мируя ротор и находящийся на нем гибкий венец волновой передачи (рис. 2.71). Зубцы гибкого венца входят в зацепление с зубцами жесткого венца, расположенного на статоре. Число волн v механической деформации ротора в двигателях реактивного типа равно числу полюсов {v=2p).

Волны механической деформации ротора вращаются синхронно с полем со скоростью со и гибкий венец катится по поверхности жесткого. В волновой передаче происходит редуцирование скорости и гибкий венец вместе с ротором медленно вращается относительно своей оси в сторону, противоположную полю, с постоянной скоростью

02 = < l/tB.

(2.81)

где L=-

Рис. 2.71. Деформация ротора волнового двигателя

---коэффициент редук-

НИИ волновой передачи; Z и - число зубцов соответственно жесткого и гибкого венцов, причем Z>Zj..

При деформации ротора (рис. 2.71) в двигателе возникает неравенство воздушных зазоров по продольной d и поперечной д осям, а значит, и неравенство магнитных (Яыйщ) и индуктивных (ХфХ) сопротивлений по этим осям. Как известно (см. § 2.9), при этих условиях в машине создается реактивный вращающий момент. Без учета активного сопротивления обмотки статора уравнение реактивного момента

Mp=Mp sin20 , (2.82)

где в - угол между осью пространственной волны напряжения статора и поперечной осью q деформированного potojda, соответствует выражению (2.67а).

Величина угла 6 , как у всех синхронных машин, зависит от момента сопротивления.

Выражение реактивного момента с учетом активного сопротивления обмотки статора совпадает с (2.676).

Максимальное значение реактивного момента Мрах. как следует из (2.67а), пропорционально разности индуктивных сопротивлений Х и Х. В волновом двигателе эта разность зависит от степени деформации ротора )

X,-Xg=fm, . (2-83)

где а - максимальное значение радиальной деформации; 6 - средний воздушный зазор.

В волновой передаче происходит редуцирование момента (повышение) и момент на валу двигателя

M,=Mpi,ri (2.84)

где - к. п. д. волновой передачи и подшипников.

Волновой микродвигатель индукторного типа можно выполнить по той же конструктивной схеме, что и реактивный (рис. 2.69), разместив на сердечниках 2 дополнительные обмотки постоянного тока, которые будут создавать униполярный поток подмагничивания. Волновые двигатели индукторного типа развивают больший, чем реактивные, момент за счет взаимодействия вращающегося поля и поля подмагничивания, имеют лучшие энергетические показатели. У них, в отличие от реактивных, число волн деформации равно числу пар полюсов (и=р). Это наглядно подтверждают графики индукции и сил притяжения на рис. 2.70, б, е. Поэтому, чтобы сохранить динамическую уравновешенность ротора, необходимо выполнять волновые двигатели индукторного типа с р>2.

На рис. 2.72 показана схема конструкции синхронного волнового реактивного микродвигателя с радиальным замыканием магнитного потока. Статор имеет классическую для машин переменного тока конструкцию: шихтованный цилиндрический сердечник / с многофазной обмоткой 2, создающей вращающееся магнитное поле Ф. Жесткий зубчатый венец 5 укреплен на поверхности статора. Гибкий зубчатый венец 4 находится на поверхности гибкого деформирующегося ротора 5. Внутренний магнитопровод 6 представляет собой упругое гибкое кольцо, навитое из ленты пермаллоя. Он служит для замыкания магнитного потока вдоль окружности ротора и деформации ротора под действием сил притяжения к статору.

Волновые двигатели имеют хорошие динамические характеристики. Время пуска микродвигателей с номинальной частотой /=50 Гц достигает 3-J-4 мс. Ротор имеет довольно малый момент инерции, вращается с низкой скоростью и быстродействие двигателя зависит в основном не от кинетической энергии вращения ротора, а от величины кинетической энергии перемещающихся в радиальном направлении масс деформирующегося ротора. Это значит, что время пуска определяется практически временем деформации ротора до зацепления венцов волновой передачи. При отключении напряжения питания волна деформации исчезает так же быстро и ротор останавливается практически без выбега. В волновых двигателях при числе волн деформаций и>2 вращающиеся массы динамически уравновешены, что обеспечивает более низкий уровень вибрации, чем у двигателей с катящимся ротором.

Рис. 2.72. Схема конструкции синхронного волнового микродвигателя реактивного типа с радиальным замыканием магнитного потока

I Недостатком волновых микродвигателей является сложность кон-струкции и технологии изготовления, связанная в основном с требованием обеспечения необходимой эластичности ротора. Энергетические и весовые показатели волновых двигателей невысоки, особенно у двигателей реактивного типа, вследствие больших немагнитных зазоров на пути магнитного потока и особенностей конструкции внешнего и внутреннего магнитопроводов.

у * * .

Существенное преимущество всех рассмотренных микродвигателей заключается в отсутствии быстровращающихся частей и подшипников, что значительно повышает их надежность. Например, гарантируемый срок службы синхронных редукторных микродвигателей (серия ДСР) в три-четыре раза больше, чем у синхронных микродвигателей с механическими редукторами, обеспечивающих одинаковую скорость вращения выходного вала (серия ДСД).

К. п. д. и вес на единицу развиваемой мощности у рассмотренных микродвигателей сильно зависят от реализуемого коэффициента редуцирования скорости: чем больше коэффициент редуцирования, тем хуже эти показатели. Например, у серии синхронных микродвигателей с катящимся ротором при одних габаритах и частоте /=50 Гц (скорость поля 3000 об/мин) с изменением номинальной скорости ротора от 2 до 200 об/мин мощность меняется примерно от 0,4 до 22 Вт. а к. п. д. от 0,7 до 36%. Синхронные редукторные микродвигатели индукторного типа мощностью порядка 1 Вт при частоте /=50 Гц и коэффициенте редукции lO-v-30 имеют к. п. д. 5-=-8%.

Коэффициент мощности cosq) у индукторных микродвигателей достигает 0,7-0,85 (при конденсаторной схеме включения до 0,95).

Низкая скорость вращения, большой вращающий момент и высокие динамические показатели волновых микродвигателей и микродвигателей с катящимся ротором способствуют их применению для привода различных точных механизмов (нониусы копировальных станков, часовые устройства и т. д.), а также в электромеханических манипуляторах систем дистанционного управления (вакуумные, I радиационные установки и т. п.).

( § 2.12. СИНХРОННЫЕ ШАГОВЫЕ МИКРОДВИГАТЕЛИ

В связи с развитием цифровой вычислительной техники разрабатывают и совершенствуют исполнительные элементы дискретного действия и Б частности специальные электрические микромашины - шаговые микродвигатели [311.

Шаговыми называют синхронные микродвигатели, преобразующие команду, заданную в виде импульсов, в фиксированный угол поворота вала или фиксированное перемещение без датчиков обратной связи.

л В качестве шаговых используют микродвигатели, имеющие не [менее двух устойчивых угловых положений ротора в пределах I оборота. . .