DD290085A5 - Gleichstromlinearmotor ohne fremderregung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung fuer kleine und mittlere Wege in der Geraete- und Automatisierungstechnik fuer Scanning-, Positionier- und Manipulieraufgaben, bei dem ohne Permanentmagnet oder zusaetzliche elektrische Erregerspule die Luftspaltinduktion fuer die Krafterzeugung realisiert wird. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dasz die Durchflutung einer Motorspule und die Reluktanzaenderung bei deren Ortsveraenderung in einer Bewegungsrichtung in Verbindung mit einer komplementaeren Anordnung fuer die entgegengesetzte Bewegungsrichtung die Kraefte in einem Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung zu erzeugen gestatten. Fig. 1{Gleichstromlinearmotor; Eigenerregung; Spule; Spulenform; Eisenrueckschluszkreis; Eisenrueckschluszkreisanordnung; Fuehrung; Stromzufuehrung; Stromquelle; Arbeitsluftspalt; Verbindungsteile; Isolierung}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung für eine effektive Krafterzeugung ohne Permanentmagnetmaterial und Spulonaufwand für die permanentmagnotischo oder elektrische Erregung für Scanning- und Positionieraufgaben in der Geräte und Automatisierungstechnik. Der Gleichstromlinearmotor ist für den Anschluß an digitale Signale erzeugende elektronische Einrichtungen besonders geeignet, die die Scanning- und Positionieraufgaben determinieren, und or wird analog oder digital software- oder hardwaremäßig geregelt betrieben.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß Gleichstromlinearmotoren mit permanentmagnetischer oder elektrischer Erregung ausgestattet werden, um eine hohe magnetische Induktion im Arbeitsluftspalt zu erzeugen, was jedoch einen hohen Aufwand an Permanentmagnet- oder Spulenmaterial, Rauraum und elektrischer Energie bedeutet und bei elektrischer Erregung eine zusätzliche Verlustleistung und Erwärmung ergibt.

Das durch die Motorspule erzeugte magnetische Feld im Arbeitsluftspalt wird je nach Stromrichtung in dieser Spule als Gegenoder Zusatzfeld aufgefaßt und der schlechteste Fall des Gegenfeldes als Störgröße bei der Dimensionierung berücksichtigt, so auch von H. Hirsch in »Probleme der Entwicklung elektrodynamischer Linearantriebe zur Magnetkopfpositionierung" (Feingerätetechnik 1984, H.4, S. 153-157) oder in der Dissertation von W.Schinköthe mit dem Titel „Dimensionierung permanenterregter Tauchspullinearantriebe für gerätetechnische Positioniersysteme" (TU Dresden 1985).

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung zu schaffen, der keine Dauermagnet- und Erregerspulenaufwendungen benötigt und nur eine geringe Verlustleistung besitzt.

-2- 290 Ü85 Darlegung de· Wesens dor Erfindung

Der Erfindung liogt dlo Aufgabe zugrunde, einen Gleichstromlinoarmotor ohne Fremderregung zu schaffen, der ohne Dauermagneten und Erregerspulen eine Kraft von elni^on Newton für Wego bis ra. 60mm in beliebiger Richtung zu erzeugen

gestattet. Die Aufgabe wird erfindungsgomäß dadurch gelöst, daß zwei Spulen, bevorzugt Zylinderspulen, elektrisch isoliertmechanisch fest verbunden sind, dio jeweils auf oinem Eisenkern innerhalb eines Eisenrückschlußkroises, die mit einemnichtforromagnotischen Teil verbunden sind, in Arboitsluftspalten zueinander beweglich angeordnet sind und mit einemgeführten Teil, z. B. einem geschlitzton Führungsrohr fest verbunden sind und durch Schlitzo in der Stirnwand dos Eisenkroiseshindurch mit einer Führung geführt sind und jede Spule für die Bewogung in einer Richtung an eine separate Stromquelle mitbeliebiger Polarität angeschlossen ist und die Spulonzuloitung durch Löchor oder Schlitzo im Eisenkreis nach außen zu den

Stromquollen geführt sind. Besonders kompakt ist die Anordnung, wenn dio Eisenkreise und Spulen hintereinander angeordnet sind. Eine sehr kurze Bauform ist durch parallele Anordnung der Eisenkreise und Spulon und einer gemeinsamen außerhalb der Eisenkreise angeordneten Führung gekennzeichnet. Für besonders flache Gesamtanordnungen von Eisenkreis und Spulen sind Kastenspulen und abgewandolt E-förmigo Eisenkreise hintereinander angeordnet. Zur besseren Führungsintegration sind dio Kastenspulen an einem parallel angeordneten geführten Toil befostigt. Eine vereinfachte kompakte Führungsanordnung wird bei Eisenkreison erreicht, die mit den geschlossenen Enden und die Spulen durch Löcher oder Schlitze in den Zylinderböden hindurch miteinander über Verbindungsstege elektrisch nicht leitend

verbunden sina.

Noch flachere Anordnungen werden mit U-förmigen Eisonkreisen realisiert, wobei die freiliegenden Spulonseiten auf einem

geführten Teil befestigt sind.

Für abgesetzte Integrationsräume des Glelchstromlinearmotors sind U-f örmige Eisenkreise mit Versatz so angeordnet, daß sich

verschiedene Seiten der Kastenspulen in den Arbeitsluftspalten befinden,

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen wird gezeigt:

Fig. 1: Längsschnitt eines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung, Fig.2: Längsschnitt eines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung mit parallel angeordneten Eisenrückschlußkreisen

und Spulen,

Fig.3: Schnitt AAzu Fig.2,

Fig.4: Längsschnitteines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung mit Kastenspulen und parallel angeordneter Führung, Fig. 5: Ansicht A zu Fig.4, Fig. 6: Längsschnitt eines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung mit Verbindung der Eisenrückschlußkreise an dengeschlossenen Enden,

Fig.7: Längsschnitt eines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung mit U-förmigen Eisenrückschlußkreisen, Fig. 8: Längsschnitt eines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung mit U-förmigen Eisenrückschlußkreisen inabgesetzter Anordnung.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung mit zylindrischen Spulen 1,2 und Eisenrückschlußkreisen 3,4 in serieller Anordnung dargestellt. Die Spulen 1,2 sind mit einem Isolierteil 8 und die Eisenrückschlußkreise 3,4 mit einem nichtf6rromagnetischen Teil 7 fest verbunden. Die Spulen 1,2 sind mit einem geschlitzten Führungsrohr 9 verbunden und werden durch Schlitze 10 in der Stirnwand des Eisenkreises 3 in der Führung 5 geführt. Für die Krafterzeugung sind die Spulen 1,2 mittels Zuleitungen 22,23 durch Löcher 6 in der Stirnwand der Eisenkreise hindurch

an separaten Stromquellen 24,25 mit beliebiger Polarität angeschlossen. Zur Läuferpositionierung werden die Spulen mitoptoelektronischen Meßsystemen und analogen oder digitalen Reglern in einem Regelkreis betrieben.

In Fig.2 ist ein Längsschnitt eines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung mit parallel angeordneten Eisenrück3chlußkreisen 3,4 und Spulen 1,2 dargestellt. Die Spulen 1,2 sind mit einer elektrisch nicht leitenden Brücke 12 und

die Eisenrückschlußkreise mit einem nichtferromagnetischen Teil 11 fest verbunden. Das Spulenpaar 1,2 wird mit einem

Führungsrohr 27 in der Führung 26 geführt. Fig. 3 zeigt den Schnitt AA der Anordnung von Fig. 2. In Fig.4 ist ein Längsschnitt eines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung mit Kastenspulen 13,14 und parallel

angeordneter Führung 17 dargestellt. Die Kastenspulen 13, V sind in abgewandelt E-förmigen Eisenrückschlußkreisen 15,16,die mit einem nichtferromagnetischen Teil 28 verbunden sind, angeordnet und dem in der Führung 17 geführten Teil 29befestigt.

In Fig. 5 ist die Ansicht A zu Fig.4 dargestellt. Fig. 6 zeigt den Längsschnitt eines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung mit direkter Verbindung der Eisenrückschlußkreise 3,4 an den geschlossenen Enden. Die Spulen 1,2 sind durch Löcher oder Schlitze 10 hindurch mit Verbindungsstegen 28 elektrisch nicht leitend verbunden und werden durch Führungsrohre 9 in Führungen 5 beidseitig geführt. Fig. 7 zeigt den Längsschnitt eines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung mit abgewandelt U-förmigen Eisenrückschlußkreisen 18,19 mit einer extrem flachen Bauweise bei Verzicht auf die Ausnutzung derzweitenSpulenstrangseite

und sonst gleichem Aufbau, wie er in Fig.4 gezeigt ist.

Fig. 8 zeigt den Längsschnitt eines Gleichstromlinearmotors ohne Fremderregung mit U-förmigem Eisenrückschlußkreis 18,19

in abgesetzter Anordnung bei Verbindung der geschlossenen Enden wie in Fig.G, wobei sich von den Kastenspulen 13 und 14verschiedene Seiten der Spulenstränge im Arbeitsluftspalt 20,21 befinden.

Claims (8)

1. Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung, bei dem zwei Spulen in zwei Eisenkroisen zueinander beweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zylinderspulen (1,2) mit einem Isolierteil (8) mechanisch verbunden sind, die jeweils auf einem Eisenkern innerhalb dor Eisenrückschlußkreise (3,4), die mit einem nichtferromagnetischen Teil (7) verbunden sind, sich in Arbeitsluftspalten (20,21) befinden und mit einem geführten Teil, z. B. mit einem geschlitzten Führungsrohr (9), in der Führung (5) durch einen Schlitz (10) geführt sind und jede Spule (1,2) für dieBewegung in einer Richtung an eine separate Stromquelle (24,25) mit beliebiger Polarität angeschlossen ist und die Spulenzuleitung (22) durch Löcher (6) im Eisenkreis nach außen geführt sind.

2. Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (1,2) und Elsenkreise (3,4) hintereinander angeordnet sind.

3. Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (1,2) und die Eisenkreise (3,4) parallel angeordnet sind und mit isolierenden Brücken (11,12) verbunden und in einer Führung (26) mit einem breiten geführten Teil (27) geführt sind.

4. Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung nach Ansprüchen 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kastenspulen (13,14) und abgewandelt E-förmige Eisenrückschlußkreise (15, 16) verwendet werden.

5. Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung nach Ansprüchen 1,2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (17) für die Kastenspulen (13,14) parallel zu diesen angeordnet ist.

6. Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung nach Ansprüchen 1,2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenrückschlußkreise (3,4,1E, 16) mit den geschlossenen Endon und die Spulen (1,2,13,14) durch Löcher in den Zylinderböden hindurch mittels Verbindungsteil (29) verbunden sind.

7. Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung nach Ansprüchen 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die EiseenrUckschlußkreise (18,19) abgewandelt U-förmig ausgebildet sind.

8. Gleichstromlinearmotor ohne Fremderregung nach Ansprüchen 1,2,6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die abgewandelt U-förmigen Eisenkreise (18,19) einen Versatz in der Anordnung aufweisen und sich jeweils verschiedene Seiten der Kastenspulen (13,14) in den Arbeitsluftspalten (20,21) befinden und mittels Verbindungsteilen (29) durch Schlitze (10) verbunden sind.