RO131818A2 - Servomotor sincron cu magneţi permanenţi şi reluctanţă variabilă - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un servomotor sincron rotativ, cu aplicaţii la executarea mişcărilor rotative în maşini unelte, maşini de ambalat, roboţi, sisteme de poziţionat, servo-acţionări etc. Servomotorul conform invenţiei este constituit dintr-un rotor (1) format dintr-un cilindru (8) feromagnetic, realizat din tole de tablă electrotehnică, şi dintr-un stator (2), în interiorul rotorului (1), pe fiecare jumătate de pol din rotor (1), fiind realizate câte trei crestături (9, 10 şi 11) în care sunt inseraţi mai mulţi magneţi (12, 13, 14, 15 şi 16) permanenţi, paralelipipedici: în prima crestătură (9) sunt inseraţi primii doi magneţi (12 şi 13), în a doua crestătură (10) sunt inseraţi următorii doi magneţi (14 şi 15), iar în a treia crestătură (11) este inserat un ultim magnet (16), o parte din magneţi (12, 14 şi 16) având direcţia de magnetizare perpendiculară pe o axă (q), iar o altă parte din magneţi (13 şi 15) având direcţia de magnetizare paralelă cu o altă axă (d).

Description

Invenția se referă la un servomotor sincron rotativ cu magneți permanenți și reluctanță variabilă cu aplicații la executarea mișcărilor rotative în mașini unelte, mașini de ambalat, roboți, sisteme de poziționat, servo-acționări etc.

Se cunosc servomotoare rotative - fig. 1, la care statorul este o armătură feromagnetică având crestături în care este introdusă o înfășurare de curent alternativ. Rotorul este format dintr-un cilindru feromagnetic pe care sunt fixați magneți permanenți cu polarități alternante. Statorul alimentat cu tensiuni sinusoidale polifazate generează un câmp magnetic care interacționează cu câmpul magnetic al rotorului astfel încât apare un cuplu electromagnetic care determină deplasarea rotativă dintre stator și rotor.

Una dintre cele mai importante caracteristici ale unui servomotor electric este caracteristica de reglaj a cuplului, adică variația cuplului in funcție de curentul pe faze. Teoretic, aceasta trebuie sa aibă o variație liniară. Pe măsura ce curentul crește, parte din circuitul magnetic al mașinii se saturează și ca atare, fluxul de excitație scade. în consecință, creșterea cuplului funcție de curent este mai redusă. Acesta este principalul dezavantaj al acestui tip de servomotor.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în aceea că permite realizarea de servomotoare sincrone rotative cu magneți permanenți și reluctanță variabila care au o caracteristica de reglaj a cuplului mai apropiată de curba ideală prin utilizarea unui rotor format din trei rânduri paralele de magneți permanenți inserați în rotor.

Servomotorul sincron rotativ cu magneți permanenți si reluctanță variabilă, conform invenției, înlătură dezavantajele menționate mai sus, prin aceea că rotorul este alcătuit dintr-un rotor feromagnetic având câte trei rânduri paralele de crestături, iar in crestături sunt inserați magneți permanenți iar statorul este o armătură feromagnetică având crestături în care este introdusă o înfășurare de curent alternativ.

Invenția prezintă avantajul de avea o caracteristica de reglaj a cuplului mai apropiata de varianta ideala.

Se dă în continuare, un exemplu de realizare a invenției în legătură cu figurile 1-6 care reprezintă:

- fig. 1 - secțiune transversala printr-un servomotor sincron rotativ cu magneți permanenți în construcție cunoscută; reprezentare a unui pol magnetic;

- fig. 2 - caracteristica de reglaj a cuplului a unui servomotor sincron rotativ cu magneți permanenți în construcție cunoscută;

- fig. 3 - secțiune transversala printr-un servomotor sincron rotativ cu magneți permanenți și reluctanță variabila conform invenției; reprezentare a unui pol magnetic;

- fig. 4 - secțiune transversala prin rotorul unui servomotor sincron rotativ cu magneți permanenți si reluctanță variabila conform invenției; reprezentare a unei jumătăți de pol magnetic;

- fig. 5 - secțiune transversală prin rotorul unui servomotor sincron rotativ cu magneți permanenți și reluctanță variabilă conform invenției;

- fig. 6 - caracteristica de reglaj a cuplului a unui servomotor sincron rotativ cu magneți permanenți și reluctanță variabilă conform invenției și în construcție cunoscută;

Ο 15-- Ο « 7 5 ΐ2 6 -10- 2015 în figura 1 este prezentata o secțiune transversala printr-un pol al unui servomotor sincron rotativ cu magneți permanenți în construcție cunoscută. Motorul este format dintrun rotor 1 și un stator 2. Rotorul 1 este alcătuit dintr-un cilindru feromagnetic 3 pe care sunt fixați magneți permanenți 4. Statorul 2 este alcătuit dintr-o armătură feromagnetică 5 care prezintă crestăturile 6. în crestăturile 6 sunt introduse bobine 7 care formează o înfășurare polifazată de curent alternativ. Aplicând, în mod corespunzător, la bornele înfășurării, tensiuni sinusoidale, polifazate, înfășurarea produce un câmp magnetic care interacționează cu câmpul magnetic al rotorului 1, apărând un cuplu electromagnetic. Pentru simplificare, nu este figurat sistemul mecanic care asigură deplasarea rotativă dintre stator și rotor. în figura 2, este prezentată caracteristica de reglaj a cuplului (variația cuplului în funcție de curentul pe fază) pentru un servomotor în construcție cunoscută, descris anterior, curba 1. Ideal, aceasta curbă trebuie să aibă o variație liniară, de tipul celei prezentate în figură. Pe măsură ce curentul crește, parte din circuitul magnetic al mașinii se saturează și ca atare, fluxul de excitație scade. în consecință, creșterea cuplului în funcție de curent este mai redusă.

Servomotorul sincron rotativ cu magneți permanenți și reluctanță variabilă conform invenției este prezentat în figurile 3, 4, 5 și este alcătuit dintr-un rotor 1 și un stator 2.

Rotorul 1 este alcătuit dintr-un cilindru feromagnetic 8 realizat din tole de tablă electrotehnică. în interiorul rotorului, pe fiecare jumătate de pol din rotor, reprezentata în figura 4, sunt realizate cate 3 crestături 9, 10, 11. O jumătate de pol dintr-un rotor este reprezentată în figura 4. Fie axa d axa care trece prin axa de rotație a motorului și mijlocul unui pol rotoric și axa q, axa de simetrie între poli. în crestăturile 9, 10, 11 sunt inserați magneți permanenți paralelipipedici. în crestătura 9 sunt inserați magneții 12 si 13. In crestătura 10 sunt inserați magneții 14 si 15, iar in crestătura 16 este inserat magnetul 16. Magneții 12, 14 si 16 au direcția de magnetizare perpendiculară pe axa q. Magneții 13 și 15 au direcția de magnetizare paralelă cu axa d.

în figura 5 este prezentată dispunerea magneților și direcțiile de magnetizare pentru un rotor având 6 poli magnetici.

Statorul 2 este alcătuit dintr-o armătură feromagnetică 5 care prezintă crestăturile 6, dinții 7. în crestăturile 6 sunt introduse bobine 9 care formează o înfășurare polifazată de curent alternativ. Aplicând, în mod corespunzător, la bornele înfășurării, tensiuni sinusoidale, polifazate, înfășurarea produce un câmp magnetic care interacționează cu câmpul magnetic al rotorului 1, apărând un cuplu electromagnetic.

Caracteristica de reglaj a cuplului servomotorului sincron cu magneți permanenți și reluctanță variabila conform invenției este prezentată în figura 6 (curba nr. 2) alături de caracteristica de reglaj a cuplului a unui servomotor în construcție cunoscută (curba nr. 1) având același volum și același cuplu nominal și curent nominal. Se observa ca la un curent de 6 ori mai mare ca valoarea curentului nominal se obține un cuplu cu 20% mai mare decât cel obținut de un servomotor în construcția cunoscută. Cuplul electromagnetic al unui servomotor sincron cu magneți permanenți și reluctanță variabila conform invenției are doua componente. O componenta datorata anizotropiei circuitului magnetic numit cuplu reactiv și cuplul datorat excitației produse de magneții permanenți.

Claims (1)

1. Revendicare

   Servomotor sincron rotativ cu magneți permanenți și reluctanță variabila caracterizat prin aceea că rotorul (1) este alcătuit dintr-un cilindru feromagnetic (3) în care sunt realizate cate 3 crestături (9,10 11) Ρθ fiecare pol; în crestătura cu aria cea mai mare (9) și cea cu aria mijlocie (10) sunt inserați cate doi magneți, iar în crestătura cu aria cea mai mica (11) este inserat un magnet; o parte din magneți (12, 14, 16) au direcția de magnetizare perpendiculara pe axa q a motorului, o alta parte din magneți (13, 15) au direcția de magnetizare paralela cu axa d a motorului; statorul (2) este alcătuit dintr-o armătură feromagnetică (5) care prezintă crestăturile (6) în care sunt introduse bobine (7) care formează o înfășurare polifazată de curent alternativ.