Принцип Работы Шагового Двигателя

Принцип действия всех существующих ШД основан на дискретном изменении состоянии электромагнитного поля в рабочем зазоре электрической машины. Это достигается импульсным возбуждением (или переключением) ее обмоток. Электромеханический преобразователь энергии, развивающий синхронизирующий момент или удерживающую силу в каждом из циклически повторяющихся возможных состояний, число которых n>=2, при соблюдении условий направленного перехода в очередное устойчивое состояние может быть использован в качестве шагового двигателя. Этим требованиям отвечает широкий класс устройств: электромагниты с возвратной пружиной и храповым, анкерным или фрикционным механизмом, синхронные электрические машины, асинхронные электрические машины с неполной клеткой на роторе, сельсины.

Рис.1. К пояснению принципа работы ШД.

Наиболее полно требованиям быстродействия, устойчивости движения и его квантования по шагам в сочетании с конструктивной простотой и надежностью отвечают многофазные (m>=2) синхронные шаговые двигателя. Принцип действия и основные особенности физических процессов этих двигателей рассмотрим на примере электрической машины (рис. 1, а) с двумя сосредоточенными обмотками ах и by, расположенными вдоль осей α и β на статоре, и возбужденным двухполюсным ротором. Для упрощения примем идеализирующие допущения и будем считать статор гладким в магнитном отношении, а магнитную индукцию ротора в рабочем зазоре — распределенной по закону косинуса относительно продольной оси d ротора. Угол η, в функции которого на рис. 1.б и в представлено распределение магнитной индукции Вr ротора и н. с. Fs1 и Fs2 обмоток статора, является текущей координатой окружности статора и отсчитывается от оси α. Положение ротора определяется углом θ между осью α статора и продольной осью d ротора.