PL221000B1 - Głowica do wielobiegunowego magnesowania magnesu pierścieniowego i sposób wytwarzania głowicy do wielobiegunowego magnesowania magnesu pierścieniowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem, wynalazku jest głowica do wielobiegunowego magnesowania magnesu pierścieniowego i sposób wytwarzania głowicy do wielobiegunowego magnesowania magnesu pierścieniowego.

W silnikach liniowo-obrotowych z magnesami trwałymi wykorzystuje się magnesy trwałe, które tworzą naprzemienny wielobiegunowy rozkład biegunów magnetycznych na obwodzie i długości walcowego elementu wykonawczego silnika. Dotychczas rozkład ten uzyskiwano poprzez łączenie pojedynczych dwubiegunowych magnesów trwałych łub poprzez łączenie pierścieniowych wielobiegunowych magnesów trwałych o naprzemiennym jednowarstwowym rozkładzie biegunów tylko na obwodzie.

W znanych głowicach do wielobiegunowego promieniowego magnesowania pierścieniowych magnesów trwałych o dużej energii, uzwojenia są umieszczone tylko po jej obwodzie. Uzwojenia te zwykle nawija się na biegunach powstałych poprzez odpowiednie ukształtowanie jednolitego karkasu. Karkas może być wykonany z materiału niemagnetycznego lub ferromagnetycznego, co pozwala zwiększyć wartość wytwarzanego strumienia magnetycznego. W znanych rozwiązaniach konstrukcyjnych głowic do wielobiegunowego promieniowego magnesowania pierścieniowych magnesów trwałych uzwojone bieguny rozmieszczone są w układzie tylko jednej warstwy znajdującej się na obwodzie głowicy.

W polskim opisie patentowym nr PL203010 przedstawiona jest konstrukcja wielobiegunowej głowicy do promieniowego magnesowania pierścieniowych magnesów trwałych. Uzwojenia głowicy rozmieszczone są promieniowo po obwodzie magnesu pierścieniowego. Zastosowanie głowicy magnesującej z układem dodatkowych cewek umieszczanych wewnątrz magnesu pozwala uzyskać równomierny promieniowy rozkład pola na obwodzie magnesu trwałego. Wadą takiego rozwiązania jest otrzymanie naprzemiennego rozkładu biegunów jedynie w postaci jednej warstwy na obwodzie magnesu.

Głowica do wielobiegunowego magnesowania magnesu pierścieniowego według wynalazku zbudowana jest z karkasu zewnętrznego i wewnętrznego. Karkas zewnętrzny zbudowany jest z co najmniej dwóch oddzielnie uzwojonych segmentów oraz karkas wewnętrzny zawiera również co najmniej dwa oddzielnie uzwojone segmenty. Każdy segment zawiera określoną liczbę biegunów, na których nawija się uzwojenia. Przekrój bieguna segmentu ma kształt kwadratu. Uzwojone segmenty łączy się ze sobą tworząc karkasy wielobiegunowej głowicy. Uzwojenia między segmentami połączone są w szereg. W celu zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej karkasów, przestrzeń między biegunami zalana jest niemagnetyczną i nieprzewodzącą elektrycznie substancją utwardzającą. Dwa tak wykonane karkasy stanowią dwie główne części wielobiegunowej głowicy.

Pomiędzy karkasem zewnętrznym, a karkasem wewnętrznym umieszcza się tulejkę z materiału magnetycznie twardego przeznaczoną do magnesowania. Przy zastosowaniu tylko zewnętrznej części głowicy magnesującej materiał magnetycznie twardy namagnesowany zostanie powierzchniowo po obwodzie zewnętrznym, natomiast jeśli zastosowana zostanie tylko część wewnętrzna głowicy to materiał magnetycznie twardy namagnesowany zostanie w sposób powierzchniowy po obwodzie wewnętrznym. Magnesowanie z wykorzystaniem obu części głowicy pozwala namagnesować materiał magnetycznie twardy w sposób promieniowy.

Zaletą głowicy według wynalazku jest możliwość uzyskania naprzemiennego rozkładu biegunów magnetycznych na obwodzie i długości magnesu pierścieniowego. Wielobiegunowa głowica według wynalazku pozwala namagnesować magnes trwały, znajdujący zastosowanie w elektrycznych silnikach-liniowo obrotowych. Ruch złożony w takich silnikach umożliwia przesuw elementu wykonawczego w kierunku osiowym, oraz obrót wokół własnej osi. Wykonanie karkasów z oddzielnych elementów pozwala precyzyjnie nawinąć uzwojenia, oraz otrzymać bardzo złożony rozkład biegunów. Dostęp do bocznych powierzchni biegunów znacznie ułatwia proces nawijania uzwojeń.

Dokładność wykonania uzwojeń ma bardzo duże znaczenie, gdyż wpływa na dokładność rozkładu biegunów magnetycznych na powierzchni magnesu.

Sposób wykonania głowicy według wynalazku polega na tym, że wycina się segmenty zewnętrzne, w których bieguny rozmieszczone są symetrycznie po obwodzie pierścienia wewnętrznego, oraz wycina się segmenty wewnętrzne w kształcie walca, w których bieguny rozmieszczone są symetrycznie po obwodzie zewnętrznym segmentu.

Następnie na każdym z biegunów tak wyciętych segmentów nawija się uzwojenia.

Poszczególne segmenty uzwaja się oddzielnie tak, aby cewki na sąsiednich biegunach wytwarzały przeciwnie skierowany strumień magnetyczny. Uzwojone segmenty zewnętrzne w liczbie co najmniej dwóch łączy się ze sobą tworząc karkas zewnętrzny oraz uzwojone segmenty wewnętrzne w liczbie co najmniej dwóch łączy się ze sobą tworząc karkas wewnętrzny. Następnie wyprowadzenia

PL 221 000 B1 uzwojeń każdego z karkasów łączy się w szereg uzyskując po dwa wyprowadzenia zasilające. Przestrzenie pomiędzy biegunami w karkasach zalewa się niemagnetyczną i nieprzewodzącą elektrycznie substancją utwardzalną.

Innym sposobem otrzymania karkasu zewnętrznego jest utworzenie korpusu zewnętrznego, w którym symetrycznie po obwodzie wewnętrznym wycina się wpusty o przekroju prostokątnym w kierunku osiowym. W tych wpustach umieszcza się elementy z wyciętymi biegunami o przekroju kwadratowym, na których nawija się uzwojenia.

Głowica magnesująca według wynalazku została przedstawiona w dwóch przykładach wykonania na rysunku, na których fig. 1 przedstawia widok głowicy magnesującej, fig. 2 - karkas zewnętrzny odmiany I, fig. 3 - karkas wewnętrzny, fig. 4 - widok elementów karkasów, fig. 5 - korpus karkasu zewnętrznego odmiany II, fig. 6 uzwojony element karkasu zewnętrznego odmiany II, fig. 7 - karkas zewnętrzny odmiany II, a fig. 8 - schemat uzwajania biegunów segmentów.

P r z y k ł a d 1 - odmiana I

Głowica składa się z karkasu zewnętrznego 1, oraz karkasu wewnętrznego 2.

Oba karkasy złożono z segmentów 3, które połączone są niemagnetycznymi śrubami 4. Między karkasem zewnętrznym 1, a wewnętrznym 2 umieszcza się tuleję; z materiału magnetycznie twardego 5 przeznaczony do namagnesowania. Wyprowadzenia 6 służą do podłączenia głowicy do urządzenia magnesującego. Karkas wewnętrzny 2 umieszcza się wewnątrz karkasu zewnętrznego 1.

Karkas zewnętrzny 1 składa się z trzech segmentów 3, które zostały oddzielone dwiema przekładkami niemagnetycznymi 7. Poszczególne segmenty 3 uzwojono oddzielnie zgodnie ze schematem uzwajania. Uzwojone segmenty 3 połączono czterema niemagnetycznymi śrubami 4 poprzez otwory montażowe 8.

Karkas wewnętrzny 2 składa się z trzech segmentów 9, które zostały oddzielone dwiema przekładkami niemagnetycznymi 10. Poszczególne segmenty 9 uzwojone są oddzielnie zgodnie ze schematem uzwajania. Uzwojone segmenty 9 łączy się niemagnetyczną śrubą 11 poprzez otwory montażowe 12.

Po złożeniu karkasów przestrzenie między biegunami 13 wypełnia się niemagnetyczną i nieprzewodzącą elektrycznie żywicą.

P r z y k ł a d 2 - odmiana II

Karkas zewnętrzny wielobiegunowej głowicy magnesującej Fig. 7 wykonano poprzez wklejenie do wpustów 14 korpusu zewnętrznego 15 12-tu elementów 16 z trzema uzwojonymi biegunami 17. Uzwojenia każdego z elementów 16 połączono w szereg zgodnie ze schematem uzwajania uzyskując dwa wyprowadzenia zasilające 18.

W celu zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej karkasów, przestrzenie miedzy biegunami 19 wypełniono niemagnetyczną i nieprzewodzącą żywicą.

P r z y k ł a d 3 - sposób

Sposób wytwarzania głowicy do wielobiegunowego magnesowania magnesu pierścieniowego polega na tym, że wykonuje się osobno karkas zewnętrzny 1 i wewnętrzny 2.

Wykonuje się trzy segmenty 3 z materiału niemagnetycznego, w każdym segmencie wycina się 12 biegunów i nawija się na nich uzwojenie. Następnie każdy segment 3 oddziela się od kolejnego przekładkami niemagnetycznymi 7 i łączy się ze sobą niemagnetycznymi śrubami 4 tworząc karkas zewnętrzny 1. Uzwojenia na każdym z biegunów magnetycznych łączy się ze sobą według schematu z rys. 8.

W analogiczny sposób postępuje się tworząc karkas wewnętrzny 2. W każdym segmencie z materiału niemagnetycznego 9 wycina się 12 biegunów, po czym nawija się na nich uzwojenie. Trzy segmenty 9 oddziela od siebie dwoma przekładkami niemagnetycznymi 10 i łączy się niemagnetyczną śrubą 11 tworząc karkas wewnętrzny 2. Każdy karkas wewnętrzny 2 jest uzwojonych wg schematu z rys. 8.

Uzwojenia karkasu zewnętrznego 1 i wewnętrznego 2 łączy się odpowiednio ze sobą szeregowo, w celu wytworzenia w magnesowanym materiale magnetycznie twardym biegunów magnetycznych o kierunku radialnym, tworząc wyprowadzenia 6 do podłączenia głowicy do urządzenia magnesującego. Przestrzenie niemagnetyczne karkasów 1 i 2 zalewa się niemagnetyczną i nieprzewodzącą elektrycznie utwardzalną żywicą epoksydową. Pomiędzy dwoma karkasami umieszcza się tulejkę z materiału magnetycznie twardego 5 przeznaczoną do magnesowania, po czym części te stabilnie łączy się ze sobą.

Claims (4)

1. Głowica do wielobiegunowego magnesowania magnesu pierścieniowego zbudowana z karkasu zewnętrznego i wewnętrznego, znamienna tym, że karkas zewnętrzny i wewnętrzny zbudowany jest z oddzielnie uzwojonych segmentów, przy czym karkas zewnętrzny (1) zawiera co najmniej dwa oddzielnie uzwojone segmenty (3), oraz karkas wewnętrzny (2) zawiera co najmniej dwa oddzielnie uzwojone segmenty (9).

2. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że przekrój bieguna segmentu ma kształt kwadratu.

3. Sposób wytwarzania głowicy do wielobiegunowego magnesowania magnesu pierścieniowego polegający na nawijaniu uzwojeń na karkasach, z materiału niemagnetycznego lub ferromagnetycznego, znamienny tym, że wycina się segmenty zewnętrzne, w których bieguny rozmieszczone są symetrycznie po obwodzie pierścienia wewnętrznego, oraz wycina się segmenty wewnętrzne w kształcie walca w których bieguny rozmieszczone są symetrycznie po obwodzie zewnętrznym segmentu, następnie na każdym z biegunów tak wyciętych segmentów nawija się uzwojenia, uzwojone segmenty zewnętrzne w liczbie co najmniej dwóch łączy się ze sobą tworząc karkas zewnętrzny oraz uzwojone segmenty wewnętrzne w liczbie co najmniej dwóch łączy się ze sobą tworząc karkas wewnętrzny, następnie wyprowadzenia uzwojeń każdego z karkasów łączy się w szereg uzyskując po dwa wyprowadzenia zasilające, a przestrzenie pomiędzy biegunami w karkasach zalewa się niemagnetyczną i nieprzewodzącą elektrycznie substancją utwardzalną.

4. Sposób wytwarzania głowicy według zastrz. 3, znamienny tym, że karkas zewnętrzny głowicy zawiera korpus, w którym symetrycznie po obwodzie wewnętrznym wycina się wpusty o przekroju prostokątnym w kierunku osiowym, w tych wpustach umieszcza się elementy z wyciętymi biegunami o przekroju kwadratowym, na których nawija się uzwojenia.