Шаговый двигатель и способ управления шаговым двигателем Советский патент 1987 года по МПК H02K37/00 H02P8/22 

1

Изобретение относится к электро- технике, в частности к шаговым двигателям, и может быть использовано для вращательного или поступательного перемещения подвижного элемента.

Цель изобретения - повышение тягового усилия двигателя и обеспечение регулирования величины его шага.

На фиг. I представлен шаговый двигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - блок-схема устройства управления шаговым двигателем.

Шаговый двигатель (фиг.1 и 2) содержит статор с магнитопроводами 1 П-образной формь, охваченными катушками многофазной обмотки 2 управления. Число фаз m обмотки статора кратно числу магнитопроводов статора. Магнитопроводы статора разделены немагнитными прокладками 3. Вторичный злемент двигателя содержит аналогично статору П-образные магни- топроводы 4, полюса которых охвачены катушками 5 многофазной обмотки. Магнитопроводы вторичного элемента разделены немагнитными прокладками 6. Полюсные деления статора и вторичного элемента неодинаковы. Разность полюсных делений статора и вторичного элемента равна, 1/т части полюсного деления,статора.

i -.

Способ управления двигателем заключается в следующем.

Катушки фаз обмоток статора и вторичного элемента одновременно подключают к шинам питающего напряжения. Причем подключение осуществляют с пропуском по крайней мере одной фазы по крайней мере одной обмотки двигателя, т.е. либо фазы обмотки статора, либо обмотки вторичного элемента, либо фазы обмоток и статора и вторичного элемента вместе.

Шаговый двигатель (фиг.1 и 2) работает следующим образом.

Подключение катушек одной фазы статора и одной фазы вторичного элемента к источнику напряжения приводит к возбуждению полюсов магнитопроводов, охваченных данными катушками, что вызьтает возникновение усилия взаимного притяжения возбужденных полюсов статора и вторичного элемента и их совмещение. Поочередное подключение фаз статора и вторичного элемента к источнику напряжения вызы10

20

25

88835 2

вает последовательное совмещение полюсов вторичного элемента с полюсами статора, т.е. перемещение вторичного элемента. Величина минимального шага

5 двигателя равна разности полюсных делений статора и вторичного элемента. Подключение обмоток статора и вторичного элемента двигателя к источнику питания с пропуском через одну вдвое увеличивает величину шага двигателя. Шаг при этом равен разности двух полюсных делений статора и двух полюсных делений вторичного элемента. Дпя дальнейшего увеличения

шага фазы обмоток возбуждают с пропуском двух и более фаз. Возможно включение катушек обмоток статора и вторичного элемента с пропуском разного числа фаз на статоре и вторичном элементе.

Устройство управления двигателем (фиг. З) содержит два блока 7 и 8 усилителей, два реверсивных кольце- , вых счетчика 9 и 10, два элемента И 11 и 12, два триггера 13 и 14, два мультиплексора 15 и 16, два счетчика 17 и 18, два дешифратора 19 и 20 и генератор 21. Вход генератора соединен с входами счетчиков и через элементы И - с входами реверсивных кольцевых счетчиков, выходы дешифраторов и счетчиков соединены с входами мультиплексоров, выходы мультиплексоров через триггеры и элементы И связаны с входами кольцевых счетчиков , выходы которых соединены с входами блоков усилителей. Устройство имеет два входа, вход установки нуля, связанный с соответствующими входами триггеров, и счетный вход, связанный с входами дешифраторов и входами направления счета кольцевых счетчиков.

Устройство управления двигателем, к выходам первого и второго блока усилителей которого подключены соответственно обмотки статора и вторич-, ного элемента, работает следующим образом. На счетный вход устройства подается кодированный сигнал, определяющий состояние дешифраторов, которые соединены с коммутирующими входами мультиплексоров. Подача сигнала на вход управления переводит триггеры в единичное состояние, при этом единичные сигналы на выходах триггеров разрешают счет первому и второму счетчикам и разрешают про.30

35

40

45

50

55

хождение сигналов генератора на первый и второй кольцевой счетчики. Сигналы генератора осуществляют последовательное изменение состояний кольцевых счетчиков, выходы которых связаны с входами блока усилителей статора и вторичного элемента, осуществляя последовательную коммутацию фаз обмоток статора и вторичного элемента, при наличии разрешающего сигнала на выходе мультиплексоров. Последние коммутируются сигналами первЬго и второго счетчиков, при этом в соответствии с состояниями дешифраторов на выходах мультиплексоров оказывается разрешающий или запрещаюшрий сигнал. В первом случае обеспечивается коммутация фазы ввиду прохождения сигнала генератора на вход того или другого реверсивного кольцевого счетчика . Во втором случае, когда на выходе данного мультиплексора имеется запрещающий сигнал, соответствующий триггер изменяет состояние, на его выходе оказьгоается нулевой сигнал и схема И запрещает прохождение очередного импульса генератора на данный реверсивный кольцевой счетчик, обеспечивая тем самым пропуск коммутации необходимой фазы статора или вторичного элемента.

Таким образом, благодаря размещению обмоток и на вторичном элементе увеличивается магнитная индукция в зазоре двигателя, что увеличивает его тяговое усилие. Кроме того, путем коммутации фаз статора и вторич88354

ного элемента с пропуском одной или

O

5

0

5

0

5

нескольких фаз осуществляется регулирование величины единичного шага двигателя.

Формула изобретения

1.Шаговый двигатель, содержащий статор, состоящий из отдельных П-об- разных магнитопроводов, полюса которых охвачены катушками многофазной обмотки с числом фаз т, кратным числу магнитопроводов статора, и вторичный элемент, состоящий из отдельных магнитопроводов, причем разность полюсных делений статора и вторичного элемента равна 1/т части полюсного деления статора, отличающийся тем, что, с целью увеличения тягового усилия двигателя, магнитолроводы вторичного элемента выполнены П-образными, а их полюса охвачены катушками многофазной обмотки с числом фаз, кратным числу магнитопроводов вторичного элемента.

2.Способ управления шаговым двигателем, состоящий в том, что катушки фаз обмотки статора поочередно подключают к шинам питающего напряжения, отличающийся тем, то, с целью обеспечения регулирования величины шага двигателя, катушки фаз обмотки вторичного элемента поочередно подключают к шинам питающего напряжения одновременно с катушками фаз обмотки статора, с пропуском- по крайней мере одной фазы

по крайней мере одной из обмоток.

фиг.2

Редактор С. Патрушева

Составитель В. Баль Техред И.Попович

Подписное

Заказ 7819/54Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

. - -ей----...и.™.„ .

.--.„

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Л. Патай

Подписное

Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения - повьшение тягового усилия шагового двигателя и обеспечение регулирования величины его шага. Двигатель со;держит статор с П-образными магнито- проводами I, охваченными катушками многофазной обмотки управления 2, число фаз m которой кратно числу магнитопроводов. Вторичный элемент содержит аналогично статору П-образ- ные магнитопроводы 4, полюса которых охвачены катушками многофаэной обмотки 5. Разность полюсных делений статора и вторичного элемента равна I/т части полюсного деления статора. Катушки фаз обмоток статора и вторичного элемента одновременно подключают к шинам питающего напряжения. Причем подключение осуществляют с пропуском либо фазы обмотки статора, либо обмотки вторичного элемента, либо фазы обмоток и статора и вторичного элемента вместе, что обусловливает возможность регулирования величины единичного шага. Размещение обмоток и на вторичном элементе приводит к увеличению магнитной индукции в зазоре, что увеличивает тяговое усилие двигателя. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. СЛ ф1/е.