DE19853771A1

DE19853771A1 - Linearer synchroner Rondenmotor

Info

Publication number: DE19853771A1
Application number: DE1998153771
Authority: DE
Inventors: Peter-Klaus Budig; Uwe Schuffenhauer
Original assignee: ELEKTRISCHE AUTOMATISIERUNGS U
Current assignee: ELEKTRISCHE AUTOMATISIERUNGS U
Priority date: 1998-11-21
Filing date: 1998-11-21
Publication date: 2000-05-25

Abstract

Lineare synchrone Rondenmotoren zur Erzeugung linearer Bewegungen sind so aufgebaut, daß durch eine Aneinanderreihung von scheibenförmigen magnetischen Rückschlußblechen und gewickelten Spulen, die zu einem Drehstromsystem zusammengefaßt werden, ein radialsymmetrischer Stator mit einem Mantel für den magnetischen Rückschluß entsteht, wobei das Sekundärteil aus aneinander gereihten ferromagnetischen Zylindern und mit wechselnder Richtung axial magnetisierten Hartmagneten besteht.

Description

Lineare Synchronmotoren werden gewöhnlich aufgebaut, indem sich in einer Einstator- oder Zweistatoranordnung flache Statoren mit einer ein magnetisches Wanderfeld ausbildenden Wicklung und flache Sekundärteile mit Magneten gegenüberstehen. Man kann sich diese Motoren als längs aufgeschnittene und in eine Ebene abgewickelte permanentmagnetisch erregte rotierende Synchronmotoren vorstellen. Dieses Prinzip hat gegenüber anderen Linearmotorprinzipien eine relativ hohe Leistungsdichte, hat aber den Nachteil von großen Anziehungskräften zwischen Stator und Sekundärteil und bedingt durch die Wicklungsköpfe großen Bauform.

Wickelt man den oben genannten flachen Motor quer zur Abwickelrichtung wieder zu einer zylindrischen Bauform auf, so entsteht der in Abb. 1 dargestellte lineare Rondenmotor, bestehend aus Stator (1) und Sekundärteil (2).

Den Längsschnitt von Stator und Sekundärteil zeigt Abb. 2. Der magnetische Rückschluß wird zum einen durch die ferromagnetischen Ronden (1) und zum anderen durch den magnetischen Rücken (2) gebildet. Die einzelnen Spulen (3) sind zylindrisch gewickelt und werden zu einem Drehstromsystem verschaltet.

Das Sekundärteil besteht aus abwechselnd geschichteten ferromagnetischen Zylindern (4) und Magnetzylindern (5), so daß sich aus der Dicke der geschichteten Zylinder die gleiche Polteilung wie im Stator ergibt. Durch die abwechselnd in verschiedene Richtungen magnetisierten Magnete stehen sich innerhalb des Sekundärteils immer gleiche Pole gegenüber. Dadurch durchströmt der magnetische Fluß (6) das Sekundärteil und den Stator (den magnetischen Kreis) in der in Abb. 2 angegebenen Weise, daß sich radial ausgeprägte magnetische Pole bilden. Bei Einspeisung von Drehstrom bewegt sich das Sekundärteil in axiale Richtung (7).

Die Luftspaltinduktion ist dabei von der dem Arbeitspunkt der Magneten und Verhältnis der Magnetfläche zur Polfläche bestimmt. Mit verhältnismäßig großem Durchmesser des Sekundärteils gegenüber einer relativ kleinen Polteilung des Motors führt zu einer Anordnung mit Flußkonzentration im Luftspalt.

Die Erfindung führt auf einen Motor mit einer besonders hohen Leistungsdichte bei einem relativ geringen Bauvolumen, bei dem die Wicklung, wie in Abb. 3 dargestellt, gegenüber anderen elektrischen Maschinen besonders einfach geformt ist und Wicklungsköpfe gänzlich entfallen. Die gesamte magnetische Anordnung ist magnetisch radialsymmetrisch, so daß prinzipbedingt keine magnetischen Anziehungskräfte zwischen Stator und Sekundärteil auftreten.

Die Zylinder des Sekundärteils können Hohlzylinder sein, durch deren Bohrung ein nicht ferromagnetischer Stab geführt ist. Durch Verspannung des Stabes an den Sekundärteilenden wird eine hohe mechanische Zugfestigkeit erreicht.

Das von anderen linearen Synchronmotoren bekannte magnetische Rasten wird beim Rondenmotor dadurch vermieden, daß die Statorlänge um maximal die Hälfte einer Polteilung vom ganzzahligen Vielfachen der. Polteilung des Sekundärteils abweicht.

Mit einer integrierten Gleitlagerung (1) bildet der Antrieb wie in Abb. 4 dargestellt eine kompakte Einheit, bei der auf äußere Führungen verzichtet werden kann. Gleichzeitig ist der Motor vor dem Eindringen von Fremdkörpern in den Luftspalt geschützt. Anwendbar ist aber auch jede andere Lagerart.

Claims

1. Lineare Synchronmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator aus axial im Wechsel aneinander gereihten zylindrisch gewickelten Spulen und magnetischem Rückschluß in der Form besteht, daß sich bei Einprägung eines zweiphasigen oder dreiphasigen Stromsystems ein Wanderfeld ausbildet

2. Lineare Synchronmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Fluß im Sekundärteil durch in wechselnder Magnetisierung in axialer Richtung angeordnete Ringmagnete erzeugt wird und durch weichmagnetische zylindrische Polstücke radial zum Stator geführt wird.

3. Lineare Synchronmotoren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorlänge um maximal die Hälfte einer Polteilung vom ganzzahligen Vielfachen der Polteilung des Sekundärteils abweicht und so das magnetische Rasten vermieden wird

4. Lineare Synchronmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärteil zur Erzeugung einer glatten zylindrischen Oberfläche vergossen ist, durch eine innen liegende Gleitlagerung der Luftspalt zwischen Stator und Sekundärteil gehalten wird und dadurch magnetische Querkräfte nicht auftreten.