в области низких и высоких частот, обусловленное резойансными явлениями, вызываемыми импульсным возбуждением фаз обмотки управления. Колебания мгновенной скорости шагового двигателя приводят к потере устойчивости движения.Для уменьшения колебаний мгновенной скорости шагового двигателя, т. е. повышения плавности движения, шаговый двигатель снабжают различного рода демпфирующими устройствами (демпферами).Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является шаговый электродвигатель, содержащий статор с зубчатыми полюсами, охваченными катуш 2ками, образуюшими многофазную обмотку управления с числом фаз не менее трех 1.Однако этот двигатель не имеет достаточной плавности движения.Цель изобретения - повышение плав ности движения.Поставленная цель достигается введением в шаговый электродвигатель, содержащий статор с зубчатыми полюсами, охваченными катушками, образуюшими мно Огофазную обмотку управления с числом фаз не менее трех, и зубчатый безобмоточный ротор, дополнительной катушки, расположенной на каждом полюсе и подключенной параллельно основной катушке смежного полюса.15 Кроме того, в каждую фазу обмотки управления введен конденсатор, соединенный последовательно с дополнительной катушкой.Такое выполнение шагового электродвигателя обеспечивает электрическое демпфирование колебаний мгновенной скорости благодаря образованию замкнутых электрических контуров. Указанные контуры создают демпфирующие моменты, пропорциональ- ные разности мгновенной и синхронной ско 902164ростей, т. е. не приводят к дополнительному нагружению двигателя, что способствует сохранению его нагрузочной способности во всем диапазоне частот.На фиг.приведена схема размешения катучнек обмотки управления на полюсах статора применительно к четырехфазному индукторному двигателю; на фиг. 2 -- вариант схемы соединений с непосредственным подключением дополнительных катушек; на фиг. 3 - то же, с подключением дополнительных катушек через конденсаторы.На магнитопроводе 1 статора двигателя (фиг. 1) расположены полюсы 2, охваченные двумя катушками - основными 3 (Ъ,) и дополнительными 4 (Ю) (ротор двигателя не показан). Основная и дополнительная катушка каждой пары смежных полюсов соединены параллельно непосредственно (фиг. 2) или через конденсатор 5 (фиг, 3). Катушки противоположных полюсов, соединенные между собой последовательно (фиг. 1, 2 и 3) или параллельно.что несущественно для достижения поставленной цели, образуют фазу. На фиг. 1, 2 и 3 приведена схема обглотки применительно к четырехфазному двигателю, фазы которого, образованные последовательным соединением катушек противоположно расположенных полюсов, обозначены соответственно 1, 11, 111, 1 Ч и подключены к выходу коммутатора 6.Двигатель работает следующим образом.Поочередное подключение фаз коммутатора к источнику питания (не показан) в последовательности 1- 11 в 111 - 1 и т. д.обеспечивает смегцение поля статора на шаг при каждом такге коммутации и, соответственно, поворот ротора на шаг в условном напразлении Вперед. Такая очередность коммутации фаз обеспечивается при подаче импульсов управления 1 на вход В коммутатора 6. Обратное чередование коммутации фаз 1 - 1 Ъ - 1 П - 11 - 1 и т, д.обеспечивается подачей импульсов управления на вход Н коммутатора 6, что соответствует вращению ротора двигателя в условном направлении Назад.Наиболее распространенной для четырехфазного шагового двигателя является парная коммутация, соответствуюШая двум одновременно включенным фазам. Предлагаемый двигатель допускает любой вид коммутации фаз, что определяется только типом коммутатора 6. При парной коммутации условному направленик) вращения Вперед соответствует чередование фаз: 1,11 - 11,111 111,% - 171 - 111 и т. д., а направлению вращения Назад - 11, - ,1 ъ - -1 Ъ,11 - 111,И - 11,1Улучшение демпфирующих свойств впредлагаемом двигателе достигается созданием в каждой фазе замкнутых контуров, содержа гцих катушки, расположенные на смежных полюсах, т, е. сдвинутых друг относительно друга на угол, равный Я эл. град., где гп - число фаз.Как показывают исследования, значение демпфируюгцего момента, обеспечивающего устойчивость движения шагового двигателя в областях резонанса и автоколебаний, не превышает 10 - 20/О от номинального значения момента. Такое значение демпфирующего момента получено в предлагаемом двигателе при снижении максимального момента двигателя приблизительно на 18 оРеальные двигатели имеют сильно насыщенную магнитную систему и зависимость момента от тока у них близка к линейной. При этих условиях снижение максимального момента при введении демпфирующих катушек меньше указанных.Непосредственное соединение основных 3 и дополнительных 4 катушек, как это показано на фиг. 1 и 2, возможно в случае выравнивания их активных сопротивлений, т. е выполнения условияК 1 Р 2где К, - активное сопротивление основнойкатушки;К, активное сопротивление дополнительной катушки.Вь;волнение этого условия приводит к неооходимости намотки основных и дополнительных катушек, что нетехнологично. При намотк, катушек проводом одинакового сечения х, .+ Ки непосредственное параллельное включение катушек в установившемся режиме недопустимо. В этом случае используют подключение дополнительных катушек через конденсаторы 5, как показано на фиг. 3. Такое включение дополнительных катушек 4 устраняет их влияние на максимальный статический момент, поскольку в режиме останова ток по дополнительным катушкам не протекает. Включение конденсатора 5 в замкнутый контур позволяет также путем варьирования его емкости достигнуть оптимальных условий демпфирования за счет уменьшения влияния индуктивного сопротивления обмоток.Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства обеспечивается за счет более плавной отработки единичных шагов, что позволяет расширить скоростной диапазон работы двигателей, поскольку демпфирование двигателей позволяет либо полностью исключить зону резонансов, либо существенно ее сократить, а также увеличить точность позиционирования двигателей при отработке единичных шагов за счет сокращения величины динамической ошибки двигателей при демпфировании. Кроме того, замена используемого в настоящее время механического инерционного демпфера упрошает конструкцию и эксплуатацию шаговых двигателей.1. Шаговый электродвигатель, содержащий статор с зубчатыми полюсами, охваченными катушками, образующими многофазную обмотку управления с числом фаз не менее трех, и зубчатый безобмоточный ротор, отличающийся тем, что, с целью повышения плавности движения, на каждом полюсе расположена дополнительная катушка, подключенная параллельно основной катушке смежного полюса. 2. Шаговый электродвигатель по п. 1,отличающийся тем, что в каждую фазу обмотки управления введен конденсатор, соединенный последовательно с дополнительной катушкой.5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Под ред. М. Г. Чили- кина. М., Энергия, 1971, с. 185.2. Там же, с. 189.Соста Техред А Тираж 7 Государственн елам изобрете сква, Ж - 35,Патент, г. У. Бойкас Корректор8 Подписноеого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5жгород, ул. Проектная,мчи