Способ управления шаговым двигателем

 

Б. А. Ивобогенко, В. Е. Луценко, В. Б. баль, В. А. Алексеев и А. Q. Дмитриев

1 (72) Авторы изобретения

{7! ) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ

ДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротекнике, в частности к управлению щаговыми двигателями, и может быть испольэо вано в установках с шаговыми двигателями, требующими отключения питания в

5 режиме позиционирования.

Известен способ управления шаговым двигателем с огдельнымн специальными фиксирующими устройствами, обеспечивающий отключение фиксирующего устройства на время работы шагового двигатели посредствоми подачи напряжения на уд," равляющую обмотку фикснрукшего устройства (1 g .

1»

Недостатком этого способа управления является увеличение энергопотребления шагового двигателя нэ-за потери

; энергии в обмотке фиксатора.

Наиболее близкий к изобретению спо- го соб управления шаговым двигателем с беэобмоточным зубчатым ротором, статор которого содержит постоянный магнит и две обмотки, смещенные в прост2 ранстве между собой и относительно постоянного магнита, образунмцего третью магнитную фазу на 1/3 зубцового деления ротора, обеспечивает перемещение ротора гугем подачи однополярных импульсов только на первую обмотку, затем только . на вторую обмотку и последующего отключения обмоток. Коммутация каждой фазы вызывает последовательный поворот ротора шагового двигателя на угол около

120 эл. град. Отключение питания обеих фаз вызывает поворот ротора шагового двигателя еще на угол, близкий к

120 эл. град. аа счет момента фиксирующей магнитной фазы. Далее цикл повторяется. Бедостнтком известного способа управления шаговым двигателем являетс

- епостоянство амплитуды движущего момен-. та шагового двигателя, вызванное тем, что поворот ротора на угол, близкий к

120 эл. град. цри каждом цереключении обмоток возможен при значительном превышении момента каждой фазы шагового

М 7773 двигателя над моментом магнитной фиксирующей фазы. Реально в двигателях такой конструкции это превьпиение составляет 3 — 4. Поэтому с уче ом постоянного действия магнитной фазы даже при включенных электрических фазах углы поворота ротора в цикле коммутации распределяются неравномерно. Это приводит к снижению точности позиционирования и уменьшению быстродействия 16 шагового двигателя.

Бель изобретения — повышение точности позиционирования и быстродействия шагового двигателя.

Указанная цель достигается тем, 15 что согласно способу управления шаговым двигателем с безобмоточным зубча тым ротором и статором, содержащим постоянный магнит и две обмотки, сме.щенные в пространстве между собой и относительно постоянного магнита на

1/3 зубцового деления ротора, путем подачи B каждом такте однополярных им, пульсов поочередно HB первую и вторую обмотки и последующего их отключения, между тактами подачи однополярных импульсов на первую и вторую обмотки в течение одного такта подают однополярные импульсы на обе обмотки одновременно.

На фиг. 1 показаны векторные диаграммы моментов шагового двигателя при различных тактах коммутации.

Способ управления шаговым двигателем заключается в следующем.

При обесточенных обмотках управле35 ния (фазах) шагового двигателя фиксирующая фаза, возбуждаемая постоянным матнитом, развивает фиксирующий момент

Мф (фиг. 1a): Подача однополярного им40 пульса управления на одну из фаз, например первую, вызывает появление момента

М. (фиг. 16), который, складываясь с моментом фиксирующей фазы Мф вызывает смещение магнитной оси статора шагового двигателя. Для равномерного

45 врашенйя ротора шагового двигателя угол перемещения магнитной оси двигателя при каждом переключении фаз должен быть одинаковым. В рассматриваемом и „5О угол должен составлять 90 эл. град.

Результирукзций момент двигателя М не должен менять свою амплитуду в целях предотвращения раскачивания ротора в процессе движения, которое приводит к снижению быстродействия двигателя. для выполнения поставленных условийпри . подаче импульса управления на фазу шагового двигателя необходимо поддерживать кратность моментов управлякнцих фаз и фиксирующей фазы равной МГ (фиг. 1б), При этом магнитная ось статора поворачивается строго на 90эл.град., а амплитуда фиксирующего момента Мф равна амплитуде результирующего момента М „Подача импульсов управления на обе фазы двигателя обеспечивает следующий поворот магнитной осистатора, а вместе с ней и ротора шагового двигателя, на

90 эл. град. (фиг. 1в). Суммарный момент фаз двигателя М -имеет амплитуду, вдвое превосходящую амплитуду момента фиксирующей фазы М,. При этом вследствие противоположной направленности моментов М вЂ” и М результирующий момент двигателя М р равен по амплитудеМф

Подача импульса управления только на вторую фазу вызывает очередной поворот магнитной оси статора на

90 эл. град. (фиг. 1г). Затем отключение питания обеих фаз вызывает поворот магнитной оси статора на последние в данном цикле 90 эл град. до совпадения с магнитной осью фиксирующей фазы.

При этом результирующий момент двигателя М> соответствует моменту фиксирующей фазы Мф. Далее цикл повторяется.

Предлагаемый способ управления шаговым двигателем с магнитной фиксацией ротора, обеспечивает высокую равномер— ность движения ротора, так как за равные промежутки времени вектор результирующего момента шагового двигателя повора° чивается на одинаковый электрический уч.ол 90 эл. град. Это позволяет достичь высокой точности позиционирования двигателя. Неизменность амплитуды момента МР обеспечивает плавность движения

poropa шагового двигателя, Предлагаемый способ управления позволяет достичь более высокого быстродействия шагового двигателя с магнитной фиксацией ротора по сравнению с быстродействием шагового двигателя без фиксации.

Ф ормула изобре гения

Способ управления шаговым двигателем с безобмоточным зубчатым ротором и статором, содержащим постоянный мы

5 987773 6 нит и две обмотки, смешенные в прост- лярньи импульсов на первую и вторую ранстве между собой и относительно по- обмотки в течение одного такта подают стоянного магнита на 1/3 зубцового . однополярные импульсы на обе обмотки деления ротора, путеа подачи в каждом одновременно. такте однополярных импульсов поочеред- а Источники информации, но на первую и вторую обмотки и их принятые во внимание при экспертизе последуюшего отключения, о т л и ч а ю- 1. Авторское свидетельство СССР ш и и с я тем, что. с целью повыше- % 170102, кл. Н 02 К 37/00, 1964. .ния точности позиционирования и быстро- 2. Авторское свидетельство СССР действия, между тактами подачи однопо- .>o N189479,,кл. Н 02 К 37/00, 1966.

Составитель 3. Горняк

Редактор А. Огар Техред М. Надь . Корректор. А- Ференп

Тираж 685 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10323/45

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4