脈動(dòng)電機(jī)

圖1：40MD0型脈動(dòng)電機(jī)開(kāi)關(guān)組

　　脈動(dòng)電機(jī)通常與開(kāi)關(guān)片的組合，被稱(chēng)為脈動(dòng)電機(jī)開(kāi)關(guān)組。以40MD0型脈動(dòng)電機(jī)開(kāi)關(guān)組為例進(jìn)行說(shuō)明。40MD0型脈動(dòng)電機(jī)開(kāi)關(guān)組由電磁頭、機(jī)械步進(jìn)機(jī)構(gòu)和開(kāi)關(guān)片三部分組成，如圖1所示。

圖2：脈動(dòng)電機(jī)電磁頭

　　電磁頭部分包括定子和轉(zhuǎn)子，如圖2所示。定子由定子鐵心、機(jī)殼和螺管線(xiàn)圈等組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子軸、撥叉和銜鐵板等組成。

圖3：脈動(dòng)電機(jī)定子機(jī)殼和銜鐵板上的凹槽

　　轉(zhuǎn)子銜鐵板與定子機(jī)殼上有三對(duì)相互對(duì)應(yīng)的凹槽，槽內(nèi)裝有鋼珠，如圖3所示。所帶開(kāi)關(guān)片多為四層(可增加到六層)單刀12位開(kāi)關(guān)片，通過(guò)扁軸和拉緊螺桿與脈動(dòng)電機(jī)的輸出軸和安裝板相連。另外，在機(jī)械步進(jìn)機(jī)構(gòu)處還有一對(duì)純銀常閉觸點(diǎn)。

　　根據(jù)電磁鐵原理，當(dāng)螺管線(xiàn)圈通電時(shí)，定子鐵心將沿軸向?qū)D(zhuǎn)子鐵心產(chǎn)生吸力。定子機(jī)殼和轉(zhuǎn)子銜鐵板之間的三對(duì)凹槽是按阿基米德螺旋線(xiàn)設(shè)計(jì)加工的，這樣，槽內(nèi)鋼珠便在軸向力的作用下滾動(dòng)，使轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)，以求兩者間達(dá)到最小氣隙。此時(shí)，轉(zhuǎn)子帶動(dòng)撥叉，撥動(dòng)機(jī)械步進(jìn)機(jī)構(gòu)，從而使輸出軸每次通電步進(jìn)旋轉(zhuǎn) 30°，并帶動(dòng)軸上開(kāi)關(guān)片換接一位。

　　螺管線(xiàn)圈通電時(shí)間很短暫，這是因?yàn)槁莨芫€(xiàn)圈直流電阻只有 12 Ω，若通電時(shí)間太長(zhǎng)，線(xiàn)圈容易發(fā)熱燒毀。當(dāng)螺管線(xiàn)圈斷電時(shí)，由于復(fù)位彈簧的復(fù)位作用，轉(zhuǎn)子被復(fù)位到初始位置，準(zhǔn)備下一步動(dòng)作。輸出軸則由于機(jī)械步進(jìn)機(jī)構(gòu)的定位制動(dòng)作用，不再退回原位，從而保證開(kāi)關(guān)片在步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的狀況下輪換接通。同時(shí)，每完成一次步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，接點(diǎn)架上所帶的一對(duì)常閉觸點(diǎn)MK隨之開(kāi)合一次。

　　脈動(dòng)電機(jī)常應(yīng)用于開(kāi)關(guān)組編碼、無(wú)線(xiàn)電波段的遙控切換及工業(yè)控制等場(chǎng)合。以下介紹幾個(gè)脈動(dòng)電機(jī)的具體應(yīng)用例子。

01時(shí)序控制

　　脈動(dòng)電機(jī)開(kāi)關(guān)組用于電機(jī)壽命試驗(yàn)的時(shí)序控制電路如圖4所示。脈動(dòng)電機(jī)開(kāi)關(guān)組控制微型直流伺服電機(jī)SM工作1 min、休息 3 min，再反轉(zhuǎn)工作1 min、休息 3 min，依次循環(huán)。

圖4：電機(jī)壽命試驗(yàn)的時(shí)序控制電路

　　晶閘管3CT5與脈動(dòng)電機(jī)螺管線(xiàn)圈、常閉觸點(diǎn)MK串聯(lián)接入27 V直流電源。當(dāng)定時(shí)1 min 脈沖觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，脈動(dòng)電機(jī)被接通而步進(jìn)一步，開(kāi)關(guān)片換接一位。與此同時(shí)，MK 被頂開(kāi)，晶閘管陽(yáng)極斷電終止導(dǎo)通，脈動(dòng)電機(jī)斷電復(fù)位，等待下一個(gè)時(shí)鐘脈沖。如此晶閘管 1 min導(dǎo)通一次，電機(jī)就每分鐘步進(jìn)一步帶動(dòng)開(kāi)關(guān)片換接一位。通過(guò)開(kāi)關(guān)片上的接線(xiàn)，便可控制被試微型直流伺服電機(jī)工作1 min、休息 3 min，再反轉(zhuǎn)工作1 min、休息3 min，如此不斷循環(huán)往復(fù)。

　　可以看出，用脈動(dòng)電機(jī)開(kāi)關(guān)組可方便地實(shí)現(xiàn)類(lèi)似伺服電機(jī)壽命試驗(yàn)一類(lèi)的時(shí)序控制，而且只需有一套脈動(dòng)電機(jī)開(kāi)關(guān)組即可。本方法只說(shuō)明一種控制原理，在實(shí)際應(yīng)用中，由于用開(kāi)關(guān)片通、斷直流電機(jī)，脈動(dòng)電機(jī)觸點(diǎn)容易拉弧且容量有限，所以只能用于微型直流伺服電機(jī)壽命試驗(yàn)，且應(yīng)多層開(kāi)關(guān)片并聯(lián)，觸點(diǎn)還應(yīng)并接阻容吸收回路。

02遠(yuǎn)距離同位開(kāi)關(guān)

　　遠(yuǎn)距離同位開(kāi)關(guān)電路如圖5所示。

圖5：遠(yuǎn)距離同為開(kāi)關(guān)電路

　　當(dāng)電源接通時(shí)，在沒(méi)有外控輸入信號(hào)的情況下，主動(dòng)脈動(dòng)電機(jī)MD1與從動(dòng)脈動(dòng)電機(jī) MD2 必定處于同位位置，即MD1在1位置，MD2也必須在1位置。一旦MD1在外控脈沖作用下跳到其他位置， MD2 必定要跟蹤追隨到同位位置。即使斷電初始兩機(jī)位置相差較遠(yuǎn)，開(kāi)機(jī)通電后，MD2也會(huì)自動(dòng)尋找到MD1位置才停步，由此達(dá)到兩機(jī)同位。

　　具體工作原理是：當(dāng)兩機(jī)處于同位位置時(shí)，輔助繼電器K通過(guò)兩機(jī)開(kāi)關(guān)片的相同位置被接通，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，將MD2的電源切斷，MD2不再動(dòng)作;當(dāng)MD1在外控脈沖控制下跳開(kāi)同位位置時(shí)，繼電器K斷電，其常閉觸點(diǎn)閉合，接通MD2電源，MD2 通過(guò)自身常閉觸點(diǎn)產(chǎn)生自給脈沖而跳步，只有MD2追隨到同位位置，繼電器K才能被接通，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷MD2電源，MD2停步，從而達(dá)到同位目的。這種同位開(kāi)關(guān)，可用于有毒、高溫，以及人員不便到達(dá)的場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)距離控制。

　　MD1也可用手動(dòng)單刀十二位開(kāi)關(guān)片代替，手轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)片到某一位置，MD2便追隨手動(dòng)開(kāi)關(guān)片到某一位置。當(dāng)然，還可用其他機(jī)械接通裝置代替MD1，以達(dá)到特定的控制目的。另外，MD2 可以是一臺(tái)，也可以是多臺(tái)。