Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления (1028406), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Зубчатая структура дая минимизации мага. В 1919 г. ипжевером Уолкером вз Абердепа (Шотлавдпа) быа пслучеи патент Веяикобратапии [4] ва изобретение конструкции ШД, вращаюпюгося с малым питом. На рис. 1.4, а, б представлепм аютветсшеюю продольпое и поперечиое сечевая такого трехфазного деигатагя. Зубды роюра (вх 32) имеют тот же шэг, что и зубцы яа полюсах статора. Когда возбуждается фаза 1 и магпятяьй поток проходят по путя, отмечепиому пуиктяром, группы зубцов этой фазы устаязвливаются напротив зубпов сташра, как пока.
зало иа ряс. 1.4, б В этом положеяии зубцьг статс ра и ротора, отвзсюциеся к фазам 2 и 3, должны расходиться друг отвосижпьяо друга иа 1/3 шага эубштв в протпвопопожиом взправлевви. Когда ток упрввлепия переключают с фазы 1 иа фазу 2, ротор поворачивается по часовой стрелке па угол, равный в юом случае (360/32)/3 3,75. Ошюко, еотя ток улраеленыя подается па фазу 3, движение произойдет пропш чаа>вой стрелки па такой же угол. В описании к патенту Уолкер представил чертежи ШД, иэвестиых сегодня как мвогопакетпые реактивного шпа, а также как липейвые двигатели. Тем яе менее до 1950.х годов двигателей, оаюванных ва них прившшах, ие вьптускзли.
Создание бсыьюого вращающего момент с помощью шрцевай конструкции гила тпндвич". В 1920 г. Члкии и Тейп получили патент [5] ва изобретеяие ШД, создакэпего бсльпюй вращающий момент па едявицу обьема ротора. Продольгюе сечение коиструкдви пряведеио иа рис. 15, а. Отличительная черта конструкции состоит в том, что ротор, выполиеияьй из магяигомягкой стали, располагается между двумя зубцами сппора, как покатаю ва рис.
15, б Такая структура аюсобяа создавать мэк- е а] Рис. 1.5. Реекпюиый ИД, изобретенный Чиииием и Теаием: е — ирсдслзиее сеееиие; б — ислежмпе реторт; 1 — обмотка стзторе; 3 — ротор; 3 — обмотка„' е — зубам сидоре симальный момент на еднннцу обьема роюра. Однако впервые этот принцкп дпя создания моштемх ШД с цифровым управлением применила только в 70е годы японская компания Раппе 1лпйеб. 1.3. ЭРА ПИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ И ПРОГРЕСС !96О.Х ГОДОВ В январе 1957 г.
журнал Соп1го! Елбшееппй [6] опубликовал отчет о применении ШД. Он был посвящен <истеме трех ШД с цифровым управлением, которые были нснольюваны дпя перемещения фрезерного стола ло трем осям. Дпя зюго использовались многопакетнью реактнвные ШД.
Роюр такого даигателя представлен иа рис. 1.6. Управление осущесшлялось с помощью лампового тнратрона. Система привода показана на рис. 1.7. Управление даиженнем трех двигателей осуществлялось либо вручную, либо по записи на перфоленте, коюрая оапывелась фоюяыктрической головкой, посылавшей управ. ляяяцие сигнюты на тнратроны. С момента выхода в свет зюго отчета в промышленно-развитых стра. нах начались янтенсивные исследования, направленные на улучшение характеристик ШД. В силу того, по лля привода с цифровым управлением требуются большые значения момента и выходной мошносж, в период с 1960 по 1974 г.
в Японии стаж широко испольэовать электрогидравлнческне ШД, представляющие собой комбинацию обычного ШД и пщравлнческого механизма (рпс. 1В). На рис. 1.9 представлен фрезерный станок с итектрогидреялическим ШД, вынущенный в 1961 г. В качестве переключающих элементов были яспольтованы германпевые транэисюры. Из [7 — 11] мы энеем о производстве ШД в США в начале 1960-х годов. Продукция 29 фирм описана в [10],21 фирмы — в [11]; более половины из этих фирм выпускали механические ШД с озлепондом-храповиком. Конструкции и механизм типичного двигателя с соленоидом храловиком описаны в [В] . 1О Р н с. 1.
б. Ротор мвогопакетнот реек. пьвиою ШН Помимо реактивных ШД в то же самое время появились три типа ШД с постояннмми магвктамв. Простейпвпн из ннх явпяется называемый теперь двигателем с постопннымв магнитами. Стаюр такого двигатепв имеет выстуавнпие пспюсы, роюр предспщдяет собой цнлииддгческнй посюяпвый магнит как в обычных синхронных двигатедях. Второй пш — это гибриднме двигатели (одноименноподюсвые индукюрные ШД с постоянными магвнтамн) . У ннх имеются роюр, конструкция коюрого представлена на !ис.
1.10, и цилиндрический посюпнный магнит, намагниченный вдоль оси. На магнит установлены сердечники ротора из магвнтомягкого материита с зубцами. В двигатоте использованы п1анцдпы двигателя с посюянными магнитамн н реакпвного двигатела. Он изобретен сотрудниками компании Сепега! Е!естпс и запатенпзван ~12] в 1952 г.
в США. Компании Сепега! Е!естг!с и Бпрепог Е!есгг!с Р и с. 1. 7. трехмерное пгсловое упрмщенне деьалью с помощью реактивных ИД, унревллемых тиратронами: 1 - червлчнаа передача; 2 — лвигатепь лла передвижении ленты; у — устройство оытывепин; 4 — вентц 5 — тиратрон; 6 - двигатель 11 Р и с 1 8 Электрогадравлнческвй й1Д 1 — двигатель, 2 — гигшзвлическое устройсшо Р и с 1 9 Фрезерный станок с числовым программным управлением 1 — шаговые двигаташ 12 Рис.
1 — магиитопроэод из ммтапомео кай стали; 2 — лоезолииый манат 1 г ' стали леоаыми В ыпускать низкоско сгной частотой вращения не ванде 100 "."1 яЬОГ Впоследствни другие компании назвали и постепеюю улучшал и его ппя использования назвали двигатель такого типа Яо- -зуп тяп двигателя с нспольэо ьэовапием постояннмх маг в качестве ШД. Тратой двигаишь Сус!плоте, , которыя в скал магнитов — это одпофазн ыпу ся фирмой Я!дзпа 1пззплпеп1з изображена на рнс. 2.7. двигателей приведены в соответств Габариты шатовых В начале 1960-х го ка дов появилась возможное честве приводов в т~рьнпшльных ьных устройствах ЭВМ.
В серешзне 1900 х оснаспш ШД многие виды своей про- Р и с. 1.11. Уст~каЗст. во дисковой навезти большов емкости, ие. пользующее дкшзь (Π— 9) трехиакее иых П1Д Р и е. 1. 12. Применение ШЛ е Ху.грефоиоетроиъже, еыпущеияом в еерелиие 1970.х голое: 1 — перо; 2 — иевревиепшеи! 3— етеиьвеи веете дукшщ. Первая статья Павлетко [13] пошвлась в.1972 г. в трудах ежегодного снмпозиумв по системам и приборам дифференпнюп ного управления. В 1967 г.
фирма Бапуо Оео1г! начала серийный выпуск гябрпцнмх ллнгаялей Бгер.буп (одноямешюлолюсных индукторных шД с поспнпвымн магвпами) (рис. 1.11). Компалил Борегюг Б!естпс, еще равелю выпускавшаи синхронные ШД с шагом 1,8, в 1970-х годах начела выпуск полного набора гибесепшых двигателей М.серий. Производство гибридных ШД с шагом 1,8 начала фирма Бдва 1пеггшпеп1ев 1969 г. (рис. 1.12). 1.4. БЫСТРЫЙ ПРОГРЕСС В 1970.Х ГОДАХ Шаговые деигатепя с высокями днвамическнмп характеристиками были необходпиы еще до начала 1970.х годов, но именно в это время начелси быстрый рост числа ШД, используемых в вычпсливпьной технике, чго, в вою очередь, привело к массовому пх производству. В США произаод. спю печатающих устройств, использующих ШД и серводвигатели посюян:- ного ток, было рискованным предприятием; однако печатающие устройства с управляемымн злекгролрнводамн, яспользующне пнтегральные схемы вместо сложных механизмов, употребпяемьпс в прошлом, привлекали молодых ивиенеров, так как представлили большу';ю вободу дтв применении их знаний в области шектронпкя.
Аналогичная тенденция прослеживалась в начале 1970.х годов и в других промышленноразвптых странах. Наиболее важные типы ШД, сконструированные дпи пргмененни в периферяяных устройсвах вычислительных машин за дескпшеве, вхлв» чают: четырехфазные двнгателя с лагами 1,8; 2; 2,5; 5'; двигатели с постолнпымн магнитами с магами 7,5; 45; 90'; трех- и четырехфазные реакпвные двигатели с шагамп 75; 15'; реактивные двигатели с 128 нли 132 шагами за один оборок Поспеднял категории включает обычные двягатели дпя серийных печатающвх устройств с большим числом пгмволов в строке.
В начале 1970-х годов поввнлись евтоматяческие чертежные малины [14], использующие ШД пгбридного ппю. Позднее лвнейные реактивные ШД начали использовать дпл перемепюнил каретки в се1жйных печатав» щнх устройствах (рис. 1.13) [15„16]. Шло рювитие я шатовых двигателей, используемых в цифровых управляющих машннах. В 1973 г. фирма раппе под руководсвом Игюбы добилась успеха в сов!вняв ьющных ШД. Эпэ многопакетные реакпвные ШД, но в них яспользована структура тяпа *'сандвич", предпожешюи в [2] Р и с. 1.
13. Приняли работы линейного ИШ, используемого в серийном пе. чатамовм устройстве: 1 — летчик полонении; 2 — направллиапне (сгатор); 3 — ползунок (понаивнее устройство) нтл достижении высокого вращающего момента. В двигателях был использован цифровой управляииций механизм.
Одино вскоре опять вор нудясь к серводвигателям посюяниого тока. Одной из причин зюго являготся ограничения, накладываемые ШД, и желание получить плавное окончание движения. Другая причала — зю развитие цифрового управления дпя серводвигателсй постовщюго тока. В области вычислительной техняки серводвнгателн постоянного юка использовали там, где требовались высокая частота вращения и быстрое ускорение я юрможенне, например при вращении дисков с спмволамн печатающего устройства нли лентопротяжгигго механизма для мепппной ленты.
Двигатели постоянного юка подвержены механическому износу щеюк я коллекюра. Зкагернменты с ШД показали, по в ннх не возникает пробпем механического тренин и обеспечивается высокал надежность. то. НОВЫЕ ОБЛАСТН ПРИМЕНЕНИЯ НАГОВЬ(Х ДВНГАТЕПЕН В другой области технологическое развитие, связанное с ШД, шпо параллельно с развитием транзисторов и других полупроводниковых приборов.
В 1948 г. в телефошюй лабораюрни фирмы Вей бып изобретен точечно-коптактный транзистор. В 1957 г. компания Сапега! Б!есгг(с обвиняла о создании первого тярисюра БСК (кремниевый управляемыя выпрямитель) . В начале дпя управленяя ШД использовали механяческие контакты пня реве, затем пьзониполненные или вакуумные лампы, коюрые постепешю были замеяенм на полупроводниковые приборы: тиристоры и транзисто- 1$ ры. Хотя использование последних год от года расширялось, эпектроприводы с логическимя схемами были все еще дороги. Именно поэтому в 1960-х годах ШД ле получили широкого применения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
