Шаговый электрический двигатель

Шаговый электрический двигатель относится к области электротехники и предназначен для использования в дискретных электроприводах. Шаговый электрический двигатель содержит ротор с зубцами, статор с m-фазными зонами, смещенными относительно друг друга на 1/m зубцового деления ротора, где m число фаз, обмотку статора, каждая катушка которой охватывает зубчатый полюс статора. Каждая катушка обмотки, охватывающая зубчатый полюс статора, выполнена в виде двух встречно намотанных непрерывным проводом секций с разным числом витков n₁ и n ₂, при этом n₁ больше n₂. Благодаря такой конструкции шагового электрического двигателя повышается его полезная мощность в условиях ограничения величины потребляемой мощности.

Шаговый электрический двигатель относится к области электротехники и предназначен для использования в дискретных электроприводах.

Из предшествующего уровня техники известен шаговый электрический двигатель, содержащий статор с монофилярной схемой обмоток и ротор, на полюсах статора и роторе выполнены зубцы, обращенные в сторону рабочего воздушного зазора (1, с. 49-51).

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является техническое решение по (2), взятое за прототип.

Известное устройство содержит ротор с зубцами, статор с m-фазными зонами, смещенными относительно друг друга на 1/m зубцового деления ротора, где m число фаз, обмотку статора, каждая катушка которой охватывает зубчатый полюс статора, катушки четных и нечетных фаз выполнены с чередующимся противоположным направлением намотки.

Данная конструкция шагового электрического двигателя при униполярной коммутации в условиях ограничения величины потребляемой мощности не позволяет увеличить его полезную мощность до необходимой величины и это является его недостатком.

Указанные конструкции шаговых электрических двигателей могут обеспечить увеличение полезной мощности на 25-30% при биполярной коммутации обмоток. Кроме этого, увеличение полезной мощности при любой коммутации возможно при снижении электромагнитной постоянной времени (1, с. 90-91).

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в увеличении полезной мощности шагового электрического двигателя при униполярной коммутации в условиях ограничения величины потребляемой мощности.

Чтобы увеличить полезную мощность и развиваемый шаговым электрическим двигателем момент, была снижена электромагнитная постоянная времени, за счет чего увеличилась приемистость шагового электрического двигателя, т.е. его быстродействие.

Технический результат достигается за счет того, что в шаговом электрическом двигателе, содержащем ротор с зубцами, статор с m-фазными зонами, смещенными относительно друг друга на 1/m зубцового деления ротора, где m число фаз, обмотку статора, каждая катушка которой охватывает зубчатый полюс статора, причем каждая катушка обмотки, охватывающая зубчатый полюс статора, выполнена в виде двух встречно намотанных непрерывным проводом секций с разным числом витков n₁ и n₂, при этом n₁, больше n₂ .

Благодаря тому, что каждая катушка обмотки, охватывающая зубчатый полюс статора, выполнена в виде двух встречно намотанных непрерывным проводом секций с разным числом витков n₁ и n₂, при этом n₁ больше n₂, уменьшается электромагнитная постоянная времени шагового электрического двигателя, отвечающая за увеличение скорости нарастания и спадания тока в переключаемых фазах обмотки, и как следствие, повышается полезная мощность двигателя.

T_эм=L/R, где

T_эм - электромагнитная постоянная времени шагового электрического двигателя;

L - индуктивность обмотки шагового электрического двигателя, пропорциональная разности квадратов чисел n₁ и n ₂;

R - активное сопротивление обмотки шагового электрического двигателя, пропорциональное сумме чисел n ₁ и n₂.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый шаговый электрический двигатель отличается тем, что содержит катушки обмотки, охватывающие зубчатый полюс статора, выполненные в виде двух встречно намотанных непрерывным проводом секций с разным числом витков n₁ и n₂, при этом n₁ больше n₂,

Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, где показан поперечный разрез заявляемого шагового электрического двигателя.

Шаговый электрический двигатель содержит зубчатый ротор 1 и статор 2 с многофазной монофилярной обмоткой, на каждом полюсе располагаются катушки 3, каждая из которых намотана непрерывным проводом в виде двух секций (вид Б) с числом витков n₁, намотанных в одном направлении и с числом витков n₂ со встречным направлением намотки, при этом n₁ больше n₂.

Шаговый электрический двигатель работает следующим образом.

Одна клемма блока управления (на фиг. 1 не приведен) подключена к общей для всех фаз точек 0, а по фазам A, B, C, D статора 2 поочередно пропускается ток, создавая в воздушном зазоре катушками 3 между статором и ротором дискретно перемещающееся магнитное поле, которое приводит к дискретному вращению ротора 1.

Выполнение каждой катушки обмотки, охватывающей зубчатый полюс статора, в виде двух встречно намотанных непрерывным проводом секций с разным числом витков n₁, при этом n₁ больше n₂, повышает полезную мощность шагового электрического двигателя при униполярной коммутации в условиях ограничения величины потребляемой мощности.

Изготовлена партия шаговых электрических двигателей с использованием предлагаемой совокупности отличительных признаков заявляемой полезной модели. Проведены испытания, которые подтверждают осуществимость, полезность и конкурентоспособность шагового электрического двигателя, выполненного в соответствии с предлагаемым техническим решением.

Источники информации:

1. Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления. М. Энергоатомиздат,1987.

2. Описание к патенту на изобретение RU 2074489 МПК H02K 37/00, дата публикации 27.02.1997.

Шаговый электрический двигатель, содержащий ротор с зубцами, статор с m-фазными зонами, смещенными относительно друг друга на 1/m зубцового деления ротора, где m - число фаз, обмотку статора, каждая катушка которой охватывает зубчатый полюс статора, отличающийся тем, что каждая катушка обмотки, охватывающая зубчатый полюс статора, выполнена в виде двух встречно намотанных непрерывным проводом секций с разным числом витков n₁ и n ₂, при этом n₁ > n₂.