Шаговый электродвигатель Лаве

Ша́говый электродви́гатель Лаве́ — разновидность шагового электродвигателя, применяемая в электрических (преимущественно кварцевых) часах^[1]. Внешне двигатель Лаве похож на двигатель с экранированными полюсами, особенно на реактивно-гистерезисный двигатель Уоррена, и также может иметь одну рабочую обмотку.

Этот тип двигателя изобрёл и запатентовал французский инженер Марюс Лаве^[фр.] в 1936 году.

Применяется в электромеханических часах и измерительных приборах, известно даже крайне необычное его применение, например, в прямопоказывающем дозиметре ИПД-1.

Устройство и принцип действия

Принцип работы и устройство шагового двигателя Лаве

Также как и у двигателя с экранированными полюсами рабочая обмотка этого двигателя, как правило, состоит из одной цилиндрической катушки находящейся на замкнутом магнитопроводе статора. В стенке цилиндрического отверстия в статоре выполнены пара прорезей. Ротор представляет собой цилиндрический постоянный магнит.

При отсутствии тока в обмотке магнитный поток постоянного магнита ротора замыкается через магнитопровод статора. При этом за счёт прорезей в стенке цилиндрического отверстия в магнитопроводе статора ротор ориентируется так, чтобы энергия магнитного поля была минимальна — плоскость проходящая через середину постоянного магнита проходит перпендикулярно прорезям статора (плоскость xx' на рисунке, состояние a). При подаче тока в обмотку статора наведённое магнитное поле в статоре поворачивает ротор на угол $\alpha$ (плоскость yy' на рисунке, состояние b). После снятия тока с обмотки ротор снова стремится принять положение, заданное прорезями в статоре, но так как полярность магнитного поля статора при отсутствии тока в катушке индуцируется магнитным полем ротора, ротор поворачивается на меньший угол $\beta$ (состояние c). Для дальнейшего поворота ротора необходимо подать ток в обмотку в противоположной полярности, что снова заставит ротор повернуться на угол $\alpha$ (состояние d) и после снятия тока выполнить полный оборот. Таким образом, подача чередующихся разнополярных импульсов тока в обмотку побуждает ротор вращаться в одну сторону.

При отсутствии тока в обмотке ротор находится в фиксированном собственным магнитным полем положении и может оставаться в этом положении неограниченно долго.

Как и иные шаговые двигатели, этот двигатель синхронный: при нормальном рабочем режиме, подсчётом импульсов можно точно определить количество оборотов. Но в отличие от прочих ШД, этот двигатель однофазный и вращается в одну сторону.

Применение

Двигатель имеет очень маленький крутящий момент, но прост в изготовлении и достаточно компактен. Чаще всего шаговый двигатель Лаве применяется в кварцевых электромеханических часах или во вторичных показывающих часовых циферблатах. Также применяется в электромеханических реле времени и измерительных приборах^[2]^[3].

Примечания

↑ Ein geniales Konzept (недоступная ссылка). 29.03.2005, Neue Zürcher Zeitung. (нем.)
↑ Control and Analysis of Low Inertia Miniature Synchronous Motors Архивная копия от 9 марта 2017 на Wayback Machine.
↑ Hermann Winner, Stephan Hakuli, Gabriele Wolf: Handbuch Fahrerassistenzsysteme: Grundlagen, Komponenten und Systeme für aktive Sicherheit und Komfort. Vieweg+Teubner, 2009, s. 337.

Литература

З. М. Аксельрод. Проектирование часов и часовых систем. — Л.: Машиностроение, 1981. — С. 105−106.
Charles Grant. Who invented electronic clock? : [англ.] // Popular Mechanics. — 1957. — July. — С. 238.

Ссылки

Патенты

FR application 823395 «Perfectionnements aux systèmes et appareils de commande électrique à distance, notamment aux moteurs et horloges synchrones» Filing date 28.09.1936, Applicant: Hatot, Inventor: Marius Lavet (фр.)

US application 4550279 «Step-by-step motor unit» Filing date 07.09.1983, Applicant: Fabriques D’horlogerie De Fontainemelon S.A., Inventor: Eric Klein (explanation of the concept in english). (англ.)