Type of single-phase motor, typically driving a timepiece
Шаговый двигатель типа Lavet кварцевых часов. Черная роторная звездочка обеспечивает механический выход.
Шаговый двигатель типа Lavet широко используется в качестве привода в электромеханических часах [1] и является особым видом однофазного шагового двигателя . Как аналоговые, так и кварцевые часы с шаговым движением используют шаговый двигатель типа Lavet (см. Кварцевые часы ). Благодаря миниатюризации его можно использовать в наручных часах , он потребляет очень мало энергии, благодаря чему батарейка служит много лет. Французский инженер Мариус Лаве изобрел этот тип привода и описал его в 1936 году в своей патентной заявке FR823395.
Как и другие однофазные двигатели, двигатель Lavet может вращаться только в одном направлении, что зависит от геометрии его статора . Ротор представляет собой постоянный магнит . В часах цепь генерирует биполярную последовательность импульсов, которая попеременно подает положительное и отрицательное напряжение на катушку в течение коротких периодов (обеспечивая правильный механический выход для перемещения секундной стрелки). Двигатель может быть построен с сильным магнитом и большим статором для обеспечения высокого крутящего момента, но в основном он строится небольшим, чтобы управлять нагрузкой через низкое передаточное отношение.
Ротор (круг) — это постоянный магнит (с красными и зелеными полюсами). На рисунке (a) он поворачивается к статору (точка зубца xx'), чтобы минимизировать сопротивление. (Он делает это, отворачиваясь от небольших полукруглых воздушных зазоров.) Когда электромагнит включается на рисунке (b), его горизонтальное магнитное поле притягивает полюса ротора (точка зубца yy'). Этот цикл повторяется на рисунках (c) и (d) с обратными полюсами тока и магнита.
Сердечник статора очень похож на сердечник в двигателе с экранированными полюсами и определяет направление вращения в соответствии с положением отверстий, пазов или теневых обмоток через статор. Однако, в отличие от двигателя с экранированными полюсами, пазы находятся в обратных положениях, а положения, в которых ротор оседает после каждого цикла, четко определены, что не относится к асинхронным двигателям в целом, где скольжение и нагрузка влияют на угол, на который ротор поворачивается в каждом цикле.
Существенными для движения двигателя Lavet являются зубчатые точки ротора, которые различаются в зависимости от того, находится ли катушка статора под напряжением или нет. Зубчатые точки без тока вызваны силой сопротивления против прямого магнитного поля, а не замедлением распространения переменного магнитного потока, и на практике являются углами, где объем воздуха между полюсами магнитного ротора и основной массой статора минимален.
Движение обычного двухступенчатого двигателя Lavet:
(а) обесточенный статор, северный полюс ротора направлен вверх и влево,
(б) статор под напряжением, ротор вращается по часовой стрелке, а северный полюс после этого указывает направо,
(c) после того, как напряжение на статор упало, ротор движется дальше, пока северный полюс не будет направлен вертикально вниз,
(d) статор запитан в противоположном направлении, ротор вращается по часовой стрелке, а северный полюс указывает влево,
(а') после того, как напряжение на статор упало, ротор возвращается в исходное положение (а).
Чтобы двигатель Lavet начал вращаться, ток через его статорную катушку должен менять направление на каждом шаге (биполярный), за которым следует интервал без тока, пока ротор движется в свое неактивное положение.
Помимо часовых приводов, существует множество вариаций концепции Лавета. [2] Одним из примеров являются типы приборов на приборной панели автомобилей. [3]
Замедленная съемка (960 кадров в секунду до 30 кадров в секунду, 32-кратное увеличение) мотор-колеса часового механизма с измененным срабатыванием катушки (1:1:1:1 цикл фаз полярность NS, выкл., полярность SN, выкл.). Обычно активное время катушки составляет около 31 миллисекунды для экономии энергии батареи. 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 непосредственно 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 «Лавет», используемого в аналоговом кварцевом часовом механизме.
Литература
Заявка FR 823395 «Совершенствование систем и приборов дистанционного управления электрическими часами, уведомления о двигателях и синхронных часах». Дата подачи: 28 сентября 1936 г., заявитель: Хато, изобретатель: Мариус Лаве (язык: французский).
Заявка США 4550279 «Шаговый двигательный блок». Дата подачи 07.09.1983, Заявитель: Fabriques D'horlogerie De Fontainemelon SA, Изобретатель: Эрик Кляйн (объяснение концепции на английском языке).
Ссылки
На Викискладе есть медиафайлы по теме « Шаговые двигатели типа Лаве» .
^ Ein geniales Konzept. 29 марта 2005 г., «Новая Цюрхер Цайтунг».
^
Управление и анализ малоинерционных миниатюрных синхронных двигателей.
^ Герман Виннер, Стефан Хакули, Габриэле Вольф: Handbuch Fahrerassistenzsysteme: Grundlagen, KomComponenten und Systeme für aktive Sicherheit und Komfort . Вьюег+Тойбнер, 2009, С. 337.
