PL246616B1 - Silnik krokowy - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest silnik krokowy posiadający magnesy trwałe i wykorzystujący prąd stały. Charakteryzuje się tym, że bieguny sąsiadujących ze sobą magnesów trwałych (3) są jednoimienne, a oś rotora (2) należy do płaszczyzn wyznaczanych przez linie międzybiegunowe LMB (4) pomiędzy biegunami magnesów trwałych (3), zaś w położeniu ustalonym rotora (1) w pobliżu linii międzybiegunowych LMB (4) magnesów trwałych (3) znajdują się odcinki nieruchomego, bezrdzeniowego, pierwszego uzwojenia statora (5a, 5b, 5c1, 5c2); przy czym uzwojenia statora (5, 6) otaczające rotor (1) wyprofilowane są w kształcie meandrów i dostosowane do okrągłego kształtu rotora (1), w którym kąt α stanowi kąt pomiędzy liniami międzybiegunowymi LMB (4) sąsiadujących magnesów trwałych (3) rotora (1) oraz kąt pomiędzy drugimi najbliższymi odcinkami jednego uzwojenia statora (5b, 6b), a kąt β stanowi kąt pomiędzy drugimi najbliższymi odcinkami sąsiadujących uzwojeń (5b, 6b).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie elektryczne w postaci silnika krokowego - posiadające magnesy trwałe i wykorzystujące prąd stały.

Z opisu patentowego nr US2016079838 (A1) znany jest silnik krokowy który zawiera: wirnik zawierający rdzeń wirnika i magnes trwały, przy czym rdzeń wirnika zawiera wiele zębów; oraz stojan umieszczony wokół wirnika, a jednocześnie oddalony od niego i zawierający wiele zębów biegunów magnetycznych, przy czym zęby biegunów magnetycznych zawierają wiele zębów i są skierowane w stronę wirnika. Wokół co drugiego zęba bieguna magnetycznego jest nawinięte uzwojenie. Faza zębów nabiegunników magnetycznych bez uzwojenia jest przesunięta w stosunku do fazy zębów pozostałych nabiegunników magnetycznych.

Z opisu patentowego nr US4754178 (A) znany jest dwufazowy silnik krokowy posiadający wał wirnika z wirnikiem wielobiegunowym i zespół stojana w połączeniu magnetycznym z wirnikiem. Zespół stojana zawiera wiele kolejno ułożonych laminatów, z których każdy posiada osiem biegunów stojana, przy czym każdy bezpośrednio następujący po sobie biegun stojana ma przeciwną fazę i jest oddalony od bezpośrednio sąsiadującego laminatu o 45 stopni. Silnik krokowy zawiera również uzwojenie wielofazowe do wzbudzania biegunów stojana do pracy wirnika w kolejnych dyskretnych krokach. Obudowa silnika krokowego zawiera pierwsze i drugie elementy końcowe posiadające parę trójkątnych elementów przekroju poprzecznego tworzących wycięcia między pierwszą parą przeciwległych narożników, które przyjmują i utrzymują słupek łączący na drugiej parze przeciwległych narożników z przeciwległego elementu końcowego, blokując w ten sposób pierwsze i drugie elementy końcowe względem siebie.

W każdej z konstrukcji, stator posiada rdzeń a uzwojenia statorów są cewkami i jedynie pośrednio oddziałują z magnesami rotora wytwarzając pola magnetyczne.

Celem wynalazku jest zmiana konstrukcji urządzenia elektrycznego w postaci silnika krokowego, posiadającego magnesy trwałe i wykorzystującego prąd stały, w celu zmniejszenia jego masy.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie elektryczne w postaci silnika krokowego prądu stałego z magnesami trwałymi posiadające rotor, uzwojenia statora i oś rotora, w którym rotor zamocowany jest na osi rotora, zaś na obrzeżach rotora znajdują się rozmieszczone w równych odległościach od siebie, o jednakowy kąt względem osi rotora magnesy trwałe.

Istotą wynalazku jest to, że bieguny sąsiadujących ze sobą magnesów trwałych są jednoimienne, a oś rotora należy do płaszczyzn wyznaczanych przez linie międzybiegunowe LMB pomiędzy biegunami magnesów trwałych, zaś w położeniu ustalonym rotora w pobliżu linii międzybiegunowych LMB magnesów trwałych znajdują się odcinki nieruchomego, bezrdzeniowego, pierwszego uzwojenia statora, przy czym uzwojenia statora otaczające rotor wyprofilowane są w kształcie meandrów i dostosowane do okrągłego kształtu rotora, w którym kąt a stanowi kąt pomiędzy liniami międzybiegunowymi LMB sąsiadujących magnesów trwałych rotora oraz kąt pomiędzy drugimi najbliższymi odcinkami jednego uzwojenia statora, a kąt β stanowi kąt pomiędzy drugimi najbliższymi odcinkami sąsiadujących uzwojeń.

Korzystnie kąt a jest równy x β, gdzie x to ilość uzwojeń statora.

Korzystnie osie pierwszych odcinków uzwojeń statora leżą równolegle do osi rotora.

Korzystnie osie drugich odcinków uzwojenia statora leżą prostopadle do osi rotora.

Korzystnie stator złożony jest z co najmniej 2 uzwojeń statora.

Zaletą zastosowania urządzenia elektrycznego w postaci silnika krokowego prądu stałego z magnesami trwałymi, według wynalazku jest to, że jego konstrukcja jest prostsza do wykonania i lżejsza od klasycznych silników krokowych i nie występują w nim straty magnesowania rdzenia oraz blokujące siły zaczepowe między statorem a rotorem. Urządzenie elektryczne w postaci silnika krokowego wykorzystuje bezpośrednie oddziaływanie przewodnika z prądem w polu magnesu trwałego.

Wynalazek został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny silnika krokowego z wewnętrznym rotorem tarczowym od strony końców uzwojeń, fig. 2 - widok perspektywiczny silnika krokowego od strony przeciwnej.

Przykład wykonania

Na obrzeżach rotora 1 umieszczono sześć neodymowych magnesów MPŁ25x10x5/N42. Były one rozmieszczone w równych odległościach od siebie, o jednakowy kąt a = 60° względem osi rotora 2, w taki sposób, że bieguny sąsiadujących ze sobą magnesów trwałych 3 były jednoimienne a oś rotora 2 należała do płaszczyzn wyznaczonych przez linie międzybiegunowe LMB 4 pomiędzy biegunami magnesów. Na zewnątrz rotora 1 znajdowało się nieruchome pierwsze uzwojenie statora 5 składające się z połączonych szeregowo stu miedzianych drutów nawojowych - DN2E o średnicy 0,5 mm i całkowitej rezystancji R = 11 Ω. Pierwsze uzwojenie statora 5 posiadało pierwsze odcinki 5a, których osie ułożone były równolegle do osi rotora 2 i drugie odcinki 5b, których osie ułożone były prostopadle do osi rotora 2. Odcinki 5a, 5b pierwszego nieruchomego uzwojenia statora 5 ułożone były w taki sposób, że w położeniu ustalonym rotora 1 leżały na płaszczyznach wyznaczonych przez linie międzybiegunowe LMB 4 magnesów trwałych 3 rotora 1. Osie odcinków 5a, 5b uzwojenia statora 5 leżały w równych odległościach 5 mm od magnesów. Na zewnątrz rotora 1 znajdowało się również nieruchome drugie uzwojenie statora 6 składające się z połączonych szeregowo stu miedzianych drutów nawojowych - DN2E o średnicy 0,5 mm i całkowitej rezystancji R = 11 Ω. Drugie uzwojenie statora 6 posiadało pierwsze odcinki 6a, których osie ułożone były równolegle do osi rotora 2 i drugie odcinki 6b, których osie ułożone były prostopadle do osi rotora 2. Odcinki 6b drugiego nieruchomego uzwojenia statora 6 ułożone były pod kątem β = 30° względem odcinków 5b pierwszego uzwojenia statora. Osie odcinków 6a, 6b uzwojenia statora 6 leżały w równych odległościach 5 mm od magnesów.

Działanie urządzenia elektrycznego w postaci silnika krokowego z magnesami trwałymi polega na tym, że prąd płynący przez nieruchome uzwojenie statora 5, 6 bezpośrednio oddziałuje z zespołem magnesów trwałych 3 rotora 1, powodując powstanie siły przesuwającej zespół magnesów trwałych 3 w rotorze 1 względem uzwojenia statora 5, 6 co powoduje powstanie ruchu krokowego rotora 1.

Claims (5)

1. Silnik krokowy posiadający magnesy trwałe, rotor, uzwojenia statora i oś rotora, w którym rotor zamocowany jest na osi rotora, zaś na obrzeżach rotora znajdują się rozmieszczone w równych odległościach od siebie, o jednakowy kąt względem osi rotora magnesy trwałe, znamienny tym, że bieguny sąsiadujących ze sobą magnesów trwałych (3) są jednoimienne, a oś rotora (2) należy do płaszczyzn wyznaczanych przez linie międzybiegunowe LMB (4) pomiędzy biegunami magnesów trwałych (3), zaś w położeniu ustalonym rotora (1) w pobliżu linii międzybiegunowych LMB (4) magnesów trwałych (3) znajdują się odcinki nieruchomego, bezrdzeniowego, pierwszego uzwojenia statora (5a, 5b, 5c1, 5c2); przy czym uzwojenia statora (5, 6) otaczające rotor (1) wyprofilowane są w kształcie meandrów i dostosowane do okrągłego kształtu rotora (1), w którym kąt a stanowi kąt pomiędzy liniami międzybiegunowymi LMB (4) sąsiadujących magnesów trwałych (3) rotora (1) oraz kąt pomiędzy drugimi, najbliższymi odcinkami jednego uzwojenia statora (5b, 6b), a kąt β stanowi kąt pomiędzy drugimi, najbliższymi odcinkami sąsiadujących uzwojeń (5b, 6b).

2. Silnik krokowy według zastrz. 1 znamienny tym, że kąt a jest równy x β, gdzie x to ilość uzwojeń statora (5, 6).

3. Silnik krokowy według zastrz. 1 znamienny tym, że osie pierwszych odcinków uzwojeń statora (5a, 5c1, 5c2, 6a, 6c1,6c2) leżą równolegle do osi rotora (2).

4. Silnik krokowy według zastrz. 1 znamienny tym, że osie drugich odcinków uzwojenia statora (5b, 6b) leżą prostopadle do osi rotora (2).

5. Silnik krokowy według zastrz. 1 znamienny tym, że stator złożony jest z co najmniej 2 uzwojeń statora (5, 6).