Przedmiotem wynalazku jest wielopakietowy silnik skokowy przeznaczony do napedów dyskret¬ nych sterowanych numerycznie, a w szczególnosci w przemysle precyzyjnym, obrabiarkowym, auto¬ matyzacji, robotach i manipulatorach.Znane wielopakietowe silniki skokowe posiadaja tyle identycznych pakietów stojana co faz, a kazdy pakiet tworzy wraz z rdzeniem wirnika oddzielny obwód magnetyczny wzbudzany uzwojeniem jednej fazy. Zarówno pakiety stojana, jak i rdzenie wir¬ nika sa uzebione, przy czym podzialki zebowe wirników i stojanów sa takie same. Osie magne¬ tyczne poszczególnych pakietów, badz uzebionych rdzeni wirników, sa przesuniete wzgledem siebie na obwodzie maszyny o kat równy podzialce ze¬ bowej jednego pakietu podzielonej przez liczbe faz (pakietów). Poniewaz wszystkie pakiety umiesz¬ czone sa na stale w jednym korpusie stojana, a rdzenie wirnika na wspólnym wale, to przez ko¬ lejne wzbudzanie poszczególnych faz (lub ich kombinacji) uzyskuje sie kolejne polozenie wirnika przesuniete pomiedzy soba o katy odpowiadajace przesunieciu pakietów. Liczba skoków na obrót jest, przy okreslonej liczbie zebów wirnika, tym wieksza im wieksza jest liczba faz.Istniejace rozwiazanie wielopakietowych silników skokowych mozna podzielic na dwie zasadnicze grupy. W silnikach pierwszej grupy strumien mag¬ netyczny w strefie stojana i wirnika oraz w szcze¬ linie powietrznej skierowany jest promieniowo. 10 15 20 25 30 Uzwojenie stojana ulozone jest zazwyczaj w zlob¬ kach stojana w postaci rozlozonych cewek, lub przy biegunach wydatnych ulozone jest na pien¬ kach biegunów, jako cewki skupione. W obu przy¬ padkach obwód magnetyczny jest dwubiegunowy.Nie jest to uklad korzystny, gdyz drogi magne¬ tyczne w jarzmach stojana i wirnika sa dlugie i musza byc dostatecznie grube do przeprowadzenia duzych strumieni. Polaczenia czolowe uzwojen sa dlugie, a wiec i strumienie rozproszenia sa duze, a wystepujacy tu ciag magnetyczny w jednej osi maszyny jest równiez zjawiskiem niekorzystnym.Nie udaje sie ponadto uzyskac w takim ukladzie obciazenia maszyny na pelnym obwodzie, stad nie¬ pelne wykorzystanie materialów czynnych.W silnikach drugiej grupy strumien przechodzi przez zeby, czesto i jarzmo, wirnika w kierunku poosiowym miedzy dwoma bokami jednego palnetu stojana. Uzwojenie jest zwykle w postaci jednej cewki cylindrycznej, umieszczonej miedzy dwoma bokami pakietu, dzieki czemu strumienie rozpro¬ szone sa tu znikome. Glówna wada takiego roz^- wiazania jest koniecznosc dawania stosunkowo duzych szczelin powietrznych, gdyz trudno jest technologicznie zrobic male szczeliny poosiowe.Powierzchnie czynne stojana sa tu zwykle nie¬ wielkie, a wiec i wykorzystanie maszyny male.Celem wynalazku jest opracowanie wielopakie- towego silnika skokowego nie majacego wad zna¬ nych rozwiazan. 108 015108 015 3 Cel ten.osiagnieto przez opracowanie wielopakie- towego silnika skokowego o takiej samej ilosci osobnych pakietów, co faz. Osie magnetyczne pa¬ kietów przesuniete sa wzgledem siebie na obwodzie silnika.Istota wynalazku polega na tym, ze kazdy pakiet stojana ma cztery bieguny wydatne i nabiegun- niki pakietów stojana maja zeby, których podzialka zebowa jest równa podzialce zebowej wirnika. Na biegunach wydatnych pakietu znajduja sie cewki uzwojenia jednej fazy, tworzace uklad czterobie- gunowy.Cewki znajdujace- sie na przeciwleglych biegu¬ nach wydatnych moga tworzyc pary cewek, z któ¬ rych jedna jest' uzwojeniem podmagnesowujacym, a druga uzwojeniem sterujacym.Na jednej parze przeciwleglych biegunów wydat¬ nych moga znajdowac sie cewki bedace uzwoje¬ niem sterujacym, a na drugiej parze biegunów wydatnych magaesy trwale, dajace jsjrumie.fr pod¬ magnesowujacy.Przez polaczenie czterech cewek w uklad ma¬ szyny 1 czterobiegunowej uzyskuje sie skrócenie, w porównaniu do maszyny dwubiegunowej, drogi strumieni w jarzmach, krótsze polaczenia czolo¬ we — mniejszo rozproszenie, a ciag magnetyczny rozlozery; na dwie prostopadle eto siebie osie daje mniejsze obciazenia promieniowe w lozyskach i mniejsze ugiecie walu? Dzieki mniejszym wysiegom, polaczen czolowych maszyna moze 'byc krótsza,5 a jej wykorzystanie wieksze.Przez utworzenie z jednej pary cewek przeciw¬ leglych uzwojenia sterujacego, a z drugiej, nawi¬ nietej przykladowo innym drutem, uzwojenia pod- magnesbwujacego zasilanego stale pradem stalym otrzymuje sie silnik reluktancyjny z podmagneso- waniem, który ma pewiein moment trzymajacy przy odlaczeniu uzwojen sterujacych od zródla zasilania, i lepsze wewnetrzne tlumienie drgan.Zastepujac pare cewek tworzacych uklad pod- magnesowujacy magnesami - trwalymi uniknie sie koniecznosci posiadania dodatkowego zródla pradu stólego. W tym przypadku moze sie okazac, ze lepiej bedzie biegunowosc magnesów trwalych i cewek sterujacych uksztaltowac tak, by jedna para biegunów lezaca w jednej osi byla biegunami ste¬ rujacymi, a bieguny w osi drugiej tworzyly bie¬ guny podmagnesowujace. Zalezy to od materialu magnesów i jego przenikalnosci magnetycznej — mala przenikalnosc magnesów w obwodzie glów¬ nym moze bowiem znacznie oslabic strumien ste¬ rujacy.Pakiety wykonane wedlug wynalazku moga byc oczywiscie uzyte do budowy silnika na dowolna liczbe faz — wieksza od dwóch (dla silników re¬ wersyjnych).Silnik wedlug wynalazku jest ponizej dokladniej omówiony w przykladzie wykonania z wykorzy¬ staniem rysunku przedstawiajacego na fig. 1 prze¬ krój poprzeczny przez jeden pakiet silnika, fig. 2 — przfekrój podluzny przykladowo wykonanego sil¬ nika czterofazowego, fig. 3 — schematycznie prze¬ suniecia wzgledem siebie poszczególnych pakietów silnika czterofazowego na obwodzie maszyny, fig. 4 — pakiet dla silników o duzej liczbie zebów na obwodzie, fig. 5 — przekrój poprzeczny pakietu z rozdzielonymi uzwojeniami na ^sterujace i pod¬ magnesowujace, a fig. 6 i 7 — rozmieszczenie magnesów dajacych strumien podmagnesowujacy. 5 Jak widac na fig. I, TIachowany pakiet stojana 1 ma uksztaltowane cztery wydatne bieguny 2 roz¬ lozone symetrycznie na obwodzie. Wewnatrz pa¬ kietu znajduje sie rdzen wirnika 3 danej iazy. Na kazdym biegunie umieszczona jest cewka *, przy 10 czym wszystkie cztery cewki na jednym pakiecie tworza uzwojenie jednej fazy i polaczone sa tak, aby strumien magnetyczny zamykal sie po takich drogach jak to pokazuja linie przerywane 5 i two¬ rzyly uklad czterobiegunowy. 15 Zarówno w rdzeniu wirnika, jafe i w nabiegun- nikach biegunów wyciete sa- z)obki, przy czym liczba zebów 6 wirnika za powilma* byc wielokrot¬ noscia czterech. Liczba zebów stojana. 7^— zi dla silników o malej liczbie zebów wirnika moze byc 20 równa liczbie zebów wirnika zi = z,2 i wtedy Jiczba zebów na jednym nabiegunniku jest czwarta czescia liczby zebów • wirnika zbs=izi = Z2. Przy wiek- szej liczbie zebów wirnika szerokosc zlobków jest 25 niewielka, a wiec mala jest przestrzen miedzy bokami sasiednich inabiegunników, co stwarza trudnosci technologiczne przy nawijaniu uzwojen i zwieksza strumienie rozproszone pomiedzy na- .„. biegunnikami. W tym przypadku nalezy dawac 30 liczbe zebów na nabiegunnikach mniejsza o jeden z1 lub wiecej zebów od—, jak to pokazano na fig. 4. 4 Zawsze jednak podzialki zebowev stojanów i wir¬ ników powinny byc takie same. 35 Wszystkie pakiety danej 'maszyny umieszczone sa w korpusie 8, jak to pokazano przykladowo dla maszyny czterobiegunowej na fig. 2, przy czym sa one wzgledem siebie poprzesuwane na obwodzie maszyny o odpowiednie katy, co pokazano schema- 40 tycznie na fig. 3 dla silnika o dwunastu zebach wirnika Z2 = 12. Wewnatrz pakietów umieszczony jest wirnik 9, ulozyskowany wzgledem korpusu za pomoca tarcz lozyskowych 10 i 11. Wirnik zbudo¬ wany jest w ten sposób, ze na wspólny wal silnika 45 nalozone jest tyle rdzeni wirnika 3 ile jest faz (pakietów). Zeby na rdzeniach wirnika leza w tych: samych osiach dla wszystkich rdzeni danej maszy¬ ny, czyli .nie sa przesuniete wzgledem siebie.W celu uzyskania pewnego momentu trzymaja- 50 cego przy odlaczeniu uzwojen sterujacych* jedna para cewek 12 kazdego pakietu polaczona jest bez¬ posrednio do zródla pradu stalego przez co otrzy¬ muje sie staly strumien podmagnesowujacy. Po¬ niewaz strumien ten powinien byc mniejszy od 55 strumienia sterujacego, wywolanego przez druga pare cewek 13, to. cewki podmagnesowujace winny wytwarzac mniejszy przeplyw, na przyklad miec mniej zwoi od cewek sterujacych, jak to pokazuje fig. 5.Zamiast cewek podmagnesowujacyeh mozna rów¬ niez na jedrnej parze biegunów umiescic magnesy trwale 14. W zaleznosci od wlasnosci materialu magnesów trwalych (przenikalnosc magnetyczna, 65 energia remanencji) oraz geometrii obwodu magne- 60108 015 tycznego moze tu byc uzyty uklad magnesów i cewek jak na fig. 6 lub na fig. 7.W tak zbudowanych silnikach mozna uzyskac wysokie wykorzystanie, to jest duze momenty obrotowe w stosunku do objetosci silnika, przy wysokich parametrach eksploatacyjnych, jak na przyklad duza szybkosc dzialania. Latwo mozna tu otrzymac strumien podmagnesowujacy (wytwo¬ rzony elektromagnetycznie lub magnesem trwalym), przy dobrym wykorzystaniu obwodu magnetycz¬ nego.Zastrzezenia patentowe 1. Wielcpakietowy siinik skokowy o takiej samej ilosci osobnych pakietów co ilosc .faz, których osie magnetyczne- przesuniete sa wzgledem siebie na' obwodzfe silnika, znamienny tym, ze kazdy pakiet stojana (1) ma cztery bieguny wydatne (2) i nabie- gunniki pakietów stojana maja zeby (7), których podzialka zebowa jest równa podzialce zebowej wirnika. 2. Wielopakietowy silnik skokowy wedlug za- strz. 1, znamienny tym, ze na biegunach wydatnych 5 (2) pakietu znajduja sie cewki (4) uzwojenia jednej fazy tworzace uklad czterobiegunowy. 3. Wielopakietowy silnik skokowy wedlug za- strz. 1, znamienny tym, ze cewki znajdujace sie na przeciwleglych biegunach wydatnych (2) tworza 10 pary cewek, z których jedna jest uzwojeniem pod- magnesowujacym (12), a druga uzwojeniem steru¬ jacym (13). 4. Wielopakietowy silnik skokowy wedlug za- strz. 1, znamienny tym, ze na jednej parze prze- ciwleglych biegunów wydatnych (2) znajduja sie cewki bedace uzwojeniem sterujacym (13), a na drugiej parze biegunów wydatnych (2) znajduja sie magnesy trwale (14), dajace strumien podmagneso- wujacy.108 015 Fiai FIG. 2108 015 B D FIG.3108 015 I FIG. 4 FIG. 5 FIG. 6 FIG. 7 OZGraf. Z.P. Dz-wo, z. 532 (105+20) 12.30 Cena 45 zl PL