Двухпакетный двухфазный индукторный шаговый двигатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено21.1175 (21) 2191224/24-07 с присоединением заявки Ко— .(23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.79.5юллетень М1 7

Союз Советсник

Социал нстичесннк

Республин

«о661694 (51) M., Кл.

Н 02 К 37/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДКЫ1. З14. 58 (088.8) Дата опубликования описания 0505.79

В.A.Èâîáoòåíêî, В.П.Рубцов, Л.A.Ñàäîâñêèé, В.Е.Луценко, Б.В.Дороченков, Ю.М.Курэанов и Э.С.Гониашвили (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54 ) ДВУХПАКЕТНЫЙ ДВУХФАЗНЫЙ ИНДУКТОРНЫЙ

ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к шаговым электродвигателям и может быть использовано в системах автоматического управления, например в системах программного управления металлорежущих станков и других механизмов.

Известны двухпакетные шаговые двигатели, каждый пакет которых содержит статор с равномерно расположенными по окружности полюсами, снабженными обмотками управления и зубцами на поверхности, примыкающей к эубча» той поверхности безобмоточного рото-, ра, а зубцовые зоны одного пакета сдвинуты относительно зубцовых зон другого пакета на четверть эубцового деления (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двухпакетный двухфазный индукторный шаговый двигатель. со сдвигом пакетов относительно друг друга на четверть зубцового деления, кажцый пакет которого содержит статор с равномерно расположейными по окружности симметричными зубчатыми полюсами, снабженными обмотками УПравления, и безобмоточный зубчатый ротор {2).

Недостатком известных:двухпакетных двигателей является их конструк тивная сложность, обусловлейная наличием постоянных магнитов, замена которых обмоткой возбуждения привОдит к еще большему усложнению конструкции, и введением дополнительных магнитопроводов, образующих .общий для обоих пакетов аксиальный поток возбуждения и усложняющих yIIравление двигателем при введении обмотки возбуждения .

Кроме того, известные конструкции двигателей не позволяют получить высокую точность обработки шага при современных способах управления, на-. пример при электрическом делении основного шага, что.обусловленО несинусоидальностью кривой статического синхронизирующего момента и невозможностью ее корректировки при возбуждении магнитной системы постоянными магнитами или обмоткой возбуждения, электромагнитно связанной со всеми обмотками .Управления двигателя °

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение точ ности отработки шага.

3 . 6

Укаэанная цель достигается тем, -что "в"каждом пакете расстояние между зубцами смежных полюсов составляет не менее одного зубцового деления,а между зубцами полюсов, взятых через один — целое число эубцовых делений, причем обе фазы обмотки управления размещены между полюсами в-пазах, взятых через один, а в остальных пазах размещена обмотка возбуждения, Обмотка возбуждения выполнена двухслойной.

Такое выполнение двигателя упрощает конструкцию эа счет исключения

-постоянных -магнитов и дополнительных магнитопроводов, обеспечивающих замыкание потока возбуждения, позволяет объединить обмотки управления с обмОтками возбуждения, упрощая . управление двигателем и повышая КПД привода в целом.

Кроме того, выполнение обмотки возбуждения в каждом пакете позволяет гибко и йростыми- средствами изменять

= велйчину момейта", раэвийаемого каждым пакетом, обеспечивая симметрию действующих моментов:и повышая точность отработки шага.

На фиг.1 изображен предлагаемый двигатель, продольный разрез;на фиг.2 пакет, поперечный разрез; йа фиг.3 двигатель.в зоне второго пакета, поперечйый разрез; на фиг.4 - схема размещения обмоток в пазах; на фиг.5 электрическая схема соединения обмо ток между собой.

Шаговый двигатель содержйт статбры 1, 2 и роторы 3, 4, укрепленные на общем валу 5. Обмоткй возбуждения .6, 7 и обмотки уйравления 8 - 11, выполненные двухслойными, размещены в пазах, взятых через один, и соеди ненй в каждом .пакете в трехлучевую звезду. Числа витков W всех:обмоток

Равны между собой.

Двигатель работает следующим образом. Обмотка возбуждения 6 (7) в каждом пакете создает поток Фв (по.казан на фиг,2 пунктирными линиями), проходящий через. два смежных полюса, имеювще сдвиг зубцов на половину зубцового деления. При включении толь .ico обмотки возбуждения момент, развиваемый двигателем, будет равен нулю (моменты, .создаваемые смежными полю самЫ равны и направлены навстречу . друг. другу). Обмотки управлейия, уложенные в одних и тех же пазах, создают встречно направлейные относительно друг друга потоки 4з (показаны сплошными линиями на фиг.2).

Предположим, что включена обмотRa управления 8 (фиг.2 и 5) и ее поток Ру имеет направление, показанное на фиг.2. Поскольку числа,витков N всех обмоток равны между собой,а схема их соединения предусмат "- "ривает равенство токов, протекающихпо обмотке возбуждения и управле61694 4 ния в каждый момент времени, то соэда аеьые ими потоки равны, т.е.

Ф„= Ф

Следовательно, при укаэанном на фиг.2 направлении потоков, полюса, зубцы которых расположены соосно с зубцами ротора, будут возбуждены, поскольку поток через них равен

Ф = ФВ+ Ф>„=га, а соседние с ними полюса оказываются невоэбуьденными, поскольку

Ф =Ф -Ф =о.

Потоки распределяются аналогично и в другом пакете при возбуждении, например, обмоток 7 и 10. При отключении обмотки управления 8 и включении обмотки 9 суммирование потоков будет происходить в соседних с рассмотренными полюсами, что приведет к изменению пространственной ориентации вектора момента и повороту ротора на шаг, равный четверти зубцового деления.

Вращение двигателя обеспечивается коммутацией .обмоток Управления ОУ

ОУ8 в последовательности ОУ ОУ

ОУ, ОУ) — Оуз, ОУ вЂ” ОУ ., ОУ ... (вращение, например, вперед) или,в последовательности ОУ ОУ4 — ОУ+ ОУ ОУ ОУ вЂ” ОУ Оу — ОУ ОУ (услОв ное направление движения назад), ком". мутацией обмоток возбуждения. Двига8 .тель сохраняет работоспособность и при отличной от описанной выше после довательности коммутации обмоток уп"равления, однако характеристики его при этом ухудшаются.

Выделение . обмоток возбуждения в каждом пакете предлагаемого двигателя уменьшает электромагнитные постоянные времени, что способствует повышению быстродействия, упрощает конструкцию двигателя, позволяет вы48 полнять двигатель из одинаковых пакетов без введения дополнительных магнитопроводов и систем возбуждения; расположенных между пакетами, усложняющих конструкцию двигателя.

50 Независимость обмоток возбуждения в каждом пакете позволяет легко изменять соотношение моментов обоих пакетов, обеспечивая наилучшее приближение результирующей характеристики

88 в синусоидальной, что способствует повышению точностных показателей двигателя при электрическом делении основного шага.

Предлагаемая конструкция пригодна также для трех и более пакетного двигателя. В этом случае смежные пакеты должны быть сдвинуты относительно друг друга в одну сторону (на величину, равную зубцовому делению, по65 деленному на удвоенное.число пакетов) (5

Формула изобретения " и -A авиаi

Фиг.2

Фагот

1. Двухпакетный двухфазный индукторный шаговый двигатель со сдвигом пакетов относительно друг. друга на четверть эубцового деления, каждый пакет которого содержит статор с равномерно расположеннйми по окружности симметричными зубчатыми полюсами, снабженными обмотками управления, и безобмоточный зубчатый ротор, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности отработки шага, i каждом пакете расстояние между зубцами смежных полюсов составляет не менее одного зубцового деления, а между зубцами полюсов, взятых через

61694 6 один, - целое число зубцовых делений, причем обе фазы обмотки управления размещены между полюсами в пазах, взятых через один, а в осталь ных пазах размещена обмотка возбужде ния.

2. Двигатель по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что обмотка возбуждения выполнена двухслойной.

Источники информации, принятые р во внимание нри экспертизе

l. Дискретный электропривод с щаговыми двигателями, под ред.Чиликина М.Г. М., Энергия, 1971, с.194-200.

15 . 2. журнал "3nstruments and ControI

System", August, 1959, р.157.. 661694

ОУ ОВ ОУ(ОУ

Фиг.s

ОУ OB

OYI

ОУУ ОУ2

ОУ

ОВ(Р((О В ОВ2

Составитель 3.Горник

Техред 3.Фанта Корректор С.Шекмар

Редакт ор В . Фельдман филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2503/59 Тираж 856 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5