CS207211B1 - Megnetoelectric stepping motor - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKÁSOCIALISTICKÁREPUBLIKA( 19 ) POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU 207211 (11) (Bl) (22) Přihlášené 21 04 79(21) (PV 2772-79) (51) Int. Cl.3 H 02 K 33/00 i ÚŘAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (40) Zverejnené 15 09 80 (45) Vydané 01 10 82 (75) Autor vynálezu KOČIŠ ŠTEFAN doc. ing. CSc., BRATISLAVA (54) Magnetoelektriclcý krokový motor

Vynález sa týká magnetoelektrického krokové-ho motora s axiálnym magnetickým polom, vytvo-řeným dvoma vzájomne o 90° pootočenými dvoj-polovými permanentnými magnetmi, dvoma vzá-jomne mechanicky spojenými kotúčovými vinutia-mi v tvare Archimedovej špirály a dvojitým mecha-nickým planetovým prevodom.

Doteraz známe magnetoelektrické krokové mo-tory majú kotúčové vinutie vo vzduchovej medzereaxiálně polovaných magnetov na magnetickomvěnci statora. Prúd do vinutí sa privádza cezkartáče a krúžky. Iná skupina má do kruhuusporiadanú sústavu válcových cievok, ktoré zasa-hujú do magnetických obvodov permanentnýchmagnetov. Postupným přepínáním prúdu do jed-notlivých cievok sa vyvozuje rotačný kývavý pohybkotvy, z ktorého sa pomocou špeciálneho čelnéhoozubeného převodu prenáša na výstupný hriadellen otočná zložka pohybu.

Velkou výhodou krokového motora podlá vyná-lezu je jeho lahká kotva, podstatná časť hmotnostiktorej tvoria dve vinutia. Přitom sa kotva neotáča,ale vykonává planetový odvolávací pohyb, z ktoré-ho sa pomocou planetového převodu prevádza navýstupný hriadel len jeho otočná zložka. Další,paralelné radený převod tvoří tzv. zubový spojku,ktorá zamedzuje otáčanie kotvy. Takto sa do nejmóže prúd privádzať ohybnými vodičmi.

Zníženie hmotnosti kotvy je umožněné zvýšenímprúdovej hustoty v jej vodičoch, nakolko tieto niesú uložené v drážkách a majú dobré podmienky preochladzovanie. Okolnost, že kotva sa neotáča,znižuje vplyv jej momentu zotrvačnosti na výstup-ný hriadel. Použitím planetového převodu s malýmrozdielom zubov sa dosahuje vysoký momenta velmi malý uhol kroku, čo sú výhody tohtomotora. Vhodnou volbou poměru počtu zubovpřevodu sa móže dosiahnuť převodový poměrhodnót niekolko sto až niekolko tisíc.

Dobré dynamické vlastnosti krokového motora,jeho vysoký moment a malý uhol kroku hopredurčujú pre použitie v náročnějších automatic-kých zariadeniach, najma číslicové riadených, akonapr. roboty, obrábacie stroje, dopravné zariade-nia, výrobně linky a pod. Sú u něho dobrépředpoklady pre ekonomická výrobu s využitímmechanizácie a automatizácie. Pre dosiahnutievysokých statických a dynamických parametrov savšak musia použit’ kvalitnejšie materiály a prevyššiu životnost’ zasa náročné jšia technológia výro-by ozubem.

Na pripojenom výkrese sú znázorněné příkladyprevedenia krokových motorov podlá vynálezu,kde představuje obr. 1 krokový motor s prevodomtočivého pohybu na hriadel cez stredný kotúčz magneticky mákkého materiálu, obr. 2 rez 207211

Claims (2)

2 207211 v rovině A—A tohto motora z obr. 1, obr.3 rozvinutý rez magnetickou a elektrickou častoukrokového motora s vyznačením polarity perma-nentných magnetov, S — sevemý, J — južný,a čiarkovane vyznačenými cestami magnetickéhotoku 0, obr. 4 příklad postupnosti prepínaniaprúdov vo vinutiach kotvy krokového motora obr.5 ďalšia příkladná konštrukčná varianta motoras vinutiami mechanicky spojenými s kotúčoma s ozubeným prstencom, pričom převod je vyvede-ný na vonkajší obvod motora. Na hriadeli 12, otočné uloženom v ložiskách 13,14, je pomocou kolíka připevněný kotúč 7 z mag-neticky mákkého materiálu a na vonkajšom obvo-de opatřený ozubením. Po tomto ozubení sa svojimvnútomým středným ozubením odvaíuje pohybli-vý prstenec 8, ktorého krajné ozubenia zaberajú dovonkajších ozubení na íavom prstenci 10 a pravomprstenci 9. Tieto sú spolu s polkruhovitými axiálněmagnetovanými permanentnými magnetami 3, 4, 5,6 připevněné ku kostře motora 11. K pohyblivé-mu prstenců sú připevněné vinutia 1, 2 z vodičovvinutých do tvaru Archimedovej Spirály a s prívod-mi prúdu cez ohybný vodič, lanko. Činosť krokového motora spočívá vo vyvodzova-ní radiálnej otočnej sily sčítavaním sil pósobiadchna vinutia 1,2 a to přepínáním a reverzáciou prúdu.Otáčanie směru radiálnej sily spósobuje odvalova-nie pohyblivého prstenca po kotúči 7 a otočnázložka tohoto pohybu sa prevádza cez planetovýpřevod na výstupný hriadeí. Ozubenia častí 8, 9, 10 majú rovnaký početzubov. Vytvárajú teda zubovú spojku, ktorá zame-dzuje otáčanie pohyblivého prstenca 8, ale umož-ňuje jeho planetový odvalovací pohyb. Ozubeniačastí 7, 8 majú rozdielny počet zubov, vytvárajúteda planetový převod. Otáčanie radiálnej sily máza dósledok otáčanie hriadeía 12, a to spomalenourýchlosťou danou převodovým pomerom planeto-vého převodu. Vytvorenie magnetického obvodu je znázqrnenéna obr. 3, na ktorom je vidieť vzájomné posunutiepermanentných magnetov 5, 6 oproti permanent-ným magnetom 3, 4. V obr. 1 tomu odpovedávzájomné natočenie o 90°. Z toho dóvodu v řeze nalávej straně nie je viditelný permanentný magnet 6. Výsledná sila pdsobiaca na kotvu cievky 2 jepotom vertikálna. Jej směr hoře alebo dole je danýpolaritou prúdu vo vinutiach. Rovnako je tou cievky 1, na ktorú ovšem pósobí sila vo vodorov-nom smere. Jedna z možných postupností prepína-nia prúdu je znázorněná na obr. 4, kde It je prúdtečúci děvkou 1 a I2 prúd tečúd děvkou 2.V jednotlivých krokoch sa sila postupné otáčao 90°. Po štyroch krokoch sa teda směr sily vrátí dovýchodzieho směru. Ide o tzv. štvortaktné riadenie.Hriadeí 12 sa přitom pootočí o menší uhol, danýpřevodovým pomerom do pomala. Na obr. 5 je znázorněná iná konštrukčná varian-ta krokového motora so zhodne očíslovanýmifunkčnými časfami pře rovnakú funkdu ako v obr.

1. Magnetoelektrický krokový motor s axiálný-mi permanentnými magnetami, kotúčovými vinu-tiami kotvy a s planetovým prevodom vyznačujúdsa tým, že kotúčové vinutia (1, 2) sú zhotovenéz elektrického vodiča vinutého v tvare Archimédo-vej Spirály a umiestnené vo vzduchových medze-rách permanentných magnetov (3,4,5,6) a kotúča(7), pričom kotva je cez planetový převod, tvořenýozubeným prstencom (8) a kotúčom (7) spojenás hriadelom (12) a súčasne je cez zubovú spojku,tvorenú ozubeným prstencom (8) a ozubenýmpravým prstencom (9) a Iavým prstencom (10)spojená s kostrou motora (11).

1. Konštrukda je uspósobená na přeneseme otoč- ného pohybu na vonkajší obvod motora, na ktoromje dutý hriadeí 12 s vnútomým ozubením, uloženýna velkopriemerových ložiskách 13,14. Tomu jeprispósobená konštrukda motora. Kotúč 7 je spolumechanicky spojený s vinutiami 1,2 a s ozubenýmprstencom 8. Silové účinky na vinutia sa tedapriamo prenášajú na kotúč 7 a ďalej na ozubenýprstenec 8, ktorý sa takto svojim vonkajším ozube-ním odvaruje po vnútomom ozubení jednak hria-dela 12 a tiež pravého prstenca 9 a lavého prstenca10. Postupnost prepínania prúdu sa móže uskutočniťaj tak, že prúdy tečú súčasne oboma vinutiamikotvy. Obidva uvedené případy prepínania prúdúsa móžu skombinovať i tak, že dostaneme tzv.osemtaktné riadenie, pri ktorom sa radiálně silaotočí o 360 ° po ósmych krokoch. Vinutia kotvy samóžu tiež budit dvojfázovým harmonickým prú-dom. V tom případe dostaneme plynulé otáčaniehriadeía. Popísaný princip krokového motora umožňujevytvorenie mnohých konštrukčných variánt a tedai dobrú prispósobiteTnosť konkrétným podmien-kam použitia. Tak napr. namiesto zubovej spojkysa móže použit lubovolná hriadelóvá spojka,permanentně magnety móžu byt kotúčové, vinutiamóžu byť vyhotovené ako tlačené príp. vyhotove-ním špirálovej drážky do elektricky vodivéhokotúča napr. elektroiskrovou drátovou pilou, pře-vody móžu byť zhotovené s evolventným, devovýmresp. iným ozubením, atd. Možnost použitia výkonných permanentnýchmagnetov ako aj vysokého prúdového zataženiavinutia dává předpoklady pře vyhotovenie kroko-vých motorov s vysokým Specifickým výkonoma velmi dobrými dynamickými vlastnostami. Sú-časne sa získává materiálová úspora a jednoduchátechnológia výroby. PREDMET VYNÁLEZU

2. Magnetoelektrický krokový motor podlá bo-du 1 vyznačujúd sa tým, že vinutia (1, 2) súmechanicky spojené s kotúčom (7) a ozubenýmprstencom (8), pričom tento tvoří spolu s vnútomý-mi ozubeniami pravého prstenca (9) a lavéhoprstenca (10) a dutého hriadeía (12) planetovýpřevod. 5 výkresů