DE19846872A1

DE19846872A1 - Linear motor, especially linear switched reluctance motor, has measurement arrangement connected to power coils to generate control signals depending on measured coil inductances

Info

Publication number: DE19846872A1
Application number: DE1998146872
Authority: DE
Inventors: Eberhard Tuengler; Thomas Schuster
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2018-10-13
Also published as: DE19846872B4; DE19861223B4

Abstract

The linear motor has a stator containing at least one coil body with several power coils (1) and a uniform, linear sequence of magnetic salient poles. A reaction part (2) is movable along the stator with at least two salient poles, with sensors that output signals depending on the reaction part position. There is also and a control circuit. A measurement arrangement is connected to the power coils so that the coil inductances can be measured, depending on the position of the reaction part relative to the power coils. This has devices for generating control signals depending on the measured inductances. An Independent claim is also included for a method of operating a linear switched reluctance motor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearmotor nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.The invention relates to a linear motor according to the preamble of claim 1.

Rotatorische geschaltete Reluktanzmotoren sind lange bekannt. Bereits in der Siemens Zeitschrift, Ausgabe 1935, Seite 157 ff, wird ein elektronisches Antriebssystem beschrieben, das aus einem Elektromotor veränderlicher Reluktanz mit ausgeprägten Polen sowohl am Stator wie auch am Rotor besteht, deren Induktivität sich zyklisch mit der Bewegung des Rotors ändert, und mit einer Schafteinrichtung ausgestattet ist, die den Spulenstrom in Abhängigkeit von der Rotorposition ein- und ausschaltet.Rotary switched reluctance motors have long been known. Already in the Siemens magazine, Edition 1935, page 157 ff, describes an electronic drive system that consists of a Electric motor of variable reluctance with pronounced poles both on the stator and on the Rotor exists, the inductance changes cyclically with the movement of the rotor, and with one Shaft device is equipped that the coil current depending on the rotor position and turns off.

Aus dem MM Maschinenmarkt (Sonderdruck, Heft Nr. 15 vom 7. 4. 1997 und Heft Nr. 18, 28. 4. 1997) ist bekannt, daß ein Reluktanzmotor im Dauerbetrieb eine höhere Leistungsausbeute hat als ein Asynchronmotor. Dabei ist die Leistungsausbeute definiert als seine maximal abgegebene Leistung pro Volumen oder Gewichtseinheit.From the MM machine market (special edition, issue No. 15 of April 7, 1997 and issue No. 18, April 28, 1997) it is known that a reluctance motor has a higher power yield in continuous operation has as an asynchronous motor. The power yield is defined as its maximum output per volume or unit of weight.

Aus der EP 0188257A2 sind bei linearen geschalteten Reluktanzmotoren Motoren bekannt, bei denen der hauptsächliche Teil des Magnetflusses im Reaktionsteil in Bewegungsrichtung gerichtet ist. Dabei wird zumeist der Magnetfluß von einer ersten Leistungsspule über das Reaktionsteil und eine zweite Leistungsspule geschlossen. Diese beiden Leistungsspulen sind entweder benachbart oder es befinden sich zwischen den beiden Leistungsspulen weitere Leistungsspulen, durch die kein Magnetfluß hindurchfließt.Motors are known from EP 0188257A2 in the case of linear switched reluctance motors which the main part of the magnetic flux in the reaction part is directed in the direction of movement is. The magnetic flux is usually from a first power coil through the reaction part and a second power coil closed. These two power coils are either adjacent or there are further power coils between the two power coils, through which no magnetic flux flows.

Die Einleitung des Magnetflusses kann senkrecht zur Bewegungsrichtung des Reaktionsteiles entweder in Richtung der Stator-Reaktionsteil-Verbindungsrichtung oder senkrecht dazu durchgeführt werden. Diese Einleitung kann auch kraftkompensiert erfolgen, wie in der US 4970421 gezeigt wurde.The introduction of the magnetic flux can be perpendicular to the direction of movement of the reaction part either in the direction of the stator-reaction part connection direction or perpendicular to it be performed. This initiation can also be force-compensated, as in the US 4970421 was shown.

Es sind auch Motoren bekannt, bei denen der hauptsächliche Teil des Magnetflusses im Reaktionsteil senkrecht zur Bewegungsrichtung gerichtet ist. (DE 44 28 321). Diese Motoren unterscheiden sich im Ablauf der Schaltvorgänge oder Bestromung der Leistungsspulen von den oben genannten.Motors are also known in which the main part of the magnetic flux in the Reaction part is directed perpendicular to the direction of movement. (DE 44 28 321). These engines differ in the sequence of switching operations or energization of the power coils from the mentioned above.

Die Pole des rotatorischen Reluktanzmotors, insbesondere des Rotors, wurden nicht nur als mechanisch ausgeprägt beschrieben, sondern beispielsweise in der DE 39 05 997 auch als nur magnetisch ausgeprägt. Dabei können die sonst üblichen Auslassungen mit nicht oder schlecht magnetisierbaren Stoffen ausgefüllt werden, beispielsweise Aluminium oder Kunststoff.The poles of the rotary reluctance motor, especially the rotor, were not only considered mechanically pronounced described, but for example in DE 39 05 997 as only magnetically pronounced. The usual omissions may or may not be bad magnetizable materials, such as aluminum or plastic.

Allen Reluktanzmotoren gemeinsam ist jedoch, daß die Induktivität bei Eintritt eines Poles des Reaktionsteils in den empfindlichen Bereich der Leistungsspule von einem gewissen Anfangswert auf einen gewissen Maximalwert ansteigt und beim Austritt wieder abfällt. In der DE 43 11 664 wird dazu ein aus linearen oder konstanten Stücken zusammengesetzter Verlauf der Induktivität angenommen. Strenggenommen ist dies eine Idealisierung. In der US 4970421 ist hingegen auch der Verlauf der Randfelder angedeutet. Diese bewirken ein Verrunden des Verlaufes der Induktivität. All reluctance motors have in common, however, that the inductance when a pole of the Reaction part in the sensitive area of the power coil from a certain initial value rises to a certain maximum value and falls again when leaving. In DE 43 11 664 For this purpose, a course of the inductance composed of linear or constant pieces becomes accepted. Strictly speaking, this is an idealization. In US 4970421, however, is also the course of the marginal fields indicated. These round off the course of the Inductance.

Beim Reluktanzmotor ist ein allgemein bekanntes Problem die Geräuschentwicklung. Schon die oben aufgeführte Schrift (Siemens Zeitschrift, Ausgabe 1935, Seite 157 ff) erwähnt dieses Problem. Diese Schwingungen, die Fertigungstoleranzen und die Verdrückungen durch Magnetostriktion und Kompressionen bewirken weitere Veränderungen des Verlaufes der Induktivität.A common problem with the reluctance motor is noise. Already that This document mentioned above (Siemens Zeitschrift, 1935 edition, page 157 ff) mentions this Problem. These vibrations, the manufacturing tolerances and the displacements due to Magnetostriction and compression cause further changes in the course of the Inductance.

Beim geschalteten Reluktanzmotor wird jeweils eine Leistungsspule ungefähr dann eingeschaltet, wenn der Pol des Reaktionsteils vor dem Pol der Leistungsspule steht. Für das genaue Bestimmen dieses Einschaltpunktes gibt es verschiedene Lösungen. Allgemein bekannt ist, einen Drehwinkelsensor, beispielsweise einen Inkrementalgeber oder einen Resolver, zu verwenden, der den Drehwinkel bestimmt (EP0577843, DE 40 31 816).When the reluctance motor is switched on, one power coil is switched on approximately when the pole of the reaction part is in front of the pole of the power coil. For the exact There are various solutions for determining this switch-on point. It is generally known that one To use an angle of rotation sensor, for example an incremental encoder or a resolver, which determines the angle of rotation (EP0577843, DE 40 31 816).

Ebenso können beispielsweise Lichtschranken verwendet werden (DE 41 02 263), die allerdings montiert werden müssen und außer Störanfälligkeit den Nachteil erhöhter Kosten haben.Likewise, light barriers can be used, for example (DE 41 02 263), however must be installed and, apart from susceptibility to malfunction, have the disadvantage of increased costs.

Es sind verschieden Formen von Reaktionsteilen bekannt. Der wichtigste Unterschied besteht in der Länge des Reaktionsteiles. In der EP 0188257A2 wird ein Reaktionsteil gezeigt, das eine endliche Länge hat. Bei dieser Ausprägungsform führt die Bestromung aller Leistungsspulen des Stators zu großen Verlusten an Energie und gegebenenfalls zu EMV-Problemen.Different forms of reaction parts are known. The main difference is in the length of the reaction part. In EP 0188257A2 a reaction part is shown, the one has finite length. In this form, the energization of all power coils of the Stators to large losses in energy and possibly to EMC problems.

Ebenfalls ist ein rund geschlossenes Reaktionsteil aus der DE 40 33 913 bekannt. Hierbei führt die Bestromung aller Leistungsspulen des Stators zu einer Erhöhung der Vorschubskräfte, wenn sie in der richtigen Abfolge erfolgt.A round closed reaction part is also known from DE 40 33 913. Here, the Powering all stator power coils increases the feed forces when in in the right order.

Aus der DE 29 50 2620 U1 ist ein Linearmotor bekannt, bei dem die Leistungsspulen elektronisch kommutiert werden. Aus der EP 0188257 A2 ist ein Linearmotor bekannt, bei dem die Pole einzeln steuerbar sind.A linear motor is known from DE 29 50 2620 U1 in which the power coils are electronic be commutated. A linear motor is known from EP 0188257 A2, in which the poles individually are controllable.

Das grundsätzliche Prinzip der Bestromung der Leistunsspulen beim linearen geschalteten Reluktanzmotor ist das gleiche wie beim rotatorischen. Wenn das Reaktionsteil aber eine endliche Länge hat, genügt es, die Leistungsspulen im Raumbereich um das Reaktionsteil herum zu bestromen. Eine dauerhafte Bestromung der Leistungsspulen hätte einen großen Energieverbrauch zur Folge.The basic principle of energizing the power coils with the linear switched Reluctance motor is the same as the rotary one. If the reaction part is finite Length, it is sufficient to close the power coils in the space around the reaction part energize. A permanent energization of the power coils would have a big one Resulting in energy consumption.

Die Bestromung der Leistungsspulen erfolgt durch Anschluß an eine Gleichstrom- oder Gleichspannungsquelle. Dabei kann man eine Stromquelle auch als Spannungsquelle verstehen unter geeigneter Wahl der Definition des Innenwiderstandes. Im weiteren Verlauf wird der Begriff Spannungsquelle verwendet.The power supply to the power coils takes place by connection to a direct current or DC voltage source. A current source can also be understood as a voltage source with a suitable choice of the definition of the internal resistance. In the further course of the term Power source used.

Unter einer Gleichspannungsquelle wird eine eine oder mehrere Gleichspannungen umfassende Spannungsquelle verstanden, wobei die erzeugten Gleichspannungen entweder konstant sind, wie von einer Batterie her bekannt, oder eine Restwelligkeit aufweisen, wie von einem einen Wechselstrom gleichrichtenden Gleichrichter mit oder ohne Glättungskondensator her bekannt, oder pulsierend sind, wie beispielsweise von einem einen einphasigen Wechselstrom gleichrichtenden Gleichrichter, der nur einer Diode umfaßt, her bekannt.A DC voltage source is one or more DC voltages Understanding voltage source, the DC voltages generated are either constant, such as known from a battery, or have a ripple, as from one AC rectifier with or without smoothing capacitor known, or pulsating, such as from a single phase alternating current rectifying rectifier, which comprises only one diode, is known.

Zur Feststellung der Position des Reaktionsteiles des Linearmotors sind beim zitierten Stand der Technik Sensoren nötig. Diese Sensoren können wie beim rotatorischen Motor einerseits die oben zitierten Aufgaben haben, andererseits müssen sie den Anfang oder das Ende eines endlichen Reaktionsteiles detektieren.To determine the position of the reaction part of the linear motor are the Technology sensors necessary. As with the rotary motor, these sensors can do the one above have quoted tasks, on the other hand they have to start or end a finite Detect reaction part.

Wenn das Reaktionsteil mit seinem Anfang sich der Spule nähert, muß die Spule bestromt werden. Dieser 'Randeffekt' ist ein prinzipieller Unterschied zu rotatorischen geschalteten Reluktanzmotoren, bei denen alle Spulen periodisch betrieben werden. Diejenigen Leistungsspulen, die im Raumbereich des Reaktionsteiles sich befinden, können mit ähnlichen Abfolgen von Schaltzyklen betrieben werden wie rotatorische geschaltete Reluktanzmotoren. Dies soll im Folgenden als Arbeitsverhalten bezeichnet werden.When the beginning of the reaction part approaches the coil, the coil must be energized become. This 'edge effect' is a fundamental difference to rotatory switched ones Reluctance motors in which all coils are operated periodically. Those Power coils located in the area of the reaction part can be used with similar ones Sequences of switching cycles are operated like rotary switched reluctance motors. This shall be referred to as work behavior in the following.

Die Leistungsspulen außerhalb des Raumbereiches befinden sich im Ruheverhalten. Dabei nehmen diese nur eine Sensorfunktion ein.The power coils outside the room area are at rest. Here they only have a sensor function.

Sensoren, wie beispielsweise Lichtschranken, sind teuer, störanfällig, müssen montiert und justiert werden.Sensors, such as light barriers, are expensive, prone to failure, have to be installed and adjusted become.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Linearmotor eine erhöhte Betriebssicherheit in einfacher und kostengünstiger Weise zu erreichen.The invention has for its object an increased operational reliability in a linear motor to achieve in a simple and inexpensive manner.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand nach Anspruch 1.The object is achieved by the subject matter according to claim 1.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen linearen geschalteten Reluktanzmotors mit Sensoren liegt darin, daß die Leistungsspulen als Sensoren verwendet werden. Die Leistungsspulen sind ohnehin bei derartigen Motoren immer vorhanden. Da sie als Sensoren verwendet werden entfällt jeder Justier- oder Fertigungsaufwand, der nötig wäre, Sensoren, wie beispielsweise Lichtschranken, relativ zu den Leistungsspulen zu justieren oder montieren.The advantage of the linear switched reluctance motor according to the invention with sensors lies in that the power coils are used as sensors. The power coils are anyway always present in such engines. Since they are used as sensors, everyone is eliminated Adjustment or manufacturing effort that would be necessary, sensors such as light barriers, to adjust or assemble relative to the power coils.

Bei einer Ausführungsform sind die sich im Ruheverhalten befindenden Leistungsspulen nicht gänzlich unbestromt, sondern die für die Sensorfunktion notwendigen Strom- oder Spannungsverläufe in die Leistungsspulen werden eingeprägt. Vorteilhaft ist dabei, daß die Stärke dieser Strom- oder Spannungsverläufe so gering ist, daß dadurch nur unwesentliche Vorschubskräfte entstehen.In one embodiment, the power coils are not at rest completely de-energized, but the current or necessary for the sensor function Voltage curves in the power coils are impressed. It is advantageous that the strength this current or voltage curve is so small that it is only insignificant Feed forces arise.

Nach Detektion des Anfangs des Reaktionsteils bzw. des Eintreffens des ersten Pols wird das Ruheverhalten beendet und das Arbeitsverhalten begonnen. Die Leistungsspule arbeitet dann nicht mehr nur als Sensor, sondern wird so bestromt, daß wesentliche Vorschubskräfte entstehen. Im wesentlichen wird die Leistungsspule im Arbeitsverhalten dann bestromt, wenn ein Pol sich im Bereich der Leistungsspule befindet. Der genaue Ablauf der Schaltvorgänge und des Stromverlaufs hängt von der Art des Motors ab.After detection of the beginning of the reaction part or the arrival of the first pole, this becomes Resting behavior ended and working behavior started. The power coil then works no longer just as a sensor, but is energized so that significant feed forces are generated. Essentially, the power coil is energized in the working behavior when a pole is in the Area of the power coil is located. The exact sequence of the switching operations and the Current flow depends on the type of motor.

Der empfindliche Bereich um die Leistungsspule herum, hängt von der Empfindlichkeit der Elektronik entscheidend ab. Bei sehr empfindlicher Elektronik ist es möglich, das Eintreffen des Reaktionsteiles früher zu detektieren. In diesem Fall ist dann der empfindliche Raumbereich größer als bei unempfindlicherer Elektronik. Bei Auswahl der Empfindlichkeit der Elektronik ist auch der Verschmutzungsgrad der Umgebung zu berücksichtigen, da bei hoher Empfindlichkeit auch öfter Fehlsignale auftreffen können.The sensitive area around the power coil depends on the sensitivity of the Electronics. With very sensitive electronics it is possible to prevent the arrival of the Detect reaction part earlier. In this case it is the sensitive area of the room larger than less sensitive electronics. When selecting the sensitivity of the electronics also take into account the degree of pollution of the environment, as it is highly sensitive false signals can also occur more often.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Steuerungsschaltung mit Leistungsteil in einen zentralen Teil, der die Gleichspannung zur Verfügung stellt und dezentrale Teile, die jeweils einer Leistungsspule zugeordnet sind, aufgeteilt. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß bei gleichartiger Ausführung dieser dezentralen Module sich die Vereinfachungen wie Kosteneinsparungen durch Massenproduktion, einfache Installation und Verdrahtung ergeben. Vorzugsweise sind für die Verdrahtung spezielle Stecker und Kabel zu fertigen und die Montage zu automatisieren.In a further embodiment, the control circuit with the power section is integrated into one central part, which provides the DC voltage and decentralized parts, each one Power coils are assigned to split. It is particularly advantageous that the same Execution of these decentralized modules through the simplifications such as cost savings Mass production, easy installation and wiring result. Are preferably for the Wiring to manufacture special plugs and cables and automate assembly.

Dabei enthalten die dezentralen Teile die Meßmittel für Strom und Spannung, die Auswerteelektronik zur Bestimmung der Induktivität oder einer ihr verwandten Größe. Außerdem ist mindestens ein Schalter zum Zu- und Abschalten des Stromes der Leistungsspule vorhanden, wobei dieser Schalter angesteuert wird von einer einen Komparator enthaltenden Elektronik, die den bestimmten Meßwert vergleicht mit einem vorgegeben Schwellwert.The decentralized parts contain the measuring equipment for current and voltage Evaluation electronics for determining the inductance or a variable related to it. Moreover there is at least one switch for switching the current of the power coil on and off, this switch being controlled by electronics containing a comparator, the compares the determined measured value with a predetermined threshold value.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Ansteuerung getaktet durchgeführt, insbesondere mit einem Pulsweitenmoduations-Verfahren. Überlagert zu diesen Pulsweiten-modulierten Strom- und Spannungsverläufen werden die für die Sensorfunktion notwendigen Strom- und Spannungverläufe. Besonders vorteilhaft ist dabei die Steuerbarkeit der Größe der Spannung.In a further embodiment, the control is carried out clocked, in particular with a pulse width modulation process. Superimposed on these pulse width modulated current and Voltage curves are the current and necessary for the sensor function Voltage curves. The controllability of the magnitude of the voltage is particularly advantageous.

Bei einer Ausführungsform wird die Induktivität kontinuierlich erfaßt. Vorteilhaft ist dabei, daß dann ständig ein Meßwert zur Verfügung steht im Gegensatz zu den zeitdiskreten Meßverfahren.In one embodiment, the inductance is continuously sensed. It is advantageous that then In contrast to the time-discrete measurement methods, a measured value is always available.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine hohe Frequenz in die Leistungsspule eingeprägt. Vorzugsweise ist die Spuleninduktivität dabei Teil eines Oszillators. Von Vorteil ist die einfache Bestimmung der Induktivität mittels Bestimmung der Phasenverschiebung. Alternativ können aber auch andere, dem Fachmann bekannte Meßverfahren zur Bestimmung der Induktivität der Leistungsspule können angewendet werden.In a further embodiment, a high frequency is impressed in the power coil. The coil inductance is preferably part of an oscillator. The advantage is the simple one Determination of the inductance by determining the phase shift. Alternatively, you can also other measuring methods known to the person skilled in the art for determining the inductance of the Power coils can be applied.

Bei einer weiteren Ausführungsform werden diskrete Meßverfahren eingesetzt. Von Vorteil ist dabei die Einfachheit der verwendeten Elektronik und des Meßverfahrens. Dabei wird für einen kurzen Zeitabschnitt die Gleichspannung an die Spule angelegt, bzw. abgeschaltet, je nach Zustand vor Beginn der Messung. Für diesen kurzen Zeitabschnitt wird von der erfindungs gemäßen Elektronik ein Mittelwert, ein Spitzenwert, ein Wert für eine zeitdiskrete Ableitung oder ein tiefpaßgefilterter Wert von Spannung oder Strom bestimmt.In a further embodiment, discrete measuring methods are used. Is an advantage the simplicity of the electronics used and the measuring process. It is for one short period of time the DC voltage is applied to the coil or switched off, depending on State before the start of the measurement. For this short period of time, the invention electronics a mean value, a peak value, a value for a time-discrete derivation or determines a low pass filtered value of voltage or current.

Die Erfindung betrifft auch ein Arbeitsverhalten, bei dem die Leistungsspulen dauerhaft oder nur zeitweise eine Sensorfunktion haben können.The invention also relates to a working behavior in which the power coils are permanent or only can temporarily have a sensor function.

Besonders vorteilhaft ist es, direkt die Änderung der Induktivität der Leitungsspule zu bestimmen. Daraus läßt sich auch die Induktivität bestimmen. Bei hohen Geschwindigkeiten des Reaktionsteiles muß die Elektronik das Umschalten von Ruheverhalten ins Arbeitsverhalten jedoch schnell bewirken. In diesem Fall sind nach der Zeit differenzierte Größen vorteilhafter.It is particularly advantageous to directly determine the change in the inductance of the line coil. The inductance can also be determined from this. At high speeds the Reaction part, the electronics must switch from resting behavior to working behavior however effect quickly. In this case, sizes differentiated by time are more advantageous.

Zur Kompensation von Temperatureffekten, wie beispielsweise der Erwärmung des Spulenkörpers und damit einhergehender Änderung der Permeabilität des Spulenkörpers ist es vorteilhaft in einer erfindungsgemäßen Weiterbildung, eine weitere Spule in den Spulenkörper einzubringen, deren Magnetfeldlinien im wesentlichen im Spulenkörper verlaufen und nicht in das Reaktionsteil übertreten.To compensate for temperature effects, such as heating the coil former and the associated change in the permeability of the coil body, it is advantageous in one Further development according to the invention to introduce a further coil into the coil body, the Magnetic field lines run essentially in the coil body and not in the reaction part violate.

Vorteilhaft ist es, die relative Induktivitätsänderung zu bestimmen, da dieser Wert somit temperaturunabhängig ist. In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann diese Bestimmung in einer Wheatstonebrückenschaltung erfolgen, wobei die beiden Leistungsspulen in Reihe geschaltet werden und die Mittenspannung mit der Mittenspannung einer Reihenschaltung aus zwei ohmschen Widerständen verglichen wird.It is advantageous to determine the relative change in inductance, since this value is thus is independent of temperature. In a further development according to the invention, this determination can a Wheatstone bridge circuit, the two power coils in series are switched and the center voltage with the center voltage of a series circuit two ohmic resistances is compared.

Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Strom- und Spannungverläufe so gewählt, daß nach Steuer- und Regelverfahren geregelt wird, die unter der Annahme der wegproportionalen Zu- oder Abnahme der Induktivität berechnet und entwickelt wurden und eine möglichst gleichmäßige Vorschubskraft ermöglicht. Von Vorteil ist dabei die ruhige Bewegung des Reaktionsteils.In a further embodiment, the current and voltage profiles are chosen so that is regulated according to tax and regulation procedures, which are based on the assumption of or decrease in inductance were calculated and developed as uniformly as possible Feed force enables. The calm movement of the reaction part is advantageous here.

In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung besitzt der Spulenkörper des Reaktionsteiles einen geblechten lamellenartigen Aufbau. Von Vorteil ist die Verminderung der Wirbelstromverluste. Das Gleiche gilt für den Spulenkörper des Stators.In a further development according to the invention, the coil body of the reaction part has one laminated lamellar structure. The reduction in eddy current losses is advantageous. The The same applies to the coil body of the stator.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist ein einfacher Aufbau des Spulenkörpers aus Teilstücken, die derart ausgebildet sind, daß die Leistungsspulen aufsteckbar sind.An advantageous development is a simple construction of the bobbin from sections that are designed such that the power coils can be plugged on.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Pole des Reaktionsteiles und des Stators gebildet aus vielen kleinen Erhebungen und Tälern, also wiederum aus kleinen Polen. Diese geometrische Ausführung hat zur Folge, daß die Induktivität als Funktion der Position stufenförmig anwächst oder abfällt. Dadurch ist eine genauere diskrete Positionierung möglich. In an advantageous embodiment, the poles of the reaction part and the stator are formed many small elevations and valleys, again from small Poles. This geometric Execution has the consequence that the inductance increases in a step-like manner as a function of the position or falls off. This enables more precise, discrete positioning.

Reference list

11

Leistungsspule
Power coil

22nd

Reaktionsteil
Reaction part

33rd

Spulenkörper der Leistungsspule
Coil body of the power coil

1010th

Differenzierer
Differentiators

1111

Pulsgenerator mit Logikschaltung
Pulse generator with logic circuit

1212th

, ,

1313

Differenzierer
Differentiators

1414

, ,

1515

, ,

1616

, ,

1717th

Widerstände
Resistances

1818th

Shuntwiderstand
Shunt resistance

1919th

, ,

2020th

Freilaufdioden
Free wheeling diodes

2121

Leistungsspule
Power coil

2222

, ,

2323

Schalter
switch

8181

Grundplatte
Base plate

8282

Linearführung
Linear guide

8383

Befestigungsvorrichtung für die Sensoren
Fastening device for the sensors

8484

Sensoren
Sensors

8585

Träger
carrier

8686

Geberlineal
Encoder ruler

9191

Kugellager
ball-bearing

9292

Rad für seitliche Führung
Side guide wheel

9393

Rad
wheel

Ein erstes Ausführungsbeispiel wird nun zur Veranschaulichung der Erfindung erläutert. In der Fig. 1 ist eine Leistungsspule 1 gezeigt, die auf einen Polschuh aufsteckbar ist. Das Reaktionsteil 2 tritt in den empfindlichen Bereich der Leistungsspule ein und bewegt sich mit einer Eintrittsgeschwindigkeit weiter in Pfeilrichtung nach rechts. Die Induktivität nimmt zu, da der Polschuh magnetisch ausgeprägt ist, d. h. aus magnetisierbarem hervorstehendem Material ist. In der Fig. 2 ist der zu erwartende Induktivitätsverlauf und ein beispielhafter, zu erzeugender Stromverlauf gezeigt.A first embodiment will now be explained to illustrate the invention. In FIG. 1, a power coil 1 is shown, which is attachable to a pole shoe. The reaction part 2 enters the sensitive area of the power coil and moves further at an entry speed in the direction of the arrow to the right. The inductance increases because the pole piece is magnetically pronounced, ie is made of magnetizable protruding material. FIG. 2 shows the expected inductance curve and an exemplary current curve to be generated.

Dabei und in der folgenden Beschreibung ist, wenn nicht anders erwähnt, eine im wesentlichen gleichförmige Bewegung des Reaktionsteiles zugrunde gelegt. D. h., daß der Weg x mit der Zeit t nur über einen Proportionalitätsfaktor zusammenhängt.Here and in the following description, unless otherwise stated, is essentially one based on uniform movement of the reaction part. That is, the path x with time t is related only to a proportionality factor.

Der Sensor 1 erfaßt zusammen mit seiner Auswerteschaltung die Induktivität der Leistungsspule 1 und schaltet ab dem Überschreiten des Wertes L_krit den Strom zu. Der genaue Verlauf der Spannung ist von der Steuerungsschaltung mit Leistungsteil bestimmt. Im einfachsten Fall wird für eine gewisse Zeit eine positive Spannung an die Spule angelegt und dann für eine gewisse Zeit eine negative Spannung. Der positive und negative Wert kann mittels einer PWM-Modulation erzeugt werden. In der Fig. 2 ist beim Stromverlauf der zusätzlich eingespeiste Strom, der für die Sensorfunktion benötigt wird, nicht dargestellt.The sensor 1, together with its evaluation circuit, detects the inductance of the power coil 1 and switches on the current when the value L _{crit is} exceeded. The exact course of the voltage is determined by the control circuit with the power section. In the simplest case, a positive voltage is applied to the coil for a certain time and then a negative voltage for a certain time. The positive and negative values can be generated using PWM modulation. In FIG. 2, the additional current that is required for the sensor function is not shown for the current profile.

Die in diesem Beispiel verwendeten Zeitabstände bestimmen die Maximalgeschwindigkeit des Reaktionsteiles ebenso wie auch die Höhe der Spannungen und die Spulenauslegung.The time intervals used in this example determine the maximum speed of the Reaction part as well as the level of the voltages and the coil design.

Die Induktivitätsmessung kann mittels der dem Fachmann bekannten Methoden unter Benutzung von Wechselspannungen durchgeführt werden.The inductance measurement can be carried out using the methods known to the person skilled in the art of alternating voltages.

Ebenso ist es möglich, die Leistungsspule für einen sehr kurzen Zeitabschnitt mit regelmäßiger Wiederholung an die Gleichspannungsquelle U_Z zu legen und dabei den Strom oder die Stromänderung zu erfassen. Diese ist ein Maß für die Induktivität der Spule.It is also possible to apply the power coil to the DC voltage source U _Z for a very short period of time with regular repetition and to detect the current or the change in current. This is a measure of the inductance of the coil.

In der Fig. 2 ist ein idealisierter Stromverlauf für das erste Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Steuerungsschaltung mit Leistungsteil kann dabei beispielsweise als System mit Stromregelung ausgestattet sein. Die Stromregelung muß trotz der sich ändernden Induktivität möglichst den gewünschten Stromverlauf liefern.An idealized current profile for the first exemplary embodiment is shown in FIG. 2. The control circuit with the power section can be equipped, for example, as a system with current regulation. Despite the changing inductance, the current control must deliver the desired current profile as far as possible.

Da der in Fig. 1 gezeigte Induktivitätsverlauf mehrere Stellen hat, bei denen die Ableitung der Induktivität Unstetigkeiten hat, ist es verständlich, daß ein Stromregler an diesen Stellen besonders gefordert ist. Vor Eintreten des Reaktionsteiles 2 in den empfindlichen Bereich der Leistungsspule 1 (x₁) soll der Stromregler einen verschwindenden Strom regeln. Danach soll der Strom auf den Wert l₁ gebracht werden. Wenn das Reaktionsteil 2 den Eintrittvorgang abgeschlossen hat (x₂), soll der Strom auf den ständig mit der Zunahme von x fallenden Wert l geregelt werden usw..Since the inductance curve shown in FIG. 1 has several points at which the inductance derivative has discontinuities, it is understandable that a current regulator is particularly required at these points. Before the reaction part 2 enters the sensitive area of the power coil 1 (x ₁ ), the current regulator should regulate a vanishing current. Then the current should be brought to the value l ₁ . When the reaction part 2 has completed the entry process (x ₂ ), the current should be regulated to the value l, which decreases continuously with the increase in x, etc.

Wenn die Regelparameter weich eingestellt sind, ist ein signifikantes Überschwingen des Stromes an den Positionen x₁, x₂, x₃, x₄ unvermeidlich. Aus diesem Überschwingen kann ein Signal abgeleitet werden, das zur Bestimmung der jeweiligen Position x₁, x₂, x₃, x₄ und damit zum Ein- oder Ausschalten von Spannungen verwendet werden kann. If the control parameters are set softly, a significant overshoot of the current at positions x ₁ , x ₂ , x ₃ , x _{4 is} inevitable. From this overshoot, a signal can be derived which can be used to determine the respective position x ₁ , x ₂ , x ₃ , x ₄ and thus to switch voltages on or off.

Dieses Verfahren der Regelung genügt bei dem ersten Ausführungsbeispiel, um das Ein- und Ausschalten zu bestimmen; es ist daher unabhängig von der Zeit oder Geschwindigkeit. Je nach Last und je nach Gleichspannungsquelle U_Z stellt sich eine Geschwindigkeit ein.This method of control is sufficient in the first embodiment to determine the switching on and off; it is therefore independent of time or speed. Depending on the load and the DC voltage source U _Z , a speed is established.

Bei dieser ersten Ausführungsform genügt für jede Leistungsspule jeweils eine dezentrale elektronische Schaltung, die eine Stromwerterfassung des Stromes der Leistungsspule beinhaltet und der der Wert der Gleichspannungsquelle U_Z zur Bestimmung der Induktivtät zugeführt wird. Außerdem hat diese dezentrale elektronische Schaltung zur Aufgabe, mittels einer Komparatorschaltung den bestimmten Wert der Induktivität der Leistungsspule mit kritischen Werten zu vergleichen, den oder die elektronischen Schalter anzusteuern und demgemäß eine Spannung an die Leistungsspule anzulegen. Der zentrale Teil der Steuerungsschaltung mit Leistungsteil muß dabei nur die Gleichspannungsquelle U_Z bereitstellen.In this first embodiment, a decentralized electronic circuit is sufficient for each power coil, which includes a current value detection of the current of the power coil and to which the value of the DC voltage source U _{Z is} fed in order to determine the inductance. In addition, this decentralized electronic circuit has the task of comparing the specific value of the inductance of the power coil with critical values by means of a comparator circuit, of controlling the electronic switch (s) and, accordingly, of applying a voltage to the power coil. The central part of the control circuit with the power section only has to provide the DC voltage source U _Z.

In einer vorteilhaften Weiterbildung können die dezentralen elektronischen Schaltungen vom zentralen Teil der Steuerungsschaltung mit Leistungsteil Strom- und Spannungswerte vorgegeben bekommen und Werte, wie beispielsweise die Position des Reaktionsteiles zurückmelden.In an advantageous development, the decentralized electronic circuits from central part of the control circuit with power section current and voltage values specified get and report values, such as the position of the reaction part.

In der Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform Prinzipschaltung gezeigt, mit der ein erfindungsgemäßes dezentral angeordnetes Schaltungsteil realisiert wird. Vom zentralen Teil der Steuerungsschaltung mit Leistungsteil wird die Gleichspannung U_Z geliefert. Diese Gleichspannungsquelle kann entweder zwei Potentiale besitzen, also beispielsweise eine Batterie sein, oder drei Potentiale umfassen, beispielsweise U_Z/2, 0 V, -U_Z/2.In FIG. 3, a preferred embodiment principle circuit is shown with which an inventive decentrally arranged circuit portion is realized. The DC voltage U _{Z is} supplied by the central part of the control circuit with the power unit. This DC voltage source can either have two potentials, for example, be a battery, or comprise three potentials, for example U _Z / 2, 0 V, -U _Z / 2.

Der Leistungsspule 21 sind die Freilaufdioden 19 und 20 zugeordnet. Zur Bestromung werden die elektronischen Schalter, beispielsweise IGBT's, geschlossen. Bei Bestromung fällt am Shuntwiderstand 18 eine Spannung ab. Block 10 ist ein Differenzierer. Er kann aber auch durch einen Spitzenwertfilter, Tiefpaß oder einen Mittelwertfilter realisiert sein. Seine Ausgangsspannung ist dann ein Maß für den Strom oder die Stromänderung des Erregerstroms. Diese Ausgangsspannung wird von den Komparatoren 12 und 13 mit den Spannungen, die aus den beiden Spannungsteilern 14,16 und 15, 17 erhalten werden verglichen. Dadurch werden eine untere und eine obere Schaltschwelle realisiert. Der Block 11 beinhaltet einen Pulsgenerator und eine Logikschaltung. Für den Fall, daß die Induktivität kleiner ist als die untere Schwelle werden im Takt des Pulsgenerators die Schalter 22 und 23 geschlossen. Der Pulsgenerator erzeugt für kurze Zeitabschnitte ein Durchschalten gefolgt von einer längeren Pause. Während dieser kurzen Zeitabschnitte wird die Spannung am Shuntwiderstand 18 gemessen. Bei jedem Puls baut sich ein Strom auf, dessen Spitzenwert, Mittelwert oder zeitliche Ableitung der Induktivität der Leistungsspule näherungsweise proportional ist. Dieser Wert wird dann den Komparatoren 12 und 13 zugeführt. Bewegt sich das Reaktionsteil in den empfindlichen Bereich der Leistungsspule hinein, erhöht sich die Induktivität. Während der kurzen Zeitabschnitte erniedrigt sich dann der Mittelwert. Spitzenwert und der Wert der Ableitung, so daß eine Schwelle überschritten werden kann. Dabei schaltet der Block 11 die Schalter 22 und 23 durch, so daß die Leistungsspule 21 weitgehend bestromt wird. Während der vom Pulsgenerator erzeugten kurzen Zeitabschnitte werden aber dennoch die Schalter 22 und 23 geöffnet. In dieser Zeit wird wieder der Strom oder die Stromänderung gemessen. Durch Komparatoren wird dann wieder das Überschreiten der oberen Schwelle detektiert und danach der Strom ausgeschaltet. The freewheeling diodes 19 and 20 are assigned to the power coil 21 . The electronic switches, for example IGBTs, are closed for energizing. When current is supplied, a voltage drops across the shunt resistor 18 . Block 10 is a differentiator. However, it can also be implemented by means of a peak value filter, low pass or an average value filter. Its output voltage is then a measure of the current or the change in current of the excitation current. This output voltage is compared by the comparators 12 and 13 with the voltages obtained from the two voltage dividers 14 , 16 and 15 , 17 . In this way, a lower and an upper switching threshold are realized. Block 11 contains a pulse generator and a logic circuit. In the event that the inductance is less than the lower threshold, the switches 22 and 23 are closed in time with the pulse generator. The pulse generator generates a switching through for short periods of time followed by a longer pause. During these short periods of time, the voltage across the shunt resistor 18 is measured. A current builds up with each pulse, the peak value, mean value or time derivative of the inductance of the power coil being approximately proportional. This value is then fed to the comparators 12 and 13 . If the reaction part moves into the sensitive area of the power coil, the inductance increases. The mean value then decreases during the short time periods. Peak value and the value of the derivative so that a threshold can be exceeded. The block 11 switches through the switches 22 and 23 so that the power coil 21 is largely energized. During the short periods of time generated by the pulse generator, the switches 22 and 23 are nevertheless opened. During this time, the current or the change in current is measured again. Comparators then detect when the upper threshold is exceeded and then the current is switched off.

Beim Auslegen der Schaltwerte ist zu beachten, daß die Induktionsspannung der zeitlichen Ableitung des Produktes aus Spulenstrom und Induktivität zu bilden ist und die Induktivität einer zeitlichen Änderung in Abhängigkeit von der Position des Reaktionsteiles unterliegt.When designing the switching values, it should be noted that the induction voltage corresponds to the time Derivation of the product from the coil current and inductance and the inductance of a changes over time depending on the position of the reaction part.

In der Fig. 3.1 ist ein zusätzlicher Shuntwiderstand 24 für eine Strommessung in einem anderen Strompfad eingesetzt. Der Vorteil der in Fig. 3.1 gezeigten Anordnung ist, daß die Stromerfassung ohne springende Potentiale realisiert ist und daher keine Potentialtrennung nötig ist. Der Block 25 umfaßt Meßumformer, Komparatoren mit Referenzspannungen und Treiberschaltungen mit Logikschaltungen für beide Strommessungen 18 und 24.An additional shunt resistor 24 is used in FIG. 3.1 for a current measurement in another current path. The advantage of the arrangement shown in Fig. 3.1 is that the current detection is realized without jumping potentials and therefore no potential separation is necessary. Block 25 includes transmitters, comparators with reference voltages and driver circuits with logic circuits for both current measurements 18 and 24 .

Dem Fachmann sind Änderungen klar, wie beispielsweise eine zusätzliche stabilisierte Spannungsversorgung des Blockes 25. Ebenso können statt der Stromerfassung durch Shuntwiderstände Sensoren, die auf dem Halleffekt beruhen oder andere marktübliche Sensoren eingesetzt werden.Changes are clear to the person skilled in the art, such as an additional stabilized voltage supply for the block 25 . Likewise, sensors based on the Hall effect or other commercially available sensors can be used instead of the current detection by shunt resistors.

Die elektronische Schaltung kann auf einer Platine realisiert werden, die gleichzeitig mit der Spule an die Spule montiert wird. Dadurch verringert sich der Aufwand für Verdrahtung.The electronic circuit can be implemented on a circuit board that works simultaneously with the coil is mounted on the coil. This reduces the wiring effort.

In Fig. 4 ist der Strom- und Spannungsverlauf idealisierend für das Eintreten des Reaktionsteils 2 in den empfindlichen Bereich der Leistungsspule 1 mit sehr kleiner Geschwindigkeit gezeigt. Der am Shuntwiderstand 18 meßbare Strom verschwindet, wenn der elektronische Schalter 22 geöffnet wird. Der Strom durch die Leistungsspule 1 ist gestrichelt gezeichnet.In FIG. 4, the current and voltage curves shown is idealized for the occurrence of the reaction part 2 in the sensitive area of the power coil 1 with a very small speed. The current measurable at the shunt resistor 18 disappears when the electronic switch 22 is opened. The current through the power coil 1 is drawn in dashed lines.

Während der ersten beiden Pulse (t₁, t₂) ist das Reaktionsteil noch weit weg. Die Ströme erreichen sehr schnell den Plateauwert. Ab dem dritten Puls (t₃) wird das Eintreten des Reaktionsteils 2 in den empfindlichen Bereich der Leistungsspule 1 die Induktivität der Leistungsspule vergrößert worden durch. Die Spannung wird nun dauerhaft eingeschaltet (Beginn zum Zeitpunkt t₄). Dadurch steigt der Strom zur Spannungs-Zeit-Fläche proportional an. Ab und zu (siehe beispielsweise Zeitpunkt t₅) kann wieder ein kurzer inverser Puls zugefügt werden, mit dem wieder die Position des Reaktionsteiles bestimmt wird.During the first two pulses (t ₁ , t ₂ ) the reaction part is still far away. The currents very quickly reach the plateau value. From the third pulse (t ₃ ), the entry of the reaction part 2 into the sensitive area of the power coil 1 increases the inductance of the power coil. The voltage is now switched on permanently (beginning at time t ₄ ). As a result, the current increases proportionally to the voltage-time area. From time to time (see, for example, time t ₅ ), a short inverse pulse can be added, with which the position of the reaction part is determined again.

In der Fig. 5 ist im oberen Teil ein idealisierter geradliniger Induktivitätsverlauf gezeichnet. Der zugehörige Strom, der aus die Leistungsspule 1 durch den Shuntwiderstand 18 fließt, wenn sie nur als Sensor betrieben wird, ist im unteren Teil gezeigt. Dabei ist vorausgesetzt, daß die zugeschaltete Gleichspannung U₀ einen weitgehend konstanten Wert hat und das Reaktionsteil sich mit ungefähr konstanter und kleiner Geschwindigkeit bewegt. Der Strom kann in den einzelnen Abschnitten maximal die in Kastenform angedeutete Maximalhöhe erreichen, die seinem stationären Wert entspricht. Der zugehörige theoretische Wert ist
An idealized linear inductance curve is drawn in the upper part of FIG. 5. The associated current, which flows out of the power coil 1 through the shunt resistor 18 when it is only operated as a sensor, is shown in the lower part. It is assumed that the DC voltage U _{0 has} a largely constant value and the reaction part moves at an approximately constant and low speed. In the individual sections, the current can reach a maximum of the maximum height indicated in box form, which corresponds to its stationary value. The associated theoretical value is

wobei U₀ die angelegte Gleichspannung, R der ohmsche Widerstand der Leistungsspule und L die Induktivität. Die Steigung des Stromes ist mit einer gepunkteten Linie dargestellt. Sie kann je nach Realisierung und Dimensionierung des Systems verschiedene Werte haben. Der zugehörige theoretische Wert ist zu Beginn
where U _{0 is} the applied DC voltage, R the ohmic resistance of the power coil and L the inductance. The slope of the current is shown with a dotted line. Depending on the implementation and dimensioning of the system, it can have different values. The associated theoretical value is at the beginning

In der Fig. 6 ist das konstruktive Prinzip eines Linearmotors nach dem Stand der Technik gezeigt. Das Reaktionsteil 2 bewegt sich in Pfeilrichtung. Die Hauptkomponente der Kraft des linearen geschalteten Relunktanzmotors ist zum Stator 'nach unten' gerichtet. Nur eine kleine, von der Position abhängige Kraftkomponente zeigt in die Bewegungsrichtung. Die mechanische Führung ist hohen Belastungen ausgesetzt und muß stabil konstruiert werden.In FIG. 6, the constructive principle is shown a linear motor according to the prior art. The reaction part 2 moves in the direction of the arrow. The main component of the force of the linear switched reluctance motor is directed 'downwards' towards the stator. Only a small force component that depends on the position points in the direction of movement. The mechanical guide is exposed to high loads and must be designed to be stable.

In der Fig. 7 ist ein Beispiel des Standes der Technik gezeigt, bei welchem die Feldlinien über zwei nicht benachbarte voneinander beabstandete Leistungsspulen 1 und das Reaktionsteil in Bewegungsrichtung geschlossen werden.An example of the prior art is shown in FIG. 7, in which the field lines are closed in the direction of movement via two non-adjacent power coils 1 and the reaction part.

In der Fig. 8 ein Aufbau eines Linearmotors gezeigt. Die Leistungsspulen 1 sind an der Grundplatte 81 fest montiert. Das Reaktionsteil 2 ist gehalten von einem beweglichen Träger 85, der sich auf einer Linearführung bewegen kann. Im Falle des Standes der Technik werden Sensoren, beispielsweise induktive Sensoren 84, von einer Befestigungsvorrichtung für die Sensoren 83 fixiert. Ein Geberlineal 86 für die Sensoren 84 bewegt sich mit dem Träger 85.In FIG. 8, a configuration shown a linear motor. The power coils 1 are fixedly mounted on the base plate 81 . The reaction part 2 is held by a movable carrier 85 which can move on a linear guide. In the case of the prior art, sensors, for example inductive sensors 84 , are fixed by a fastening device for the sensors 83 . An encoder ruler 86 for the sensors 84 moves with the carrier 85 .

In der Fig. 9 ist eine Schnittzeichnung eines von einem Linearmotor des Standes der Technik angetriebenen Wagens gezeigt. Ein Rad 93 dient zur rollenden Fortbewegung des Trägers 85. Die Kugellager 91 sind ebenso im linken Teil der Schnittzeichnung zu sehen. Das kleine Rad 92 dient zur seitlichen Führung, insbesondere in Kurven. Auf den Spulenkörper 3 sind die Leistungsspulen 1 aufgesteckt. Das Reaktionsteil 2 ist am Hohlprofil-Träger 85 angeschraubt. Die Konstruktion kann sehr große, nach unten gerichtete Kräfte aufnehmen. FIG. 9 shows a sectional drawing of a carriage driven by a linear motor of the prior art. A wheel 93 serves for the rolling movement of the carrier 85 . The ball bearings 91 can also be seen in the left part of the sectional drawing. The small wheel 92 is used for lateral guidance, especially in curves. On the bobbin 3 power coils 1 are fitted. The reaction part 2 is screwed onto the hollow profile carrier 85 . The structure can absorb very large, downward forces.

In der Fig. 10 ist eine Prinzip-Skizze einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform gezeigt, der kraftkompensiert aufgebaut ist. In der Skizze gibt die Doppelpfeilrichtung die Bewegungsrichtung des Reaktionsteiles 2 gegen den Stator mit Leistungsspulen 1 (, von denen nur eine eingezeichnet ist,) an. Die Einzel-Pfeilrichtung zeigt nach oben (Richtung des Gravitationsfeldes).In the Fig. 10 is a schematic diagram-is shown a preferred embodiment of the invention, which is constructed force-compensated. In the sketch, the double arrow direction indicates the direction of movement of the reaction part 2 against the stator with power coils 1 (only one of which is shown). The single arrow direction points upwards (direction of the gravitational field).

Kurvenfahrten in derjenigen Ebene, zu der die Einzelpfeilrichtung die Normale ist, sind konstruktionsbedingt nur mit einem größeren Luftspalt durchzuführen. Andernfalls sind nur sehr große Kurvenradien erlaubt. Der Luftspalt liegt bei Transportsystemen für beispielsweise Koffer im Bereich von ca. 2 mm. Die Kantenlänge des Spulenkörper-Quaders der Leistungsspule 1 beträgt bei einer Ausführungsform ca. 70 mm. Daraus ergibt sich der Kurvenradius, wenn die Spulenkörperform auch in der Kurve die selbe sein soll wie bei geraden Strecken. Unkritischer sind das Durchfahren von Bergen und Tälern, da der Luftabstand zum Reaktionsteil in Einzel- Pfeilrichtung größer ist.Cornering in the plane to which the single arrow direction is normal can only be carried out with a larger air gap due to the design. Otherwise only very large curve radii are allowed. The air gap for transport systems for cases, for example, is in the range of approx. 2 mm. The edge length of the bobbin cuboid of the power coil 1 is approximately 70 mm in one embodiment. This results in the curve radius if the coil form is to be the same in the curve as for straight sections. Driving through mountains and valleys is less critical since the air distance to the reaction part is greater in the direction of the single arrow.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann man aber die gesamte Anordnung um 90° drehen. Auf diese Weise erhält man eine Ausführungsform, die enge Kurven mit kleinem Kurvenradius gut durchfahren kann, wohin gegen Berge und Täler problematisch sind.In an embodiment according to the invention, however, the entire arrangement can be turned through 90 ° rotate. In this way one obtains an embodiment that has tight curves with small Can drive through the radius of the curve well, which is problematic against mountains and valleys.

Dem Fachmann ist klar, daß er bei entsprechenden Anforderungen alle Winkellagen realisieren kann.It is clear to the person skilled in the art that he can implement all angular positions with the corresponding requirements can.

In der Fig. 11 ist eine Aufsicht in Bewegungsrichtung zu sehen. Die zu stanzenden Blechteile für Reaktionsteil 2 und Spulenkörper der Leistungsspule 1 haben erfindungsgemäß das gezeigte U- förmige Profil. Dem Fachmann ist klar, wie er das gezeigte eckige U abwandeln kann im Rahmen der Erfindung. Beispielsweise können die Ecken verrundet sein, die Schenkellängen jeweils unabhängig verlängert oder verkürzt werden und auch Abweichungen vom rechten Winkel sind möglich.A top view in the direction of movement can be seen in FIG . The sheet metal parts to be punched for reaction part 2 and coil former of power coil 1 have the U-shaped profile shown according to the invention. It is clear to the person skilled in the art how he can modify the square U shown within the scope of the invention. For example, the corners can be rounded, the leg lengths can be extended or shortened independently, and deviations from the right angle are also possible.

In der Fig. 12 ist ein Profil angedeutet für einen Motor, der bei der eingezeichneten Lage des Spulenkörpers der Leistungsspule 1 für Berge und Täler geeignet ist. In Kurven werden aber die Spulenkörper der Leistungsspulen 1 in der gestrichelt gezeichneten Lage positioniert. Der Spulenkörper der Leistungsspule 1 kann auch aus der gezeichneten Position verschoben werden, beispielsweise um mehr Platz zu bekommen für die Befestigungsvorrichtung für den Spulenkörper. Diese Befestigungsvorrichtung muß alle Vorschubskräfte und die nicht kompensierten Restkräfte aufnehmen können. Daher muß sie stabil gebaut sein. Zusätzlich sollen aber die Leistungsspulen auf den Spulenkörper in einfacher Weise aufsteckbar sein.In Fig. 12 a profile is indicated for a motor which is suitable for mountains and valleys in the drawn position of the coil body of the power coil 1 . However, the bobbins of the power coils 1 are positioned in the position shown in dashed lines in curves. The bobbin of the power coil 1 can also be moved from the position shown, for example to get more space for the fastening device for the bobbin. This fastening device must be able to absorb all feed forces and the uncompensated residual forces. Therefore it has to be stable. In addition, however, the power coils should be able to be plugged onto the coil body in a simple manner.

Dem Fachmann ist klar, daß man das hier beschriebene Prinzip auch auf Achterbahnen etc. ausdehnen kann. Beispielsweise durch Übergang von einem U zu einem Bogen bzw. hufeisenförmigen Profil für das Reaktionsteil und entsprechend gerundeten Enden des Spulenkörpers des Stators, wie in der Fig. 13 gezeigt ist. Der Öffnungsbereich des Hufeisens ist, wie auch bei den vorher erwähnten Konstruktionen, notwendig, um der Befestigung des Spulenkörpers der Leistungsspulen 1 Platz zu machen.It is clear to the person skilled in the art that the principle described here can also be extended to roller coasters etc. For example, by transition from a U to an arc or horseshoe-shaped profile for the reaction part and correspondingly rounded ends of the coil body of the stator, as shown in FIG. 13. The opening area of the horseshoe, as with the previously mentioned constructions, is necessary in order to make room for the fastening of the coil body of the power coils 1 .

Ebenso ist dem Fachmann klar, daß er in einer erfindungsgemäßen Weiterbildung in das Reaktionsteil zwei um 90° gegeneinander verdrehte U's integrieren kann, so daß der erfindungsgemäße Reluktanzmotor bei geraden Strecken mit waagerecht liegenden Spulenkörpern der Leistungsspulen betrieben werden kann und bei Kurven mit senkrecht stehenden. Diese beiden U's können auch teilweise zusammenfallen.It is also clear to the person skilled in the art that, in a further development according to the invention, Reaction part can integrate two U's rotated by 90 ° so that the Reluctance motor according to the invention in straight sections with horizontally lying Coil formers of the power coils can be operated and with curves with vertical standing. These two U's can also partially coincide.

Claims

1. Linear motor, in particular linear switched reluctance motor, comprising
a stator which comprises at least one coil body with a plurality of power coils and is designed such that an essentially regular and linear sequence of magnetically pronounced poles is produced,
a reaction part which can be moved along the stator and has at least two magnetically pronounced poles,
Sensors which are fixed invariably relative to the stator and are designed such that control signals can be generated as a function of a position of the reaction part relative to the coil body and / or the power coils,
and a control circuit with a power section for supplying each power coil with a direct current as a function of the control signals
characterized in that measuring means are provided and are connected to the power coils to form the sensors such that coil inductances of the power coils can be measured as a function of the position of the reaction part relative to the power coils, and that the measuring means can generate control signals as a function of the measured ones Have coil inductors.

2. Linear motor according to claim 1, characterized in that
the control circuit with the power section is designed such that the power coils are each operated in a quiescent behavior as long as the reaction section is not located in a defined sensitive area of the power coil,
and the power coils are operated in a working behavior as long as the reaction part is in this defined sensitive area of the power coil,
This sensitive area is defined by the fact that the sensors used can be measured together with the measuring means and with the electronics present in the control circuit with the power section in the presence or absence of the reaction section in this sensitive area, different coil inductances can be measured,
and the power coils are operated at rest as sensors which detect the arrival of one or more magnetic poles of the reaction part in this defined sensitive area,
and that the control circuit with the power part is designed such that after the arrival of one or more magnetic poles of the reaction part in a defined sensitive area, the transition from resting behavior to working behavior is triggered.

3. Linear motor according to claim 1 or 2, characterized in that the control signals are such that, in the idle behavior, no significant averages over time Feed forces are generated for the reaction part and that time-averaged in working behavior essential feed forces are generated for the reaction part.

4. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that
the control circuit with a power part has a central part which contains the DC voltage source U _Z ,
and comprises decentrally arranged circuit parts, each power coil being assigned a circuit part, each
the measuring means for measuring the current or the change in current through the respective power coil,
evaluation electronics for determining the inductance,
at least one electronic switch for switching the power coil on or off,
and comprises a comparator circuit which compares the determined measured value of the inductance with a predefined threshold value and controls the electronic switch.

5. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit with the power section is designed so that the power coils PWM modulated on or off, with additional current or voltage curves in the Power coils are impressed for use in inductance measurement.

6. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that as measuring means for measuring the current or the change in current shunt resistors through which essentially the current to supply the respective power coils flows when the electronic circuit breakers of the power coils can be opened.

7. Linear motor according to claim 6, characterized in that for each or at least one power coil, an additional coil in the stator is installed, the magnetic flux in the magnetic body of the stator is essentially closed.

8. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that in a Wheatstone bridge this further coil is connected in series with the power coil and the divided voltage with the divided voltage of a series connection two resistors are compared.

9. Linear motor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the stator is U-shaped and the reaction part the ends of the U with the exception of connects the two air gaps in such a way that the magnetic flux is not an essential component in the stator parallel to the direction of movement and the forces on the reaction part perpendicular to The direction of propagation has essentially no component.

10. Linear motor according to claim 9, characterized in that the U is oriented in any direction perpendicular to the direction of propagation.

11. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the opposite poles of the reaction part and the stator 2z to 2z + 2 is at least 4 to 6.

12. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the coil body of the reaction part and / or the stator has a laminated lamella-like Has structure.

13. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the power coils are designed to be pluggable.

14. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that one pole of the reaction part and / or the poles of the stator from many small poles consist.

15. A method of operating a linear switched reluctance motor, the
a stator which comprises at least one coil body with a plurality of power coils and is designed such that an essentially regular and linear sequence of magnetically pronounced poles is produced,
a reaction part which can be moved along the stator and has at least two magnetically pronounced poles,
Sensors which are fixed invariably relative to the stator and are designed such that control signals can be generated as a function of a position of the reaction part relative to the coil body and / or the power coils,
and a control circuit with a power section for supplying each power coil with a direct current as a function of the control signals
characterized in that the inductance of the power coils is measured and the control signals are formed as a function of these measured values of the inductance.

16. The method according to claim 15, characterized in that
the power coils are each operated in a quiescent behavior as long as the reaction part is not in a defined sensitive area of the power coil,
and the power coils are operated in a working behavior as long as the reaction part is in this defined sensitive area of the power coil,
This sensitive area is defined by the fact that the sensors used can be measured together with the measuring means and with the electronics present in the control circuit with the power section in the presence or absence of the reaction section in this sensitive area, different coil inductances can be measured,
and the power coils are operated in the idle behavior as sensors with the associated control signals,
which detect the arrival of one or more magnetic poles of the reaction part in this defined sensitive area,
and that after the arrival of one or more magnetic poles of the reaction part in a defined sensitive area, the transition from resting behavior to working behavior is triggered with the appropriate control signals.

17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that the inductance is measured continuously.

18. The method according to claim 15 or 16, characterized in that the inductance is recorded in individual time intervals.

19. The method according to any one of claims 15 to 18, characterized in that the additional current or voltage profiles required for the sensor function exist that for short time intervals Δt the power coils to the DC voltage source turned on or off by this, the voltage and the current or the Current change through the power coil can be measured.

20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that Average, peak, derivative or low-pass filtered values of current or voltage for Measurement can be used.

21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the additional current or voltage profiles required for the sensor function consist in that AC voltages or AC currents, especially high frequency, in the Power coil are impressed and that from it by the control circuit with power section a value for the inductance of the power coil is determined.

22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that from the values of current and voltage used to change the inductance is closed.

23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the relative change in inductance of this further coil compared to the inductance of the associated power coil is used for determining the position.

24. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the power coils in the work behavior are energized so that under the assumption of the Overlap path proportional increase or decrease in inductance the current is regulated so that the feed force is as even as possible.