DE1638479A1

DE1638479A1 - Linearmotor mit feststehendem Induktor

Info

Publication number: DE1638479A1
Application number: DE19671638479
Authority: DE
Inventors: Yves Pelenc
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1966-11-24
Filing date: 1967-11-21
Publication date: 1971-07-22
Also published as: BE706745A; US3482124A; GB1160400A; CH474186A; FR1508353A

Description

Etablissements Merlin & Gerin, in Grenoble (Prankreich).

Societe Anonyme

Linearmotor mit feststehendem Induktor,

Die Erfindung bezieht sich auf einen

elektrischen Linearmotor mit einem langgestreckten, feststehenden Induktor und beweglichem Anker, wobei d.er Induktor der Länge nach geteilt ist, um den Anker hindurchzulassen, eine Anzahl von in der Bewegungsrichtung des Ankers hintereinander angeordneten Abschnitten aufweist und der Magnetkreis jedes einzelnen Abschnittes jeweils aus zwei Hälften besteht, die zu beiden Seiten der Durchgangsbahn des Ankers angeordnet sind.

In einem solchen Motor, in dem der Induktor sich über den gesamten linearen Weg des Ankers erstreckt, ist in jedem Augenblick nur derjenige Teil des Induktors (oder Stators) aktiv, in dessen Innenraum der Anker sich im Augenblick gerade befindet. Die Länge dieses Teiles ist gegenüber der Gesamtlänge des Stators relativ gering und der größte Teil des durch den Stator erzeugten Magnetfeldes wird die meiste Zeit nicht genutzt. Der Wirkungsgrad eines solchen Linearmotors ist deshalb relativ gering, da der Magnetisierungsstram verhältnismäßig hoch ist.

Ziel der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad eines derartigen Linearmotors dadurch zu verbessern, daß der Stromverbrauch in den nicht aktiven Teilen des Induktors vermindert wird.

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Der elektrische Motor nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die genannten beiden Hälften jedes einzelnen Abschnitts gegeneinander beweglich und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die sie beim Durchgang des Ankers zwischen ihnen in Querrichtung voneinander entfernen, und die vor und nach dem Durchgang des Ankers ihre Annäherung bewirken.

Da der Zwischenraum zwischen den Induktorhälften ausserhalb des Augenblicks des Durchgangs des Ankers praktisch null ist, ist der Energieverbrauch fe in den betreffenden Bereichen des Induktors sehr gering, obwohl diese Bereiche dauernd an die Stromquelle angeschlossen sind.

Nach einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung bewirken die genannten Einrichtungen normalerweise eine Anziehung der beiden Hälften jedes Abschnittes und führt der Anker die Auseinanderbewegung auf mechanischem Wege herbei. Der Anker öffnet sich so selbst seinen Weg vor sich, indem er die Hälften des Induktors auseinandertreibt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und schematisch in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
ψ Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht

auf den Anker und einen Teil des Induktors im Schnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 2.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 ist eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht und zeigt den unteren Teil des Induktors mit den die Auseinanderbewegung herbeiführenden Rollen nach der Linie 3-3 der Fig. 2.

In der Zeichnung wirkt ein beweglicher Anker 10 mit einem Induktor großer Länge zusammen, der in eine große Zahl von Abschnitten unterteilt ist_; dia sich längs eines linearen Weges erstrecken imo c _; :. denen

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nur vier Abschnitte 12,14,16 und 18 in Fig. 1 dargestellt sind. Das durch die Mehrphasenwicklungen des Induktors in beaknnter und nicht im einzelnen beschriebener Weise hervorgebrachte Magnetfeld ist ein Wanderfeld, das sich in Längsrichtung des Induktors (siehe Pfeil in Fig. l) fortpflanzt. Jeder Induktorabschnitt 12,l4,l6 und 18 ist in zwei Hälften 12,12*j 14,14'; 16,I6^fj I8,l8' usw. unterteilt, die jeweils' zu beiden Seiten der Durchgangsbahn des aus leitendem Material bestehenden Ankers 10 angeordnet sind. Der Magnetkreis kann Wicklungen 19 an beiden Hälften aufweisen, um ein wanderndes, quer zur Durchgangsbahn des Ankers gerichtetes Magnetfeld zu erzeugen. Es kann aber auch nur eine Hälfte mit einer Wicklung versehen sein, wobei da.3 Magnetfeld durch diese, mit der Wicklung versehene Hälfte des Induktors auf nur einer Seite des Ankers IG erzeugt wird und wobei die auf der anderen Seite des Ankers befindliche Induktorhälfte als nicht mit einer Wicklung versehenes magnetisches Schließstück dient, das den Magnetkreis schließt.

Der Anker 10 trägt vorzugsweise keine Wicklungen und kaijn eine beliebige geeignete Form aufweisen.

Die einzelnen Induktorhälften 12,l4,l6,l8 und 12¹, l4^T, l6^f, 18' sind jevreils zu zweien schwenkbar an"ihrem Oberteil"an festen Achsen gelagert, wie z.B. die Achsen 20 und 20¹ an den Hälften 18 bzw. l3^!, die zur Längsachse des Induktors parallel sind und " zulassen, daß die beiden Hälften jedes Abschnittes, beispielsweise 18 und 18', unter der Wirkung der durch das Feld des Induktors erzeugten magnetischen Anziehungskraft aneinander zur Anlage kommen und den Zwischenraum praktisch auf den Wert Null herabsetzen, wobei jsie sich aber auch weit genug voneinander entfernen können, um den Durchgang des Ankers 10 zu ermöglichen. Ersichtlich ist es auch möglich, nur die auf einer Seite des Ankers 10 ge-

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legenen Induktorhälften schwenkbar zu lagern oder dies abwechselnd auf einer Seite und der anderen vorzunehmen. Es kann auch eine andere Art der mechanischen Zusammenführung als eine einfache Schwenklagerung vorgesehen sein, die beispielsweise eine Verschiebung der Induktorhälften anstelle einer Schwenkbewegung bewirkt. Ferner kann der Abstand zwischen der Achse 20 und der Mitte des Induktors hinreichend groß gewählt sein, um eine praktisch geradlinige Bewegung der beweglichen Teile des Induktors herbeizuführen. Die Induktorhälften 12, 12' bis 18,18* tragen an ihrem Unterteil Zapfen 22, 22* usw.; um die siöh Rädchen oder Rollen 24, 24* frei drehen können. Zwischen ein Rollenpaar 24,24*"kann ein zugespitzter länglicher Spreizkörper 26 eindringen, der vom Anker 10 getragen wird und auf irgendeine geeignete V/eise daran befestigt ist.

In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Spreizkörper 26 die Form einer Spindel oder Nadel von gegenüber der Länge des Ankers 10 beträchtlicher Länge auf und sind die beiden Rollen 24, 24* jedes Induktorabschnittes in der Nähe des Anfangs Bzw. des Endes des jeweiligen Abschnittes angebracht.

Je nach Länge der Abschnitthälften können diese nur ein einzelnes Paar oder mehrere Rollen tragen, wobei die Länge des Spreizkörpers 26 in Abhängigkeit der Länge der Induktorabschnitte gewählt wird.

Die Einrichtung zum Auseinandertreiben der Statorabschnitthälften könnte auch auf andere Weise verwirklicht werden, mechanisch-elektrisch oder sogar pneumatisch, ohne den Rahmen des Erfindungsgedankens zu verlassen.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die folgende:

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Die Mehrphasenwicklungen 19 des Induktors werden mit Wechselstrom gespeist, und die Hälften jedes Induktorabschnittes ziehen sich magnetisch gegenseitig an, bis sie einander berühren, wenn die Anwesenheit des Ankers 10 sie nicht dabei hindert. Wenn die Induktorhälften einander berühren, ist der Zwischenraum sehr gering und der Verbrauch elektrischer Energie des betreffenden Induktorabschnittes auf ein Minimum herabgesetzt. Beim Durchgang des Ankers 10 werden die entsprechenden Hälften^.wie l4,l4^! und 16,16', des Induktors, zwischen die der Anker 10 einfährt, durcn den Spreiz- ä

körper 26 voneinander entfernt, an dem die Rollen 24, 24* zur Anlage kommen. Der Anker kann sich dann unter der Wirkung der sogenannten Laplace-Kräfte longitudinal verschieben, die durch das vom Induktor hervorgerufene Magnetfeld erzeugt werden.

In dem auseinandergespreizten Induktorbereich hängt der Energieverbrauch von der dem Motor abverlangten mechanischen Leistung ab. Es ist jedoch praktisch nur dieser aktive Bereich, der Strom verbraucht, während die übrigen Bereiche einen praktisch verschwindenden Zwischenraum zwischen sich belassen.

Bei seiner Verschiebung kommt der vom

Anker 10 getragene Spreizkörper 26 mit den Rollen 24 der (

aufeinanderfolgenden Abschnitte in Berührung, wobei der zugespitzte Teil des Spreizkörpers bei seinem Eindringen zwischen ein Rollenpaar diese und die Induktorhälften, an denen sie befestigt sind, zunehmend auseinandertreibt und so einen Zwischenraum schafft, der den Durchgang des Ankers 10 zuläßt.

Zu erwähnen ist, daß das Auseinandertreiben der Induktorhälften gegen die auf Zusammenhalten derselben wirkenden Magnetkräfte geschieht, und daß der Anker 10 somit einen gewissen Betrag mechanischer Arbelt liefern muß, um die Hälften auseinanderzutreiben. Ein

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Teil der aufgewandten Energie kann zurückgewonnen werden, indem an der Rückseite des Spreizkörpers 26 ebenfalls ein zugespitztes Ende vorgesehen wird.

Nach dem Durchgang des Ankers 10 nähern sich die Induktorhälften von selbst ohne schroffen Übergang stetig einander wieder an und liefern eine gewisse Energie an den Anker.10, indem das zugespitzte Ende des Ankers zwischen sich herausdrängen. Der Energieverbrauch wird dadurch wieder auf einen Wert gebracht, der im wesentlichen der tatsächlich auf den Anker übertragenen Leistung entspricht.

Diese besonders einfache und robuste Einrichtung gestattet es, den Verlust an elektrischer Energie auf ein Minimum herabzusetzen, und macht derartige Motoren besonders für Seilbahnen brauchbar, die sich über große Entfernungen erstrecken.

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Claims

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Patentansprüche.

1. Elektrischer Linearmotor mit einem langgestreckten, feststehenden Induktor und einem beweglichen Anker, wobei der Induktor der Länge nach geteilt ist, um den Anker hindurchzulassen, eine Anzahl von längs der Bewegungsrichtung des Ankers hintereinander angeordneten Abschnitten aufweist und der Magnetkreis jedes einzelnen Abschnittes jeweils aus zwei Hälften besteht, die zu beiden Seiten der Durchgangsbahn des Ankers angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (12,12*; 14,14'j 16,16'; I8,l8^f) jedes einzelnen Abschnittes gegeneinander beweglich und Einrichtungen vorgesehen sind, die die Hälften jedes Abschnittes beim Durchgang des Ankers (10) zwischen den betreffenden Hälften in Querrichtung voneinander entfernen und die vor- und nach dem Durchgang des Ankers ihre Annäherung bewirken.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen normalerweise eine Anziehung der Hälften jedes Abschnittes bewirken, und daß der Anker die Auseinanderbewegung auf mechanischem Wege herbeiführt.

5. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Annäherung der Hälften durch die elektromagnetischen Kräfte der in den Induktorwicklungen fließenden Ströme bewirkt wird und ein zugespitzter und mit dem Anker verbundener Spreizkörper (26) die Induktorhälften auseinandertreibt.

4. Motor nach Anspruch J5* dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkörper (26) des Ankers mit reibungsmindernden Mitteln, wie Rollen (24,24'), zusammenwirkt, die an den Induktorhälften angebfacht sind.

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5· Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hälfte jedes Induktorabschnittes um eine feste Achse (20,2O¹) schwenkbar ist.

6. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zugespitzte Spreizmittel an beiden Enden des Ankers vorgesehen sind.

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