PL441805A1 - 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

Silnik krokowy Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie elektryczne w postaci silnika krokowego - posiadajace magnesy trwale i wykorzystujace prad staly.

Z opisu patentowego nr US2016079838 (A 1) znany jest silnik krokowy który zawiera: wirnik zawierajacy rdzen wirnika i magnes trwaly, przy czym rdzen wirnika zawiera wiele zebów; oraz stojan umieszczony wokól wirnika, a jednoczesnie oddalony od niego i zawierajacy wiele zebów biegunów magnetycznych, przy czym zeby biegunów magnetycznych zawieraja wiele zebów i sa skierowane w strone wirnika.

Wokól co drugiego zeba bieguna magnetycznego jest nawiniete uzwojenie. Faza zebów nabiegunników magnetycznych bez uzwojenia jest przesunieta w stosunku do fazy zebów pozostalych nabiegunników magnetycznych.

Z opisu patentowego nr US4 754178 (A) znany jest dwufazowy silnik krokowy posiadajacy wal wirnika z wirnikiem wielobiegunowym i zespól stojana w polaczeniu magnetycznym z wirnikiem. Zespól stojana zawiera wiele kolejno ulozonych laminatów, z których kazdy posiada osiem biegunów stojana, przy czym kazdy bezposrednio nastepujacy po sobie biegun stojana ma przeciwna faze i jest oddalony od bezposrednio sasiadujacego laminatu o 45 stopni. Silnik krokowy zawiera równiez uzwojenie wielofazowe do wzbudzania biegunów stojana do pracy wirnika w kolejnych dyskretnych krokach. Obudowa silnika krokowego zawiera pierwsze i drugie elementy koncowe posiadajace pare trójkatnych elementów przekroju poprzecznego tworzacych wyciecia miedzy pierwsza para przeciwleglych narozników, które przyjmuja i utrzymuja slupek laczacy na drugiej parze przeciwleglych narozników z przeciwleglego elementu koncowego, blokujac w ten sposób pierwsze i drugie elementy koncowe wzgledem siebie.

PL 441805 A1 2/11W kazdej z konstrukcji, stator posiada rdzen a uzwojenia statorów sa cewkami i jedynie posrednio oddzialuja z magnesami rotora wytwarzajac pola magnetyczne.

Celem wynalazku jest zmiana konstrukcji urzadzenia elektrycznego w postaci silnika krokowego, posiadajacego magnesy trwale i wykorzystujacego prad staly, w celu zmniejszenia jego masy.

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie elektryczne w postaci silnika krokowego pradu stalego z magnesami trwalymi posiadajace rotor, uzwojenia statora i os rotora, w którym rotor zamocowany jest na osi rotora, zas na obrzezach rotora znajduja sie rozmieszczone w równych odleglosciach od siebie, o jednakowy kat wzgledem osi rotora magnesy trwale.

Istota wynalazku jest to, ze bieguny sasiadujacych ze soba magnesów trwalych sa jednoimienne, a os rotora nalezy do plaszczyzn wyznaczanych przez linie miedzybiegunowe LMB pomiedzy biegunami magnesów trwalych, zas w polozeniu ustalonym rotora w poblizu linii miedzybiegunowych LMB magnesów trwalych znajduja sie odcinki nieruchomego, bezrdzeniowego, pierwszego uzwojenia statora, przy czym uzwojenia statora otaczajace rotor wyprofilowane sa w ksztalcie meandrów dostosowane do okraglego ksztaltu rotora, w którym kat a stanowi kat pomiedzy liniami miedzybiegunowymi LMB sasiadujacych magnesów trwalych rotora oraz kat pomiedzy drugimi najblizszymi odcinkami jednego uzwojenia statora, a kat 13 stanowi kat pomiedzy drugimi najblizszymi odcinkami sasiadujacych uzwojen.

Korzystnie kat a jest równy x 13, gdzie x to ilosc uzwojen statora.

Korzystnie osie pierwszych odcinków uzwojen statora leza równolegle do osi rotora.

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

Korzystnie stator zlozony jest z co najmniej 2 uzwojen statora.

PL 441805 A1 3/11Zaleta zastosowania urzadzenia elektrycznego w postaci silnika krokowego pradu stalego z magnesami trwalymi, wedlug wynalazku jest to, ze jego konstrukcja jest prostsza do wykonania i lzejsza od klasycznych silników krokowych i nie wystepuja w nim straty magnesowania rdzenia oraz blokujace sily zaczepowe miedzy statorem a rotorem. Urzadzenie elektryczne w postaci silnika krokowego wykorzystuje bezposrednie oddzialywanie przewodnika z pradem w polu magnesu trwalego.

Wynalazek zostal przedstawiony w przykladach wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny silnika krokowego z wewnetrznym rotorem tarczowym od strony konców uzwojen, fig. 2 - widok perspektywiczny silnika krokowego od strony przeciwnej.

Przyklad wykonania Na obrzezach rotora 1 umieszczono szesc neodymowych magnesów MPL25x1 0x5/N42. Byly one rozmieszczone w równych odleglosciach od siebie, o jednakowy kat a = 60° wzgledem osi rotora 2, w taki sposób, ze bieguny sasiadujacych ze soba magnesów trwalych 3 byly jednoimienne a os rotora 2 nalezala do plaszczyzn wyznaczonych przez linie miedzybiegunowe LMB 4 pomiedzy biegunami magnesów.

Na zewnatrz rotora 1 znajdowalo sie nieruchome pierwsze uzwojenie statora 5 skladajace sie z polaczonych szeregowo stu miedzianych drutów nawojowych - DN2E o srednicy 0,5 mm i calkowitej rezystancji R = 11 O.

Pierwsze uzwojenie statora 5 posiadalo pierwsze odcinki 5a, których osie ulozone byly równolegle do osi rotora 2 i drugie odcinki 5b, których osie ulozone byly prostopadle do osi rotora 2. Odcinki 5a, 5b pierwszego nieruchomego uzwojenia statora 5 ulozone byly w taki sposób, ze w polozeniu ustalonym rotora 1 lezaly na plaszczyznach wyznaczonych przez linie m iedzybiegunowe LMB 4 magnesów trwalych 3 rotora 1. Osie PL 441805 A1 4/11odcinków 5a, 5b uzwojenia statora 5 lezaly w równych odleglosciach 5 mm od magnesów. Na zewnatrz rotora 1 znajdowalo sie równiez nieruchome drugie uzwojenie statora 6 skladajace sie z polaczonych szeregowo stu miedzianych drutów nawojowych - DN2E o srednicy 0,5 mm i calkowitej rezystancji R = 11 O. Drugie uzwojenie statora 6 posiadalo pierwsze odcinki 6a, których osie ulozone byly równolegle do osi rotora 2 i drugie odcinki 6b, których osie ulozone byly prostopadle do osi rotora 2. Odcinki 6b drugiego nieruchomego uzwojenia statora 6 ulozone byly pod katem 13 = 30° wzgledem odcinków 5b pierwszego uzwojenia statora. Osie odcinków 6a, 6b uzwojenia statora 6 lezaly w równych odleglosciach 5 mm od magnesów.

Dzialanie urzadzenia elektrycznego w postaci silnika krokowego z magnesami trwalymi polega na tym, ze prad plynacy przez nieruchome uzwojenie statora 5, 6 bezposrednio oddzialuje z zespolem magnesów trwalych 3 rotora 1, powodujac powstanie sily przesuwajacej zespól magnesów trwalych 3 w rotorze 1 wzgledem uzwojenia statora 5, 6 co powoduje powstanie ruchu krokowego rotora 1.

PL 441805 A1 /11Wykaz oznaczen 1 - rotor 2 - os rotora 3 - magnes trwaly 4 - linia miedzybiegunowa LMB - pierwsze uzwojenie statora 5a, 5b - odcinek pierwszego uzwojenia statora 5c1, 5c2 - koniec pierwszego uzwojenia statora 6 - drugie uzwojenie statora 6a, 6b - odcinek drugiego uzwojenia statora 6c1, 6c2 - koniec drugiego uzwojenia statora a - kat pomiedzy liniami miedzybiegunowymi LMB sasiadujacych magnesów trwalych rotora oraz kat pomiedzy drugimi najblizszymi odcinkami jednego uzwojenia statora 13 - kat pomiedzy drugimi najblizszymi odcinkami sasiadujacych uzwojen PL 441805 A1 6/11Zastrzezenia patentowe 1. Silnik krokowy posiadajacy magnesy trwale, rotor, uzwojenia statora i os rotora, w którym rotor zamocowany jest na osi rotora, zas na obrzezach rotora znajduja sie rozmieszczone w równych odleglosciach od siebie, o jednakowy kat wzgledem osi rotora magnesy trwale, znamienny tym, ze bieguny sasiadujacych ze soba magnesów trwalych (3) sa jednoimienne, a os rotora (2) nalezy do plaszczyzn wyznaczanych przez linie miedzybiegunowe LMB (4) pomiedzy biegunami magnesów trwalych (3), zas w polozeniu ustalonym rotora (1) w poblizu linii miedzybiegunowych LMB (4) magnesów trwalych (3) znajduja sie odcinki nieruchomego, bezrdzeniowego, pierwszego uzwojenia statora (5a, 5b, 5c1, 5c2); przy czym uzwojenia statora (5, 6) otaczajace rotor (1) wyprofilowane sa w ksztalcie meandrów i dostosowane do okraglego ksztaltu rotora (1 ), w którym kat a stanowi kat pomiedzy liniami miedzybiegunowymi LMB (4) sasiadujacych magnesów trwalych (3) rotora (1) oraz kat pomiedzy drugimi, najblizszymi odcinkami jednego uzwojenia statora (5b, 6b), a kat 13 stanowi kat pomiedzy drugimi, najblizszymi odcinkami sasiadujacych uzwojen (5b, 6b). 2. Silnik krokowy wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze kat a jest równy x 13, gdzie x to ilosc uzwojen statora (5, 6). 3. Silnik krokowy wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze osie pierwszych odcinków uzwojen statora (5a, 5c1, 5c2, 6a, 6c1, 6c2) leza równolegle do osi rotora (2). 4. Silnik krokowy wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze osie drugich odcinków uzwojenia statora (5b, 6b) leza prostopadle do osi rotora (2).

PL 441805 A1 7/115. Silnik krokowy wedlug zastrz.1 znamienny tym, ze stator zlozony jest z co najmniej 2 uzwojen statora (5, 6).

PL 441805 A1 8/115 Fig. 1 PL 441805 A1 9/113 5c2 Gc2 Gcl Fig. 2 2 Ga Sb 5a Gb PL 441805 A1 /11al. Niepodleglosci 188/192 00-950 Warszawa, skr. poczt. 203 URZAD PATENTOWY RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ tel.: (+48) 22 579 OS SS I fax: (+48) 22 579 00 01 e-mail: kontakt@uprp.gov.pl I www.uprp.gov.pl SPRAWOZDANIE O STANIE TECHNIKI DO ZGLOSZENIA NR P.441805 Klasyfikacja zgloszenia: H02K 37/12, H02K 21/24 Podklasy w których prowadzono poszukiwania: H02K37 H02K21 Bazy komputerowe w których prowadzono poszukiwania: EPODOC WPI bazy UPRP Kategoria dokumentu Dokumenty - z podana identyfikacja Odniesienie do zastrz.

A JP2019134584 A (NIPPON PUL SE MOTOR COL TD; TENG A CO LTD) 08-08- 1-5 2019 A US2016079838 Al (SANYO ELECTRIC CO) 17-03-2016 1-5 A JPH05161332 A (NIPPON MINI MOTOR KK) 25-06-1993 1-5 A US2017250637 Al (CTS CORP) 31-08-2017 1-5 D Dalszy ciag wykazu dokumentów na nastepnej stronie A- dokument okreslajacy ogólny stan techniki, który nie jest uwazany za posiadajacy szczególne znaczenie, E - dokument stanowiacy wczesniejsze zgloszenie lub patent, ale opublikowany w lub po dacie zgloszenia, L - dokument, który moze poddawac w watpliwosc zastrzegane pierwszenstwo(-wa), lub przytoczony w celu ustalenia daty publikacji innego cytowanego dokumentu lub z innego szczególnego powodu, O - dokument odnoszacy sie do ujawnienia ustnego przez zastosowanie, wystawienie lub ujawnienie w inny sposób, P - dokument opublikowany przed data zgloszenia, ale pózniej niz zastrzegana data pierwszenstwa, T - dokument pózniejszy, opublikowany po dacie zgloszenia lub w dacie pierwszenstwa i niebedacy w konflikcie ze zgloszeniem, ale cytowany w celu zrozumienia zasad lub teorii lezacych u podstaw wynalazku, X - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za nowy lub nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument brany jest pod uwage samodzielnie, Y - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument zostanie polaczony z jednym lub kilkoma tego typu dokumentami, a takie polaczenie bedzie oczywiste dla znawcy, & - dokument nalezacy do tej samej rodziny patentowej.

Sprawozdanie wykonali-a: Mieszko Pindera Naczelnik Wydzialu Data: 03.04.2023 Uwagi do zgloszenia Sprawozdanie zostalo wykonane w oparciu o zastrz. z dnia 21.07.2022r.

Podpis: /podpisano kwalifikowanym podpisem elektronicznym/ Pismo wydane w formie dokumentu elektronicznego PL 441805 A1 11/11

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe

1. Silnik krokowy posiadajacy magnesy trwale, rotor, uzwojenia statora i os rotora, w którym rotor zamocowany jest na osi rotora, zas na obrzezach rotora znajduja sie rozmieszczone w równych odleglosciach od siebie, o jednakowy kat wzgledem osi rotora magnesy trwale, znamienny tym, ze bieguny sasiadujacych ze soba magnesów trwalych (3) sa jednoimienne, a os rotora (2) nalezy do plaszczyzn wyznaczanych przez linie miedzybiegunowe LMB (4) pomiedzy biegunami magnesów trwalych (3), zas w polozeniu ustalonym rotora (1) w poblizu linii miedzybiegunowych LMB (4) magnesów trwalych (3) znajduja sie odcinki nieruchomego, bezrdzeniowego, pierwszego uzwojenia statora (5a, 5b, 5c1, 5c2); przy czym uzwojenia statora (5, 6) otaczajace rotor (1) wyprofilowane sa w ksztalcie meandrów i dostosowane do okraglego ksztaltu rotora (1 ), w którym kat a stanowi kat pomiedzy liniami miedzybiegunowymi LMB (4) sasiadujacych magnesów trwalych (3) rotora (1) oraz kat pomiedzy drugimi, najblizszymi odcinkami jednego uzwojenia statora (5b, 6b), a kat 13 stanowi kat pomiedzy drugimi, najblizszymi odcinkami sasiadujacych uzwojen (5b, 6b).

2. Silnik krokowy wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze kat a jest równy x 13, gdzie x to ilosc uzwojen statora (5, 6).

3. Silnik krokowy wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze osie pierwszych odcinków uzwojen statora (5a, 5c1, 5c2, 6a, 6c1, 6c2) leza równolegle do osi rotora (2).

4. Silnik krokowy wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze osie drugich odcinków uzwojenia statora (5b, 6b) leza prostopadle do osi rotora (2)./11

5. Silnik krokowy wedlug zastrz.1 znamienny tym, ze stator zlozony jest z co najmniej 2 uzwojen statora (5, 6)./115 Fig. 1/113 5c2 Gc2 Gcl Fig. 2 2 Ga Sb 5a Gb0/11al. Niepodleglosci 188/192 00-950 Warszawa, skr. poczt. 203 URZAD PATENTOWY RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ tel.: (+48) 22 579 OS SS I fax: (+48) 22 579 00 01 e-mail: kontakt@uprp.gov.pl I www.uprp.gov.pl SPRAWOZDANIE O STANIE TECHNIKI DO ZGLOSZENIA NR P.441805 Klasyfikacja zgloszenia: H02K 37/12, H02K 21/24 Podklasy w których prowadzono poszukiwania: H02K37 H02K21 Bazy komputerowe w których prowadzono poszukiwania: EPODOC WPI bazy UPRP Kategoria dokumentu Dokumenty - z podana identyfikacja Odniesienie do zastrz. A JP2019134584 A (NIPPON PUL SE MOTOR COL TD; TENG A CO LTD) 08-08- 1-5 2019 A US2016079838 Al (SANYO ELECTRIC CO) 17-03-2016 1-5 A JPH05161332 A (NIPPON MINI MOTOR KK) 25-06-1993 1-5 A US2017250637 Al (CTS CORP) 31-08-2017 1-5 D Dalszy ciag wykazu dokumentów na nastepnej stronie A- dokument okreslajacy ogólny stan techniki, który nie jest uwazany za posiadajacy szczególne znaczenie, E - dokument stanowiacy wczesniejsze zgloszenie lub patent, ale opublikowany w lub po dacie zgloszenia, L - dokument, który moze poddawac w watpliwosc zastrzegane pierwszenstwo(-wa), lub przytoczony w celu ustalenia daty publikacji innego cytowanego dokumentu lub z innego szczególnego powodu, O - dokument odnoszacy sie do ujawnienia ustnego przez zastosowanie, wystawienie lub ujawnienie w inny sposób, P - dokument opublikowany przed data zgloszenia, ale pózniej niz zastrzegana data pierwszenstwa, T - dokument pózniejszy, opublikowany po dacie zgloszenia lub w dacie pierwszenstwa i niebedacy w konflikcie ze zgloszeniem, ale cytowany w celu zrozumienia zasad lub teorii lezacych u podstaw wynalazku, X - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za nowy lub nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument brany jest pod uwage samodzielnie, Y - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument zostanie polaczony z jednym lub kilkoma tego typu dokumentami, a takie polaczenie bedzie oczywiste dla znawcy, & - dokument nalezacy do tej samej rodziny patentowej. Sprawozdanie wykonali-a: Mieszko Pindera Naczelnik Wydzialu Data: 03.04.2023 Uwagi do zgloszenia Sprawozdanie zostalo wykonane w oparciu o zastrz. z dnia 21.07.2022r. Podpis: /podpisano kwalifikowanym podpisem elektronicznym/ Pismo wydane w formie dokumentu elektronicznego1/11