Системы прямого привода. Линейный шаговый двигатель

Построение координатных электромагнитные модулей в шаговом электроприводе осуществляется по модульному принципу, при этом различают:

-элементарный модуль - магнитная система с зубчатыми полюсами, фазной обмоткой или фазными обмотками управления и источником возбуждения. Его нельзя разделить на одинаковые части;

-фазный модуль состоит из одного или нескольких элементарных модулей, содержит минимальный и достаточный набор зубчатых полюсов, источников возбуждения и фазных обмоток. Основные конструкции фазных модулей (см. рисунок 2 а)

ЛШД состоит из индуктора и статора. Индуктор двигателя обычно выполняется двухфазным и содержит 2N элементарных модулей:  и  где N - число элементарных двигателей. Наиболее распространена конструкция без индуктивной связи между модулями элементарного двигателя. Модуль (рисунок 2 б) состоит из двух шихтованных П-образных сердечников, охваченных катушкой, и постоянного магнита возбуждения между сердечниками. На якоре и статоре нарезаны зубцы с периодом . Зубцовые структуры полюсов модуля  имеют взаимный сдвиг: 1а полюс - 0; 2а полюс - , или π; 3а полюс - 0; 4а полюс - , или π. Зубцы второго модуля  элементарного двигателя также сдвинуты по отношению к 1 полюсу модуля  на: 1β полюс - , или ; 2β полюс - , или ; 3β полюс - , или ; 4β полюс - , или . Фазы двигателя образуются последовательным или параллельным включением одноименных катушек модулей.

Принцип действия элементарных электромагнитных модулей движения

Цикл коммутации (рисунок 2 в) протекает за четыре последовательных периода времени: , , , . Каждый период времени определяет электрическое состояние обмоток, которое вновь повторяется лишь через цикл коммутации. Каждому электрическому состоянию обмоток соответствует определенное сочетание направленности потоков управления , тогда как направленность потока возбуждения  в контуре постоянного магнита остается неизменной. В результате каждому электрическому состоянию обмоток соответствует пара возбужденных полюсных выступов (полюсов), в которых потоки  и  совпадают по направлению, и пара невозбужденных полюсов, в которых потоки  и , направлены встречно.

В случае одновременного возбуждения двух полюсов устойчивое положение всего модуля определяется средним положением между двумя устойчивыми положениями отдельно взятых возбужденных полюсов. На рисунке 2 в показано, как с каждой сменой электрического состояния в цикле коммутации, меняются сочетания пар возбужденных и невозбужденных полюсов. При этом модуль смещается каждый раз на шаг, равный  зубцового деления τ или в пересчете на электрические углы - на  электрических радиан.

В заключение хотелось бы отметить, что в последнее время системы прямого привода получают все более широкое применение во всех областях техники, заменяя собой традиционные приводы, такие как передачи винт-гайка, гидропривод и др. По прогнозам экспертов, к 2010 году в мире более 40 процентов всех обрабатывающих станков будет оснащаться двигателями прямого привода.

Литература

1 Карпович С.Е., Жарский В.В., Ляшук Ю.Ф., Межинский Ю.С, Прецизионные координатные системы на основе электропривода прямого действия. -Мн.: ГНПКТМ «Планар», 2001.-198 с.

2 Ляшук Ю.Ф. Линейный шаговый электропривод для прецизионного оборудования. - Мн.: «Технопринт», 2002. - 119 с.

3 Межинский Ю.С. Построение систем перемещений для гибкого автоматизированного оборудования. - Мн.: «Технопринт», 2002.-120 с.

4 Интернет-портал ЗАО "Сервотехника" [Электронный ресурс] - Режим доступа: http:// www.servotechnica.ru. - Дата доступа: 25.03.2008.

5 Интернет-портал ООО"Рухсервомотор" [Электронный ресурс] - Режим