Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления (1028406), страница 6
Текст из файла (страница 6)
При использеванвп посшннных магнитов возникают две пробпемы: во-первых, постоянные магниты дороти„во-вторых, максимаяьная штотность мютштюто потока ограничена значением намагниченности посшянното магвнта. Хотя ферритовые посшянные магниты и дешевы, вэ-эа их опвмжтепьно низкой намагниченности невозможно получить большой момент. 2.2З. Гиб)шдвые шатовые двитатюш.
Друтям типом ШД, использующим дня ротора постоянный магнит, является епбридямй двигатель. Термин "гябрпцный" происходит от того, что двигатель работает, используя пршщипы как реакпшюто двигателя, так и двигателя с посшянными магнитами. Разрез п сечения (продспыюе и поперечное) ШД такого типа показаны соответственю па рис. 2.31 и 2.32. Структура статора такая же, как у реактивюто ШД на ряс. 2.20, впи очень бпизка к ней, ю обмотки и их соединение отичаютсп от реакпшюто двнгатевя, в котором ва одном полюсе намотана только одна яэ двух катупюк одной фазы.
В четырехфазиом гибридном ШД катушки двух раэпишых фаз намотаны на ошюм полюсе, как показано на рис. 2.32. Таким обрезом, один полюс принадпежят не юльке одной фазе. Две катушкя на полюсе намотаны по так называемой бифилярной схеме, которая будет рассмотрена в 2.26. При возбуждении катушки создают магнитные потоки раэпнчной повярносш. 32 Р я с.
2. 29. Шми в четмрехфаэном двигателе с постоянными магнитами, вотбумдеалпемся в послмговательносм 1 -г 2 му -+ 4 е Рис. 2. 36. ШД с постоянными магнитами с углом пвпя 45 Р н с. 2. 31. Поперечное сечение пгбридвого ШД Рис. 2.32. Конструкппя гиб)мднопэ ШЛ: 1 — манитопровод статора; 2 — обмотки; 3 — мм'иатопровод ротора; 4 — обмот. ка", 5 — постоянный магнит Рис. 2. 33. Структура ротора гибридного ШД: 1 — мнхтовавнаи сталь; 2 — постоянный ммннт Ри с. 2.
34. Прохождмще силовых линий магнитного пола в гибридном ШЛ. Поиэк, создаваемый ротором (а), образует униполярное ммнлтное поле, в то врема как поток, соэдаваемый статором (б), обраэует многополярное ммявтное поле 34 Рнс 2.35. слниг зубцов статора Другой важно и особенностью гибридного ШД шдшется структура ротора. Ципвврбщческвй посюинный мапшт рааяшвгается в теле ротора, как показано ва рнс.
2.33. Посюянньгй маппп наммппчан вдоль оси ШД Шгя созданнв екаюльвого мапппвого потока (рис. 2.34,а) . На юьтадый вэ полюсов постоянного магнита падет сешючвик ротора нз мапштомяпгого материала с эубцамн. Зубпм пакетов сдвинуты друг относительно щзуга иа половяну зубцового деленна. В некоторых ШД зубцы разных пакетов ротора совпадают друг с другом, во зубцы статора имеют сдвиг по углу, как показано ва рис. 2.35. Магяипюе доле, которое создается катушкаьш стаюра, явлнется раноименнополикным (рис.2.34, б) .
Момент в пгбридвом ШД юздается эа счет вэаиаюлействпа мапдпных полей катушек и постоянного магнита в зубчатой структуре воздуддюю зазора. Дпя объяснения эюго рассмотрим ражернутую модель ШД иа рис. 2.36. На зшй диаграмме зубдовые дедеюш стаюра и роюра одинаковы. Однако а некоюрых ШД зубцоаое деление сдпора несколько больше, чем у ротора, что делается ддя создания фикснрующедз момента и е Р и с.
2. 36. Развертка еетмрехфезиодз гибридного Шд. Вверху ионереиим сечение даа южного ммнатиодз полюса, внизу — Лда северного: 1 — уагление одного яругим; 3 — иеатрализигиа одного другим; 3 — аостоииныа миннт Я г и — лосгоа инна магнит ДГ Ги с. 2. 37. Тэехаекютныа шбрнюою Шд с засвеченным эюмапом уаепичеюш точностя позиционирования (см. рис. 3.16) . Верхняя половина этого рисунка представляет собой поперечное сечение саперного полю са магнита, а нижняя — южного.
Рассмотрим в зшй модели магннпюе поле под зубцами 1 и П1 полюсов. Полюс 1 возбужден так, что является северным полюсом, а полюс Ш вЂ” южным. Распределение создаваемого имн магнитного поля показано на рисунке сплошными линиями. Пунктирные линии представляют собой поток, создаваемый постоянным магнитом. Во.переьас, следует отметить, что активный момент образуется только за счет магвнт7юго поля обьютки, как в реактюнюм ШД, из-за того, что зубцы северного н южного полюсов ротора расходятся другопююпельно друга на половину зубдового деления. Постоянный магнит создает некоторый фиксирующий момент. Рассьютрим, что прояэойдет, когда магнитное поле, создаваемое обьюткой, накладывается ва поле, создаваемое постоянным магнитом.
Результат представлен на том же рисунке. Из-эа того что оба поля уашивюот друг друга в пространстве, под эубцаьш полюса появится движущая сапа, ориапированная влево ( — ), в то время кюс под полюсом!П обе компоненты нейтрализуют одна другую, ослабляя силу, ориентированную вправо. Та же самая сала создается и в нижней половине, так как поля статора и ротора имеют одинаковые направления под полюсом П1 и противоположные под полюсом 1.
Таким обрезом, результирующая аша будет направлена влево ( +- ). После того, как ротор повернется на четверть шага между зубцами в этом ваправленвл, движущая сила снизится до нуля и будет достягнуто положение равновесия. Если возбудить другие полюсы, то ротор сделает следующий шаг. Зб Р а с. 2.38. Стаюрв ротор гвбрвд. ного ШД с торондвпвой обмоткой Р н с. 2.39. Продольное сечение гнбрвдного йЩ с востоаннммн ма натамн на статоре: 7 — обмотка; 2 — кольцевой аостаанный матюга; 3 — зубцы Как быпо показано выше, посюявный мапшт играет важную роль в создании момента.
Но спедует также отметить, что структура зубцов статора и роюра в гибридных ШД выбрана так, чтобы обеспечить реализацию малого утяа шага, Эют двигатель [5[ бып сконструирован ддя исполэования в качестве пнзкоскоростного синхронного и назван синхронным индукторным двигателем. В действительности некоторые сегодняшние ибридные двигатели могут быть использованы в качестве двух- нли однофазных конденсаторных ежнхронных двигатедей. Двигатель с углом шага 1,8' вращается с часююй 60 (или 72) об/мнн прн 50 (иди 60) Гц. Обмотки в этих двигателях не обязательно дыпкны быть бифнпярпыми.
Детали обмоюк рассмотрены в 2.2Я. Нанбопее распространенным гибридным ШД является четырехфазный 200-шаговый двйгатель с углом шага 1,8'. Эют тип ШД выпускается многими фирмами. Существуют, конечно, пебридные ШД с другимн угпами шага, юшример 2 ипн 5'. В ФРГ фирма ОегЬагд Веьйег выпускает гибридные ШД, подробное описание которых мозно найти в [6 и 7). Дпя того чтобы повысить момент, применяют гибридные многопакетные ШД (рис. 2.37) . 2.2.4.
Гибридные шаговые двигатели с посюяииым малвпом в статоре. Драй тнп гибридьюю Шд [81 показан на рнс. 2.38. Как видно нэ рнс. 2.39, где изображено пронпцьное сечение этого двигателя, в статоре расположен кольцевой постоянный магнит, а обмотки двух катушек имеют тороидаяьную форму. В этом двигатепе как магнит, так н ток в обмотках создают одяоименноподюсное магнитное поле. Зубцы статора в двух пакетах смешяиы опюситглыю друг друга на четверть зубцового Жления, а зубцьь четырех пакеюв роюра распопожены на одной линии. 37 Р и с. 2.
40. МД с яспчобреэным ротором Р и с. 2. 41. Намагниченность рстсев Принцип работы этого двигателя подобен принципу работы гибридного линейного двигателя, который рассмотрен в 2.2.7. 22.5. Двигатель с настоянными мвгнитамн копеобразного типа. Еще один тип ШД с посюянвым мапнпом — зш двигатель с коггеобразными полюсами. Поперечное сечение этого ШД покачаю на рис.
2АО. Статор штампуют из круглой металлической полосы н вьпяпвают в форме колокола. Когпюбразные полюсы статора выгибаются внутри в форме полюсов-выступов. Пакет статорв образуется соединением двух выгнутых таким образом оболочек, при этом коггсобразные полюсы перемежаются, а обмотка проходит с их внутренней стороны.
Отяичительная черта ШД с когтеобразными полюсами состоит в том, чго при прохождении тока через обмотки эти полюсы статора создают разноименнопопюсное магнитное поле. Кек показано на рис. 2.41, ротор в виде цилиндрического керамического магнита 1феррита) намапшчен так„что также создает разноименнополнкное магнитное поле. Как правило, количество полюсов дпя ШД с угяом шага 7,5' равно 24.
Этот тнп ШД обычно даухпвкетньы. Зоны навагниченностн двух пакетов ротора находятся на одной ляпин, как на рис. 2.41, коггеобразные полю. сы статора в пакетах смещены друг относительно друга на половину полвкного деления. Обьюткя включают по двухфазной либо по четырехфазной схеме. Обьюпси фаэ 1 н 3 выполнены бнфипярными и помещенм в пакет А, а 2 н 4 — в пакет В. Фазы! и 3 соединены так, по полярность создаваемого имн магнитного поли протнвоположна полярности магнитного поля фаз 2 и 4. На рис.,2.42 показана поспедоватепыюсть возбуждения фаз в форме графика возбужрдющего тока как дпя чегырехфазной, так и дпя двухфазной схемы соединения обмоток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
