Шаговый двигатель изготовленного типа

широко Шаговый двигатель типа Лаве применяется в качестве привода электромеханических часов . ^[1] и представляет собой особый вид однофазного шагового двигателя . И в аналоговых, и в кварцевых часах с пошаговым механизмом используется шаговый двигатель типа Лаве (см. Кварцевые часы ). Благодаря миниатюризации его можно использовать в наручных часах , он требует очень мало энергии, благодаря чему батарея прослужит долгие годы. Французский инженер Мариус Лаве изобрел этот вид привода и описал его в 1936 году в своей заявке на патент FR823395.

Как и другие однофазные двигатели, двигатель Лаве способен вращаться только в одном направлении, что зависит от геометрии его статора . Ротор представляет собой постоянный магнит . В часах схема генерирует последовательность биполярных импульсов, которая попеременно подает на катушку положительное и отрицательное напряжение на короткие периоды времени (обеспечивая правильный механический выходной сигнал для перемещения секундной стрелки). Двигатель может быть оснащен сильным магнитом и большим статором для обеспечения высокого крутящего момента, но в большинстве случаев он изготавливается небольшим, чтобы передавать нагрузку через низкое передаточное число.

Ротор (круг) представляет собой постоянный магнит (с красным и зеленым полюсами). На рисунке (а) он поворачивается к статору (точка зацепления xx'), чтобы минимизировать сопротивление. (Он делает это, отворачиваясь от небольших полукруглых воздушных зазоров.) Когда электромагнит включен на рисунке (b), его горизонтальное магнитное поле притягивает полюса ротора (точка зацепления yy'). Этот цикл повторяется на рисунках (c) и (d) с обратным током и магнитным полюсом.

Сердечник статора очень похож на двигатель с экранированными полюсами и определяет направление вращения в зависимости от положения отверстий, канавок или экранирующих обмоток в статоре. Однако, в отличие от двигателя с экранированными полюсами, канавки находятся в обратном положении, и положения, в которых ротор устанавливается после каждого цикла, четко определены, что не относится к асинхронным двигателям в целом, где скольжение и нагрузка влияют на угол, который ротор вращается каждый цикл.

Для движения двигателя Лаве необходимы точки зацепления ротора, которые различаются в зависимости от того, находится ли катушка статора под напряжением или без него. Точки зацепления при отсутствии тока возникают из-за противодействия силы , действующей на постоянное магнитное поле, а не из-за замедления распространения переменного магнитного потока, и на практике это углы, при которых объем воздуха между полюсами магнитного ротора и основной частью магнитного ротора статор сведен к минимуму.

Движение обычного двухступенчатого двигателя Лаве:

(а) статор без тока, северный полюс ротора направлен вверх влево,

(б) статор находится под напряжением, ротор движется по часовой стрелке, после чего северный полюс указывает вправо,

(c) после того, как напряжение статора уменьшилось, ротор движется дальше, пока северный полюс не укажет вертикально,

(d) на статор подается напряжение в противоположном направлении, ротор движется по часовой стрелке, а северный полюс направлен влево,

(а') после снижения напряжения статора ротор перемещается в исходное положение (а).

Чтобы двигатель Лаве вращался, ток через его обмотку статора должен менять направление на каждом шаге (биполярное), за которым следует интервал без тока, пока ротор перемещается в свое упорное положение.

Помимо часовых приводов, существует множество вариаций концепции Лаве. ^[2] Одним из примеров являются типы приборов на приборной панели автомобилей. ^[3]

Замедленное видео (от 960 до 30 кадров в секунду, 32-кратное) мотор-колеса часового механизма с модифицированным включением катушки (1:1:1:1 полярность фаз NS, выкл., SN полярность, выкл.). Обычно активное время катушки составляет около 31 миллисекунды для экономии энергии аккумулятора. Это время выбрано настолько коротким, что колесо просто ускоряется, но ток через катушку отключается до того, как колесо достигнет положения 0 или 180 градусов, поэтому инерция перемещает его прямо дальше в положение сопротивления. Чтобы увидеть 4 положения остановки двигателя, необходимо продлить фазы с включенным током примерно до 200 миллисекунд.

Анимация

Анимация шагового двигателя типа Лаве, используемого в аналоговом кварцевом механизме часов.

Литература

Заявка Франции 823395 «Усовершенствования систем и устройств дистанционного электрического управления, в частности двигателей и синхронных часов». Дата подачи 28.09.1936, заявитель: Хато, изобретатель: Мариус Лаве (язык: французский).

Заявка США 4550279 «Шаговый двигатель». Дата подачи 07.09.1983, Заявитель: Fabriques D'horlogerie De Fontainemelon SA, Изобретатель: Эрик Кляйн (пояснение концепции на английском языке).

Ссылки

^ Гениальная концепция . 29 марта 2005 г., Neue Zürcher Zeitung.
^ Управление и анализ малоинерционных миниатюрных синхронных двигателей .
^ Герман Виннер, Стефан Хакули, Габриэле Вольф: Справочник по системам помощи водителю: основы, компоненты и системы активной безопасности и комфорта . Вьюег+Тойбнер, 2009, стр. 337.

[1] Гениальная концепция . 29 марта 2005 г., Neue Zürcher Zeitung.

[2] Управление и анализ малоинерционных миниатюрных синхронных двигателей .

[3] Герман Виннер, Стефан Хакули, Габриэле Вольф: Справочник по системам помощи водителю: основы, компоненты и системы активной безопасности и комфорта . Вьюег+Тойбнер, 2009, стр. 337.

[1]

[2]

[3]