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Geradliniger Induktionsmotor Die Erfindung betrifft einen geradlinigen
Induktionsmotor aus einem Ständer mit mehreren Wicklungsspulen, deren Seitenwände
einen durch den ganzen Ständer verlaufenden, von jeder Spule umgebenen Durchlaß
beschreiben, aus einem magnetischen Stab, der sich innerhalb des Durchlasses bewegen
läßt, und aus Mitteln zum Anschließen jeder Spule an eine Quelle elektrischer Energie,
um ein Magnetfeld zu erzeugen, das längs der Durchlaßachse wandert.
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Es sind bereits nach dem Induktionsprinzip arbeitende Motoren mit
geradlinig hin- und hergehendem Anker und einem Erregersystem bekannt, das aus einer
Mehrzahl übereinandergeschichteter Einzelspulen besteht, durch welche mit Hilfe
von Mehrphasenströmen elektrische Wanderfelder erzeugt werden, durch welche der
bewegliche Anker in eine geradlinige Bewegung versetzt wird.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgaben zugrunde, einen geradlinigen
Induktionsmotor derart auszugestalten, daß er aus wenigen Bauteilen aufgebaut werden
kann, die je nach der gewünschten Größe und Leistung des Motors in entsprechender
Anzahl verwendet werden.
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Diese Aufgabe wird nun bei einem Induktionsmotor der eingangs erwähnten
Art nach der vorliegenden Erfindung gelöst durch ausgesparte magnetische Ständerplatten,
die zueinander gleichachsig mit den Aussparungen angeordnet sind, und durch einen
magnetischen Spulenmantel um jede Wicklung, der einen Schluß geringen magnetischen
Widerstandes mit den benachbarten Ständerplatten hat.
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Eine derartige Ausgestaltung des Ständers und der Spulen eines geradlinigen
Induktionsmotors ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung verschiedener Typen,
da die einzelnen Bauelemente nur in der entsprechenden Anzahl angeordnet zu werden
brauchen. Ein aus diesen Bauelementen aufgebauter Induktionsmotor mit geringer Leistung
kann durch Anbau weiterer Bauelemente auf eine höhere Leistung gebracht werden.
Darüber hinaus ermöglichen die Ständerplatten auch eine wirksame Wänneabfuhr, da
sie ja nach Art von Radiatorrippen ausgebildet sind.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Erfindungsmusters;
Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Antrieb der Fig. 1;
Fig. 3 ist ein
Quer-schnitt und zeigt Einzelheiten einer typischen Anordnung aus Spule und Ständerplatte;
Fig. 4 ist ein vergrößerter Querschnitt eines Teils der iii Fig. 2 gezeigten Ständerkonstruktion;
Fig. 5 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Antriebs
der Fig. 1;
Fig. 6 ist ein Schaltschema des für Dreiphasenbetrieb angeschlossenen
Antriebs der Fig. 1.
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In den Zeichnungen, besonders in den Fig. 1, 2 und
5, ist ein bevorzugtes Erfindungsmuster veranschaulicht, das einen mit
10 bezeichneten Ständer und einen beweglichen, mit der Sammehnimmer 12 bezeichneten
Tauchkern oder Stab enthält, der zwecks relativer Längsbewegung darin getragen wird
und an jedem Ende mit einem Gewindeloch 12a versehen ist, um die Verbindung mit
der Nutzlast zu sichern.
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Das veranschaulichte bevorzugte Muster stellt einen geradlinigen Antrieb
dar, dessen Ständer sechs passend verbundene FeldspuleR benutzt um ein elektromagnetisches
Feld zu - liefern, das längs der Achse des Tauchkems 12 »wandert«, obwohl
selbstverständlich auch andere Zusammenstellungen von Feldspulen nach Maßgabe der
zu liefernden Kraft und der gewünschten Betriebseigenschaften Verwendung finden
können. Jede Feldspule 13 ist auf einen Rollen- oder Spulenkörper gewickelt,
der in der Mitte eine öffnung oder einen Durchlaß 14 hat; jeder Rollenkörper ist
mit einem Spulenmantel 16 versehen, der die Grundform eines C hat,
aus geeignetem magnetischem Material gefertigt ist und, falls verlangt, mit Randmiten
17 versehen sein kann, die nach Zusammensetzung
auf den
Flanschen oder Seiten des Bodens ruhen. Um das Zusammensetzen des Rollenkörpers
und Mantels zu erleichtern, ist der eine Flansch oder Kranz des Rollenkörpers mit
einer radial herausstehenden Lasche 19 versehen, die dabei mithilft, dem
Mantel relativ zum Rollenkörper am Umfang eine derartige Lage zu verschaffen, daß
die öffnung des C radial mit der Lasche 19 fluchtet, um eine öffnung
zu bilden, durch die die Spulenverbindungsleitungen hindurchgebracht werden können.
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Unmittelbar an jeder Spule und jedem Mantel ist eine grundsätzlich
rechtwinklige Ständerplatte 21 gelegen, die bei 22 ausgespart und an der einen Seite
mit einer nach innen verlaufenden Nut 24 versehen ist. Der Durchmesser der Aussparung
22 ist vorzugsweise etwas kleiner als der Durchmesser des Durchlasses 14 im Spulenkörper,
und die Nut ist in der Ständerplatte so gelegen, daß sie mit der Lasche
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am Spulenkörper fluchtet, wenn die Aussparungen 14 und 22 gleichachsig
fluchten. Um die Fluchtung des Spulenkörpers und seiner benachbarten Ständerplatte
zu erleichtern, sind jeder Spulenkörper und seine zu-gehörige Platte mit
zusammenwirkenden Einstellelementen versehen, die bei dem bevorzugten Muster mehrere
am Spulenkörper (s. Fig. 3 und 4) ausgebildete Vorsprünge 26 enthalten;
diese arbeiten mit entsprechenden Einsenkungen oder Aussparungen 27 zusammen,
die in der benachbarten Ständerplatte so eingearbeitet sind, daß sie den Spulenkörper
gleichachsig zu der Aussparung in der Ständerplatte in Formschluß bringen.
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In seiner einfachsten Form kann der Ständer als aus einer Mehrzahl
von Einzelmustern gefertigt bezeichnet werden, wobei jedes Einzelmuster eine Feldspule
auf ihrem Rollenkörper 13, einen auf den Kranz des letzteren aufgelegten
Spulenmantel 16 und eine Ständerplatte oder einen Zahn 21 enthält. Diese
Einzelmuster sind so aufeinandergesteckt, daß die Plattenaussparungen 22 fluchten,
um eine Anordnung zu ergeben, bei der die Ständerzähne und Spulen auf der ganzen
Länge des Ständers 10 abwechseln. Jedoch ist ersichtlich, daß zur Vervollständigung
des magnetischen Kreises des Ständers das Erfordernis nach einer Außenständerplatte
21a an dem einen Ende des Musterstapels besteht, wie man in den Zeichnungen sieht.
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Die Ständermuster werden in richtiger Fluchtung durch mehrere Bolzen
30 zusammengehalten, die an jedem Ende Gewinde tragen, um entsprechende Muttern
31 aufzunehmen, und die durch entsprechende, in jeder Ständerplatte vorgesehene
Löcher 32
hindurchgehen. Bei dem veranschaulichten bevorzugten Muster mit
abschließenden Anbauplatten 34 gehen die Bolzen auch durch zusätzliche Löcher 32a
in diesen Platten hindurch, um den gesamten Ständersatz zusammenzuklemmen. Falls
verlangt, kann ein nichtmagnetisches Tragrohr 36, das so bemessen ist, daß
es den inneren Umfang der Aussparungen 22 in den Ständerzähnen 21 erfaßt, in den
durch die Seitenwände der Ständeraussparungen definierten Durchlaß eingesetzt werden,
um den Eintritt von Fremdstoffen auszuschließen und die Halteeigenschaften des Ständers
für den Tauchkern bei gewissen Anwendungen zu verbessern.
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In Fig. 4 ist nun im einzelnen ein Magnetkreis für den von jeder Spule
im Stapel erzeugten Fluß veranschaulicht; dieser magnetische Kreis enthält die Ständerzähne
21 an jeder Seite der Spule 13, den Spulenmantel 16 und den Tauchkern
oder Stab 12, der ebenfalls aus einem magnetischen Material gefertigt und mit einem
zusammenhängenden, rohrförmigen, dicht um seinen Außenumfang schließenden Leiter
38 versehen ist.
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Wie oben erwähnt, ist jede Ständerplatte genutet; beim Zusammenstapeln
zu einem vollständigen Ständer definieren diese Nuten einen Durchlaß, durch den
Verbindungen zu jeder der Spulen in jeder gewünschten Reihenfolge untergebracht
werden können. Wie man am deutlichsten in den Fig. 2, 3 und 5 sieht,
hat ein aus entsprechendem Material gefertigter Abdeckstreifen 40 die Grund-forin
eines U, um in die Nut zu passen, und ist mit auswärts gebogenen Schenkeln
versehen, die in Ausschnitte 42 an den Innenkanten der Nut in jeder Ständerplatte
hineinpassen. Die gewünschten Verbindungen werden in dem Durchlaß gemacht und mit
dem Abdeckstreifen verdeckt, wobei die Verbindungen nach außen durch eine geeignete
öffnung 45 in der einen der Abschlußplatten herausragen, in der eine Fiberzwischenscheibe
47 und eine Kupplung 48 getragen werden. Das veranschaulichte bevorzugte Muster
enthält, wie man am besten in einem Schaltschema Fig. 6 sieht, sechs miteinander
durch entsprechende Drähte 50 verbundene Spulen für Dreiphasenbetrieb, so
daß drei Leiter nach außen aus dem Verbindungsschacht oder dem inneren Klommenkasten
zum Anschluß an eine geeignete Leistungsquelle geführt werden.
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Die vorstehende Konstruktion vereinfacht sehr die Probleme der Wärmeableitung,
da jede Ständerplatte, obwohl sie einen unlösbaren Bestandteil des magnetischen
Ständerkreises bildet, so bemessen werden kann, daß sie aus den Spulen um einen
wesentlichen Abstand heraussteht; hierdurch bilden sie über die volle Länge und
Breite- des Ständers Kühlrippen. Eine solche Anordnung verbessert nicht nur die
Wärmeableitung durch Strahlung und Konvektion, sondern erleichtert auch in besonderen
Fällen die Ausstattung mit Druckluftkühlung.
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Es ist auch zu bemerken, daß jede Ständerspule und jeder Spulenkörper
13, jeder Spulenmantel 16
und jeder Ständerzahn oder jede Ständerplatte
21 im wesentlichen gleich gefertigt werden können und daß die vorerwähnten Spulenkörpervorsprünge
26 und die Plattenausschnitte 27 zwischen benachbarten Spulen und
Ständerplatten zusammenarbeiten, um die Bestandteile jedes Einzelmusters bei --der
Montage auszurichten. Während jede gewünschte Art von Zusammenklemmen zum Zusammenhalten
des gesamten Ständersatzes bei der vorerwähnten Konstruktion benutzt werden kann,
so ergibt sich von selbst ein Zusammenklemmen mittels herkömmlicher Schraubverbindungen,
die die doppelt-- Aufgabe erfüllen, den Satz zusammenzuhalten und die verschiedenen
Einzelmuster genau auszurichten.
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Das vorliegende Gebilde arbeitet mit der Induktionsmotortechnik, so
daß richtiger Anschluß der Feldspulen an eine mehrphasige Quelle elektrischer Energie
ein magnetisches Feld ergibt, das längs der Achse der fluchtenden Aussparungen
in den Ständerplatten wandert. Dieses wandernde Feld induziert Ströme in der leitenden,
vom Tauchkern getragenen Hülse, und die entstehenden Kräfte veranlassen den Tauchkern,
relativ zum Ständer zu wandern. Die Bewegungsrichtung läßt sich natürlich leicht
durch die Phasenfolge der Speisung der Feldspulen sowohl steuern als auch vorausbestimmen,
und der Betrieb
kann durch einfache elektrische Schaltung umgekehrt
werden.
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Der entstehende Antrieb liefert stoßfreien Betrieb mit gleichförinigen
Eigenschaften der Ausgangskraft, die sich leicht nach Maßgabe der Speisung der Feldspulen
steuern lassen. Außerdem ist zu beobachten, daß die weitgehende Gleichheit der Ständereinzelteile
die normale Kompliziertheit der Herstellung erheblich vermindert, Ein- und Ausbau
vereinfacht und die Vorrichtung im Grunde genommen bei normalem Betrieb narrensicher
macht. sehen sind, uni den Durchlaß (14) in dem Rollenkörper in gleichachsige Lage
mit der Aussparung (22) in der Ständerplatte zu bringen.
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5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel
mindestens einen Vorsprung (26) an einer Spule und einen mit dem Vorsprung
zusammenarbeitenden Ausschnitt (27)
an jeder Ständerplatte haben.
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6. Motor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Ständerplatte eine Nut (24) an einem Punkt in der Nähe des äußeren Spulenurnfangs
hat, um einen Schacht zum Unterbringen der Verbindung (50) zu jeder der Wicklungsspulen
zu umgrenzen.
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7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder magnetische Spulenmantel (16) die Grundform eines C hat und
daß die öffnung im C in radiale Fluchtung mit der Nut in der Ständexplatte
gebracht wird.
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8. Motor nach Anspruch 6 oder 7, a
Cekenn zeichnet
durch eine Abdeckplatte (40) von der Grundforin eines U, die in die Nut eingelegt
wird und einen Klenimenkasten zum Unterbringen der Verbindungen zu den Wicklungsspulen
umgrenzt.
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9. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch
gekennzeichnet, daß jede Wicklungsspule (13, 16) und die benachbarte
Ständerplatte (21) zu je einem Ständereinzelmuster zusammengefaßt sind und
daß Mittel (30 bis 36) diese Ständereinzelmuster zusammenhalten.
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10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel zum Zusanunenhalten der Ständereinzelmuster mehrere Klemmschrauben
(30) enthalten, die durch Löcher (32a) in jeder Montageplatte (34) außerhalb
der Spulenmäntel (16) hindurchgehen.
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11. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß um den Stab (12) herum ein zusammenhängender hohler Leiter
(38) festschließend angeordnet ist.