PL101930B1 - Pre-magnetized reluctance step motor - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest silnik skokowy reluktancyjny z podmagnesowaniem.

W silnikach reluktancyjnych - moment rozwijany jest dzieki wspóldzialaniu pradów uzwojen sterujacych ze zmiennym strumieniem wytworzonym przez te uzwojenia, zmieniajacym sie przy ruchu wirnika pod wply¬ wem zmian reluktancji niesymetrycznego obw )du magnetycznego silnika. Silniki skokowe wykorzystujace mo¬ ment reluktancyjny moga miec duzo mniejsze skoki, a ich czestotliwosci pracy sa znacznie wyzsze niz silników z aktywnym wirnikiem, w których moment obrotowy powstaje w wyniku oddzialywania strumieni uzwojen sterujacych (fazowych) na strumien wzbudzenia (najczesciej od magnesów trwalych). Dzieki malym skokom uzyskiwanych w silnikach skokowych reluktancyjnych, uzywa sie je do bardziej precyzyjnych napedów.

Znane sa sUniki skokowe, w których wytwarza sie dodatkowo strumienie stale, zapewniajace pewne tlu¬ mienie drgan i mozliwosc "zapamietywania,, ostatniego polozenia. Najczesciej w takich rozwiazaniach strumien podmagnesowujacy pochodzi od magnesu trwalego, przv czym ze wzgledu na mala przenikalnosc magnetyczna tych magnesów nie znajduja sie one w glównym obwodzie magnetycznym silników, co znacznie ograniczaloby strumienie od uzwojen sterujacych. Dlatego tez podmagnesowanie takie zapewnia tylko niewielkie tlumienie wewnetrzne i male momenty trzymajace w stanie bezpradowym; równiez wzmocnienie momentu obrotowego w takich silnikach jest niewielkie. Istnieja równiez rozwiazania, w których strumien podmagnesowujacy wytwo¬ rzony jest na drodze elektromagnetycznej przez uzwojenia umieszczone w tych samych zlobkach, czy na tych samych biegunach co uzwojenia sterujace. Zysk uzyskany przy takin rozwiazaniu w postaci tlumienia drgan i momentu trzymajacego okupiony jest tu jednak mniejszym wykorzystaniem miejsca na uzwojenia sterujace, których przeplywy musza byc wtedy mniejsze.

Istota wynalazku jest to, ze silnik posiada dwa jednakowe pakiety stojana o biegunach wydatnych umie¬ szczonych obok siebie poosiowo, przy czym osie biegunów pakietów stojana umieszczone sa w jwdnej plaszczy¬ znie i maja oddzielne cewki uzwojen sterujacych na biegunach kazdego pakietu. Zeby wirnika pod obu pakietami stojana leza równiez w jednych plaszczyznach. Pomiedzy pakietami stojana umieszczona jest jedna cewka cen¬ tralna wywolujaca strumien podmagnesowujacy.2 101930 Cewki sterujace na biegunach obu pakietów stojana polaczone sa w ten sposób, ze przy ich zasilaniu pradowym impulsami jednoimiennymi strumienie we wszystkich biegunach jednego pakietu sa skierowane od stojana do wirnika a strumienie we wszystkich biegunach drugiego pakietu od wirnika do stojana. Strumien podmagnesowujacy wywolany pradem stalym przeplywajacym przez cewke centralna jest skierowany zgodnie ze strumieniami uzwojen sterujacych i przeplywa po tej samej co one drodze. Na nabiegunnikach pakietów stojana wyciete sa zeby których podzialka zlobkowa jest równa podzialce zlobkowej wirnika. Zamiast cewki centralnej moze byc pomiedzy pakietami stojana umieszczony magnes trwaly umieszczony w wirniku, wywolu¬ jacy strumien podmagnesowujacy.

Silnik wedlug wynalazku jest dokladniej omówiony na przykladzie wykonania przedstawionym na rysun¬ ku, na którym na fig. 1 przedstawiono silnik czterofazowy z cewka centralna w przekroju podluznym na fig. 2 i fig. 3 - dwa przekroje poprzeczne a na fig. 4 - wirnik silnika z magnesem trwalym w przekroju podluznym i poprzecznym. W korpusie 1 silnika znajduja sie dwa ulozone obok siebie jednakowe pakiety blach stojana 2.

W pakietach stojana 2 uksztaltowane sa umieszczone symetrycznie na obwodzie bieguny wydatne 3 których liczba wynosi 2 m dla m faz silnika. Wewnatrz pakietów stojana znajduje sie wirnik 4 ulozyskowany wzgledem korpusu za pomoca tarcz lozyskowych 5. Na nabiegunnikach biegunów wyciete sa zeby 6, których liczba uzalezniona jest od liczby faz silnika i projektowanej wartosci skoku. Rdzen wir lika z materialu magnetycznego ma ksztalt walca, na którego powierzchni bocznej wyciete sa zeby wirnika 7. W czesciach czolowycn wirnika wykonano wybrania, aby w ten sposób zmniejszyc jego mase. Zarówno zeby na nabiegunnikach stojana 6 jak i zeby wirnika 7 maja taka sama podzialke zlobkowa. Dzieki symetrycznemu rozlozeniu biegunów w kazdym pakiecie i odpowiedniej liczbie zebów wirnika, zeby na nabiegunnikach : sasiednich . biegunów sa prze¬ suniete o 1/ m podzialki zlobkowej w stosunku do zebów wirnika. Nie sa natomiast przesuniete wzgledem siebie na obwodzie ani pakiety stojana ani zeby na obu powierzchnia:h bocznych win ik? znajdujacych sie pod pakietami stojana. Na wszystkich biegunach obu pakietów stojana umieszczo e sa osobne cewki uzwojen steruja¬ cych 9, przy czym polaczone sa one w taki sposób, ze przy zasilaniu kolejnych faz impulsami jednoimiennymi przeplywy wszystkich cewek w jednym pakiecie skierowane sa do wirnika a w drugim pakiecie - od wirnika.

Dzieki takiemu rozmieszczeniu uzwojen i ich polaczeniu strumienie wywolane przez uzwojenia sterujace prze¬ plywaja po drodze 8, oznaczonej na fig. 1 strzalkami, od biegunów w jednym pakiecie (na przekroju AA) do szczeliny powietrznej przez zeby wirnika, jarzmp wirnika, zeby wirnika i szczeline powietrzna pod drugim pakietem, bieguny drugiego pakietu i korpus stojana. Pomiedzy pakietami na stojanie umieszczona jest cylin¬ dryczna cewka skupiona 10, wywolujaca przeplyw podmagnesowujacy skierowany zgednie z przeplywami uzwo¬ jen sterujacych, a strumien wywolany jej przeplywem zamyka sie po tej samej drodze co strumienie uzwojen sterujacych. W ten sposób w momencie gdy zeby wirnika sa pod zebami nabiegunnika wlaczonej aktualnie fazy sterujacej, przeplyw podmagnesowujacy wzmacnia przeplyw sterujacy i uzyskany noment obrotowy jest wiekszy. W czasie przejscia wirnika w inne polozenie strumien podmagnesowujacv przeplywajacy przez wszy¬ stkie bieguny powoduje tlumienie drgan przebiegów przejsciowych. W przypadku gdy zadne z uzwojen steruja¬ cych nie jest zasilane przeplyw od cewki centralnej utrzymuje- wirnik w polozeniu odpowiadajacym ostatniemu skokowi wirnika. A wiec dzieki takiemu umieszczeniu cewki centralnej i odpowiedniemu skierowaniu przeply¬ wów, reduktorowy silnik reluktancyjny,który moze miec bardzo male skoki (przy dostatecznie duzej liczbie zebów wirnika) ma wewnetrzne tlumienie drgan i zdolnosc utrzymywania ostatniego polozenia przy odlaczeniu od zródla uzwojen sterujacych.

Przeplyw od cewki centralnej mozna zastapic przeplywem od magnesu trwalego. W tym przypadku la¬ twiej jest umiescic magnes trwaly na wirniku tak jak to jest zilustrowane na fig. 4. Pozostale elementy silnika i drogi strumieni pozostaja takie same jak przy cewce centralnej. Odpada wtedy koniecznosc zasilania dodatkowe¬ go uzwojenia podmagnesowujacego i silnik moze byc nieco krótszy. Wlasnosci materialu magnetycznego uzytego v na magnes trwaly musza byc jednak bardzo wysokie. Material powinien charakteryzowac sie duzym stosunkiem zmagazynowanej energii magnetycznej do objetosci magnesu, przy stosunkowo wysokiej przenikalnosci magne¬ tycznej. W tak zbudowanych silnikach udaje sie uzyskac zalety zarówno silników reluktancyjnych jak i silników z wirnikiem aktywnym takich jak maly skok, duze czestotliwosci pracy, mozliwosc „zapamietania" ostatniego polozenia po odlaczeniu zródla zasilajacego uzwojenia sterujace.

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe

1. Silnik skokowy reluktancyjny z podmagnesowaniem posiadajacy dwa jednakowe pakiety stojana o biegu¬ nach wydatnych umieszczonych obok siebie poosiowo, znamienny tym, ze osie biegunów pakietów101930 3 stojana (2) umieszczone sa w jednej plaszczyznie i maja oddzielne cewki uzwojen sterujacych (9) na biegunach kazdego pakietu natomiast zeby wirnika (4) pod obu pakietami stojana leza równiez w jednych plaszczyznach a pomiedzy pakietami stojana umieszczona jest jedna cewka centralna (10) wywolujaca strumen podmagneso-

2. WUja°2 Silnik skokowy wedlug zastrz. 1, z n a m i e n n y t y m , ze cewki sterujace na biegunach obu pakie¬ tów stojana polaczone sa w ten sposób, ze przy ich zasilaniu pradowymi impulsami jednoimiennymi strumienie we wszystkich biegunach jednego pakietu sa skierowane od stojana do wirnika a strumienie we wszystkich bieeunach drugiego pakietu od wirnika do stojana.

3. Silnik skokowy wedlug zastrz. 1 lub 2, z n a m i e n n y t y m , ze strumien podmagnesowujacy wywola¬ ny pradem stalym przeplywajacym przez cewke centralna (10) jest skierowany zgodnie ze strumien.ami uzwojen sterujacych i przeplywa po tej samej co onedrodze. l _

4. Silnik skokowy wedlug zastrz. 1, znamienny t y m, ze na nabiegunnikach pakietów stojana wyciete sa zeby, których podzialka zlobkowa jest równa podzialce zlobkowej wirnika. 5 Silnik skokowy reluktancyjny z podmagnesowaniem posiadajac" dwa jednakowe pakiety stojana o bie¬ gunach wydatnych, umieszczonych obok siebie poosiowo, znamienny t y m , ze osie biegunów pakietów stojana (2) umieszczone sa w jednej plaszczyznie i maja oddzielne cewki uzwojen sterujacych (9) na biegunach kazdego pakietu natomiast zeby wirnika (4) pod obu pakietami stojana leza równiez w jednych plaszczyznach przy czym pomiedzy czesciami wirnika lezacymi pod pakietami stojana umieszczony jest magnes trwaly (11) wywolujacy strumien podmagnesowujacy. AA FIG. 1101930 FIG. 2 FIG. 3 A-A Fv1 & Smm CE FIG. 4 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120 + 18 Cena 45 zl