DE1148316B - Geradliniger Induktionsmotor - Google Patents

Geradliniger Induktionsmotor

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DE1148316B
DE1148316B DES77315A DES0077315A DE1148316B DE 1148316 B DE1148316 B DE 1148316B DE S77315 A DES77315 A DE S77315A DE S0077315 A DES0077315 A DE S0077315A DE 1148316 B DE1148316 B DE 1148316B
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magnetic
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DES77315A
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English (en)
Inventor
Gerald Allen Francis
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SKINNER PREC IND Inc
Skinner Precision Industries Inc
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SKINNER PREC IND Inc
Skinner Precision Industries Inc
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/025Asynchronous motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 19 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 11. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß um den Stab (12) herum ein zusammenhängender hohler Leiter (38) festschließend angeordnet ist.

Claims (2)

  1. P.'#,TE NT.ANS PR ÜCH E: 1. Geradliniger Induktionsmotor, bestehend 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, gekennzeichnet durch ausgesparte (22) magnetische Ständerplatten (21), die zueinander gleichachsig mit den Aussparungen (22) angeordnet sind, und durch einen magnetischen Spulenmantel (16) um jede Wicklung (13), der einen Schluß geringen magnetischen Widerstandes mit den benachbarten Ständerplatten hat.
  2. 2. Motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein nichtmagnetisches Tragrohr (36), das festschließend innerhalb des Durchlasses (14, 22) angebracht ist, und dadurch, daß der Stab (12) sich innerhalb dieses Rohres befindet. 3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerplatten sich radial um einen wesentlichen Abstand über die magnetischen Spulenmäntel hinaus erstrecken. 4. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (13) auf Rollenkörpern gewickelt sind, daß jeder Rollenkörper und seine benachbarte Ständerplatte mit zusammenarbeitenden Einstellmitteln(26,27) ver-In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 659 400.
DES77315A 1961-05-22 1961-12-27 Geradliniger Induktionsmotor Pending DE1148316B (de)

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DE659400C (de) * 1931-10-07 1938-05-03 Laszlo D Antal Magnetmotor

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