199637. lajstromszámú szabadalom • Forgórész villamos motorokhoz
HU 199637 B A találmány tárgya forgórész villamos motorokhoz, előnyösen léptető motorokhoz, amely a motor tengelyére szoros illesztéssel rögzített állandó mágnest és az állandó mágnes két oldalára és a tengelyre szoros illesztéssel rögzített lágymágneses anyagból készült fogazott pólusokat tartalmaz. A modern számítás- és vezérléstechnika jelenleg széles körben alkalmazza a különböző méretű és teljesítményű léptetőmotorokat. A léptetőmotorokkal szemben támasztott egyik legfontosabb műszaki követelmény az üzemi határfrekvencia. Üzemi határfrekvenciának nevezik azt a legnagyobb vezérlő jel frekvenciát, melynél a motort egy meghatározott terheléssel lépéshiba nélkül lehet üzemeltetni. A léptetőmotorok által meghajtott mechanikai rendszerek működésének gyorsítása érdekében a felhasználók az üzemi határfrekvencia növelését igénylik. Az üzemi határfrekvenciát alapvetően a léptetőmotor forgórészének tehetetlenségi nyomatéka határozza meg. A forgórész tehetetlenségi nyomatékét adott átmérőnél a forgórész tömegének és a forgórész alakjának változtatásával lehet befolyásolni. Az ismert léptetőmotoroknál az állandó mágnest a forgórészben helyezik el, és a felmágnesezés iránya megegyezik a motor tengelyének irányával. A mágneses erővonalakat a henger alakú állandó mágnes két szemben lévő síkfelületére rögzített, és lágymágneses anyagból készített ún. pólusok vezetik radiális irányban úgy, hogy az erővonalak a pólusok palástján kilépve a forgórész és állórész közötti légrésen áthaladva a tekercselt állórészen keresztül záródjanak. A lágymágneses anyagból készült pólusok össztömege abban az esetben, ha állandó mágnesként ALNICO vagy TICONAL anyagból készítjük, gyakorlatilag megegyezik az állandó mágnes tömegével. A körszerű, kisméretű léptetőmotorok forgórészébe jelenleg nagy mágneses energiával rendelkező ún. ritka földfém mágnest építenek be állandó mágnesként. Ebben az esetben a lágymágneses anyagból készült pólusok össztömege az állandó mágnes tömegének 4—5-szöröse is lehet, így az ismert, ritka földfém állandó mágnest tartalmazó léptetőmotorok forgatórészének össztömegét, és ezen keresztül tehetetlenségi nyomatékét gyakorlatilag a lágymágneses anyagból készült pólusok határozzák meg. A találmány célja egy olyan villamos motor forgórész kialakítása, előnyösen léptetőmotorokhoz, melynél a forgórész lágymágneses pólusainak tömegéből adódó tehetetlenségi nyomaték a lehető legkisebb, és az üzemben kialakuló mágneses kör ugyanakkor maximális forgatónyomatékot biztosít. A találmány tárgyát képező villamos motor forgórészt azon felismerés alapján dolgoztuk ki, hogy ha a lágymágneses anyagból készült, célszerűen hengeralakú póluso1 2 kát úgy alakítjuk ki, hogy radiális irányú keresztmetszetük a tengelytől a palást felé haladva az állandó mágnesből kilépő erővonal sűrűségével legyen arányos, akkor a pólusok tömege csökkenthető, és ennek következményeként a forgórész tehetetlenségi nyomatéka is csökkenni fog. A találmány lényege röviden tehát az, hogy a pólusok mágneses szempontból is egyenszilárdságra vannak kiképezve. Az előzőek alapján tehát a mágneses fluxus vezetéséhez szükséges henger alakú pólus felületmetszetei radiális irányban a palást felé haladva arányosak kell, hogy legyenek az adott metszet átmérőjéhez tartozó állandó mágneses felületével, tehát a henger alakú pólus vastagsága, azaz a tengelyirányú mérete a tengelytől radiális irányban távolodva kell, hogy növekedjen. A találmány tehát villamos motor forgórész, előnyösen léptető motorokhoz, amely a motor tengelyére szoros illesztéssel rögzített állandó mágnest, és ennek két oldalára, valamint a tengelyre szintén szoros illesztéssel rögzített henger alakú lágymágneses anyagból agyrésszel és fogazással kialakított pólusokat tartalmaz. A találmány szerinti motor forgórész lényege az, hogy a pólus agyrész és fogazás közötti részének tengelyirányú mérete (VD) a tengely felé n2__a2 Vp=k-~ - (mm) 4 Dm szerint csökkennőre van kiképezve, ahol Vp: a lágymágneses anyagból készült pólus agyrész és fogazás közötti része palástfelületének tengely felé csökkenő tengelyirányú mérete (mm), Dm: a paiástfelület átmérője (mm), d : a motor tengelyének átmérője (mm), k :a pólus anyagától függő állandó (gyakorlatban 0,6—1 közötti érték) alapján van kialakítva. A találmány azon kiviteli alakjánál, ahol a pólusok elektrolitikus vasból (ELFE) vannak kiképezve, k értékét 0,6-ra célszerű választani, ahol pedig a pólusok szinterezett vagy műanyagkötéssel előállított vasból vannak, célszerű, ha k=l. A találmány szerinti villamos motor forgórészt a továbbiakban példakénti kiviteli alakja segítségével a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az 1. ábrán látható a találmány szerinti forgórész léptető motorokhoz oldalirányú metszetében, a 2. ábrán pedig az 1. ábra A irányú nézete látható részben és kinagyítva. Az 1. ábrán látható tehát a motor 3 tengelye, amelyre szoros illesztéssel van 2 állandó mágnes rögzítve. A 2 állandó mágnes, amely a példakénti kiviteli alaknál hengeralakú, de lehet négyszögletes keresztmetsze-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
