2tom215

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 432

że w granicznym przypadku wirnik silnika skokowego może opóźnić się względem pola ±n rad (elektrycznych) i tyle może wynosić błąd statyczny;

—    im większa liczba k, tym lepsze właściwości rozruchowe silnika;

—    ze względu na obciążalność silnika najkorzystniejsza byłaby prostokątna charakterystyka momentu — moment rozruchowy byłby wtedy równy momentowi maksymalnemu;

—    przy czysto indukcyjnym charakterze impedancji uzwojenia (przypadek teoretyczny) pole magnetyczne może opóźniać się względem rozkładu doprowadzonych napięć o łt/2 rad (elektrycznych). Dlatego zapas stabilności dynamicznej (graniczny błąd dynamiczny) może być większy niż zapas stabilności statycznej o n/2, a nawet może być nieco większy, gdy wirnik ma zapas energii kinetycznej właściwego znaku. Oznacza to, że np. w procesie rozruchu silnika skokowego opóźnienie położenia („odstawanie”) silnika od pola może w pierwszej fazie osiągnąć taką wartość.

Ze względu na zasadę działania i zasadę konstrukcji silniki skokowe można podzielić na trzy zasadnicze grupy:

—    silniki o wirnikach czynnych—prawne wyłącznie magnetoelektrycznych — wykorzystujące moment synchroniczny wzbudzeniowy;

—    silniki o wirnikach biernych — reluktancyjne — wykorzystujące moment reluktancyj-ny;

—    silniki hybrydowe — wykorzystujące oba wymienione momenty elektromagnetyczne. Na rysunku 5.161 przedstawiono dwa typowe rozwiązania silników u wirnikach zawierających magnesy trwałe. Pierwsze z rozwiązań (dwuwariantowe) jest charakterystyczne dla silników o stosunkowo dużych momentach wydawanych, drugie — to typowe rozwiązanie masowo produkowanych mikrosilników skokowych. Pokazana na rys. 5.161a, b polaryzacja biegunów stojana odpowiada zasileniu jednego pasma uzwojenia, a na rys. 5.161c — obu pasm. Konstrukcja dwupakietowa pozwala zwiększyć przekrój poprzeczny żłobka, co może się okazać korzystne wówczas, gdy średnica zewnętrzna silnika z innych względów jest ograniczona; drugie pasmo uzwojenia przenosi się wtedy do drugiego pakietu.

Rys. 5.161. Magnetowody silników skokowych o wirniku czynnym: a) jedno pakietowy z uzwojeniem dwupasmowym stojana; b) dwupakietowy (każde z dwu pasm uzwojenia zajmuje oddzielny pakiet stojana); c) dwupakietowy z uzwojeniem w postaci dwu cewek skupionych, tzw. cewek środkowych na oddzielnych stojanach typu pazurowego PI, P2 — łączniki symbolizujące komutator; L 2 — uzwojenie stojana typu pazurowego; 3 namagnesowany wiclobicgunowo pierścień ferrytowy lub magnes walcowy spolaryzowany osiowo z nabiegunnikami typu pazurowego    .

tworzącymi strukturę wielobiegunową; 4 — fragment magnesu trwałego typu „gwiazda”; 5 — fragment drugiej gwi • magnesów' umieszczonej na tym samym wale, przesuniętej względem pierwszej obwodow^ro o pół podziałki biegun i pokrywającej się z drugim z pakietów stojana

W silnikach dwupasmowych, jak to już udowodniono, komutacja powinna być orzetniennobiegunowa, gdyż w przeciwnym razie trzeci skok z cyklu odbywałby się w kierunku przeciwnym niż pierwsze dwa. Jeżeli jednak uzwojenia poszczególnych pasm rozdzielić na dwie grupy rozłożone średnicowo, to łącząc jc w gwiazdę cztcroramienną _y wyprowadzonym środkiem można je wtedy zasilać impulsami stałobiegunowymi. W przypadku cewek skupionych wyprowadza się wtedy ich środki (patrz rys. 5.161 c).

Silniki skokowe reluktancyjne są wykonywane w trzech podstawowych rozwiązaniach.

W pierwszym z nich — podobnie jak w silnikach reduktorowych — liczby zębów stojana i wirnika różnią się (najczęściej o ±2p). Różne są więc także ich podziałki zębowe. Liczba pasm uzwojenia przy zasilaniu stałobiegunowym, jak to wynika z warunku wykonania skoku, musi być większa niż 2., Najczęściej uzwojenia wykonuje się jako trójpasmowe. Na rysunku 5.162 przedstawiono przekrój poprzeczny silnika trójpas-mowego. Przy ośmiu zębach wirnika i komutacji stałobiegunowej symetrycznej, skok silnika wynosi 15” (a = 360/Z_r/c = 360/8 -3 = 15”).

Przy równych podziałkach zębowych stojana i wirnika możliwe są dwa dalsze rozwiązania. Pierwsze z nich polega na tym, że użłobkowane na całym obwodzie trzy pakiety stojana przesuwa się obwodowo względem siebie kolejno o 1/3 podziałki zębowej. Wówczas osie zębów nie przesuniętych względem siebie pakietów wirnika są przesunięte kątowo względem drugiego i trzeciego pakietu stojana odpowiednio o 1/3 i 2/3 podziałki zębowej. Zasilanie kolejne pasm uzwojenia stojana (każde pasmo uzwojenia znajduje się na oddzielnym pakiecie) powoduje ruch wirnika w każdym takcie o 1/3 podziałki zębowej. Spotyka się także rozwiązania pięcio- i sicdmiopakictowe (o przesunięciach pakietów odpowiednio o 1/5 i 1/7 podziałki). Daje to możliwość dalszego zmniejszenia skoku oraz uzyskania podziału skoku podstawowego przez zasilanie uzwojeń, np. kolejno po trzy. W silniku trójpasmow'ym nic miałoby sensu zasilanie uzwojeń kolejno parami, gdyż przy występującym przesunięciu osi o 2a/3 rad zasilanie pary uzwojeń jest równoważne zasilaniu tylko jednego.

Drugie z tych rozwiązań, stosowane częściej niż konstrukcje wielopakietowc, polega na tym, że wirnik jest uzębiony równomiernie na całym obwodzie, zaś stojan ma zęby o takich samych podziałkach jak wirnik, ale wykonane na powierzchni czołowej tzw. „dużych zębów”. Uzwojenie jest ułożone w „dużych żłobkach”. Na rysunku 5.163 pokazano przekrój poprzeczny magnetowodu silnika czteropasmowego o ośmiu „dużych zębach” stojana (po dwa „duże zęby” na pasmo), przy czym zaznaczona polaryzacja biegunów stojana odpowiada jednemu ze stanów cztcrotaktowej komutacji symetrycznej parami.

Rys. 5.163. Magnetowód silnika skokowego czteropasmowego reluktancyjnego reduktorowego o równych podziałkach zębowych stojana i wirnika

>S- 5.162. Magnetowód silnika skokowego J°jpasmowego reluktancyjnego reduktorowego ^ro/-nych podziałkach zębowych stojana i wirnika