DE1937430B2 - Sekundaerteil fuer einen nach dem Polysolenoidsystem arbeitenden Elektro-Linear-Motor - Google Patents

Sekundaerteil fuer einen nach dem Polysolenoidsystem arbeitenden Elektro-Linear-Motor

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DE1937430B2 DE19691937430 DE1937430A DE1937430B2 DE 1937430 B2 DE1937430 B2 DE 1937430B2 DE 19691937430 DE19691937430 DE 19691937430 DE 1937430 A DE1937430 A DE 1937430A DE 1937430 B2 DE1937430 B2 DE 1937430B2
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    • 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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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Sekundärteil mit einem Kern und diesen umgebende, elektrisch leitende, nicht ferromagnetische Ringe mit axialen Begrenzungsflächen fiir einen nach einem aus mehreren, mehrphasig gespeisten, den Sekundärteil eines Linearmotors konzentrisch umgebenden, axial um eine Nutteilung getrennt nebeneinanderliegende Erregerspulen bestehenden Polysolenoidsystem arbeitenden Elektro-Linear-Motor.
  • Infolge der mehrphasigen Erregung dieses Spulensystems wird ein in Achsrichtung des Linearmotors fortschreitendes Wanderfeld erzeugt, das im Sekundärteil Ströme induziert, welche zusammen mit dem Wanderfeld eine axiale Schubkraft auf den Sekundärteil und damit eine Relativbewegung ergeben. Der Sekundärteil besteht bei einigen bekannten Polysolenoid-Linearmotoren aus einem massiven Kern. Seine Zugkraft wurde schon nach der britischen Patentschrift 883 837 und »Electrical Times«, 1966, S. 977, durch eine den Sekundärteil umgebende Schicht aus magnetisch nichtleitendem, aber elektrisch gut leitendem Material, z. B. Kupfer und Eisen, erhöht. Gleichzeitig entstand, namentlich bei ungleichem Luftspalt, die Gefahr ausgeprägter Stellungen, die sich in einer Neigung zum Kleben, Pendeln oder Vibrieren des Sekundärteils äußerte.
  • Es wurde daher nach dem schweizerischen Patent 391 081 vorgeschlagen, den aus einer eisernen Welle oder einem eisernen Rohr gebildeten Sekundärteil mit einer zusammenhängenden kupfernen Hülle zu überziehen. Nebender schwierigen mechanischen Frage der Toleranzen zwischen Kupferzylinder und Eisenkern, namentlich im Unterschied zwischen kaltem und warmem Zustand, ergaben sich neue Schwierigkeiten durch die Tatsache, daß der Luftspalt bei den praktisch in Frage kommenden, meistens etwas leichteren Konstruktionen dazu neigt, ungleich zu sein.
  • Der magnetische Fluß wandert dann zu den engsten Stellen des Luftspaltes; infolge der nicht unterteilten Kupferhülse kann der Läuferstrombelag mitwandern; es bilden sich ungleichmäßig verteilte Kräfte aus, in deren Folge wieder Vorzugsstellungen des Sekundärteils und Rohrverbiegungen, Pendel-, Klebe- und Geräuscherscheinungen, desgleichen sowie ungleiche Erhitzungen auftreten. Die Gefahr ungleicher Verteilung des magnetischen Wanderfelds besteht namentlich bei Reihenschaltung der Ständerspulen. Der Berechner solcher Spulenanordnungen will aber auf die Möglichkeit nicht verzichten, gegebenenfalls die Erregerspulen in Reihe zu schalten.
  • Bei der praktischen Ausführung solcher nicht unterbrochenen Kupferhülsen aus handelsüblichen, ursprünglich nicht für elektrische Zwecke bestimmten Kupferrohren machen sich deren ungleiche Beschaffenheit und Maßtoleranzen in einem Sinne bemerkbar, der ebenfalls zu verschiedener Erwärmung, zusätzlicher Ungleichheit des Luftspalts und zur Rohrverbiegungen führt.
  • Nach der Aufgabe der Erfindung soll ein nach dem Polysolenoid-System arbeitender Elektro-Linear-Motor geschaffen werden, der auch bei Reihenschaltung der Spulen einwandfrei arbeitet und dessen Sekundärteil die geschilderten Nachteile, nämlich die Neigung des Sekundärteils zum Kleben, Pendeln oder Vibrieren bzw. zu ungleichmäßiger Erwärmung, nicht hat.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ringe isoliert sind und daß durch die axialen Begrenzungs- flächen der Ringe eine Schrägung zur Längsachse des Kerns gebildet ist.
  • Durch den schrägen Verlauf der Begrenzungsflächen werden Vorzugsstellen des Sekundärteils vermieden, weil die zum Normalkreis schrägen, sekundären Strombahnen nicht mit den einem Normalkreis folgenden Nutöffnungen des Ständers zusammenfallen. Daß die Schrägung sich bei einem ganzen Umlauf entlang der Schnittkurve ändert, ist unbedenklich und eher nützlich.
  • Die durch die Schrägung sich ergebenden axialen Abstände der Begrenzungsflächen am Umfang der Ringe sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kleiner als die Nutteilung der Erregerspulen und größer als die Breite einer durch die Breite der Erregerspulen bedingten Nutöffnung. Eine gewisse Einschränkung der Schrägung der Ringe ist mit Rücksicht auf den mit einer größeren Schrägung verbundenen kleineren Wicklungsfaktor, zum anderen mit Rücksicht auf die mit größerer Nutschräge verbundene Abnahme der axialen Komponente der Stromkraft und das Auftreten einer zur Achsrichtung senkrechten Komponente derselben gegeben. Beim kleineren Durchmesser ist die erforderliche Schrägung verhältnismäßig groß, wenn man sie nur nach der Teilung der Erregerspulen orientiert. Es genügt jedoch, wenn die Schrägung nur die Breite der Erreger-Nutöffnungen überbrückt. Messungen an kleineren Linearmotoren mit um 180 zur Längsachse des Sekundärteils geneigten Trennebenen bestätigen die Wirksamkeit der schrägen Ringe.
  • Die Begrenzungsflächen der Ringe sind nach einem weiteren Erfindungsmerkmal parallel. Die Ringe sind meistens axial gleich lang.
  • Nur für dafür geeignete Fälle sieht eine Variante der Erfindung vor, die Ringe innerhalb eines Sekundärteils ungleich lang zu machen. Nach einer hinsichtlich der Unterdrückung von Ungleichheiten weniger umfassenden und deshalb nur bei diesen besonders gelagerten Fällen empfohlenen Variante der Erfindung können die axial längeren der ungleichen Ringe um ein Mehrfaches länger als die kürzeren Ringe sein. Die Veränderlichkeit der Ringlänge kann durch Weglassen einzelner bei gleichmäßiger Verteilung der Trennflächen vorhandener Schlitze erreicht werden.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bestehen die Ringe aus Kupfer. Dieser Werkstoff hat sich, wie eingangs erläutert, schon für die ungeteilte Ummantelung eines Sekundårteiles eingeführt. Die Ringe können auch aus Aluminium hergestellt sein.
  • Die zum Herausbilden der bestimmten vorgeschriebenen Strombahnen erforderliche Isolierung der Schrägringe gegeneinander sowie gegen den Kern des Sekundärteils läßt sich auf einfachste Weise durch Lacktränken od. dgl. und in der erforderlichen Dicke herstellen, weil die Spannungen in den Ringen nur Bruchteile eines Volt betragen. Wegen der geringen Stärke stellen die Isolationsschichten auch kein Hindernis gegen den Wärmestrom dar.
  • Die erfindungsgemäßen schrägen Ringe haben die Linearmotoren wesentlich verbessert. Auch bei ungleicher Dicke des Luftspaltes haben sich die Sekundärteile der Linearmotoren bewährt. Die Sekundärteile wurden bereits in Polysolenoid-Linearmotoren verschiedener Systeme eingebaut.
  • Die Ringe sind zum Verhindern des Abriebs auf der Oberfläche mechanisch vergütet.
  • Ein AusFiih Iungsbeispiel der Erfindung ist in der Zcichnung (F i g. 1 und 2) dargestellt und im folgenden näher erläutert: Der Kern 1 des Sekundärteils ist mit Ringen 2 versehen und in einem Gehäuse 3 des Linearmotors axial verschiebbar gelagert. Zwischen den Blechen 4 des Ständers und den Ringen 2 des Sekundärteils ist ein Luftspalt 5 vorhanden.
  • Die Ringe 2 sind aus schräg abgeschnittenen Kupferrohren gebildet und allseitig mit einer dünnen Lackschicht versehen.
  • Die axialen schrägen Begrenzungsflächen 2 a der Ringe 2 ergeben in der Abwicklung des Zylinders eine Spur gemäß der Fig. 2, die in jedem ihrer PunkteP gesetzmäßig unter verschiedenen Winkeln schräg gegen den jeweiligen, durch den Punkt gelegten, zur Längsachse senkrechten Normalkreis verläuft. Die Schrägung ändert sich entlang der Schnittkurve zwischen dem WertO und einem Maximum.
  • Der Maximalwert ist so gelegt, daß der Mittelwert der durch die Schrägung bewirkten Verbesserung ausreichend hoch ist.
  • Da die Teilung der Erregerspulen bei den kleinsten Linearmotoren in der Größenordnung von 10 bis 15 mm, der Läuferdurchmesser etwa bei 20 mm liegt, ist die Schrägung bei einem derartig kleinen Linearmotor verhältnismäßig groß.
  • Patentansprüche: 1. Sekundärteil mit einem Kern und diesen umgebende, elektrisch leitende, nicht ferromagnetische Ringe mit axialen Begrenzungsflächen für einen nach einem aus mehreren mehrphasig gespeisten, den Sekundärteil konzentrisch umgebenden. axial um eine Nutteilung getrennt nebeneinanderliegende Erregerspulen bestehenden Poly- solenoidsystem arbeitenden ElcLtro-Lincar-Motor, dadurch gek e n n zei cli ne t, daß die Ringe (2) isoliert sind und daß durch die axialen Begrenzungsflächen (2 a) der Ringe (2) eine Schrägung zur Längsachse des Kerns (1) gebildet ist.
  • 2. Sekundärteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schrägung sich ergebenden axialen Abstände der Begrenzungsflächen (2 a) am Umfang der Ringe (2) kleiner als die Nutteilung der Erregerspulen (4) und größer als die Breite einer durch die Breite der Erregerspulen bedingten Nutöffnung sind.
  • 3. Sekundärteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsflächen (2 a) der Ringe (2) parallel sind.
  • 4. Sekundärteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (2) axial gleich lang sind.
  • 5. Sekundärteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (2) axial ungleich lang sind.
  • 6. Sekundärteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axial längeren der ungleichen Ringe (2) um ein Mehrfaches länger als die kürzeren Ringe (2) sind.
  • 7. Sekundärteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (2) aus Kupfer bestehen.
  • 8. Sekundärteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß die Ringe (2) aus Aluminium bestehen.

Claims (1)

  1. 9. Sekundärteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Ringe (2) mechanisch vergütet ist.
DE19691937430 1969-07-23 1969-07-23 Sekundaerteil fuer einen nach dem Polysolenoidsystem arbeitenden Elektro-Linear-Motor Withdrawn DE1937430B2 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4217357A1 (de) * 1992-05-26 1993-12-02 Oswald Elektromotoren Gmbh Linearmotor
DE19719596A1 (de) * 1997-05-09 1998-11-19 Rovema Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung eines Kraftstoßes

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DE4217357A1 (de) * 1992-05-26 1993-12-02 Oswald Elektromotoren Gmbh Linearmotor
DE19719596A1 (de) * 1997-05-09 1998-11-19 Rovema Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung eines Kraftstoßes
DE19719596B4 (de) * 1997-05-09 2004-02-12 Rovema Verpackungsmaschinen Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung eines Kraftstoßes

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