DE202004020969U1

DE202004020969U1 - Schiebetür mit einem magnetischen Trag- und Antriebssystem

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Publication number: DE202004020969U1
Application number: DE202004020969U
Authority: DE
Original assignee: Dorma Deutschland GmbH
Current assignee: Dorma Deutschland GmbH
Priority date: 2004-10-17
Filing date: 2004-10-17
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2014-10-18

Abstract

Schiebetür mit einem magnetischen Trag- und Antriebssystem für mindestens einen Türflügel (5), mit einer Linear-Antriebseinheit, die zwei in Antriebsrichtung angeordnete Magnetreihen (1a, 1b), deren Magnetisierung in ihrer Längsrichtung in bestimmten Abständen das Vorzeichen wechselt, und eine aus mehreren Einzelspulen (7) bestehende, zwischen den beiden Magnetreihen (1a, 1b) angeordnete Spulenanordnung (7, 8, 9) aufweist, die bei entsprechender Ansteuerung der Einzelspulen (7) eine Wechselwirkung mit den beiden Magnetreihen (1a, 1b) bewirkt, die Vorschubkräfte hervorruft, und einer Trageinrichtung (2a, 2b, 6), die zwei in anziehender Kraftwirkung mit jeweils einer der beiden Magnetreihen (1a, 1b) stehende auf einer jeweiligen der Spulenanordnung (7, 8, 9) abgewandten Seite der jeweiligen Magnetreihe (1a, 1b) angeordnete Tragschienen (2a, 2b) und zwei Führungselemente (3a, 3b) aufweist, die einen jeweiligen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen einer jeweiligen Magnetreihe (1a, 1b) und der mit dieser in anziehender Kraftwirkung stehenden Tragschiene (2a, 2b) gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Tragschlitten (4) Stützrollen...

Description

Die Erfindung betrifft eine Schiebetür mit einem magnetischen Trag- und Antriebssystem für mindestens einen Türflügel, mit einer Linear-Antriebseinheit mit mindestens zwei Magnetreihen. Der Begriff der Magnetreihe umfasst auch längliche Einzelmagneten. Die Magnetreihen können ortsfest oder ortsveränderlich angeordnet sein.
Aus der DE 40 16 948 A1 ist eine Schiebetürführung bekannt, bei der miteinander zusammenwirkende Magnete bei normaler Belastung eine berührungsfreie schwebende Führung eines in einer Schiebeführung gehaltenen Türflügels oder dergleichen bewirken, wobei neben den stationär angeordneten Magneten der Schiebeführung ein Ständer eines Linearmotors angeordnet ist, dessen Läufer an der Schiebetür angeordnet ist. Durch die gewählte V-förmige Anordnung der Permanentmagnete der offenbarten permanent erregten magnetischen Trageinrichtung kann keine seitlich stabile Führungsbahn realisiert werden, weswegen eine relativ komplizierte Anordnung und Ausgestaltung von Ständer und Läufer erforderlich ist.
Aus der WO 00/50719 A1 ist ein kombiniertes Lager- und Antriebssystem für eine automatisch betriebene Tür bekannt, bei der ein permanent erregtes magnetisches Tragsystem symmetrisch aufgebaut ist und ortsfeste und ortsveränderbare Magnetreihen aufweist, die jeweils in einer Ebene angeordnet sind, wobei sich das Tragsystem in einem labilen Gleichgewicht befindet und bei dem das Tragsystem symmetrisch angeordnete seitliche Führungselemente aufweist, die rollenförmig gelagert sein kön nen. Aufgrund der hierdurch erreichten seitlich stabilen Führungsbahn ergibt sich eine einfache Ausgestaltung und Anordnung von Ständer und Läufer eines in einem gemeinsamen Gehäuse untergebrachten Linearmotors, nämlich die Möglichkeit, Ständer und Läufer des Linearmotors in Bezug auf das Tragsystem beliebig anordnen zu können und hinsichtlich der Formgebung von Ständer und Läufer nicht durch das Tragsystem beschränkt zu sein.
Diesen beiden Lagersystemen gemeinsam ist, dass sie nach dem Prinzip der abstoßenden Kraftwirkung arbeiten, welches Wirkprinzip einen stabilen Schwebezustand ohne aufwendige elektrische Regeleinrichtung ermöglicht. Nachteilig hieran ist jedoch, dass sowohl mindestens eine ortsfeste als auch mindestens eine ortsveränderbare Magnetreihe vorhanden sein muss, d. h. über den gesamten Weg der Schiebeführung bzw. des Lagers der automatisch betriebenen Tür und an dem entlang dieser Führung beweglichen Tragschlitten für die Tür Magnete angeordnet sein müssen, wodurch ein solches System, das sich aufgrund des Wegfalls der mechanischen Reibung zum Tragen der Tür durch extreme Leichtgängigkeit und geräuschlose Arbeitsweise auszeichnet und nahezu verschleiß- und wartungsfrei ist, in der Herstellung sehr teuer wird.
Aus der DE 196 18 518 C1 ist weiter ein elektromagnetisches Antriebssystem für magnetische Schwebe- und Tragsysteme bekannt, bei dem durch eine geeignete Anordnung von Dauermagnet und ferromagnetischem Material ein stabiler Schwebe- und Tragzustand erreicht wird. Hierzu versetzt der Dauermagnet das ferromagnetische Material in den Zustand einer magnetischen Teilsättigung. Elektromagnete sind so angeordnet, dass die Dauermagneten allein durch eine Änderung der Sättigung in der Tragschiene bewegt werden, und die Spulenkerne sind in die dauer magnetische Teilsättigung, die zum Schwebe- und Tragezustand führt, mit einbezogen.
Weiter zeigt die WO 94/13055 einen Ständerantrieb für einen elektrischen Linearantrieb und eine mit einem solchen Ständer versehene Tür, die mittels Magneten im Türsturz eines Rahmens aufgehängt ist. Hierfür sind an der Türfüllung mehrere Magnete oder Magnetgruppen angeordnet, deren magnetische Feldstärke so groß ist, dass eine Anziehungskraft zu einer Führungsplatte erreicht wird, die an der Unterseite des Türsturzes angeordnet ist, wobei die Anziehungskraft ausreicht, um das Gewicht der Türfüllung anzuheben.
Den beiden in diesen Druckschriften beschriebenen Systemen ist gemeinsam, dass ein Anbacken der Magnete an dem ferromagnetischen Material mittels Rollen verhindert wird, also ein Luftspalt zwischen den Magneten und dem ferromagnetischen Material mittels Rollen eingestellt wird. Diese Rollen müssen bei den gewählten Anordnungen große Kräfte aufnehmen, da die magnetische Feldstärke nicht so gewählt werden kann, dass lediglich die jeweilige magnetisch aufgehängte Tür gehalten wird sondern aufgrund von Sicherheitsbestimmungen eine bestimmte zusätzliche Tragkraft vorhanden sein muss, damit die Tür nicht ungewollt abfällt. Demzufolge müssen die Rollen ähnlich ausgelegt werden wie bei rein rollengelagerten Schiebetüren, was dazu führt, dass eine mechanische Reibung zum Einstellen des Luftspaltes vorhanden ist. Diese hebt die extreme Leichtgängigkeit und geräuschlose Arbeitsweise der nach dem abstoßenden Kraftprinzip arbeitenden Lagerung auf und führt zu Verschleiß und Wartung.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schiebetür mit einem magnetischen Trag- und Antriebssystem für mindestens einen Türflügel, das eine Linear-Antriebseinheit aufweist, so weiterzuentwickeln, dass die zuvor genannten Vorteile bei geringen Herstellungskosten bestehen bleiben.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Anspruchs 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Schiebetür mit einem magnetischen Trag- und Antriebssystem für mindestens einen Türflügel, mit einer Linear-Antriebseinheit, die zwei in Antriebsrichtung angeordnete Magnetreihen, deren Magnetisierung in ihrer Längsrichtung in bestimmten Abständen das Vorzeichen wechselt, und eine aus mehreren Einzelspulen bestehende, zwischen den beiden Magnetreihen angeordnete Spulenanordnung aufweist, die bei entsprechender Ansteuerung der Einzelspulen eine Wechselwirkung mit den beiden Magnetreihen bewirkt, die Vorschubkräfte hervorruft, und einer Trageinrichtung, die zwei in anziehender Kraftwirkung mit jeweils einer der beiden Magnetreihen stehende, auf einer jeweiligen der Spulenanordnung abgewandten Seite der jeweiligen Magnetreihe angeordnete Tragschienen und zwei Führungselemente aufweist, die einen jeweiligen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen einer jeweiligen Magnetreihe und der mit dieser in anziehender Kraftwirkung stehenden Tragschiene gewährleisten, weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass das Tragelement aufgrund der ausgenutzten anziehenden Kraftwirkung nicht notwendigerweise hartmagnetisch sein muss, wobei die vorgesehenen Führungselemente aufgrund der Anordnung der Spulenanordnung zwischen zwei Magnetreihen und einer jeweiligen Tragschiene auf der der Spulenanordnung abgewandten Seite einer jeweiligen Magnetreihe durch eine sich hierdurch prinzipiell einstellende Selbstzentrierung keine großen Kräfte aufnehmen müssen. Die zwischen den Polflächen der Magnetreihen und den diesen gegenüberliegenden Seiten der Tragschienen entstehenden Querkräfte wirken einander also entgegen und heben sich bei günstiger Auslegung nahezu auf. Das führt dazu, dass nach diesen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eine besonders einfache und unkomplizierte Auslegung der Führungselemente ermöglicht wird, da diese zum Gewährleisten des Abstandes zwischen der Magnetreihe und dem Tragelement nahezu keine Querkräfte aufnehmen müssen. Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß bei einer nach dem anziehenden Kraftprinzip arbeitenden Lagerung eine sehr gute Leichtgängigkeit und geräuschlose Arbeitsweise gegeben, wobei aufgrund der eingesetzten Führungselemente, welche den bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen den beiden Magnetreihen und der Spulenanordnung sowie den Tragschienen gewährleisten, trotz Ausnutzung eines instabilen Gleichgewichtszustandes keine elektrische oder elektronische Regeleinrichtung vorgesehen zu werden braucht. Ein spaltförmiger Abstand im Sinne dieser Erfindung ist ein Abstand zwischen zwei parallelen oder wenig gegeneinander geneigten Flächen, hier insbesondere zwischen einer Polfläche einer der mindestens einen Magnetreihe und einer dieser gegenüberliegend im Wesentlichen parallel dazu angeordneten Fläche der Tragschienen und/oder der Spulenanordnung.
Die Schiebetür nach der Erfindung umfasst weiter vorzugsweise an dem Tragschlitten befestigte Stützrollen, die den Tragschlitten in Tragrichtung, die entgegen der Richtung der von dem Türflügel erzeugten, auf den Tragschlitten wirkenden Kraft definiert ist, gegen die Tragschienen stützen. Mit anderen Worten, stützen die Stützrollen den Tragschlitten nach oben gegen die Tragschienen ab, damit die von der erfindungsgemäßen Trageinrichtung erzeugte Tragkraft den Tragschlitten mit dem daran befestigten Türflügel nicht zu weit nach oben zieht. Durch diese Maßnahme kann die Einstellung der Tragkraft so erfolgen, dass eine den üblichen Sicherheitsanforderungen genügende hinsichtlich der zum Tragen des Tür flügels erforderliche Kraft zu starke Tragkraft eingestellt werden kann, ohne dass bei dem Verfahren des Türflügels eine starke Reibung und Geräuschbildung erzeugt wird.
In dieser Ausgestaltung mit Tragschlitten und an dem Tragschlitten befestigte Stützrollen umfasst die erfindungsgemäße Schiebetür weiter vorzugsweise zwischen den Stützrollen und den Tragschienen an den Tragschienen befestigte Laufflächen. Durch diese Ausgestaltungen können die Laufruhe der Schiebetür verbessert und Wartungen der Stützrollen auf ein Minimum reduziert werden, da bei einer entsprechenden Anpassung der beiden gegeneinander wirkenden Elemente eine Geräuschbildung und ein Verschleiß minimiert werden können, insbesondere wenn die Laufflächen und/oder die Stützrollen noch weiter vorzugsweise aus Kunststoff bestehen.
In dieser Ausgestaltung mit Tragschlitten umfasst die erfindungsgemäße Schiebetür vorzugsweise einen Tragschlitten, an dem der Türflügel und die Magnetreihen befestigt sind. Ein solcher Tragschlitten ermöglicht ein leichtes Anpassen der erfindungsgemäßen Trageinrichtung an unterschiedliche Lasten, d. h. an unterschiedlich schwere Türflügel der erfindungsgemäßen Schiebetür, da durch dessen Ausgestaltung in besonders einfacher Weise die Überlappungsbereiche der Magnetreihen mit den Tragschienen definiert werden können. Durch dieses Merkmal können die Trageinrichtungen der erfindungsgemäßen Schiebetüren bis auf den Tragschlitten ohne Berücksichtigung der tatsächlichen späteren Verwendung ohne Unterschiede in Serie gefertigt werden, d. h. ohne einen bei der Fertigung erforderlichen Abgleich an das später zu tragende Gewicht, da lediglich der Tragschlitten auf die zu tragende Last angepasst werden muss.
Bei der erfindungsgemäßen Trageinrichtung ist die mindestens eine Magnetreihe vorzugsweise quer zur Tragrichtung magnetisiert. Weiter vorzugsweise ist die mindestens eine Magnetreihe auch ebenfalls quer zu einer Verschiebe- oder Antriebsrichtung magnetisiert, in der ein von der Trageinrichtung getragenes Element, z. B. ein Schiebetürelement, verfahren werden kann. Bei dieser Anordnung der Magnetisierung der mindestens einen Magnetreihe quer zur Tragrichtung ergibt sich eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung der Führungselemente, da diese in diesem Fall unabhängig von einer Kraft geplant und ausgeführt werden kann, die von der Trageinrichtung erzeugt werden muss, um das getragene Element in einem Schwebezustand zu halten.
Alternativ oder zusätzlich sind nach der Erfindung vorzugsweise die Tragschienen und die Spulenanordnung ortsfest und die beiden Magnetreihen ortsveränderlich angeordnet, d. h. im Fall der Schiebetür ist diese an den Magnetreihen aufgehängt, wohingegen die Tragschienen und die Spulenanordnung eine Führung für das Türelement oder die Türelemente einer mehrflügeligen Schiebetür bildet. Natürlich ist auch die Ausgestaltung der Tragschienen und der Spulenanordnung ortsveränderlich und der Magnetreihen ortsfest möglich.
In dieser Ausgestaltung mit Tragschlitten sind bei der erfindungsgemäßen Schiebetür weiter zusätzlich oder alternativ vorzugsweise die Magnetreihen jeweils in eine an dem Tragschlitten vorhandene, in Richtung quer zur Tragrichtung, die entgegen der Richtung der von dem Türflügel erzeugten auf den Tragschlitten wirkende Kraft definiert ist, offene Nut eingesetzt, die eine Magnetreihe jeweils in und entgegen der Tragrichtung fest hält, wobei die Magnetreihen in der Richtung quer zur Tragrichtung durch eine Verschraubung an dem Tragschlitten gehalten werden. Auf diese Weise braucht die durch die Verschraubung erfolgende Fixierung der Magnetrei hen an dem Tragschlitten keine Tragkräfte aufzunehmen, und es ist eine einfache Montage der Magnetreihen an dem Tragelement möglich.
Die Nuten sind weiter vorzugsweise nach innen, d. h. in der Richtung der Spulenanordnung, offen, da in diesem Fall die in Bezug auf die Antriebskräfte stärker auf die Magnetreihen wirkenden Haltekräfte zwischen den Magnetreihen und den Tragschienen direkt von dem Tragschlitten aufgenommen werden können.
In dieser Ausgestaltung mit Tragschlitten sind bei der erfindungsgemäßen Schiebetür weiter zusätzlich oder alternativ vorzugsweise die Führungselemente an der dem Türflügel abgewandten Seite des Tragschlittens befestigt und laufen gegen einen Systemträger, an dem die Tragschienen und die Spulenanordnung befestigt sind. Die weiter vorzugsweise als Lineargleitführungselemente, noch weiter vorzugsweise aus Kunststoff ausgestalteten Führungselemente, die demgemäß also am oberen Ende des Tragschlittens angeordnet sind, an dessen unterem Ende der Türflügel hängt, bewirken so, dass sich die erfindungsgemäße Schiebetür bei einer Belastung quer zur Verschiebe- oder Antriebsrichtung nicht so leicht verkanten kann. Dies gilt besonders in dem Fall, in dem die Stützrollen des Tragschlittens unterhalb der Führungselemente, d. h. von den Führungselementen her gesehen in Richtung des Türflügels, an dem Tragschlitten befestigt sind.
Bei der Schiebetür nach der Erfindung umfasst die Spulenanordnung vorzugsweise Polschuhe, die den Magnetreihen parallel gegenüberliegende Flächen aufweisen. Hierdurch können die Spulen der Spulenanordnung eine beliebige Lage in Bezug auf die Antriebs- oder Verschieberichtung aufweisen, da die bei einer entsprechenden Bestromung von den Spulen erzeugten Magnetfelder zu den Magnetreihen geleitet werden und dort einen entsprechenden Vorschub bewirken können.
Bei der Schiebetür nach der Erfindung ist die Polschuhe umfassende Spulenanordnung vorzugsweise über die Polschuhe an einem Systemträger befestigt, an dem auch die Tragschienen befestigt sind. Diese Befestigung der Spulenanordnung an dem Systemträger mittels der Polschuhe ermöglicht eine Einsparung von ansonsten zusätzlich vorzusehenden Befestigungselementen, da die Polschuhe bis auf die den Magnetreihen parallel gegenüberliegenden Flächen frei gestaltet werden können, ohne die Antriebseigenschaften negativ zu beeinflussen. Insbesondere ist es möglich, die Polschuhe so auszugestalten, dass diese in den Systemträger eingesteckt oder eingeschoben werden können, bevorzugt in der Antriebs- oder Verschieberichtung, so dass nicht eine weitere Befestigungseinrichtung für die Spulenanordnung vorgesehen werden muss, die Kräfte in Tragrichtung oder entgegengesetzt der Tragrichtung oder quer zur Tragrichtung aufnehmen muss.
Bei der Schiebetür nach der Erfindung sind die Polschuhe vorzugsweise zwischen den Spulen auf einen sich in Richtung der Vorschubkräfte erstreckenden Spulenkern aufgesteckt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Konstruktion der erfindungsgemäßen Schiebetür.
Bei der Schiebetür nach der Erfindung sind die Tragschienen und/oder der Spulenkern der Spulenanordnung und/oder die Polschuhe der Spulenanordnung vorzugsweise aus aufeinander geschichteten Blechen hergestellt. Solche geblechten Tragschienen und/oder Spulenkern(e) und/oder Polschuhe weisen gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass eine durch Wirbelströme erzeugte Verlustleistung vermindert oder minimiert wird, da die Ausbreitung der Wirbelströme reduziert wird. Durch die se erfindungsgemäß vorzugsweise erfolgende Reduzierung der Ausbreitung der Wirbelströme werden die magnetischen Trag- und/oder Vorschubeigenschaften nicht gestört, aber die Verlustleistung des Antriebes erheblich vermindert.
Nach der Erfindung besteht die mindestens eine Magnetreihe vorzugsweise aus einem oder mehreren Hochleistungsmagneten, vorzugsweise Seltenerden-Hochleistungsmagneten, weiter vorzugsweise aus Neodym-Eisen-Bor (NeFeB) bzw. Samarium-Cobalt (Sm₂Co) oder kunststoffgebundenen Magnetwerkstoffen. Durch die Verwendung von solchen Hochleistungsmagneten lassen sich wegen der höheren Remanenzinduktion wesentlich höhere Kraftdichten erzeugen als mit Ferrit-Magneten. Demzufolge lässt sich das Magnetsystem bei gegebener Tragkraft mit Hochleistungsmagneten geometrisch klein und damit platzsparend aufbauen. Die gegenüber Ferrit-Magneten höheren Materialkosten der Hochleistungsmagnete werden durch das vergleichsweise geringe Magnetvolumen zumindest kompensiert.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem oder kombinierte Trag- und Antriebssystem wird zum Antrieb mindestens eines Türflügels einer Schiebetür eingesetzt, die vorzugsweise als Bogenschiebetür oder Horizontal-Schiebewand ausgebildet ist. Es kann neben diesem Einsatz auch zum Antrieb von Torflügeln oder in Zuführeinrichtungen, Handlingseinrichtungen oder Transportsystemen eingesetzt werden.
Die Tragschienen nach der Erfindung können weichmagnetisch sein, wodurch besonders niedrige Kosten hinsichtlich dieser Elemente erreicht werden.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Dabei zeigen:
1: einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetischen Trag- und Antriebssystems,
2: die Tragkraftkennlinie der magnetischen Trageinrichtung des erfindungsgemäßen magnetischen Trag- und Antriebssystems nach der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform,
3: den Querkraftverlauf der magnetischen Trageinrichtung des erfindungsgemäßen magnetischen Trag- und Antriebssystems nach der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform,
4: eine perspektivische Prinzipdarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung nach der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform mit drei in Fahrtrichtung ausgerichteten Spulen, die auf einen gemeinsamen Kern gewickelt sind, auf dem zwischen den Spulen Polschuhe angeordnet sind,
5: eine Aufsicht auf einen Teil einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung nach der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform mit in Fahrtrichtung ausgerichteten Spulen, die auf einen gemeinsamen Kern gewickelt sind, auf dem zwischen den Spulen Polschuhe angeordnet sind, denen die Magnetreihen gegenüber stehen,
6: eine elektrische Verschaltung der Spulen der Linear-Antriebseinheit des in 5 gezeigten kombinierten Trag- und Antriebssystems,
7: ein Diagramm zur Erläuterung einer ersten Möglichkeit des Spannungsverlaufs an den wie in 6 gezeigt verschalteten Spulen der ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems,
8: ein Diagramm zur Erläuterung einer zweiten Möglichkeit des Spannungsverlaufs an den wie in 6 gezeigt verschalteten Spulen der ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems und
9: ein Diagramm zur Erläuterung einer dritten Möglichkeit des Spannungsverlaufs an den wie in 6 gezeigt verschalteten Spulen der ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems.
Die 1 zeigt eine schematische Prinzipdarstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetischen Trag- und Antriebssystems im Querschnitt. Zur Erläuterung ist ein Koordinatensystem eingezeichnet, bei dem eine x-Richtung eine Fahrtrichtung eines an der erfindungsgemäßen Trageinrichtung aufgehängten Türflügels 5 darstellt. Die Richtung der auf die magnetische Trageinrichtung wirkenden Querkräfte ist die y-Richtung, und die durch das Gewicht der aufgehäng ten Türflügel 5 bedingte vertikale Magnetauslenkung nach unten, also die Richtung entgegen der Tragrichtung, ist in z-Richtung eingezeichnet.
Zwei an einem Tragschlitten 4 befestigte und somit starr miteinander verbundene Magnetreihen 1a, 1b werden durch an dem Tragschlitten 4 vorgesehene mechanische Führungselemente 3a, 3b, die mit einem Systemträger 6 der Trageinrichtung zusammenwirken, in horizontaler Richtung zentriert zwischen den weichmagnetischen Tragschienen 2a, 2b, die an dem Systemträger 6 befestigt sind, zwangsgeführt, während sie in vertikaler Richtung nach unten (in z-Richtung) und in Fahrtrichtung (x) des Türflügels 5 frei verschiebbar sind. Durch die so erzwungene Symmetrie heben sich die in y-Richtung an den Magnetreihen 1a, 1b angreifenden Querkräfte weitgehend auf. In vertikaler Richtung (z-Richtung) würden die Magnetreihen 1a, 1b nur im lastfreien Zustand, also ohne an dem Tragschlitten 4 befestigte Last und ohne eine durch gegen die Unterseiten der Tragschienen 2a, 2b laufende Stützrollen, gegebene mechanische Führung eine symmetrische Lage einnehmen.
Bei Belastung der Magnetreihen 1a, 1b mit einer Gewichtskraft F_g, z. B. durch den an dem Tragschlitten 4 befestigten Türflügel 5, werden diese prinzipiell in vertikaler Richtung aus der durch gegen die Unterseiten der Tragschienen 2a, 2b laufende Stützrollen 10a, 10b definierten vertikalen Position nach unten (in z-Richtung) bewegt, wenn die magnetische Rückstellkraft zwischen den Magnetreihen 1a, 1b und den Tragschienen 2a, 2b, im Folgenden auch als Tragkraft F(z) bezeichnet, kleiner ist, als die Gewichtskraft F_g.
Die Ursache dieser Rückstellkraft sind die zwischen den Magnetreihen 1a, 1b und den Tragschienen 2a, 2b wirkenden magnetischen Anziehungskräfte, wobei nur der Teil der Magnetreihen 1a, 1b, der zwischen den Tragschienen 2a, 2b nach unten heraustritt, zu dieser magnetischen Tragkraft beiträgt. Da dieser Teil mit größer werdender vertikaler Auslenkung zunimmt, würde die magnetische Tragkraft dem Betrag nach kontinuierlich mit der Auslenkung ansteigen, wenn die Tragkraft F(z) kleiner ist, als die Gewichtskraft F_g, solange bis die Tragkraft F(z) der Gewichtskraft F_g entspricht oder eine kritische Auslenkung überschritten wird, wonach ein „Abreißen" der Magnetreihen 1a, 1b von der Tragschiene 2a, 2b erfolgt.
2 zeigt die Abhängigkeit zwischen der vertikalen Auslenkung der Magnetreihen 1a, 1b und der magnetischen Tragkraft in einer Kennlinie, d. h. der Tragkraftkennlinie der Trageinrichtung gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform. Auf der Abszisse ist die vertikale Auslenkung z nach unten, z. B. in mm und auf der Ordinate die korrespondierende erzeugte magnetische Tragkraft F(z), z. B. in Newton, angegeben. Der Verlauf der Tragkraftkennlinie ist durch einen oberen und einen unteren Abrisspunkt gekennzeichnet, die jeweils erreicht werden, wenn die Magnete zwischen den Tragschienen nach oben bzw. nach unten vollständig heraustreten würden. Wird diese kritische Auslenkung kraftbedingt überschritten, so schwächen sich die Rückstellkräfte durch den zunehmenden Abstand zu den Tragschienen 2a, 2b ab, wodurch in diesen Bereichen kein stabiler Gleichgewichtszustand zwischen der Tragkraft F(z) und der durch die Last bedingten Gewichtskraft F_g erreicht werden kann.
In der Praxis kann ein solches Abreißen der Tragkraft F(z) durch die Gewichtskraft F_g der Türflügelmasse durch eine (nicht gezeigte) mechanische Begrenzung der möglichen Auslenkung der Magnetreihen 1a, 1b zuverlässig verhindert werden.
Zwischen dem oberen Abrisspunkt und dem unteren Abrisspunkt verläuft die Tragkraftkennlinie nahezu linear, wobei bei einer positiven Auslenkung der Magnetreihen 1a, 1b, d. h. einer Auslenkung nach unten, die durch den am Tragschlitten 4 befestigten Türflügel 5 erfolgt, von dem Ursprung des Koordinatensystems zwischen vertikaler Auslenkung z der Magnetreihen 1a, 1b und magnetischer Tragkraft F(z) bis zu dem unteren Abrisspunkt auf der Tragkraftkennlinie Betriebspunkte mit negativer Steigung durchfahren werden, in denen sich eine jeweilige stabile Lage der Magnetreihen 1a, 1b zwischen den Tragschienen 2a, 2b, bedingt durch die auf die Magnetreihen 1a, 1b wirkende Gewichtskraft F_g und der betragsgleichen, in entgegengesetzte Richtung wirkenden magnetischen Tragkraft F(z), einstellen kann.
Tatsächlich ist die Tragkraft F(z) jedoch so groß gewählt, dass keine Auslenkung der Magnetreihen aus der in 1 gezeigten Lage nach unten (in z-Richtung) erfolgt sondern die Stützrollen 10a, 10b immer gegen die Unterseiten der Tragschienen 2a, 2b laufen.
Bei strenger Symmetrie der beschriebenen magnetischen Trageinrichtung um die vertikale Mittelachse (z-Achse), die sowohl von der Anordnung der Trageinrichtung als auch den mechanischen Führungselementen 3a, 3b abhängt, heben sich die horizontalen Magnetkraft-Komponenten in Querrichtung, d. h. in y-Richtung, vollständig auf. Verlassen die Magnetreihen 1a, 1b toleranzbedingt diese exakte Mittellage, so stellt sich aufgrund unterschiedlich starker Anziehungskräfte zu den beiden Tragschienen 2a, 2b eine auf die Magnetreihen 1a, 1b wirkende Querkraft F(y) ein.
Die 3 zeigt für eine Spaltbreite von z. B. –1 mm bis +1 mm einen Querkraftverlauf F(y) in Abhängigkeit von einer seitlichen Verschiebung y der Magnetreihen 1a, 1b, der über den ganzen Verlauf eine positive Steigung hat. Das bedeutet, dass im Null-Punkt des Koordinatensystems, der zur Mittellage der Magnetreihen 1a, 1b zwischen den Tragschienen 2a, 2b korrespondiert, ein instabiles Kräftegleichgewicht vorliegt. In allen anderen Punkten des Koordinatensystems herrscht eine resultierende Querkraft F(y).
Da in der Mittellage nur ein instabiles Kräftegleichgewicht vorliegt, müssen die Führungselemente 3a, 3b eine präzise mechanische Lagerung bieten, die die Magnetreihen 1a, 1b während der Fahrbewegung der Magnetreihen 1a, 1b in Bewegungsrichtung, d. h. in x-Richtung, exakt mittig zwischen den Tragschienen 2a, 2b führt. Je genauer diese Zentrierung realisiert werden kann, umso geringer sind die resultierende Querkraft F(y) und hiermit verbundene Reibungskräfte der mechanischen Lagerung.
Um die Trageigenschaften zu optimieren, sollte die Magnetbreite, d. h. die Abmessungen der Magnetreihen 1a, 1b in y-Richtung, möglichst groß sein, denn eine große Magnetbreite bewirkt eine große Feldstärke, die zu großen Tragkräften führt. Die Magnethöhe, also die Abmessungen der Magnetreihen 1a, 1b in z-Richtung, sollte möglichst klein sein, denn kleine Magnethöhen erhöhen die Steifigkeit des Tragkraftfeldes durch Bündelung des Feldes.
Die Höhe der Tragschienen 2a, 2b sollte möglichst klein sein, günstig ist eine Tragschienenhöhe kleiner 1/2 der Magnethöhe, denn die Feldlinien der Dauermagnete werden gebündelt und hierdurch die Steifigkeit des magnetischen Tragsystems erhöht.
Die Anordnung sollte so gewählt werden, dass die weichmagnetischen Tragschienen 2a, 2b im in 1 gezeigten Tragzustand, in dem die magnetische Tragkraft F(z) größer als die durch Belastung der Magnetreihen 1a, 1b mit dem Türflügel 5 hervorgerufenen Gewichtskraft F_g ist, vertikal unsymmetrisch um die Magnetreihen 1a, 1b liegen, und die Magnet reihen 1a, 1b sollten möglichst kontinuierlich sein, um Rastkräfte in Bewegungsrichtung, d. h. in x-Richtung, zu vermeiden. Es können jedoch auch andere rastkraftreduzierende Maßnahmen vorgesehen werden.
Die 4 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung in perspektivischer Ansicht, wobei die in der 1 gezeigten, in die Polschuhe 8 der Spulenanordnung integrierten Befestigungselemente 8a, 8b der Spulenanordnung zu deren Befestigung an dem Systemträger 6 zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt sind. Die 4 zeigt also eine Prinzipdarstellung eines aus drei Einzelspulen bestehenden Antriebssegmentes der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetischen Trag- und Antriebssystems, bei dem die Einzelspulen 7 auf einen gemeinsamen Spulenkern 9 gewickelt sind. Auf den Spulenkern 9 sind abwechselnd die Spulen 7 und die Polschuhe 8 der Spulenanordnung gesteckt. An den Polschuhen 8 sind in der 4 nicht gezeigte und in der in 1 gezeigten Ausgestaltung in einem Winkel von ca. 50° nach rechts und links in Querrichtung von der Oberseite der Polschuhe abstehende, mit einem Kugelkopf versehene Befestigungsstifte 8a, 8b vorgesehen. Weiter können nicht gezeigte Kontaktierungsstifte vorgesehen sein, wobei jede Spule zwei solche Stifte aufweist, die auch so angeordnet sein können, dass sie sowohl zur Befestigung der Spulenanordnung als auch zur elektrischen Verbindung der Einzelspulen mit Steuerleitungen einer Steuereinheit dienen.
Die 5 zeigt eine Horizontalschnittdarstellung, d. h. einen Schnitt in Querrichtung durch die Mitte der Spulen 7, von zwei solchen Antriebssegmenten, d. h. sechs Einzelspulen 7, die in Reihe angeordnet sind und deren Achsen fluchten, wobei den Polschuhen 8 die Polflächen der Magnetreihen 1a, 1b mit einem bestimmten spaltförmigen Abstand gegenüber liegen. An den den Polschuhen abgewandten Seiten der Magnetreihen 1a, 1b sind die Tragschienen 2a, 2b angeordnet.
Es ist zu erkennen, dass die Magnetreihen 1a, 1b aus Einzelmagneten bestehen, die mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung zwischen den beiden seitlich angeordneten Tragschienen 2a, 2b angeordnet sind, die aus einem weichmagnetischen Material bestehen. In dieser Ausführungsform, in der die Tragschienen 2a, 2b den feststehenden Teil der erfindungsgemäßen Trageinrichtung bilden, sind die Einzelmagnete zur Bildung der Magnetreihen 1a, 1b an dem beweglichen Tragschlitten 4 befestigt und können zwischen den Schienen in x-Richtung und in positiver z-Richtung verschoben werden. Bedingt durch die Verwendung äußerst starker Dauermagnete, z. B. aus Nd-Fe-B, und die damit verbundene erhebliche Tragkraft können Schiebetürflügel 5 mit einem Gewicht von ca. 80 kg/m leicht getragen werden. In der in 5 gezeigten Anordnung, bei der die Dauermagnete mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung zwischen den beiden Tragschienen 2a, 2b angeordnet sind, wirkt sich der Feldschluss durch die Tragschienen 2a, 2b bei wechselseitiger Magnetisierungsrichtung der nebeneinander angeordneten Magnete positiv verstärkend aus.
Um einen kontinuierlichen Vorschub der Magnetreihe 1 zu gewährleisten, sind die Statorspulen 7 mit ihrem Spulenkern 9 und den jeweiligen Polschuhen 8 in unterschiedlichen relativen Positionen zum Raster der Dauermagnete angeordnet. Je mehr unterschiedliche Relativpositionen ausgebildet werden, umso gleichmäßiger lässt sich die Schubkraft über den Verfahrweg realisieren. Da andererseits jede Relativposition einer elektrischen Phase eines für den Linearantrieb benötigten Ansteuersystems zuzuordnen ist, sollten möglichst wenig elektrische Phasen zum Einsatz kommen. Aufgrund des zur Verfügung stehenden dreiphasigen Dreh stromnetzes ist ein dreiphasiges System, wie es beispielhaft in 6 gezeigt ist, die zur Vereinfachung der Darstellung die Tragschienen 2a, 2b nicht zeigt, sehr einfach aufzubauen.
Hierbei besteht ein jeweiliges Antriebssegment und somit ein Spulenmodul der Linear-Antriebseinheit aus drei Spulen, die eine Ausdehnung von drei Längeneinheiten in Antriebsrichtung, d. h. x-Richtung, aufweisen, wobei also zwischen den Mittelpunkten benachbarter Polschuhe 8 ein Raster R_S = 1 Längeneinheit liegt. Die Länge eines Magneten der Magnetreihe 1 in Antriebsrichtung und die Länge der zwischen den Einzelmagneten der Magnetreihe 1 liegenden Lücke ist hier so gewählt, dass Länge eines Magneten L_Magnet + Länge einer Lücke L_Lücke = Magnetraster R_M = 6/4 Längeneinheit (= 3/2 R_S).
6 zeigt die Verschaltung der Spulen der in 5 gezeigten beiden Antriebssegmente der erfindungsgemäß bevorzugt verwendeten Linear-Antriebseinheit. Hier ist eine erste Spule 7a zwischen eine erste Phase und eine zweite Phase eines aus drei Phasen bestehenden Drehstromsystems angeschlossen, dessen drei Phasen gleichmäßig verteilt sind, also die zweite Phase bei 120° und eine dritte Phase bei 240° liegen, wenn die erste Phase bei 0° liegt. Die in positiver Antriebsrichtung, d. h. +x-Richtung, neben der ersten Spule 7a liegende zweite Spule 7b eines Antriebssegmentes der Linear-Antriebseinheit ist zwischen die zweite Phase und die dritte Phase geschaltet, und die in positiver Antriebsrichtung, d. h. +x-Richtung, neben der zweiten Spule 7b liegende dritte Spule 7c ist zwischen die dritte Phase und die erste Phase geschaltet. Neben einem solchen Antriebssegment der Linear-Antriebseinheit liegende Antriebssegmente der Linear-Antriebseinheit sind in gleicher Weise an die drei Phasen des Drehstromsystems angeschlossen.
Ordnet man dem durch die Dauermagnete gebildeten Polraster, analog zur Anordnung in einem zweipoligen Gleichstrommotor, Phasenwinkel zu, so lassen sich die linearen Spulenanordnungen in einem kreisförmigen Phasendiagramm abbilden. Da sich dieses sowohl magnetisch als Antriebswirkung auf die Dauermagnete als auch elektrisch als Ansteuerung der Spulen interpretieren lässt, kann durch dieses Diagramm der Zusammenhang zwischen Schaltzuständen und Antriebswirkung einheitlich beschrieben werden.
Ein solches kreisförmiges Phasendiagramm mit eingezeichneten Spulen ist in 7 gezeigt. Hier ist auf der Ordinate das elektrische Potential in V und auf der Abszisse das magnetische Potential angegeben. Ein Kreis um den Ursprung dieses Koordinatensystems, der ein Nullpotential sowohl für das elektrische Potential als auch das magnetische Potential darstellt, repräsentiert die Phasenlagen der an den jeweiligen Spulen anliegenden Spannung, wobei eine 0°-Phasenlage bei dem Schnittpunkt des Kreises mit der positiven Ordinate gegeben ist und sich die Phase im Gegenuhrzeigersinn zu einer 90°-Phasenlage in dem Schnittpunkt des Kreises mit der negativen Abszisse, der das magnetische Potential des Südpols darstellt, eine 180°-Phasenlage in dem Schnittpunkt des Kreises mit der negativen Ordinate, der das minimale Spannungspotential darstellt, einer 270°-Phasenlage in dem Schnittpunkt des Kreises mit der positiven Abszisse, der das magnetische Potential des Nordpols darstellt, bis zu einer 360°-Phasenlage, die gleich der 0°-Phasenlage ist, in dem Schnittpunkt des Kreises mit der positiven Ordinate, der das maximale Spannungspotential darstellt, ändert.
Wie in 6 gezeigt, ist eine Beziehung gegeben, bei der die erste Spule 7a zwischen einer 0°-Phasenlage und einer 120°-Phasenlage, die zweite Spule 7b zwischen einer 120°-Phasenlage und einer 240°- Phasenlage und die dritte Spule 7c zwischen einer 240°-Phasenlage und einer 360°-Phasenlage liegen. Bei Drehstrombetrieb drehen sich nun die Zeiger dieser Spulen entsprechend der Wechselfrequenz des Drehstromes im Uhrzeigersinn, wobei jeweils eine der elektrischen Potentialdifferenz zwischen den auf die Ordinate projizierten Anfangs- und Endpunkten des Zeigers entsprechende Spannung an den Spulen anliegt.
Bei der magnetischen Interpretation des Phasendiagrammes entspricht ein Phasendurchlauf von 180° einer Verschiebung des Läufers um den Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Magnete, also dem Magnetraster R_M. Durch die abwechselnde Polarisierung der Magnete im Läufer wird bei einer Verschiebung um das Magnetraster R_M ein Polwechsel ausgeführt. Nach einem 360°-Phasendurchlauf beträgt die Läuferverschiebung 2 R_M. Hierbei befinden sich die Magnete relativ zum Raster R_S der Statorspulen wieder in Ausgangsposition, vergleichbar mit einer 360°-Umdrehung des Rotors eines zweipoligen Gleichstrommotors.
Für die elektrische Interpretation des Phasendiagrammes wird die Ordinate betrachtet, auf der das anliegende elektrische Spannungspotential dargestellt ist. Bei 0° liegt das maximale Potential, bei 180° das minimale Potential und bei 90° bzw. 270° ein mittleres Spannungspotential an. Wie zuvor erwähnt, werden die Spulen im Diagramm durch Pfeile dargestellt, deren Anfangs- und Endpunkte die Kontaktierungen darstellen. Die jeweils anliegende Spulenspannung kann durch Projektion von Start- und Endpunkt der Pfeile auf die Potentialachse abgelesen werden. Durch die Pfeilrichtung wird die Stromrichtung und hierdurch die Magnetisierungsrichtung der Spule festgelegt.
Anstelle einer kontinuierlichen sinusförmigen Spannungsquelle, die ein Phasendiagramm gemäß 7 aufweist, kann aus Kostengründen auch eine Steuerung mit Rechteck-Charakteristik eingesetzt werden. In einem entsprechenden Phasendiagramm, das in 8 gezeigt ist, ist die Rechteck-Charakteristik durch Schaltschwellen dargestellt. Hierbei können die Phasenanschlüsse jeweils die drei Zustände Pluspotential, Minuspotential und potentialfrei einnehmen. Dabei liegt das Pluspotential z. B. in einem Bereich zwischen 300° und 60° und das Minuspotential in einem Bereich von 120° bis 240° an, und die Bereiche zwischen 60° und 120° sowie 240° und 300° stellen den potentialfreien Zustand dar, in dem die Spulen nicht angeschlossen sind. Bei der Rechteckspannung-Ansteuerung ist der im Vergleich zur Sinus-Steuerung ungleichmäßigere Schub nachteilig.
Es lässt sich natürlich noch eine große Zahl weiterer Spulenkonfigurationen und Potentialverteilungen aufbauen, z. B. die in 9 gezeigte Potentialverteilung, bei der ein minimales Potential von 0 V in einem Bereich zwischen 105° und 255°, ein maximales Potential von 24 V in einem Bereich von 285° bis 75° und potentialfreie Bereiche von 75° bis 105° und von 255° bis 285° vorliegen.
Im Folgenden wird der in 1 gezeigte Querschnitt des magnetischen Trag- und Antriebssystems der Schiebetür nach der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung detaillierter beschrieben.
An einem z. B. als Aluminiumprofil ausgebildeten Systemträger 6, der z. B. mit seiner Oberseite an dem Sturz einer Tür oder der Decke eines Raumes befestigt werden kann, sind an den Seitenflächen vertikal nach unten stehende Tragschienen 2a, 2b befestigt. Auf diese Weise bilden die Tragschienen 2a, 2b und der Systemträger 6 eine prinzipiell U-förmige Einheit, die nach unten offen ist. Zwischen den Tragschienen 2a, 2b weist der Systemträger 6 zwei jeweils parallel mit einem bestimmten Abstand zu den Tragschienen 2a, 2b verlaufende Flächen auf, gegen die die an dem Tragschlitten 4 befestigten Führungselemente 3a, 3b laufen können. Zwischen diesen parallel zu den Tragschienen 2a, 2b verlaufenden Flächen des Systemträgers 6 befindet sich eine Aufnahme für die aus Spulen 7, einem Spulenkern 9 und Polschuhen 8 bestehende Spulenanordnung, die so ausgestaltet ist, dass die Spulenanordnung über ihre Polschuhe 8 in einer definierten Position an dem Systemträger 6 symmetrisch zu dessen in z-Richtung verlaufender Mittelachse M befestigt ist.
Die Aufnahme ist hier so ausgestaltet, dass in einem Winkel von ca. 50° nach oben, d. h. in negativer z-Richtung, und außen, d. h. jeweils in Richtung der Tragschienen 2a, 2b, von den ansonsten prinzipiell einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Polschuhen 8 abstehende, integral mit diesen gebildete Befestigungsstifte 8a, 8b, die mit Kugelköpfen versehen sind, von dem Systemträger 6 so aufgenommen werden, dass die Oberseite der Polschuhe, d. h. die dem Türflügel 5 abgewandte Seite der Polschuhe, an an der Unterkante des Systemträgers 6 gebildeten Anlageflächen an dem Systemträger 6 anliegt. Die Spulenanordnung, wie auch prinzipiell das gesamte erfindungsgemäße magnetische Trag- und Antriebssystem, ist in Querrichtung symmetrisch zu der Mittelachse M des Systemträgers 6 aufgebaut.
Der Tragschlitten 4, an dem der Türflügel 5 befestigt ist, ist ebenfalls prinzipiell U-förmig ausgestaltet, wobei der Tragschlitten 4 nach oben offen ist. In den beiden Schenkeln des Tragschlittens 4 sind nach innen offene Nuten vorgesehen, in denen die Magnetreihen 1a, 1b in z-Richtung nach oben und nach unten sowie in Querrichtung y jeweils nach außen, d. h. in Richtung der Tragschienen 2a, 2b, bündig anliegen. Die Schenkel des prinzipiell U-förmigen Tragschlittens 4 ragen in den durch die parallel zu den Tragschienen 2a, 2b verlaufenden Flächen des Systemträgers 6 und die bündig an diese Flächen anschließenden Seitenflächen der Polschuhe 8 mit den Tragschienen 2a, 2b definierten Abstand entstehenden Lücken hinein. Die Magnetreihen 1a, 1b stehen den Polschuhen 8 an ihren beiden parallel zu den Tragschienen 2a, 2b verlaufenden Seitenflächen gegenüber. Die Unterkante der Polschuhe 8 schließt in etwa mit der Unterkante der Tragschienen 2a, 2b ab, und die Magnetreihen 1a, 1b ragen nach unten aus dem durch die Tragschienen 2a, 2b und den Systemträger 6 definierten U heraus. In Querrichtung werden die Magnetreihen 1a, 1b durch eine Verschraubung 12 an dem Tragschlitten 4 fixiert. Am oberen Ende der Schenkel des U-förmigen Tragschlittens 4, d. h. an der dem Türflügel 5 abgewandten Seite, befinden sich die Führungselemente 3a, 3b, die gegen die zu den Tragschienen 2a, 2b parallel verlaufenden Flächen laufen.
Am unteren Ende der Tragschienen 2a, 2b sind Laufschienen 11a, 11b vorgesehen, gegen die an dem Tragschlitten 4 befestigte Stützrollen 10a, 10b laufen.
Die Laufschienen 11a, 11b und/oder die Stützrollen 10a, 10b und/oder die Führungselemente 3a, 3b sind aus Kunststoff ausgestaltet, um einen möglichst geräuschlosen und verschleißarmen Betrieb zu ermöglichen.
Die Polschuhe 8 sind vorzugsweise als Einschubblechpakete ausgestaltet, die abwechselnd mit den Spulen 7 auf den Spulenkern 9 geschoben werden. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Montage der Spulenanordnung an dem Systemträger 6.
Der Spulenkern 9 ist hier als Rohr ausgestaltet, um eine größere Stabilität zu erreichen. Alternativ kann der Spulenkern auch aus einem Vollmaterial oder aus aufeinandergeschichteten Blechen hergestellt sein.

1a, 1b: Magnetreihen
2a, 2b: Tragschienen
3a, 3b: Führungselement (Lineargleitschienen)
4: Tragschlitten
5: Türflügel
6: Systemträger
7, 7a – c: Spule(n)
8: Polschuhe
9: Spulenkern
10a, 10b: Stützrollen
11a, 11b: Laufschienen
12: Verschraubung
R_M: Magnetraster
L_Lücke: Länge einer Lücke
L_Magnet: Magnetlänge
F_y: Querkraft
F_g: Gewichtskraft
R_S: Polschuhraster

Claims

Schiebetür mit einem magnetischen Trag- und Antriebssystem für mindestens einen Türflügel (5), mit einer Linear-Antriebseinheit, die zwei in Antriebsrichtung angeordnete Magnetreihen (1a, 1b), deren Magnetisierung in ihrer Längsrichtung in bestimmten Abständen das Vorzeichen wechselt, und eine aus mehreren Einzelspulen (7) bestehende, zwischen den beiden Magnetreihen (1a, 1b) angeordnete Spulenanordnung (7, 8, 9) aufweist, die bei entsprechender Ansteuerung der Einzelspulen (7) eine Wechselwirkung mit den beiden Magnetreihen (1a, 1b) bewirkt, die Vorschubkräfte hervorruft, und einer Trageinrichtung (2a, 2b, 6), die zwei in anziehender Kraftwirkung mit jeweils einer der beiden Magnetreihen (1a, 1b) stehende auf einer jeweiligen der Spulenanordnung (7, 8, 9) abgewandten Seite der jeweiligen Magnetreihe (1a, 1b) angeordnete Tragschienen (2a, 2b) und zwei Führungselemente (3a, 3b) aufweist, die einen jeweiligen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen einer jeweiligen Magnetreihe (1a, 1b) und der mit dieser in anziehender Kraftwirkung stehenden Tragschiene (2a, 2b) gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Tragschlitten (4) Stützrollen (10a, 10b) befestigt sind, die den Tragschlitten (4) in Tragrichtung, die entgegen der Richtung der von dem Türflügel (5) erzeugten, auf den Tragschlitten (4) wirkenden Kraft definiert ist, gegen die Tragschienen (2a, 2b) stützen.
Schiebetür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Magnetreihen (1a, 1b) quer zur Tragrichtung und zur Antriebsrichtung magnetisiert sind.
Schiebetür nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschienen (2a, 2b) und die Spulenanordnung (7, 8, 9) ortsfest und die beiden Magnetreihen (1a, 1b) ortsveränderlich angeordnet sind.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Türflügel (5) an einem Tragschlitten (4) befestigt ist, an dem die Magnetreihen (1a, 1b) befestigt sind.
Schiebetür nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwischen den Stützrollen (10a, 10b) und den Tragschienen (2a, 2b) an den Tragschienen (2a, 2b) befestigte Laufflächen (11a, 11b).
Schiebetür nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetreihen (1a, 1b) jeweils in eine an dem Tragschlitten vorhandene, in Richtung quer zur Tragrichtung, die entgegen der Richtung der von dem Türflügel (5) erzeugten, auf den Tragschlitten (4) wirkenden Kraft definiert ist, offene Nut eingesetzt sind, die eine Magnetreihe jeweils in und entgegen der Tragrichtung fest hält, wobei die Magnetreihen (1a, 1b) in der Richtung quer zur Tragrichtung durch eine Verschraubung an dem Tragschlitten (4) gehalten werden.
Schiebetür nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (3a, 3b) an der dem Türflügel (5) abgewandten Seite des Tragschlittens (4) befestigt sind und gegen einen Systemträger (6) laufen, an dem die Tragschienen (2a, 2b) und die Spulenanordnung (7, 8, 9) befestigt sind.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (7, 8, 9) Polschuhe (8) aufweist, die den Magnetreihen (1a, 1b) parallel gegenüberliegende Flächen aufweisen.
Schiebetür nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (7, 8, 9) über die Polschuhe (8) an einem Systemträger (6) befestigt ist, an dem auch die Tragschienen (2a, 2b) befestigt sind.
Schiebetür nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (8) zwischen den Spulen (7) auf einen sich in Richtung der Vorschubkräfte erstreckenden Spulenkern (9) aufgesteckt sind.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschienen (2a, 2b) und/oder der Spulenkern (9) der Spulenanordnung (7, 8, 9) und/oder die Polschuhe (8) der Spulenanordnung (7, 8, 9) aus aufeinander geschichteten Blechen hergestellt sind.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Magnetreihen (1a, 1b) aus einem oder mehreren Hochleistungsmagneten, vorzugsweise Seltenerden-Hochleistungsmagneten, weiter vorzugsweise vom Typ NeFeB oder Sm₂Co bestehen.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebetür als Bogenschiebetür oder Horizontal-Schiebewand ausgebildet ist.