DE102006013636A1

DE102006013636A1 - Druckmaschine bzw. elektrische Maschine für eine Druckmaschine

Info

Publication number: DE102006013636A1
Application number: DE102006013636A
Authority: DE
Inventors: Lothar Rettner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: JP5143119B2; JP2009530141A; WO2007107416A1; US20090051253A1; DE102006013636B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine bzw. eine elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200), wobei die elektrische Maschine ein Primärteil (3, 4, 222, 212, 213) und ein Sekundärteil (5, 6, 224) aufweist. Die elektrische Maschine (1, 2, 210) weist ein scheibenartiges Primärteil (3, 4, 222, 212, 213) und ein scheibenartiges Sekundärteil (5, 6, 224) zur Ausbildung eines scheibenförmigen Luftspalts auf oder ein zylinderartiges Primärteil (3, 4, 212, 213) und ein zylinderartiges Sekundärteil (5, 6, 224) zur Ausbildung eines zylinderförmigen Luftspalts, wobei zur Ausbildung des zylinderartigen Primärteils (3, 4, 222, 212, 213) ein für einen Linearmotor verwendbares Primärteil mit verwandt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine bzw. eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Antriebseinrichtung bei einer Druckmaschine. Die elektrische Maschine weist ein Primärteil und ein Sekundärteil auf, wobei sowohl das Primärteil als auch das Sekundärteil eine kreisförmige Kontur aufweisen. Als elektrische Maschinen zum Antrieb von beispielsweise Zylindern und Walzen (im folgenden auch als Zylinder bezeichnet) einer Druckmaschine werden bislang insbesondere Direktantriebe verwendet. Diese Direktantriebe weisen einen zylinderförmigen Luftspalt zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil auf. Je größer der Radius derartiger elektrischer Maschinen ist, desto vorteilhafter ist dies für die von dieser auszubildenden Momentenkraft. Insbesondere bei Druckmaschinen ist es vorteilhaft, eine elektrische Maschine einzusetzen, welche ein großes Moment aufbringen kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, eine elektrische Maschine einzusetzen, welche eine besonders kompakte Bauweise aufweist. Bislang stehen sich diese beiden Anforderungen an die elektrische Maschine oftmals entgegen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Maschine anzugeben, welche sowohl einen kompakten Aufbau aufweist, als auch zur Ausbildung hoher Momentenkräfte einsetzbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mittels einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der elektrischen Maschine ergeben sich aus den Merkmalen gemäß der abhängigen Ansprüche 2 bis 12. Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich bei einer Druckmaschine mit den Merkmalen nach Anspruch 13. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Druckmaschine ergeben sich nach den Merkmalen gemäß der Patentansprüche 14 und 17.
Eine elektrische Maschine, welche für eine Antriebseinrichtung bei einer Druckmaschine einsetzbar ist, weist ein Primärteil und ein Sekundärteil auf. Die Druckmaschine ist beispielsweise eine Rotationsdruckmaschine, eine Flexodruckmaschine, oder der Gleichen. Die elektrische Maschine ist derart ausgestaltet, dass diese ein scheibenartiges Primärteil und ein scheibenartiges Sekundärteil aufweist. Das scheibenartige Primärteil und das scheibenartige Sekundärteil sind in der Art zueinander angeordnet, dass dadurch ein scheibenartiger Luftspalt zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil ausgebildet wird. Der scheibenartige Aufbau der elektrischen Maschine unterscheidet sich dadurch von einem zylinderförmigen Aufbau einer elektrischen Maschine, dass zwar immer noch eine Rotationsbewegung durch die elektrische Maschine ausführbar ist, jedoch die magnetischen Felder über den Luftspalt keine radiale Ausrichtung zur Drehachse hin erfahren, sondern eine Ausrichtung parallel zur Drehachse der elektrischen Maschine. Die derart ausgebildete scheibenförmige elektrische Maschine ist vergleichbar mit einem Linearmotor, welcher auf eine Kreisbahn gezwungen ist. Das Primärteil weist berstrombare Wicklungen auf, wobei diese Wicklungen vorteilhafterweise in einem Bereich des Primärteils angeordnet sind, welche in Bezug auf die Scheibenform einen Außenbereich der Scheibe darstellen. Somit ist ein großes Moment erzielbar. Entsprechendes gilt für die das Sekundärteil ausbildenden Teile. Das Sekundärteil weist beispielsweise Permanentmagnete auf, welche im gleichen Radiusbereich wie die Wicklungen des Primärteils auf dem Sekundärteil positioniert sind. Weist das Sekundärteil anstelle der Permanentmagnete lediglich Mittel zur Führung eines magnetischen Feldes auf, wobei dieses Mittel eine Zahnstruktur aufweist, so ist auch diese Zahnstruktur derart auf dem Sekundärteil positioniert, dass die Zahnstruktur dem Teil des Primärteils gegenüberliegt, welches zur Ausbildung der elektromagnetischen Felder vorgesehen ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die elektrische Maschine derart ausgeführt, dass das Primärteil Segmente aufweist. Die Segmente weisen Wicklungen zur Bestromung mit elektrischem Strom auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Segmente sind diese Segmente Primärteile von Linearmotoren. Derartige Primärteile weisen in der Regel eine rechteckförmige Kontur auf.
In einer weiteren Ausgestaltung der elektrischen Maschine sind die Segmente polygonartig angeordnet, wobei durch die polygonartige Anordnung insbesondere eine kreisförmige Kontur ausgebildet ist. Durch diese Ausbildung ist es möglich, eine scheibenförmige Ausbildung des Luftspalts der elektrischen Maschine auszubilden.
Eine elektrische Maschine, ist nicht nur in einer Art Scheibenform realisierbar, wobei diese ein scheibenartiges Primärteil und ein scheibenartiges Sekundärteil zur Ausbildung eines scheibenförmigen Luftspalts aufweist sondern auch als eine elektrische Maschine, welche ein zylinderartiges Primärteil und ein zylinderartiges Sekundärteil zur Ausbildung eines zylinderförmigen Luftspalts aufweist, wobei zur Ausbildung des zylinderartigen Primärteils ein für einen Linearmotor verwendbares Primärteil mit verwandt ist.
Weist die elektrische Maschine ein scheibenartiges Primärteil und ein scheibenartiges Sekundärteil auf, so können das scheibenartige Primärteil und das scheibenartige Sekundärteil derart zueinander angeordnet werden, dass dadurch ein scheibenartiger Luftspalt zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil ausgebildet wird. Der scheibenartige Aufbau der elektrischen Maschine unterscheidet sich dadurch von einem zylinderförmigen Aufbau einer elektrischen Maschine, dass zwar immer noch eine Rotationsbewegung durch die elektrische Maschine ausführbar ist, jedoch die magnetischen Felder über den Luftspalt keine radiale Ausrichtung zur Drehachse hin erfahren, sondern eine Ausrichtung parallel zur Drehachse der elektrischen Maschine. Die derart ausgebildete scheibenförmi ge elektrische Maschine ist vergleichbar mit einem Linearmotor, welcher auf eine Kreisbahn gezwungen ist.
Die elektrische Maschine ist insbesondere vom Typ einer Synchronmaschine.
In einer Ausgestaltung weist:

a) das Primärteil der elektrischen Maschine Primärteilsegmente aufweist und/oder
b) das Sekundärteil der elektrischen Maschine Sekundärteilsegmente aufweist,

Das Primärteil weist also bestrombare Wicklungen auf, wobei diese Wicklungen vorteilhafterweise in einem Bereich des Primärteils angeordnet sind, welche in Bezug auf die Scheibenform einen Außenbereich der Scheibe darstellen. Somit ist ein großes Moment erzielbar. Entsprechendes gilt für die das Sekundärteil ausbildenden Teile. Das Sekundärteil weist beispielsweise Permanentmagnete auf, welche im gleichen Radiusbereich wie die Wicklungen des Primärteils auf dem Sekundärteil positioniert sind. Weist das Sekundärteil anstelle der Permanentmagnete lediglich Mittel zur Führung eines magnetischen Feldes auf, wobei dieses Mittel eine Zahnstruktur aufweist, so ist auch diese Zahnstruktur derart auf dem Sekundärteil positioniert, dass die Zahnstruktur dem Teil des Primärteils gegenüberliegt, welches zur Ausbildung der elektromagnetischen Felder vorgesehen ist.
Die Scheibenförmige Bauweise ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau. Dieser kompakte Aufbau ermöglicht es auch, dass die elektrische Maschine zwischen einem Zylinder und einer den Zylinder tragenden Seitenwand positionierbar ist. Die Seitenwand dient als ein Tragelement für den Zylinder bzw. dessen Welle.
Des Weiteren ermöglicht die Verwendung von Primärteilen, welche zum Einsatz in einem Linearmotor vorsehbar sind einen flexiblen Aufbau der elektrischen Maschine. Dies gelingt insbesondere deswegen, weil derartige Primärteile elektrischer Linearmotoren zur Einzelmontage bzw. zum Einzelanschluss vorgesehen sind.
Die scheibenförmigen Ausbildungen der elektrischen Maschine bzw. die sich daraus ergebende kreisförmige Kontur des Primärteils bzw. Sekundärteils und die entsprechende kreisförmige Anordnung der Segmente durch eine polygonartige Positionierung betrifft den Bereich des Luftspaltes der elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine, welche beispielsweise ein Gehäuse aufweist, kann bezüglich ihres Gehäuses unterschiedliche Konturen und Gestaltungsformen aufweisen, die sowohl kreisförmig, rechteckig oder auch eine andere Form aufweisen.
Das bzw. die Primärteilsegmente zur Ausbildung des Primärteils der elektrischen Maschine weisen insbesondere einen eigenen elektrischen Anschluss auf. Darüber hinaus können einzelne Primärteilsegmente über lösbare Verbindungen wie z.B. Schraubverbindungen, Klemmverbindungen oder dergleichen leicht montiert bzw. demontiert werden. Hierfür weist das Primärteilsegment insbesondere Löcher zur Durchführung einer Schraube auf. In einer weiteren Ausgestaltung des Primärteilsegmentes weist dieses einen eigenen Verguß auf. Die im Blechpaket des Primärteilsegmentes verlegten Wicklungen sind also vergossen. Dies ist typisch für ein Primärteil eines Linearmotors.
Im Gegensatz zu einer klassischen elektrischen Maschine, bei welcher der Stator und der Rotor jeweils ein Bauteil sind, weist die elektrische Maschine vorteilhaft ein Primärteil auf, welches aus einer Mehrzahl von Linearmotor-Komponenten aufgebaut ist. Die Linearmotor-Komponenten, welche die Segmente des Primärteils bzw. des Sekundärteis darstellen, können dabei z.B. vorteilhaft an einem beliebigen, vorteilhaft nicht zu kleinen, Durchmesser eines Zylinders angebracht werden. Das Sekundärteil ist beispielsweise auf einem beweglichen Teil angebracht, wobei dieses das in Rotation versetzbare Bauteil ist. Das Primärteil ist dann entsprechend auf einem dazu feststehenden Bauteil angebracht.
Die elektrische Maschine ist damit vorteilhaft aus mehreren Einzelsegmenten aufbaubar. Der Luftspalt der elektrischen Maschine kann dabei entweder scheiben- oder zylinderförmig gestaltet sein.
Die Segmente des Primärteils, also die Primärteilsegmente sind Aktivteile der elektrischen Maschine, wobei diese wie obig beschrieben vorteilhaft denen eines herkömmlichen Linearmotors gleichen. Dieser herkömmliche Linearmotor kann beispielsweise gerade oder auch quaderförmig ausgebildet sein. Um die Leistung der elektrischen Maschine zu erhöhen, kann auch eine Doppelkammausführung vorgesehen sein.
Weist die elektrische Maschine einen großen Durchmesser auf, wobei es sich dabei um Durchmesser von > 1 m oder auch von > 2 und mehr Metern handelt, können insbesondere bei einem zylindrisch aufgebauten Motor auch herkömmliche Linearmotor-Sekundärteile (gerade, quaderförmig) verwendet werden ohne dass die Verluste zu groß werden. Dies ist dadurch bedingt, dass die Luftspaltänderungen aufgrund von Sehnenbildung sich nicht signifikant auf die Leistung der elektrischen Maschine auswirken.
Um die Leistungsausbeute zu optimieren ist es in einer vorteilhaften Abwandlung des Primärteils eines herkömmlichen Linearmotors möglich das Primärteilsegment mit einer gebogenen Form auszuführen. Die gebogene Form betrifft insbesondere die Seite des Primärteilsegmentes, welche dem Luftspalt zugewandt ist. Durch die gebogene Form ist in einfacher Weise ein zylindrischer Aufbau der elektrischen Maschine möglich. Die gebogene Form wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Blechpaket des Primärteilsegmentes eine gebogene Form auf weist. Durch eine Aneinanderreihung mehrere Primärteilsegmente in gebogener Form ergibt sich eine Kreisform.
Das Sekundärteil der elektrischen Maschine ist als ein Passivteil ausführbar, wobei auch diese abhängig von der Größe des Durchmessers und abhängig von der Aufbauform (zylindrisch oder scheibenförmig) entsprechend dem Primärteil gebogen ist.
Zur Steigerung der Leistung der elektrischen Maschine und/oder zur Neutralisierung der nach außen wirkenden Anziehungskräfte zwischen den Primär- und Sekundärteil kann die elektrische Maschine mit dem scheibenförmigen Luftspalt als sog. Doppelkamm aufgebaut sein.
Des Weiteren kann zur Steigerung der abgebbaren Leistung der elektrischen Maschine und/oder zur Trennung der Funktionen "Anlauf", „Schnelllauf" o.ä. aus verschiedenen Primärteilsegmenten aufgebaut werden, welche an unterschiedlichen Durchmessern bzw. Radien angebracht sind. Hieraus ergibt sich eine ineiander geschachtelte Anordnung von Primärteilsegmenten und auch von deren zugehörigen Sekundärteilen.
Das Sekundärteil der elektrischen Maschine kann einstückig oder auch mehrstückig, also segmentiert, ausgebildet sein.
Ein baukastenmäßiger segmentierter Aufbau der elektrischen Maschine, erlaubt sowohl eine flexible und kostengünstige Projektierung wie auch eine flexible und kostengünstige Herstellung, Montage und Demontage. Vorteilhaft ist es auch, dass die Leistung der elektrischen Maschine nachträglich erhöht oder auch reduziert werden kann. Dies gelingt durch zusätzliche Montage und Anschluss zumindest eines zusätzlichen Primärteilsegmentes. Die Leistung ist reduzierbar, indem ein Primärteilsegment entfernt wird. Da ein Primärteilsegment jeweils separat an einem Träger befestigt werden kann und das Primärteilsegment auch einen eigenen elektrischen Anschluss aufweist ist auch im Ersatzteilfall eine einfache und preisgünstige Reparatur möglich.
Eine Druckmaschine, welche insbesondere eine Flexodruckmaschine ist, kann durch die Verwendung der beschriebenen elektrische Maschine besonders kompakt aufgebaut werde. De Weiteren ist es möglich durch die Verwendung von mehr oder weniger Primärteilsegmenten die Leistung der elektrischen Maschine an die Erfordernisse unterschiedlicher Druckmaschinen in einfacher Weise anzupassen.
Die elektrische Maschine ist zum Antreiben eines Zylinders, insbesondere eines Druckzylinders vorgesehen, wobei eine Welle vorgesehen ist, welche bezüglich eines Tragelementes gelagert ist, wobei das Tragelement insbesondere eine Momentenstütze des Primärteils oder des Sekundärteils der elektrischen Maschine ist. Das Tragelement ist als eine Seitenwand ausführbar, wobei das Tragelement vorteilhaft ein Lager zur Lagerung der Welle des Zylinders aufweist.
Vorteilhaft ist die elektrische Maschine zwischen dem Tragelement und dem Zylinder positioniert. Für den Fall dass der Zylinder mittels zweier Tragelemente gelagert ist, ist zwischen dem Tragelement und dem Zylinder auch jeweils zumindest eine elektrische Maschine vorsehbar. Auch eine Verwendung nur einer elektrischen Maschine bei zwei Tragelementen ist möglich.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die elektrische Maschine auf einer Seite des Tragelemntes positioniert, welche dem Zylinder abgewandt ist.
Nachfolgend werden weitere verschiede Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine beschrieben, wobei diese teilweise obig bereits angesprochen sind.
Die elektrische Maschine ist derart ausbildbar, dass das Primärteil Primärteilsegmente aufweist und/oder dass das Sekundärteil Sekundärteilsegmente aufweist, wobei insbesondere die Primärteilsegmente Wicklungen aufweisen, wobei insbesondere zur Ausbildung des scheibenartigen Primärteils ein für einen Linearmotor verwendbares Primärteil mit verwandt ist. Das auch für einen Linearmotor verwendbare Primärteil ist ein Primärteilsegment. Allgemein weist das Primärteilsegment vorteilhaft zumindest eines der folgenden Merkmale auf:

– einen eigenen elektrischen Anschluss
– einen Verguss
– Mittel zur Befestigung des Primärteilsegmentes.

Eines oder mehrere der Primärteilsegmente bilden das Primärteil der elektrischen Maschine aus.
Der eigene elektrische Anschluss weist vorteilhaft eine Einrichtung zur Ausbildung eines lösbaren elektrischen Kontaktes aufweist. Derartige Kontakte sind z.B. Klemmkontakte, Schraubkontakte oder dergleichen.
Zur leichten Montage ist das bzw. sind die Primärteilsegmente auf einem Träger als eine Trägereinrichtung befestigbar. Auch Sekundärteilsegmente können auf einer weiteren Trägereinrichtung lösbar oder auch unlösbar befestigt sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Trägereinrichtung auch als eine Führungseinrichtung zur Führung des bewegten Teils der elektrischen Maschine vorgesehen. Das bewegte Teil ist entweder das Primärteil oder das Sekundärteil. Bezüglich des Primärteilsteils können die Primärteilsegmente auch jeweils einzeln oder in Gruppen durch die Führungseinrichtung geführt sein.
Wie obig bereits beschrieben ergibt sich durch die Anordnung der Segmente, insbesondere der Primärteilsegmente, eine kreisförmige Kontur. Die Primärteilsegmente und/oder die Sekundärteilsegmente sind folglich z.B. polygonartig angeordnet, wobei sich durch die polygonartige Anordnung eine kreisförmige Kontur ergibt.
In einer vorteilhafte Ausgestaltung ist das Primärteil der elektrischen Maschine polygonartig kreisförmig ausgebildet, wobei das Sekundärteil eine gegenüber dem Primärteil verbesserte Kreisform aufweist. Dadurch wird die Verwendung von Primärteilen eines Linearmotors als Primärteilsegment ermöglicht ohne dass sich die Oberwelleneigenschaften der elektrischen Maschine unnötig verschlechtern.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Primärteilsegment ein Blechpaket aufweist, wobei das Blechpaket Nuten zur Aufnahme der Wicklungen aufweist, wobei die Nuten insbesondere parallel zueinander angeordnet sind.
Das Sekundärteil kann derart ausgebildet sein, dass dieses Permanentmagnete aufweist, welche insbesondere derart mit einem Winkelversatz nebeneinander positioniert sind, dass dies zur Ausbildung einer Kreisform führt.
Um preisgünstige Sekundärteile herstellen zu können ist die elektrische Maschine auch derart ausbildbar, dass diese insbesondere eine Synchronmaschine ist, wobei das Primärteil Wicklungen als ein erstes Mittel zur Erzeugung eines ersten magnetischen Feldes aufweist und das Sekundärteil ein Mittel zur Führung des magnetischen Feldes aufweist, wobei das Primärteil zumindest ein weiteres Mittel zur Erzeugung eines weiteren magnetischen Feldes aufweist, wobei insbesondere das erste Mittel zur Erzeugung des ersten magnetischen Feldes derart zu dem weiteren Mitteln zur Erzeugung des weiteren magnetischen Feldes angeordnet ist, dass eine Überlagerung des ersten magnetischen Feldes mit dem weiteren magnetischen Feld ermöglicht ist. Hierfür weist das sekundärteilseitige Mittel zur Führung eines magnetischen Feldes eine Zahnstruktur aufweist.
Für elektrische Maschinen, welche am Umfang nicht vollständig mit Primärteilsegmenten bestückt werden müssen bietet sich ein Typ von elektrischer Maschine an, bei welchem das Sekundärteil keine Permanentmagnete oder auch elektrische Wicklun gen aufweist. Das Sekundärteil weist jedoch ein Mittel zur Führung eines magnetischen Feldes auf. Dieser Typ hat den Vorteil, dass er preisgünstig ist bzw. dass das oft unerwünschte magnetische Feld herkömmlicher Synchron-Linearmotor-Sekundärteile, welche mit Permanentmagneten bestückt sind, zu vermieden werden kann. Damit lässt sich die Montage vereinfachen. Dieser Typ, welcher auch bei vollständig über den Umfang mit Primärteilsegmenten bestückten Primärteilen einsetzbar ist, wird im folgenden beschrieben.
Bei der elektrischen Maschine diesen Typs ist das Primärteil derart ausgeführt, dass dieses zwei Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes aufweist. Das Sekundärteil ist frei von Mitteln zur Erzeugung eines magnetischen Feldes. Das Primärteil weist also ein erstes Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes und ein weiteres Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes auf, wobei das erste Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes mit einer Wechselspannung bzw. mit einem Wechselstrom beaufschlagbar ist. Das erste Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes welches ein erstes magnetisches Feld ist, ist beispielsweise eine Wicklung. Das weitere Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, welches ein Erregerfeld ist, ist ein Mittel mit dem ein weiteres, also zumindest ein zweites, magnetisches Feld erzeugbar ist. Die Felderregung die das weitere magnetische Feld erzeugt ist vorteilhafter Weise im Betrieb unverändert, also konstant. Ein derartiges weiteres Mittel zur Erzeugung des Weiteren magnetischen Feldes ist beispielsweise ein Permanentmagnet bzw. eine Wicklung, welche mit einem konstanten Strom beaufschlagt bzw. baufschlagbar ist. Das weitere Mittel zur Erzeugung eines weiteren magnetischen Feldes weist vorteilhafter weise eine Vielzahl von weiteren Mitteln zur Erzeugung einer magnetischen Wechselpol-Felderregung auf.
Das erste Mittel zur Erzeugung eines ersten magnetischen Feldes ist beispielsweise eine Spulenwicklung, wobei das erste magnetische Feld, welches aus der Spule austritt bzw. in diese eintritt derart zu weiteren Mitteln (also zweiten, drit ten, usw.) zur Erzeugung weiterer magnetischen Feldes geleitet ist, dass zumindest zwei weitere Mittel zur Erzeugung weiterer magnetischer Felder im Feldbereich des ersten magnetischen Feldes liegen, damit eine Wechselwirkung der beiden magnetischen Felder zustande kommt. Die weiteren Mittel zur Erzeugung weiterer magnetischer Felder weisen vorteilhafter Weise eine Vielzahl zueinander jeweils umgekehrter Magnetisierungsrichtungen auf, womit eine Anordnung mit einer Wechselpolmagnetisierung zustande kommt.
Die elektrische Maschine, welche ein Primärteil und ein Sekundärteil aufweist, wobei das Primärteil ein erstes Mittel zur Erzeugung eines ersten magnetischen Feldes aufweist und das Sekundärteil ein Mittel zur Führung des magnetischen Feldes aufweist ist also derart ausgebildet, dass das Primärteil zumindest zwei weitere Mittel zur Erzeugung zumindest zweier weiter magnetischer Felder aufweist, wobei das erste Mittel zur Erzeugung des ersten magnetischen Feldes derart zu den weiteren Mitteln zur Erzeugung der weiteren magnetischen Felder angeordnet ist, dass eine Überlagerung des ersten magnetischen Feldes mit den weiteren magnetischen Feldern ermöglicht ist.
Ein derartiger Aufbau der elektrischen Maschine hat den Vorteil, dass das Sekundärteil der elektrischen Maschine keine aktiven Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes aufweist. Das Sekundärteil einer derartigen elektrischen Maschine weist lediglich ein Mittel zur Führung magnetischer Felder auf und ist deshalb einfach und preisgünstig zu fertigen. Das Sekundärteil ist zur Vermeidung von Wirbelströmen beispielsweise geblecht ausgeführt.
Für den strukturellen Aufbau von Primärteil und Sekundärteil sind vorteilhafter Weise Weicheisenteile verwendbar. Die Blechung dieser Teile reduziert Wirbelströme. In weitern Ausführungsformen können die Weicheisenteile auch massiv und/oder als so genannte Pulverpressteile ausgeführt sein.
Der Maschinentyp ist auch derart ausführbar, dass die elektrische Maschine ein Primärteil und ein Sekundärteil aufweist und das Primärteil ein erstes Mittel zur Erzeugung eines ersten magnetischen Feldes aufweist und weiterhin ein weiteres Mittel zur Erzeugung eines weiteren magnetischen Feldes aufweist, wobei das erste Mittel eine Wicklung ist und das weitere Mittel zumindest ein Permanentmagnet. Das weitere Mittel ist insbesondere eine Vielzahl von Mitteln, d.h. eine Vielzahl von Permanentmagneten. Bei einer derartigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine finden sich alle Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes im Primärteil. Das Sekundärteil weist lediglich ein Mittel zur Führung magnetischer Felder auf und ist beispielsweise derart ausgeführt, dass es auf der zum Primärteil ausgerichteten Oberfläche Zähne aufweist. Dieses Mittel ist insbesondere ein eisenhaltiges Mittel, wie z.B. ein Blechpaket.
Das Sekundärteil und/oder das Primärteil sind beispielsweise derart ausgeführt, dass diese Zähne aufweisen. Eine Zahnteilung des Sekundärteils und eine Zahn- bzw. Magnetteilung des Primärteils kann sowohl gleich als auch unterschiedlich sein. Zum Beispiel werden bei gleicher Teilung Spulen eines Motorstranges gruppiert und mit einem Versatz von 360°/m zu weiteren Spulengruppen der anderen Motorstränge angeordnet. Mit „m" ist die Anzahl der Phasen bzw. der Stränge bezeichnet. Die Zahnteilung des Sekundärteils (Tau_Sek) gibt die Polteilung der Maschine (Tau_p) vor und es gilt Tau_zahn,sek = 2·Tau_p.
In einer Ausführungsform der elektrischen Maschine ist die Zahnteilung des Sekundärteils beispielsweise ein ganzzahliges Vielfaches der Magnetteilung des Primärteils. Die elektrische Maschine ist aber auch derart ausgestaltbar, dass die Zahnteilung des Sekundärteils kein ganzzahliges Vielfaches der Magnetteilung des Primärteils ist.
Die Permanentmagnete soind in das Primärteil integrierbar, so dass Spulen (Wicklungen) und Magnete (Permanentmagnete) im selben Teil (Primärteil) der elektrischen Maschine untergebracht sind. Für eine Kurzstatorbauweise wird, im Vergleich zum bekannten Motorprinzip wesentlich weniger Magnetmaterial benötigt. Das Sekundärteil besteht vorteilhafter Weise nur aus einer Eisen-Reaktionsschiene.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Maschine ist das weitere Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes (z.B. ein Permanentmagnet), welches in weichmagnetischen Magnetkreisabschnitten eingebettet ist, flusskonzentrierend angeordnet. Die Anordnung in Flusskonzentration ermöglicht eine hohe magnetische Auslastung der elektrischen Maschine. Unter der Einbettung ist eine derartige Positionierung der Permanentmagnete in weichmagnetischem Material zu verstehen, bei der an die Seiten der Permanentmagnete, an welchen das magnetische Feld austritt, ganz oder teilweise ein weichmagnetischen Material anschließt.
In einer weiteren Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist deren Sekundärteil zumindest ein Mittel zum magnetischen Rückschluss auf. Dieses Mittel weist beispielsweise ein Blechpaket auf. Es ist weiterhin vorteilhaft das Sekundärteil derart auszubilden, dass dieses frei von magnetischen Quellen ist. Magnetische Quellen sind Beispielsweise Permanentmagnete oder auch bestromte (elektrisch bestromte) Wicklungen.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Sekundärteil derart ausgeführt, dass dieses zum Primärteil hin gerichtete Zähne aufweist. Der Hauptfluss wird somit innerhalb des Sekundärteils über die Zähne und über den gegebenenfalls vorhandenen Rückschluss geführt. Bei der Führung des Flusses über die Zähne ist der Fluss beispielsweise jeweils nur über einen Zahn oder über zumindest zwei Zähne führbar.
Das erste Mittel zur Erzeugung eines ersten magnetischen Feldes ist vorteilhafterweise, wie bereits beschrieben, eine bestrombare Wicklung. Die bestrombare Wicklung einer Maschine besteht aus einem oder mehreren Strängen (z.B. U, V, W). Jeder Strang besteht aus einer oder mehreren Spulen. Eine vorteilhafte Ausführung der Spulen ist dadurch gekennzeichnet, das es sich um konzentrierte Spulen handelt, die um je einen Zahn gewickelt sind (Zahnspulen), wobei der Zahn einen oder mehrere Pole bzw. Permanentmagnete tragen kann. Die Zahnspule ist dabei zumindest ein Teil einer Wicklung. Die Spule kann als Einzelspule wie auch als geteilte Spule ausgeführt sein. Der Vorteil der Wicklung ist es, dass mit Hilfe dieser in einfachster Weise ein sich änderndes magnetisches Feld beispielsweise mittels eines Wechselstromes herstellbar ist. Die elektrische Maschine ist beispielsweise auch derart ausführbar, dass diese mehrere Wicklungen bzw. Spulen aufweist, wobei diese Wicklungen mit verschiedenen Phasen einer Drehstromquelle bestrombar sind.
Eine elektrische Maschine ist auch derart ausführbar, dass ein Sekundärteil Zähne aufweist, welche mit einem Teilungsabstand Tau_Sek zueinander angeordnet sind. Das Primärteil der elektrischen Maschine beinhaltet das zweite Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Erregerfeldes, welches aus einer Vielzahl der Mittel realisiert wird (z.B. viele Permanentmagnete), die mit einem Teilungsabstand Tau_Prim zueinander angeordnet sind.
Eine Ausführung der elektrische Maschine zeichnet sich nun dadurch aus, dass die Beziehung zwischen Tau_Sek und Tau_Prim durch folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:
Tau_Sek = n·Tau_Prim wobei n = 1, 2, 3, ...
Tau_Sek lässt sich also durch ein ganzzahliges Vielfaches von Tau_Prim ausdrücken.
Bei einer weiteren Ausführung der elektrischen Maschine lässt sich die Beziehung zwischen Tau_Sek und Tau_Prim durch die Gleichung:
Tau_Sek ≠ n·Tau_Prim wobei n = 1, 2, 3, ...
angeben. Der Teilungsabstand Tau_Sek ist also kein ganzzahliges Vielfaches des Teilungsabstandes Tau_Prim.
Wie bereits obig beschrieben, weist eine weitere Ausführung der elektrischen Maschine als weitere Mittel zur Erzeugung zumindest eines zweiten magnetischen Feldes Permanentmagnete auf. Vorteilhafterweise sind die Permanentmagnete derart am Primärteil angeordnet, dass diese ein magnetisches Erregerfeld jeweils in unterschiedlichen Richtungen erzeugen.
In einer Ausgestaltung der Anordnung der Permanentmagnete sind die Magnetisierungsrichtungen der Permanentmagnete zwar parallel jedoch abwechselnd entgegengesetzt.
In einer weiteren Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist diese ein Primärteil und zwei Sekundärteile auf. Das Primärteil ist zwischen den beiden Sekundärteilen angeordnet. Diese Anordnung ist derart ausgebildet, dass sich ein Magnetkreis, welcher sich durch einen magnetischen Nutzfluss ausbildet, über das Primärteil und beide Sekundärteile schließt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der elektrischen Maschine, weist diese zwei Primärteile und ein Sekundärteil auf. Das Sekundärteil ist zwischen den beiden Primärteilen angeordnet. Die Primärteile und das Sekundärteil sind derart ausbildbar, dass sich ein Magnetkreis, welcher sich durch einen magnetischen Nutzfluss ausbildet, über die beiden Primärteile und das Sekundärteil schließt.
Die Primärteile und das Sekundärteil sind jedoch auch derart ausbildbar, dass sich ein Magnetkreis, welcher sich durch einen magnetischen Nutzfluss ausbildet, über jeweils ein Primärteil und das gemeinsame Sekundärteil schließt.
Die nachfolgenden Figuren zeigen Beispiele für erfindungsgemäße Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen elektrischen Maschinen und deren Einsatz bei Druckmaschinen. Dabei zeigt:
1 eine Druckmaschine
2 eine scheibenförmige elektrische Maschine
3 einen Ausschnitt von einer scheibenförmigen elektrischen Maschine
4 einen Ausschnitt einer zylinderförmigen elektrischen Maschine im Querschnitt mit geraden Primärteilsegmenten
5 einen Ausschnitt einer zylinderförmigen elektrischen Maschine im Querschnitt mit gebogenen Primärteilsegmenten
6 eine Position für eine scheibenförmig elektrische Maschine zum Antrieb eines Druckzylinders
7 eine Position für eine zylinderförmige elektrische Maschine zum Antrieb eines Drucksylinders
8 einen Prinzipdarstellung eines Linearmotors,
9 einen Linearmotor mit Permanentmagneten am Primärteil,
10 einen ersten Verlauf von magnetischen Feldern im Linearmotor,
11 einen zweiten Verlauf von magnetischen Feldern im Linearmotor,
12 einen zeitlichen Verlauf von Fluss, induzierte Spannung und Leistung,
13 eine Veranschaulichung der Kraftentwicklung,
14 Geometrie und Feldbild eines Linearmotors mit einer Querfluss-Ausrichtung,
15 perspektivisch einen Linearmotor mit einer Längsfluss-Ausrichtung,
16 einen Linearmotor mit einem einen Polschuh aufweisenden Primärteil,
17 Geometrie und Feldbild eines Linearmotors mit Längsfluss-Ausrichtung,
18 einen Linearmotor mit unterschiedlichen Strängen für unterschiedliche Phasen,
19 Geometrie und Feldbild eines Linearmotors mit Zahnmagneten in Flusskonzentration,
20 Geometrie und Feldbild eines Linearmotors mit Jochmagneten in Flusskonzentration,
21 eine Gegenüberstellung eines Primärteils mit einem Querfluss-Magnetkreis und eins Primärteils mit einem Längsfluss-Magnetkreis,
22 eine Gegenüberstellung von elektrischen Maschinen mit einer Wechselfluss-Anordnung und einer Gleichfluss-Anordnung,
23 eine elektrische Maschine mit doppelseitig angeordneten Sekundärteilen,
24 eine elektrische Maschine mit doppelseitig angeordneten Primärteilen,
25 einen magnetischen Feldverlauf einer Querfluss-Magnetkreisanordnung, welcher durch einen elektrischen Strom hervorgerufen ist,
Die Darstellung gemäß 1 zeigt eine Druckmaschine 200, insbesondere eine Flexodruckmaschine nach dem Stand der Technik, welche ein Bussystem 205, einen Druckzylinder 201, eine elektrische Maschine 202 zum Antrieb des Druckzylinders 201, weitere elektrische Maschinen 203 zum Antrieb weiterer Zylinder und Stromrichter 204 für die elektrischen Maschinen 202, 203 aufweist.
Die Darstellung gemäß 2 zeigt eine scheibenförmige elektrische Maschine 210 mit einem scheibenförmigen Luftspalt. Diese Maschine weist Primärteilsegmente 212 auf. Die Primärteilsegmente 212 werden mittels einer Trägereinrichtung 214 geführt. Die Trägereinrichtung 214 weist eine Führungsschiene 216 und auf dieser geführte Schlitten 218 auf. Die Schlitten 218 sind mit den Primärteilsegmenten 212 mechanisch verbunden. Über nicht dargestellte Abstandhalter lassen sich die Primärteilsegmente 212 voneinander beabstanden. Jedes der Primärteilsegmente 212 weist einen eigenen elektrischen Anschluss 220 auf. Die Primärteilsegmente 212 dienen der Ausbildung eines Primärteils 222. Dem Primärteil ist ein Sekundärteil 224 zugeordnet. Das Sekundärteil 224 ist als rotationssymmetrisches Eisenreaktionsteil ausbildbar, wobei das Sekundärteil 224 einteilig oder mehrteilig, also segmentiert, ausbildbar ist. Die Primärteilsegmente 212 werden vorteilhaft aus geraden Linearmotor-Statoren gebildet und kreisförmig angeordnet. Hieraus ergibt sich ein Umfang der elektrischen Maschine. 2 stellt einen ringförmigen Torquemotor aus geraden Statorelementen und rotationssymmetrischen Sekundärteil dar.
Die Darstellung gemäß 3 zeigt im Ausschnitt eine elektrische Maschine ähnlich der in 2, wobei die elektrische Maschine (210) weniger Primärteilsegmente 212 aufweist und das Sekundärteil 224 nunmehr auch Permanentmagnete 226 aufweist. In 2 sind die Permanentmagnete in den Primärteilsegmenten 212 integriert. In der Darstellung nach 3 ist mittels einer gestrichelten Linie 232 auch die Position für eine weitere scheibenförmige elektrische Maschine gezeigt. Diese nicht dargestellte weitere scheibenförmige elektrische Maschine weist einen größeren Umfang auf, als die dargestellte scheibenförmige elektrische Maschine 210. Der innere Umfang der nicht dargestellten scheibenförmigen elektrischen Maschine ist kleiner zu wählen als der äußere Umfang der dargestellten elektrischen Maschine 210, um zu erreichen, dass beide in etwa in der gleichen Ebene positionierbar sind.
Die Darstellung gemäß 4 zeigt einen Ausschnitte einer elektrischen Maschine mit einer zylindrischen Grundform im Querschnitt. Das Sekundärteil 224 weist Permanentmagnete 226 auf. Das Primärteil 222 weist gerade Primärteilsegmente 212 auf, wobei diese mittels Verbindungselementen 230 miteinander verbunden sind. Durch die gerade Ausführungsform der Primärteilsegmente 212 ergeben sich unterschiedliche Luftspaltdicken 228, 229. Mittig zum Primärteilsegment 212 ist der Luftspalt 229 kleiner als an den äußeren Bereichen des geraden Primärteilsegmentes 212, wobei sich ein größerer Luftspalt 228 ergibt.
Die Darstellung gemäß 5 zeigt im Unterschied zu 4 gekrümmte Primärteilsegmente 213. Durch die bogenförmige Krümmung ist der Luftspalt 229 zwischen dem Primärteil 222 und dem Sekundärteil 224 unabhängig vom Primärteilsegment 213 gleich.
Bei anzutreibenden Bauteilen mit relativ großen Durchmessern bietet eine segmentierte Primärteilsegment aufweisende elektrische Maschine beispielsweise folgende Vorteile:

– Skalierbarkeit der Maschinenleistung durch baukastenmäßigen Aufbau – flexible Projektierung durch Variation von Serien, Parallel- oder Einzelanschaltung der Primärteile an einem oder mehreren Stromrichtern möglich
– niedrige Herstellkosten der elektrischen Maschine im Vergleich zu großen elektr. Maschinen, da "Standardkomponenten" verwendbar sind, welche mit einfachen (und vorhandenen) Produktionsmitteln in großer Stückzahl herstellbar sind
– einfache und kostengünstige Montage der Maschine beim Anlagenhersteller oder vor Ort

Die Darstellungen gemäß 6 und 7 zeigen vereinfacht eine Druckmaschine 200. Die Druckmaschine 200 weist einen Druckzylinder 201 auf, welcher mittels einer Welle 206 drehbar gelagert ist. Die Lagerung erfolgt mittels Tragelementen 207. Die Tragelemente 207 sind Seitenwände, welche ein Lager für die Welle 206 aufweisen. Der erfindungsgemäße elektrische Motor ist derart schmal aufbaubar, dass er zwischen dem Tragelement 207 und dem Druckzylinder 201 positionierbar ist. Neben dieser gezeigten Position 242 sind auch noch weitere Positionen 240, bzw. 241 und 243 im Bereich eines Wellenstummels 208 für die elektrische Maschine möglich, jedoch nicht dargestellt.
Die Darstellung gemäß 6 zeigt eine elektrische Maschine 210 in einer scheibenförmigen Ausführungsform, wobei das Sekundärteil 224, also das passive Teil, mit dem Druckzylinder 201 mechanisch verbunden ist. Das Primärteil 222, also das Aktivteil, ist mit dem Tragelement 207 mechanisch verbunden. Dies hat den Vorteil, dass das Primärteil, welches die elektrischen Anschlüsse trägt stationär ist.
Die Darstellung gemäß 7 zeigt eine elektrische Maschine 210, in einer zylinderförmigen Ausführungsform, wobei auch hier das Sekundärteil 224, also das passive Teil, mit dem Druckzylinder 201 mechanisch verbunden ist. Das Primärteil 222, also das Aktivteil, ist mit dem Tragelement 207 mechanisch verbunden. Dies hat den Vorteil, dass das Primärteil 222, welches die elektrischen Anschlüsse trägt stationär ist. Diese zylindrisch aufgebaute elektrische Maschine ist als ein Außenläufer aufgebaut. Bei den in 4 und 5 gezeigten elektrischen Maschinen befinden sich die Primärteilsegmente am äußeren Umfang. Gemäß 7 befinden sich die Primärteilsegmente am inneren Umfang der elektrischen Maschine bezogen auf den Luftspalt. Die elektrische Maschine ist folglich in verschiedensten Varianten ausbildbar.
Die Darstellung gemäß 8 zeigt eine elektrische Maschine 1. Die elektrische Maschine 1 weist ein Primärteil 3 und ein bogenförmiges Sekundärteil 5 auf. Das Sekundärteil schließt sich zu einem Kreis, wobei dies nicht dargestellt ist. Der Primärteil 3 weist eine Wicklung 9 und Permanentmagnete 17 auf. Ein erster Doppelpfeil 11 gibt eine Längsrichtung an, wobei ein weiterer Doppelpfeil die Querrichtung 13 angibt. Mittels eines dritten Doppelpfeils ist die Normale 15 bestimmt, wobei die Normale sich auf eine Luftspaltebene 19 bezieht, wobei die Luftspaltebene 19 in 8 nicht dargestellt ist. Die Luftspaltebene 19 ist jedoch in 9 dargestellt. Mittels eines Pfeils ist eine Seitenansicht 7 angezeigt, welche die Darstellung gemäß 10 und 9 betrifft. Die elektrische Maschine 1 ist ein Linearmotor welcher mittels eins über ein Anschlusskabel 16 angeschlossenen Stromrichter 14 ansteuerbar ist.
In den nachfolgenden Darstellungen ist das Sekundärteil wie auch das Primärteil zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung immer gerade ausgeführt. Bei der erfindungsgemäßen elektrische Maschine ist das Primärteil bzw. das Sekundärteil stets kreis- bzw. scheiben- bzw. zylinderförmig ausgeführt.
Segmente des Primärteils bzw. Sekundärteils können dabei gerade oder auch gebogen ausgeführt sein.
Die Darstellung gemäß 9 zeigt eine elektrische Maschine 1. Das Primärteil 3 ist als Blechpaket ausgeführt, wobei das Primärteil 3 eine Wicklung 9 aufweist. Die Wicklung 9 ist eine Strangwicklung, wobei diese mit einem Wechselstrom bestrombar ist. Die Richtung des Stroms ist in 9 zu einem Augenblick dargestellt. Dabei ist die Richtung mittels eines Punktes 23 bzw. mittels eines Kreuzes 25 gekennzeichnet. Das geblecht ausgeführte Primärteil 3 weist an der Seite, welche den Sekundärteil 5 zugewandt ist, Permanentmagnete 17 auf. Die Permanentmagnete 17 sind auf den Primärteil derart angebracht, dass sich deren Magnetisierung in Richtung der Normalen 15 abwechselt. Die Magnete (Permanentmagnete) erzeugen also einen magnetischen Fluss der abwechselnd nach oben (zum Primärteil 3 hin) und nach unten (zum Sekundärteil 5 hin) weist. Nord-Süd-Permanentmagnete (N-S) 27 (die Magnetisierungsrichtung weist zum Sekundärteil) wechseln sich also mit der Süd-Nord-Permanentmagneten (S-N) 29 (die Magnetisierungsrichtung weist zum Primärteil) ab. Zwischen dem Primärteil 3 und dem Sekundärteil 5 bildet sich ein Luftspalt 21 heraus. Dieser Luftspalt 21 spannt die Luftspaltebene 19 auf. Die Bewegung der elektrischen Maschine 1, welche im vorliegenden Fall eine Linearmaschine ist, erfolgt in Richtung der Längsrichtung 11. Hierbei ist es möglich, dass entweder das Primärteil 3 stationär ist und sich das Sekundärteil 5 bewegt oder dass das Sekundärteil 5 stationär ist und sich das Primärteil 3 über das Sekundärteil 5 hinweg bewegt. Die Wicklung 9 ist ein erstes Mittel, zur Erzeugung eines ersten magnetischen Feldes und die Permanentmagnete 17 sind weitere Mittel zur Erzeugung weiterer magnetischer Felder. Die Darstellung gemäß 9 zeigt eine Querflussausführung der elektrischen Maschine 1. Bei der Querflussausführung ist das Sekundärteil 5 beispielsweise derart ausgeführt, dass dieses einen Träger 31 und Riegel 33 aufweist. Zumindest die Riegel 33 sind geblecht ausgeführt. Die Blechung erfolgt derart, dass sich in einer gebogenen Längsrichtung 11 Blech an Blech anschließt.
Die Riegel 33 sind auf den Träger 31 beispielsweise aufgeklebt oder aufgelötet oder angeschweißt bzw. in einer Kombination von Befestigungsmöglichkeiten miteinander verbunden. Die Blechung ist zur Vermeidung von Wirbelströmen vorteilhaft. Falls die negativen Wirbelstromeffekte nicht stark ausgeprägt sind (z.B. bei Anwendungen mit ausreichend niedriger elektrischer Grundfrequenz) kann auf Blechung verzichtet werden und kostengünstige Massivteile verwendet werden.
Die Darstellung gemäß 10 zeigt im Ausschnitt in Primärteil 3 und ein Sekundärteil 5. Dieser Ausschnitt gemäß 10 gibt schematisch wieder, wie sich magnetische Felder in einem Primärteil 3 aufteilen können, wobei dabei die Form einer Seitenansicht gewählt ist, welche einer Seitenansicht 7 gemäß 8 entspricht. In der 10 ist eine Windung einer Wicklung 10 gezeigt. Weiterhin ist gezeigt, dass das Primärteil 3 sowie das Sekundärteil 5 in Sektionen aufteilbar sind. Das Primärteil weist Primärsektionen 47, 49, 51 und 53 auf, wobei sich diese Primärsektionen 47, 49, 51 und 53 auf die Permanentmagnete 27, 29 beziehen. Die Sektionen sind dabei Bereiche, in welchen entsprechend der Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete 27 und 29 der magnetische Fluss entweder vom Sekundärteil 5 weg verläuft bzw. zum Sekundärteil 5 hin verläuft. Der Verlauf ist mit Pfeilen 41, 43 dargestellt. Die Summe aller mit der Wicklung 10 verketteten magnetischen Flüsse bildet einen Verkettungsfluss ψ. Der Verkettungsfluss wird hauptsächlich durch die Magnete erzeugt die einen magnetischen Rückschluss über das Sekundärteil 5 ausbilden können. Die unterschiedlich langen Flusspfeile zeigen für jeden Magneten den mit der Wicklung (Spule) verketteten Fluss. Das Sekundärteil 5 weist entsprechend den vorhandenen Riegeln 33 auch Sektionen auf. Diese Sekundärsektionen 55, 57, 59 und 61 entsprechen also den Abschnitten in welchen ein Riegel 33 vorhanden bzw. nicht vorhanden ist. Mittels der Riegel 33 ist ein magnetischer Fluss führbar. Die Führung des magnetischen Flusses erfolgt im vorliegenden Beispiel senkrecht zu einer dargestellten X-Achse 63. Der Fluss verläuft also senkrecht zur Blattebene, auf welchen die Figur dargestellt ist, wobei dies einer Y-Achse 65 entspricht. Senkrecht zur X- und Y-Achse steht die Z-Achse, so dass alle Achsen senkrecht aufeinander stehen. Ein magnetischer Erregerfluss, welcher beispielsweise durch einen Nord-Süd-Permanentmagneten 27 hervorgerufen wird, schließt sich über den Riegel 33 und das Primärteil 3 in einer Sektion 47 in Verbindung mit der Sektion 55. Dabei weist das Primärteil 3 beispielsweise hinter einem ersten Nord-Süd-Permanentmagneten 27 (N-S-Permanentmagnet) einen weiteren Permanentmagneten auf, welcher in entgegengesetzter Richtung magnetisiert ist, so dass dieser eine S-N-Permanentmagnet 29 ist. Ein derartiger Permanentmagnet 29 ist jedoch in der 10 nicht dargestellt, da dieser dahinter zu liegen kommt. An den Positionen, wo ein Riegel 33 einem Permanentmagneten 27, 29 gegenüberliegt, ergibt sich ein schmaler Luftspalt 35. An benachbarten Positionen ohne einen Riegel 33 ergibt sich ein weiter Luftspalt 37. Dadurch, dass die Luftspalte 35 und 37 nicht gleich sind, werden in Sektionen 47, 51 und 49, 53 durch Permanentmagnete 27 und 29 unterschiedlich starke magnetische Flüsse 41 und 43 erzeugt. Der resultierende Fluss 39 ergibt sich als Summe aller Flüsse 41 und 43.
Die Darstellung gemäß 11 zeigt den magnetischen Erregerfluss 41, 43 zeitlich zu dem Zeitpunkt und für die Position von Primärteil 3 und Sekundärteil 5 an, bei welchem ein Strom in der Wicklung 10 einen Nulldurchgang hat. Der positionsabhängige Verlauf des magnetischen Erregerflusses bzw. der induzierten Spannung in der Wicklung und der dabei umgesetzten Leistung eines bestromten Motors sind in 10 dargestellt. Für die in 10 dargestellte Position des Sekundärteils X=0 ergibt sich ein negativer Verkettungsfluss ψ, für die eine Position X = τ_M, welche in 11 dargestellt ist, ein positiver Fluss ψ. Die Darstellung gemäß 11 zeigt das Sekundärteil 5 also in einer Position X = τ_M. Bewegt sich das Sekundärteil 5 also um eine magnetische Polteilung, ändert sich dadurch die Flussverkettung 39 der Spule (Wicklung 10) allmählich von einem negativen zu einem positiven Wert. Wie die Änderung verläuft kann durch Geometrieparameter wie Magnetbrei te, Luftspalt, Zahnbreite (Breite der Riegel 33) usw. beeinflusst werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine möglichst sinusförmige Änderung angestrebt.
Die Darstellung gemäß 12 zeigt in drei Graphen den magnetischen Verkettungsfluss ψ, die daraus resultierende induzierte Spannung U_i und die elektrische Leistung P_el,str eines Strangs/einer Wicklung, im zeitlichen Verlauf. Der zeitliche Verlauf wird durch die Angabe der Phasenposition der Spannung repräsentiert. Der Verlauf des Flusses ψ gibt auch den Verlauf des magnetischen Feldes 90 wieder, welches z.B. mittels Permanentmagneten erzeugbar ist. Für die optimale Kraftbildung eines Stranges muss der Strom in Phase mit der induzierten Spannung eingeprägt werden. Weiterhin sind die Positionen X = 0 und X = τ_M gezeigt, wobei sich diese Positionen zusammen mit den weiteren dargestellten Verläufen von Fluss ψ, Spannung U_i und elektrischer Leistung P_el,str auf die symbolische Darstellung gemäß 10 und 11 beziehen. Aus dem dritten Graphen, auf welchem die elektrische Leistung aufgetragen ist, ist ersichtlich, dass für eine konstante Leistung (~ Kraft) die Anzahl der Motorstränge m größer und/oder gleich zwei sein muss. Vorteilhafter weise sind drei Stränge gewählt, da dreisträngige Umrichter weniger Halbleiterventile benötigen als zwei- oder mehrsträngige.
Die Darstellung gemäß 13 dient zur Veranschaulichung des technischen Prinzips und veranschaulicht die Erzeugung einer Kraft F. Um die Kraftbildung in Längsrichtung eins Linearmotors etwas anschaulicher zu machen, wird ein Hilfsmodell vorgestellt. Ein Permanentmagnet 27 wird durch Ströme auf einer diesem zugehörigen Mantelfläche ersetzt. Der Permanentmagnet 27 lässt sich also beispielsweise durch einen Quader gedanklich repräsentieren, wobei auf den Seitenflächen des Quaders 69, wie dargestellt, Strom fließt. In einem Model 71 lässt sich also der Permanentmagnet 27 durch eine Wicklung repräsentieren, wobei gemäß dem Model die Richtung des Stromes innerhalb der Wicklung durch einen Punkt 23 bzw. einem Kreuz 25 dargestellt ist. In der Darstellung 2D wird der Magnet auf den Leiterquerschnitt der äquivalenten Ströme reduziert. Substituiert man nun in der Seitenansicht des Primärteils die Magnete, ergibt sich die darauf folgende Anordnung. Das durch die Wicklung 9 erzeugte magnetische Feld konzentriert sich im Luftspalt 21 an den Stellen der Riegel 33, welche als Flussleitstücke dienen, da hier der magnetische Widerstand am geringsten ist. Die fiktiven Leiter liegen also im Feld der Strangspule, verstärken es auf der einen und schwächen es auf der anderen Seite. Die Leiter „weichen" in den Bereich geringerer Feldstärke aus, was mit der Richtung der auf das Primärteil wirkenden Kraft F in 13 dargestellt ist. Dieser Zusammenhang wird auch durch die „Rechte-Hand-Regel" beschrieben, bei der der Strom, das magnetische Feld und die Kraft F in einem rechten Winkel stehen. In der in 13 gezeigten Lage X = τ_M/2 von Primärteil 3 und Sekundärteil 5 zueinander erreicht der Strangstrom, also der Strom durch die Wicklung 9 sein Maximum.
Die Darstellung gemäß 14 zeigt schematisch die Geometrie eines Querfluss-Linearmotors 1 und ein magnetisches Erregerfeld 88, welches von den Permanentmagneten 17 erzeugt wird. Ein magnetischer Nutzfluss ist in einer quer zu einer Bewegungsrichtung (11) ausgerichteten Ebene (106) geführt. Der magnetische Nutzfluss ist der magnetische Fluss, welcher mit der Spule 9 gekoppelt bzw. verkettet ist. Dieser derart ausgerichtete magnetische Nutzfluss bildet einen Querfluss-Magnetkreis aus.
Das Erregerfeld 88 in 14 ist das weitere magnetische Feld bzw. die weiteren magnetischen Felder. Der Linearmotor 1 weist ein geblechtes Primärteil 3 und ein geblechtes Sekundärteil 5 auf. Die Stapelrichtung der Blechpakete ist prinzipiell angedeutet. Die Magnetisierungsrichtung 94 der Permanentmagnete 17 ist mittels Pfeilen verdeutlicht. Die mögliche Bewegungsrichtung des Primärteils ist die Längsrichtung 11.
Die Darstellung gemäß 15 zeigt ein Primärteil 4 und ein Sekundärteil 6. Das Primärteil 4 und das Sekundärteil 6 bil den die elektrische Maschine 2, wobei die elektrische Maschine 2 eine Längsfluss-Anordnung aufweist. Die Längsfluss-Anordnung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die magnetischen Felder sich nicht quer zur Bewegungsrichtung des Primärteils bzw. des Sekundärteils schließen sondern längs der Bewegungsrichtung des Primärteils bzw, längs der Bewegungsrichtung des Sekundärteils. Der magnetische Fluss, welches in einer Ebene 108 geführt ist, wobei die Ebene 108 parallel zur Bewegungsrichtung 11 orientiert ist, ist ein magnetischer Nutzfluss. Der magnetische Nutzfluss ist der magnetische Fluss, welcher mit der Spule 9 gekoppelt ist. Dieser derart ausgerichtete magnetische Nutzfluss bildet einen Längsfluss-Magnetkreis aus.
Das Sekundärteil 6 ist gemäß 15 sowohl im Bereich des Trägers 32 wie auch im Bereich der Riegel 34 geblecht ausgeführt. Die Anordnung der Magnete in der Luftspaltebene ist im Gegensatz zu der Querfluss-Anordnung nicht schachbrettartig ausgeführt sondern streifenförmig. Die Magnete sind bei der Längsfluss-Variante im Wesentlichen parallel zu den Riegeln (Flussleitstücken) ausgereichtet. Zur Verringerung von Kraftwelligkeiten können die Magnete jedoch gezielt in einer Art Schräglage positioniert sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Sekundärteil 6 aus Blechen hergestellt, die über die Motorbreite hintereinander gestapelt werden. Bei solchen Blechen bestehen der Träger 32 und die Zähne 75 aus einem Teil. Durch das hintereinander Stapeln der Bleche entsteht die gezahnte Struktur des Sekundärteils mit den Riegeln 34. Die Art der Blechung ist in 13 angedeutet. Das Sekundärteil kann beispielsweise in Längsrichtung mehrteilig aufgebaut sein, so dass ein Sekundärteil 6 an ein nächstes Sekundärteil angrenzt. Derartige weitere in Bewegungsrichtung angrenzende Sekundärteile sind in der Darstellung gemäß 15 jedoch nicht dargestellt. Die Darstellung gemäß 15 zeigt weiterhin die Permanentmagnete. Die Permanentmagnete sind N-S-Permanentmagnete 28 oder S-N-Permanentmagnete 30. Diese Permanentmagnete erstrecken sich beispielsweise über eine gesamte Blechpaketbreite 77 des Primärteils 4.
Die Darstellung gemäß 16 zeigt eine Weiterentwicklung einer elektrischen Maschine 2 gemäß 15. Das Primärteil 4 ist dabei derart ausgebildet, dass dieses Polschuhe 79 aufweist. Die Polschuhe 79 verbreitern die Auflagefläche für Permanentmagnete 28, 30. Hierdurch lässt sich die Kraftausbeute der elektrischen Maschine 2 erhöhen. Da sich durch die Vergrößerung der Fläche zur Positionierung der Permanentmagnete der Bereich verengt, in welchem eine Wicklung 9 im Primärteil einlegbar ist, ist das Primärteil 4 vorteilhafterweise derart ausgeführt, dass es einen Wickelkörper 81 aufweist. Der Wickelkörper 81 weist sowohl einen Polschuh 79 wie auch einen Wickelhals 84 auf. Um den Wickelhals 84 ist die Wicklung 9 wickelbar und anschließend in das Primärteil 4 einschiebbar. Der Wickelkörper 81 hält vorteilhafterweise mittels Nasen 83 im Primärteil. In 16 ist die Wicklung 9 als Strang U eines Motors bezeichnet. Weitere Motorstränge (z.B. V und W) sind durch gleich aufgebaute Primärteile 4 realisierbar, jedoch nicht dargestellt. In der dargestellten Position erzeugen die Permanentmagnete 28 und 30 die magnetischen Erregerflüsse 86, deren Summe die Flussverkettung ψ der Spule 9 bildet. Wie aus der Darstellung in 16 ersichtlich ist, bilden die magnetischen Erregerflüsse 86, welche einen Nutzfluss darstellen, einen Längsfluss-Magnetkreis.
Die Darstellung gemäß 17 zeigt einen Linearmotor 2 mit einem Längsfluss-Magnetkreis. Dieser entspricht der Darstellung gemäß 16. In 17 ist zusätzlich die Verteilung der weiteren magnetischen Felder 92 in einer im Bild nach unten versetzten Darstellung dargestellt. Diese weiteren magnetischen Felder 92 sind das magnetische Erregerfeld, welches von den Permanentmagneten 17 hervorgerufen ist.
Die Darstellung gemäß 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine elektrische Maschine 2, wobei diese nunmehr mit drei Strängen U, V und W aufbaubar ist. Jeder Strang ist für eine Phase eines Drehstromnetzes vorgesehen. Die erforderliche Phasenverschiebung wird durch den geometrischen Versatz der Stränge untereinander erreicht. Der geometrische Versatz Δx entspricht dabei 120° elektrisch für die dargestellte dreisträngige Maschine. 18 unterscheidet sich bezüglich 17 z.B. auch dadurch, dass jedem Strang U, V und W nicht nur eine Zahnspule 9 zugeordnet ist, sondern deren zwei Zahnspulen 12 und 14 für jeweils einen Strang U, V und W.
Die Darstellung gemäß 19 zeigt eine elektrische Maschine 2 in Form eines Linearmotors, wobei hier als Permanentmagnete Zahnmagnete 18 verwendet sind. Die Zahnmagnete 18, welche eben auch Permanentmagnete sind, befinden sich zwischen z.B. geblechtem Weicheisenmaterial 96. Das durch die Zahnmagnete 18 erzeugte weitere magnetische Feld 86 ist durch Linien mit Pfeilen gekennzeichnet. Die Magnetisierungsrichtung 94 der Permanentmagnete 18 ist ebenfalls durch Pfeile veranschaulicht. Die Zahnmagnete 18 sind im wesentlichen mittig in einem Zahn 98 positioniert und verlaufen im Wesentlichen parallel zu einer Spulenachse 100 der Zahnspule 9. Der Zahn 98 ist von einer Zahnspule 9 umgeben. 19 zeigt in einer oberen Bildhälfte den geometrischen Aufbau und in einer unteren Bildhälfte den Verlauf des magnetischen Erregerfeldes 88. Das magnetische Erregerfeld 88 ist das weitere magnetische Feld, welches mittels der Zahnmagnete 18 erzeugt ist. Die Darstellung des Erregerfeldes 88 zeigt dabei anschaulich die Wirkung der Flusskonzentration 102. Die Flusskonzentration wird durch die Magnetkreisgeometrie bestimmt. Einflussgrößen sind dabei beispielsweise die Magnetabmessungen und die Blechschnittsabmessungen. Die Magnetisierungsrichtung 94 der Zahnmagnete 18 (der Zahnmagnet ist ein Permanentmagnet) ist hauptsächlich parallel zu einer Luftspaltebene des Luftspaltes 105.
Die Zahnteilung des Sekundärteils 6 der elektrischen Maschine 2 nach 19 ist kein ganzzahliges Vielfaches der Magnetteilung des Primärteils 4. Dies gilt insbesondere für den Mit telwert, falls die Zahn- oder Magnetteilung nicht konstant sind.
Die Spulen 9 sind mit einer und/oder mit mehreren Phasen bestrombar. Die Zuordnung der Spulen zu einzelnen Motorphasen ist vom gewählten Zahnteilungsverhältnis zwischen dem Primärteil 4 und dem Sekundärteil 6 abhängig. Die Darstellung gemäß 19 zeigt bei den Zähnen 98 des Primärteils 4 eine andere Zahnteilung als bei den Zähnen 99 des Sekundärteils 6. Dabei kann eine mehrphasige elektrische Maschine sowohl für eine gleiche als auch für ungleiche Zahnteilung am Primär- und Sekundärteil realisiert werden. Eine gleiche Zahnteilung ist beispielsweise in 14 und 18 dargestellt.
Die Darstellung gemäß 20 unterscheidet sich von der Darstellung gemäß 19 im Wesentlichen dadurch, dass anstelle von Zahnmagneten nunmehr Jochmagnete 20 als weiteres Mittel zur Erzeugung weiterer magnetischer Felder verwandt sind. Die Jochmagnete 20 sind auch Permanentmagnete und sind im Bereich eines Joches 104 positioniert. Das Joch 104 dient zur Verbindung von Zähnen 98. Aus der Positionierung der Magnete im Vergleich zu 19 ergibt sich in 20 auch ein anderes Erregerfeld 88.
Die Darstellung gemäß 21 zeigt schematisch eine Gegenüberstellung eines Primärteils 3 mit einem Querfluss-Magnetkreis 115 und eines Primärteils 4 mit einem Längsfluss-Magnetkreis 117. Die Primärteile 3, 4 sind insbesondere Primärteil 3, 4 eines in dieser Figur nicht dargestellten permanenterregten Synchronmotors, welcher Permanentmagnete im Primärteil aufweist, wobei die Permanentmagnete ebenfalls in dieser Figur nicht dargestellt sind. Der magnetische Fluss Φ ist jeweils nur symbolisch aufgezeigt. Auch weitere Mittel zur Erzeugung des magnetischen Flusses Φ, wie z.B. bestrombare Wicklungen, sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Eine mögliche Bewegungsrichtung 11 ist durch einen Pfeil angegeben. Ein Sekundärteil, welches den jeweiligen Primärteilen 3 und 4 zugeordnet ist, ist in der 21 nicht dargestellt. In der Darstellung ist auch gezeigt, dass bei einer Blechung der Primärteile 3 und 4 die Ausführung dieser von der Ausrichtung des jeweiligen Magnetkreises 115 und 117 abhängt. Bei dem Querfluss-Magnetkreis 115 schließt sich der magnetische Erregerfluss Φ hauptsächlich in einer quer zur Bewegungsrichtung 11 ausgerichteten Ebene. Die zur Blechung des Primärteils 3, 4 verwendeten Motorbleche folgen der Flussebene und werden beispielsweise in einer Längsausdehnung des Primärteils 3 gestapelt, wobei die Längsausdehnung die Ausdehnung des Primärteils 3 in der Bewegungsrichtung 11 ist.
Die Darstellung gemäß 22 zeigt eine Gegenüberstellung von elektrischen Maschinen 2a und 2b, wobei beide elektrische Maschinen 2a, 2b Linearmotoren sind. Die elektrische Maschine 2a weist ein Primärteil 4a auf, welches Zähne 98 aufweist, wobei an jeweils einem Zahn 98 Permanentmagnete 17 angebracht sind, welche eine unterschiedliche Magnetisierungsrichtung 94 aufweisen. Die Permanentmagnete 17 sind an der zu einem Luftspalt 105 zugewandten Seite des Primärteils angebracht. Die Magnetisierungsrichtung 94 der Permanentmagnete 17 ist hauptsächlich senkrecht zu einer Luftspaltebene.
Gemäß 22 ist um die Zähne 98 jeweils eine Zahnspule 9 gewickelt. Da nun jeder der Zähne 98 Permanentmagnete 17 mit entgegengesetzten Magnetisierungsrichtungen 94 aufweist, ergibt sich bei einer Bewegung des Primärteils 4a relativ zum Sekundärteil 6 ein magnetischer Wechselfluss. Die elektrische Maschine 2a weist also eine Wechselfluss-Anordnung auf. Mittels der Permanentmagnete 17, welche zur Ausbildung eines (magnetischen) Erregerfeldes dienen wird bei einer Relativbewegung des Sekundärteils 6 zum Primärteil 4a, im Magnetkreis ein magnetischer Wechselfluss erzeugt. Die Magnetisierungsrichtungen 94 der einzelnen Permanentmagnete 17 sind also derartig ausgerichtet, dass durch eine Bewegung des gezahnten Sekundärteils 6 in den spulentragenden Magnetkreisabschnitten des Primärteils 4a ein magnetischer Wechselfluss erzeugt wird.
Auch die elektrische Maschine 2b in 22 weist ein Primärteil 4b auf, welches Zähne 98 aufweist. Im Gegensatz zur elektrischen Maschine 2a weisen die Zähne 98 bei der elektrischen Maschine 2b für jeden Zahn 98 nur einen Permanentmagnet 17 auf. Da der Permanentmagnet 17 eine Magnetisierungsrichtung 94 aufweist, ist jedem Zahn 98 nur eine Magnetisierungsrichtung 94 zugeordnet. Eine elektrische Maschine 2b ist auch derart ausbildbar, dass ein Zahn 98 mehrere Permanentmagnete aufweist, die jedoch bezogen auf einen Zahn 98 die gleiche Magnetisierungsrichtung aufweisen. Diese Ausführungsvariante ist in 22 nicht explizit dargestellt. Bei der elektrischen Maschine 2b wechseln sich mit den Zähnen 98 am Primärteil 4b auch die Magnetisierungsrichtungen 94. Jeder Zahn weist also abwechselnd eine unterschiedliche Magnetisierungsrichtung 94 auf. Da nun die Zähne 98 Permanentmagnete 17 mit entgegengesetzten Magnetisierungsrichtungen 94 aufweisen, ergibt sich bei einer Bewegung des Primärteils 4b relativ zum Sekundärteil 6 ein magnetischer Gleichfluss. Die elektrische Maschine 2b weist also eine Gleichfluss-Anordnung auf. Mittels der Permanentmagnete 17, welche zur Ausbildung eines (magnetischen) Erregerfeldes dienen wird bei einer Relativbewegung des Sekundärteils 6 zum Primärteil 4b, im Magnetkreis ein magnetischer Gleichfluss erzeugt. Die Magnetisierungsrichtungen 94 der einzelnen Permanentmagnete 17 sind bei der elektrischen Maschine 2b in 22 derartig ausgerichtet, dass durch eine Bewegung des gezahnten Sekundärteils 6 in den spulentragenden Magnetkreisabschnitten des Primärteils 4b ein magnetischer Gleichfluss erzeugt wird, wobei der magnetische Gleichfluss seine Richtung nicht wechselt und zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert periodisch schwingt.
In den Darstellungen gemäß 22 oder auch 19 ist eine Anordnung gewählt, bei welcher eine Kraftwirkung zwischen einem Primärteil und einem Sekundärteil erzielbar ist. Die Darstellung gemäß 23 zeigt eine Anordnung einer elektrischen Maschine welche ein Primärteil 4 und zwei Sekundärteile 6a und 6b aufweist. Eine Kraftwirkung ergibt sich also zwischen nur einem Primärteil 4 und zwei Sekundärteilen 6a und 6b. Hieraus ergibt sich eine annähernde Verdoppelung der erzeugbaren Kraft. Die Zähne 98 des Primärteils 3 des Linearmotors nach 23 weisen jeweils zwei Polschuhe 79 auf, wobei jedem Polschuh 79 ein Sekundärteil 6a oder 6b zugewandt ist. Diese Ausführungsform der elektrischen Maschine 2 nach 23 ist eine Art Weiterbildung der elektrischen Maschine 2 nach 19. Die doppelseitige Anordnung der Sekundärteile ist dabei nicht auf die in 23 dargestellte Ausführungsform des Primärteils 4 beschränkt, bei der die Permanentmagnete 17 in einem weichmagnetischen Material 119 eingebettet sind. Es sind auch Primärteile ausführbar, welche auf den Polschuhen Permanentmagnete aufweisen. Eine derartige Ausführungsform ist jedoch in 23 nicht dargestellt.
Die Darstellung gemäß 24 zeigt eine Anordnung einer elektrischen Maschine 2 welche zwei Primärteile 4a und 4b und nur ein zugeordnetes Sekundärteile 6 aufweist. Eine Kraftwirkung ergibt sich also zwischen nur einem Sekundärteil 6 und zwei Primärteilen 4a und 4b. Hieraus ergibt sich eine annähernde Verdoppelung der erzeugbaren Kraft. Die Zähne 3 des Sekundärteils des Linearmotors 2 nach 23 weisen eine beidseitige Ausrichtung zu jeweils einem Primärteil 4a und 4b auf. Jedem Primärteil 4a und 4b sind also Zähne 33 des einen Sekundärteils 5 zugeordnet. Diese Ausführungsform der elektrischen Maschine 2 nach 24 ist eine Art Weiterbildung der elektrischen Maschine 2 nach 19. Die doppelseitige Anordnung der Primärteile 4a und 4b ist dabei nicht auf die in 23 dargestellte Ausführungsform des Primärteils 4a beschränkt, bei der die Permanentmagnete 17 in einem weichmagnetischen Material 119 eingebettet sind. Es sind auch Primärteile ausführbar, welche beispielsweise wie in 17 auf den Polschuhen Permanentmagnete aufweisen. Eine derartige Ausführungsform ist jedoch in 24 nicht dargestellt.
Die Darstellung gemäß 25 zeigt beispielhaft den magnetischen Feldverlauf bei einer elektrischen Maschine 1 welche zwei Primärteile 3a und 3b und ein Sekundärteil 5 aufweist.
Die Primärteile 3a und 3b weisen Permanentmagnete 17 und eine Wicklung 9 auf. In der Darstellung nach 25 ist der magnetische Fluss 86 dargestellt, welcher sich durch einen Strom durch die strichliniert dargestellte Wicklung 9 der Primärteile ergibt. Bei dem in 25 dargestellten magnetischen Fluss 86 ist der durch die Permanentmagnete hervorgerufenen magnetische Fluss nicht berücksichtig.

Claims

Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200), wobei die die elektrische Maschine ein Primärteil (3, 4, 222, 212, 213) und ein Sekundärteil (5, 6, 224) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1, 2, 210) ein scheibenartiges Primärteil (3, 4, 222, 212, 213) und ein scheibenartiges Sekundärteil (5, 6, 224) zur Ausbildung eines scheibenförmigen Luftspalts aufweist oder dass die elektrische Maschine (1, 2, 210) ein zylinderartiges Primärteil (3, 4, 212, 213) und ein zylinderartiges Sekundärteil (5, 6, 224) zur Ausbildung eines zylinderförmigen Luftspalts aufweist, wobei zur Ausbildung des zylinderartigen Primärteils (3, 4, 222, 212, 213) ein für einen Linearmotor verwendbares Primärteil mit verwandt ist.
Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärteil (3, 4, 212, 213) Primärteilsegmente (212, 213) aufweist und/oder dass das Sekundärteil (5, 6, 224) Sekundärteilsegmente (5, 6, 224) aufweist, wobei insbesondere die Primärteilsegmente (212, 213) Wicklungen aufweisen, wobei insbesondere zur Ausbildung des scheibenartigen Primärteils (222) ein für einen Linearmotor verwendbares Primärteil mit verwandt ist.
Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärteilsegment (212, 213) einen eigenen elektrischen Anschluss (220) aufweist, wobei der elektrische Anschluss insbesondere eine Einrichtung zur Ausbildung eines lösbaren elektrischen Kontaktes aufweist.
Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Primär teilsegment (212, 213) oder das Sekundärteilsegment (5, 6, 224) auf einer Trägereinrichtung (214) lösbar befestigt ist.
Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärteilsegmente (212, 213) und/oder die Sekundärteilsegmente (5, 6, 224) polygonartig angeordnet sind, wobei durch die polygonartige Anordnung insbesondere eine kreisförmige Kontur ausgebildet ist.
Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (5, 6, 224) und/oder das Primärteil (3, 4, 212, 213) eine kreisförmige Kontur aufweisen.
Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200) nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisförmige Kontur des Sekundärteil (5, 6, 224) mehr einem Kreis angenähert ist als die kreisförmige Kontur des Primärteils (3, 4, 212, 213).
Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärteilsegment (212, 213) ein Belchpaket aufweist, wobei das Blechpaket Nuten zur Aufnahme der Wicklungen aufweist, wobei die Nuten insbesondere parallel zueinander angeordnet sind.
Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (5, 6, 224) Permanentmagnete (17, 226) aufweist, welche mit einem Winkelversatz nebeneinander positioniert sind.
Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese insbesondere eine Synchronmaschine ist, wobei das Primärteil (3, 4, 130) Wicklungen als ein erstes Mittel (9, 10, 12, 14) zur Erzeugung eines ersten magnetischen Feldes aufweist und das Sekundärteil (5, 6, 120) ein Mittel (31, 32, 33, 34, 99) zur Führung des magnetischen Feldes aufweist, wobei das Primärteil (3, 4, 130) zumindest ein weiteres Mittel (17, 18, 20, 27, 28, 29, 30) zur Erzeugung eines weiteren magnetischen Feldes aufweist, wobei insbesondere das erste Mittel (9) zur Erzeugung des ersten magnetischen Feldes derart zu dem weiteren Mitteln (17, 18, 20, 27, 28, 29, 30) zur Erzeugung des weiteren magnetischen Feldes angeordnet ist, dass eine Überlagerung des ersten magnetischen Feldes mit dem weiteren magnetischen Feld ermöglicht ist.
Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das sekundärteilseitige Mittel zur Führung eines magnetischen Feldes eine Zahnstruktur aufweist.
Elektrische Maschine (1, 2, 210) zum Antrieb eines Zylinders (201) einer Druckmaschine (200) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führungseinrichtung (214) zur Führung der Primärteilsegmente (212, 213) vorgesehen ist.
Druckmaschine (200), welche insbesondere eine Flexodruckmaschine (200) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmaschine (200) eine elektrische Maschine (1, 2, 210) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
Druckmaschine (200) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elekt rische Maschine (1, 2, 210) zum Antreiben eines Zylinders (201), insbesondere eines Druckzylinders vorgesehen ist, wobei eine Welle (206) vorgesehen ist, welche bezüglich eines Tragelementes (207) gelagert ist, wobei das Tragelement (207) insbesondere eine Momentenstütze des Primärteils (222) oder des Sekundärteils (224) der elektrischen Maschine (1, 2, 210) ist.
Druckmaschine (200) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1, 2, 210) zwischen dem Tragelement (207) und dem Zylinder (201) positioniert ist.
Druckmaschine (200) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (201) mittels zweier Tragelemente (207) gelagert ist, wobei zwischen dem Tragelement (207) und dem Zylinder (201) jeweils zumindest eine elektrische Maschine (1, 2, 210) positioniert ist.
Druckmaschine (200) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1, 2, 210) auf einer Seite des Tragelemntes (207) positioniert ist, welche dem Zylinder (201) abgewandt ist.