PL112863B1 - Single phase stepping motor - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowany: 15.03.1982 112863 •¦ '.:i:-/v'*" f-r*':a*i"'.."-"iv;: 'int. Cl* H02K 37/00 G04C 15/00 Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: Quarz-Zeit AG., Frankfurt (Republika Federal¬ na Niemiec) Silnik skokowy jednofazowy Wynalazek dotyczy silnika skokowego jednofa¬ zowego, zwlaszcza do zegarków, z wielobdegoino- wym wirnikiem i wieloczesciowym stojanem, który niesie uzwojenia wzbudzajace, i na swoich wol¬ nych koncach ma zeby biegunów skierowane do strony czolowej wirnika oraz otwory przelotowe dla walu wirnika.Silniki skokowe jednofazowe tego rodzaju byly juz wielokrotnie proponowane. Skladaja sie óne ogólnie z wirnika* majacego szereg zejbów biegu¬ nów, z materialu magnetycznie miekkiego o nie¬ znacznym natezeniu koercyjnym lub magnetycznie trwalego wirnika i stojana, zlozonego z dwóch czesci polaczonych miedzy "soba przez czesc most¬ kowa, niosaca uzwojenie wzbudzenia, z których kazda na swoim wolnym koncu przechodzi w jed¬ nakowa lub mniejsza ilosc zebów biegunów stoja¬ na, w porównaniu do ilosci biegunów wirnika skie¬ rowanych do strony czolowej wirnika. Tego ro¬ dzaju silniki skokowe jednofazowe maja w po¬ równaniu do innych znanych silników nieznaczne zuzycie energii, wysoka sprawnosc i mala obje¬ tosc budowy. Oprócz tego sa one latwiej wytwa¬ rzane niz znane silniki.Znane sa dalej silniki skokowe jednofazowe, które skladaja sie z jarzma w postaci U z nabie- gunnikami, umieszczonymi na wolnych koncach jarzma, a kazde ramie jarzma niesie wzbudzenia, które sa zasilane na. zmiane i po kolei impulsami pradu. Przez podzielenie cewki wzbudzenia na 15 20 30 dwie cewki, które sa zasilane na zmiane i po kolej, pradem istnieje mozliwosc zasilania silnika impulsami j«ednakowej biegunowosci. Zuzycie energii, sprawnosc i objetosc budowy takiego silnika skokowego jednofazowego pozostawia duzo do zyczenia.Zadaniem wynalazku jest dalsze zmniejszenie objejtoscl budowy opisanego na wstepie pilnika skokowego jednofazowego. To zadanie zostalo roz¬ wiazane wedlug wynalazku dzieki temu, ze stojaw zawiera cztery czesci, z których kazda ma jed¬ nakowa ilosc biegunów jednakowo podizielonych, a kazde dwie czesci, na swoich koncach wolnych biegunów sa polaczone miedzy soba przez czesci mostikowe niosace uzwojenie wzbudzenia, a obyd¬ wa uzwojenia wzbudzenia sa polaczone szeregowo.Przez podTjielenie stojana na dwa obwody zacipa- trzone kazdy w uzwojenie wzbudzenia osiaga sie to, ze wymiary przekroju poprzecznego uzwojen wzbudzenia, które sa jednoczesnie zasilane pra¬ dem, mozna wykonac mniejsze od wymiarów po¬ jedynczego uzwojenia wzbudzenia, Skutkiem tegp wysokosc budowy silnika w porównaniu do zna¬ nego silnika, jak juz wspomniano, moze byc znacz¬ nie zmniejszona. Szczególna zaleta wynalazku po¬ lega na tym, ze koszty produkcji podwyzszaja sie tylko w bardzo nieznacznym zakresie, poniewaz pojedyncze czesci stojana pokrywaja sie ze soba i zatem moga byc wytwarzane z pojedynczych wy¬ krojów wykrawanych. 112 863112 863 Zgodnie z postacia wykonania wynalazku czesci stojana przyporzadkowane jednemu uzwojeniu wzbudzenia, przynajmniej w obszarze wirnika, sa umieszczone w pierwszej plaszczyznie, a czesci stojana przyporzadkowane drugiemu uzwojeniu wzbudzenia, przynajmniej w obszarze wirnika sa umieszczone w drugiej plaszczyznie, a wirnik w plaszczyznie lezacej miedzy obydwoma plaszczyz¬ nami. Zmniejszona wysokosc budowy mozna, uzys¬ kac jeszcze - przez to, ze czesci stojana przynaj¬ mniej w obszarze wirnika, sa umieszczone w jed¬ nej plaszczyznie, a wirnik w dTugiej plaszczyznie do niej równoleglej.Budowa stojana i wirnika moze byc w ten spo¬ sób wykonana, ze wirnik jest wykonany z mag¬ nesu -trwalego, ze stopu lantanowców ferromagne¬ tycznych i przynajmniej czesc biegunów stojana jest zaopatrzona w biegun pomocniczy na nich uformowany. Korzystna jest jednakze taka postac wykonania, w której bieguny stojana sa uksztal¬ towane w postaci segmentu pierscienia kolowego, a wirnik jest wykonany z magnetycznie miekkiego materialu, o nieznacznym natezeniu koercyjnym i ma bieguny pomocnicze w postaci prostokata, z których kazdy przechodzi po promieniowej linii ograniczajacej w biegun pomocniczy, w rodzaju trójkata i jest przewidziany obwód magnetycznie trwaly, przez który jest wyznaczone polozenie spo¬ czynkowe wirnika przy niewzbudzonym stojanie.Taka postac wykonania posiada zalete, w porów¬ naniu do postaci wykonania wpierw opisanej, po¬ legajaca na tym, ze posiada budowe zwarta, a za¬ tem nie tylko wirnik, ale takze czesci stojana mo¬ ga byc wytwarzane z blachy.' Magnetycznie trwaly obwód sklada sie wedlug jednej z postaci wykonania wynalazku z 2n, gdzie n oznacza -1, 2, 3... itd. magnesów trwalych,; z któ¬ rych n swoim biegunem - pólnocnym, a pozostale swoim biegunem poludniowym sa zwrócone do wirnika. Okazalo sie, ze w ogólnosci wystarczaja dwa magnesy trwale do budowy magnetycznego obwodu.W odniesieniu tfo kosztów wytwarzania jeszcze korzystniejsza postac wykonania polega, na tyift, ze magnetycznie trwaly obwód sklada sie z co najmniej jednego magnesu trwalego i blachy indukcyjnej, umieszczonej na stronie magnesu zwróconej do wirnika, której wolny koniec jest przesuniety, co najmniej o kat dwóch sasiednich biegunów wirnika., wobec" magnesu trwalego. Dla osiagniecia mozliwie- nieznacznej wysokosci budo¬ wy silnika okazalo sie, jak celowo dowiedziono, ze magnesy trwale wykonane sa ze stopu lan¬ tanowców ferromagnetycznych. Tego rodzaju stopy maja szczególnie wysoka koercje tak, ze magnesy trwale otrzymane z tego materialu moga miec rnala objetosc.Wedlug korzystnej postaci wykonania wynalaz- ,ku wolne konpe biegunów stojana sa uksztalto¬ wane dla przyjecia lozysk dla walu wirnika. To .pozwala- bez zadnych trudnosci dokladnie usta¬ wianie do siebie obydwu czesci stojana, przypor¬ zadkowanych kazdorazowo cewkom wzbudzenia, co wywoluje dobra sprawnosc i dobre zuzycie energii silnika. Poza tym takie cechy posiadaja zalety technicznego wykonania.Wynalazek jest blizej wyjasniony za pomoca przykladów wykonania na schematycznym rysun- 5 ku o powiekszonej podzialce, na którym fig. 1 przedstawia widok z góry na silnik skokowy jed¬ nofazowy z szesciobiegunowym wirnikiem i czte- robiegumowym stojanem, fig. 2 — widok czolowy silnika skokowego jednofazowego wedlug fig. 1, 10 czesciowo w przekroju, a fig. 3 — widok z góry na drugi silnik skokowy jednofazowy z szescio¬ biegunowym wirnikiem i czteroczesciowym sto¬ janem.Silnik skokowy jednofazowy wedlug fig. 1 i 2 15 zawiera wirnik 1 z magnesem trwalym 2, ze stopu lantanowców ferromagnetycznych, który jest osio¬ wo magnesowany i ma szesc biegunów i wal 3 na który jest wcisniety magnes trwaly 2, Wal 3 jest ulozyskowany w tulejach 4 i 5, które osadzo- 20 ne sa w stojanie 6. Stojan 6 otaczaja cztery czesci 7, 8, 9 i 10, z których czesci 7 i 8 tworza razem z czescia mostkowa 11 jeden obwód stojana, a czesci' 9 i 10 w drugiej plaszczyznie, podczas gdy wirnik 1 obraca sie miedzy obydwoma plaszczyz- 25 nami. w .plaszczyznie równoleglej do tych pla¬ szczyzn. Na kazdej z obydwu czesci mostkowych 11 i 12 znajduje sie uzwojenia wzbudzenia 13 lub 14. które sa wlaczone kolejno w szereg. Kazda czesc stojana przechodzi na swoim wolnym koncu 30 w dwa bieiguny glftwne 15 .i 16, w pcistaci seg¬ mentu pierscienia kolowego-. Na kazdym z obydwu biegunów glównych 15 i 16 na iclr stronie pro¬ mieniowej jest uformowany trójkatny biegun po¬ mocniczy 17, który ma ostrze w kierunku obwodu. 35 W postaci wykonania wedlug fig. 3 wirnik lr jest wykonamy z blachy z materialu magnetycznie miekkiego, o wysokim natezeniu koercyjnym, przykladowo Hyperm 766 z szescioma biegunami glównymi 18 i na. ich uformowanymi biegunami 40 pomocniczymi 19. Wirnik 1' znajduje sie w jed¬ nej plaszczyznie, a obydwa obwody stojana w pla¬ szczyznie do niej równoleglej. Obydwa obwody stojana sa zbudowane z dwóch czesci 7' i 8' lub 9/ i 10' i czesci mostkowej 11' lub 12' z uzwoje- 45 miami wzbudzenia 13* lufo 14'. Wirnik zawiera dal¬ szy obwód magnetycznie trwaly 20, obejmujacy dwa magnesy trwale 21, 22, z których jeden mag¬ nes swoim biegunem pólnocnym lezy naprzeciwko strony czolowej wirnika, a drugi magnes swoim 50 biegunem poludniowym lezy naprzeciwko strony czolowej wirnika.Wirnik 1' w stanie niewzbudzonym znajduje 'sie w polozeniu, jak to jest przedstawione na fig. 3.W. tym polozeniu jest najmniejszy opór magne- 55 .tyczny obwodu ,20. Zatem stojan 2 jest wzbudzony, wirnik 1' obraca sie przez biegun pomocniczy 19 do .polozenia, w którymi biegun glówny 18 nabiega pod zeby biegunów stojana tak, ze magnetyczne opory podczas wzbudzenia dzialajacego obwodu 6a stojana sa minimalne. Teraz biegun pomocniczy 19 wystaje do obszaru, magnetycznie trwalego ob¬ wodu 20 tak,, ze. gdy wzbudzenie w obwodzie sto¬ jana zanika,, wirnik 1' jest dalej obracany przez ,biegun póimoeniczy 19 w oznaczone polozenie. ' 65 * Dla wyjasnienia naturalnej* wielkosci tego ró-5 112 863 c dzaju silnika, który jest przewidziany na napiecie robocze mniejsze lub równe 1,5 Voilt, jego zrealizo¬ wanie wymiary wynosza: dlugosc okolo 8 mm, szerokosc okolo 5 mm i wysokosc okolo l,® mm. PL PL PL

Claims (9)

1.Zastrzezenia patentowe 1. Silnik skokowy jednofazowy, zwlaszcza do zegarków, z wielobiegiuinowym wirnikiem i wielo- czesciowyim stojanem, który niesie uzwojenia wzbudzajace i na swoich wolnych koncach ma zeby bieigiuna, skierowane do strony czolowej wir¬ nika orasz otwory przelotowe dla walu wirnika, znamienny tym, ze stojan (6, 6') zawiera cztery czesci (7, 8, 9, 10; 7', tf, 9', 10'), z których kazda ma jednakowa ilosc biegunów (15, 16) w jednako¬ wym podziale, a kazdorazowo dwie czesci na swoich koncach wolnych biegunów sa polaczone miedzy soba przez czesci mostkowe (11, 12; 11', 12') niosace uzwojenia wzbudzenia (13, 14; 13', 14'), a obydwa uzwojenia wzbudzenia (13, 14; 13', 14') sa polaczone w szereg.

2. Silnik skokowy jednofazowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze czesci stojana (7, 8) przypo¬ rzadkowane jednemu uzwójerniu wzbudzenia (13), przynajmniej w obszarze wirnika (1) sa umie¬ szczone w pierwszej plaszczyznie, a czesci stojana (9, 10) przyporzadkowane drugiemu uzwojeniu wzbudzenia (14), przynajmniej w obszarze wirnika (1), sa umieszczone w drugiej plaszczyznie, a wir¬ nik (1) w innej plaszczyznie, lezacej miedzy oby¬ dwoma plaszczyznami.

3. Silnik skokowy jednofazowy wedlug zasitrz. 1, znamienny tym, ze czesci stojana (7', 8', 9', 10') przynajmniej w obszarze wirnika (1') sa umie¬ szczone w pierwszej plaszczyznie, a wirnik (1') w plaszczyznie do niej równoleglej.

4. Silnik skokowy jednofazowy wedlug zastirz. 1, znamienny tym^ ze przynajmniej czesc bieguna (16) stojana jest zaopatrzona w biegun pomocni¬ czy (15) na nim uformowany, a wirnik (1) jest wykonany z magnesu trwalego (2) ze stopu lanta- nowców ferromaignetycznych.

5. Silnik skokowy jednofazowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze bieguny stojana (15, 16) sa uksztaltowane w postaci segmentu pierscienia ko¬ lowego, a wirnik (1') jest wykonany z materialu • maignetycznie miekkiego o nieznacznym natezeniu koercyjnym i ma bieguny pomocnicze (18) w po¬ staci prostokata, z których kazdy przechodzi po promieniowej linii ograniczajacej w biegun po¬ mocniczy (19) w postaci trójkata i, ze jest prze¬ widziany obwód (20) magnetycznie trwaly, przez który jest wyznaczone polozenie spoczynkowe sil¬ nika przy rniewzbujdzonym stojanie (6').

6. Silnik skokowy jednofazowy, wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze obwód) pO) magnetycznie trwa¬ ly sklada sie z 2n, gdzie n oznacza 1, 2, 3... itd. magnesów trwalych (21, 22) z których n magne¬ sów trwalych swoim biegunem pólnocnym, a po¬ zostale swoim biegunem poludniowym sa zwró¬ cone do wirnika (l').

7. Silnik skokowy jednofazowy wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze obwód <2Ó) magnetycznie trwa¬ ly sklada sie z co najmniej jednego magnesu trwa¬ lego (21, 22) i blachy indukcyjnej, umieszczonej po stronie magnesu, zwróconego do wirnika (1), któ¬ rej wolny koniec jest przesuniety co najmniej o kat dwóch sasiednich biegunów wirnika (18) wobec magnesu trwalego (21, 22).

8. Silnik skokowy jednofazowy wedlug zastrz. 6 lub 7, znamienny tym, ze magnes lub magnesy trwale (21, 22) wykonane sa ze stopu lantanowców ferromagnetycznych.

9. Silnik skokowy jednofazowy wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze wolne konce biegunów stojana sa uksztaltowane do przyjecia lozysk (4, 5) dla walu (3) wirnika. 9112 863 l K-FIW li 12J6|irH OJ "\LM 7 1 2 3m S 6 FIC.2 PZGraf. Koszalki D-1124 105 A-4 Cena 45 zl PL PL PL