DE202011001541U1 - sliding door - Google Patents
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Abstract
Schiebetür, deren Flügel (2, 3) über Tragrollen (8, 32) auf einer an einer Wand oder vor einer Wand oder dergleichen befestigten Laufschiene (5, 33) verfahrbar sind, wobei die Flügel (2, 3) vorzugsweise aus Glas, Kunststoff, Holz oder Metall oder dergleichen bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens eine Tragrolle (32) der Flügel (2, 3) neben der Tragfunktion gleichzeitig als ortsveränderbare Antriebsvorrichtung (4, 7) ausgebildet ist und auf einer runden Laufschiene (5), die aus zwei Laufflächen (11, 12), die stromführend ausgebildet und durch ein Isolierstück (10) elektrisch voneinander getrennt sind, verfahren werden, wobei die Antriebsvorrichtung (4, 7) als elektrisch kommutierender, bürstenloser Außenläufermotor ausgebildet ist.Sliding door, the wings (2, 3) via support rollers (8, 32) on a mounted on a wall or in front of a wall or the like running rail (5, 33) are movable, wherein the wings (2, 3) preferably made of glass, plastic , Wood or metal or the like, characterized in that in each case at least one support roller (32) of the wings (2, 3) next to the support function at the same time as a stationary variable drive device (4, 7) is formed and on a round track rail (5) of two running surfaces (11, 12), which are formed current-carrying and electrically isolated from each other by an insulating piece (10), wherein the drive device (4, 7) is designed as an electrically commutating, brushless external rotor motor.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schiebetür gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a sliding door according to the preamble of
Derartige Schiebetüren sind, vorzugsweise aus Glas, hinlänglich bekannt und werden für den Innenbereich von Gebäuden eingesetzt. Dabei besteht die Schiebetür im Wesentlichen aus einer Laufschiene, die an einer Wand befestigt ist und auf der, mittels Rollen die Flügel hängend verfahren werden können. Dabei können die Flügel direkt mit den Rollen angeschlagen werden, es ist jedoch auch möglich, dass die Flügel über Beschläge oder Laschen oder dergleichen mit den Trag- und Laufrollen in Wirkverbindung gebracht werden.Such sliding doors are, preferably made of glass, well known and are used for the interior of buildings. In this case, the sliding door essentially consists of a running rail which is fastened to a wall and on which, by means of rollers, the wings can be moved in a suspended manner. The wings can be struck directly with the rollers, but it is also possible that the wings are brought about fittings or tabs or the like with the support and rollers in operative connection.
Einen Reibrad-Schiebetürantrieb für Aufzüge gibt die
In der
Eine elektrische Maschine, die zur Erzeugung eines Erregerfeldes mindestens ein permanentmagnetisches Polpaar und mindestens eine, von einem elektrischen Strom durchfließbare Leiterbahn aufweist, ist aus der
Der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, derartige manuell betätigte Schiebetüren mit mindestens einem Flügel, die über Wandhalterungen an einer Wand befestigt werden und mittels einer Laufschiene die Verschiebbarkeit der Flügel garantieren, so auszubilden, dass diese unter Einsatz von kostengünstigen Ausgestaltungen und Montagen zu automatisieren.The object of the present invention is to provide such manually operated sliding doors with at least one wing, which are mounted on wall brackets on a wall and guarantee the mobility of the wings by means of a running rail so as to automate this by using cost-effective configurations and assemblies.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Dabei geben die Unteransprüche eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.The object of the invention is solved by the features of
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die üblicherweise manuell betätigte Schiebetür dahingehend zu automatisieren, dass eine der Tragrollen für jeden separaten Flügel neben der Tragfunktion auch gleichzeitig als Antriebsvorrichtung ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltung würde zum Einen nach außen hin die Verwendung einer Antriebsvorrichtung nicht erkennbar machen und zum Anderen wäre eine derartige Antriebsvorrichtung im Falle einer Reparatur schnell zugänglich, da sie nicht wie üblicherweise bei Schiebetüren hinter einem Kämpfer verborgen liegt. Ebenfalls ist eine solche Ausgestaltung, bei der die Tragrolle gleichzeitig die Antriebsvorrichtung darstellt, kostengünstig herstellbar.The invention proposes to automate the usually manually operated sliding door to the effect that one of the support rollers for each separate wing next to the support function is also designed as a drive device. On the one hand, such an embodiment would make the use of a drive device outwardly unrecognizable and, on the other hand, such a drive device would be quickly accessible in the event of a repair since it is not concealed behind a fighter, as is usually the case with sliding doors. Also, such a configuration in which the support roller is the drive device at the same time, inexpensive to produce.
Um eine derartige Antriebsvorrichtung, auf die noch nachfolgend weiter eingegangen wird, mit elektrischer Energie zu versorgen, ist es notwendig, dass in einer ersten bevorzugten Ausführungsform die Laufschiene, die vorzugsweise rund oder eckig ausgeführt sein kann, zwei Laufflächen beinhaltet, die durch ein Isolierstück elektrisch voneinander getrennt sind. Durch diese Maßnahme ist es möglich, beispielsweise über die Wandhalterungen die beiden Laufflächen der Laufschiene als elektrische Pole zu verwenden und mit entsprechenden elektrischen Leitungen, die beispielsweise durch die Wandhalterungen geführt werden, als elektrische Leiter auszubilden. Vorzugsweise werden derartige Anlagen mit einer Spannung versorgt, die im Sicherheitsbereich und damit unterhalb der Berührungsspannung von 63 V, liegt.In order to provide such a drive device, which will be discussed further below, with electrical energy, it is necessary that in a first preferred embodiment, the running rail, which may be preferably round or square, includes two treads electrically through an insulating piece are separated from each other. By this measure, it is possible to use, for example via the wall brackets, the two running surfaces of the running rail as electrical poles and form with corresponding electrical lines, which are guided for example by the wall brackets, as electrical conductors. Preferably, such systems are supplied with a voltage that is in the security area and thus below the contact voltage of 63 V.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Laufschiene kann diese mit einem Kontakteinsatz ausgestattet werden, der aus einem Isoliermaterial besteht. Innerhalb einer beispielsweise rechteck- oder quadrateckförmigen Ausnehmung der Laufschiene wird der Kontakteinsatz eingesetzt. Der Kontakteinsatz hat an seiner Oberseite entsprechende Kontakte oder Kontaktschienen ausgebildet, die andererends mit den bereits vor beschriebenen elektrischen Verbindungen über die Wandhalterung verbunden sind.In a second preferred embodiment of the track rail, this can be equipped with a contact insert, which consists of an insulating material. Within an example rectangular or square-shaped recess of the track, the contact insert is used. The contact insert has formed on its upper side corresponding contacts or contact rails which are connected at the other end to the previously described electrical connections via the wall bracket.
Die Antriebsvorrichtung besteht vorzugsweise aus einem elektronisch kommutierten, bürstenlosen Außenläufermotor. Dabei wird das Gehäuse des Motors, und damit der Antriebsvorrichtung, im Wesentlichen aus zwei kreisrunden Gehäuseschalen gebildet, die durch ein Mittelstück von einander getrennt sind und zwei beabstandete Laufflächen aufweisen. Das Mittelstück ist als Isolierstück ausgebildet und ermöglicht es so in einer ersten bevorzugten Ausführungsform, dass die Gehäuseschalen mit der bereits vor beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform der Laufschiene Kontakt mit den zwei vor beschriebenen Laufflächen der Laufschiene haben. Somit sind die Gehäuseschalen entsprechend als elektrische Leiter ausgebildet. Durch die mit den Gehäuseschalen befestigten elektrischen Leitern wird ein Steuer- und Regelmodul mit elektrischer Energie versorgt und ist somit Bestandteil der Antriebsvorrichtung. Das Steuer- und Regelmodul befindet sich innerhalb der Antriebsvorrichtung. Neben dem Steuer- und Regelmodul können auch entsprechende Sensoren bzw. Positionsmesseinrichtungen oder Inkrementalgeber oder dergleichen mit in die Antriebsvorrichtung integriert werden.The drive device preferably consists of an electronically commutated brushless external rotor motor. In this case, the housing of the motor, and thus of the drive device, essentially consists of two circular housing shells, which are separated from each other by a central piece and have two spaced running surfaces. The center piece is designed as an insulating piece and thus makes it possible in a first preferred embodiment that the housing shells with the previously described first preferred embodiment of the track contact with the two above-described running surfaces of the track rail. Thus, the housing shells are designed accordingly as electrical conductors. By attached to the housing shells electrical conductors a control and regulation module is supplied with electrical energy and is thus part of the drive device. The control module is located inside the drive device. In addition to the control and regulating module, corresponding sensors or position-measuring devices or incremental encoders or the like can also be integrated into the drive device.
Die Steuer- und Regeleinheit ist so beschaffen, dass sie beispielsweise für unterschiedliche Anwendungsfälle mit unterschiedlichen Programmen ausgestattet werden kann. Derartige Programme beinhalten z. B. eine Anfahrphase und eine Bremsphase der Antriebsvorrichtung je nach Ausführung. Auch der Verlauf der Anfahrphase und der Bremsphase können je nach Bedarf anders gestaltet werden. Ferner kann beispielsweise auch die Antriebsvorrichtung in einem Programm den Verlauf einer Fahrstrecke einer angeschlossenen Vorrichtung selbst lernen und anschließend diese Kenndaten selbst abspeichern. Zu den erlernbaren bzw. veränderbaren Parametern gehören auch eine Drehzahlbegrenzung, eine Strombegrenzung bzw. eine Kraftbegrenzung. Diese Programme sind dann vorzugsweise in mindestens einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert. Je nach Anwendungsfall und Zusammenstellung der Antriebsvorrichtung aus den einzelnen Modulen wird eine andere Software in die Steuer- und Regeleinheit programmiert.The control unit is designed so that it can be equipped, for example, for different applications with different programs. Such programs include z. B. a start-up phase and a braking phase of the drive device depending on the version. The course of the starting phase and the braking phase can be designed differently as needed. Further, for example, the drive device in a program learn the course of a route of a connected device itself and then store these characteristics themselves. The learnable or changeable parameters also include a speed limit, a current limit or a force limit. These programs are then preferably stored in at least one non-volatile memory. Depending on the application and compilation of the drive device from the individual modules another software is programmed into the control unit.
Die Wicklung ist als freitragende, ohne Träger ausgeführte flache, ringförmige Scheibenwicklung anzusehen. Die Scheibenwicklung ist als selbsttragende Luftspule mit mindestens zwei getrennten Wicklungen ausgeführt, wobei je nach Anzahl der Phasen auch mehrere Wicklungen ausgeführt werden können und damit ein Mehrphasenbetrieb möglich ist. Die einzelnen Wicklungen sind bifilar und gleichzeitig meanderförmig gewickelt und zwar in der Art, dass die Bifilarität nicht gegensinnig ausgeführt wird. So werden die einzelnen Wicklungen bifilar gewickelt und gleichsinnig in Reihe geschaltet, so dass eine Scheibenwicklung geschaffen wird, die mit einer doppelten Windungszahl eine etwa vierfache Induktivität gegenüber herkömmlichen Spulen aufweist. Durch eine derartige Wickelanordnung wird erreicht, dass im Arbeitsspalt sich die magnetischen Felder addieren und gleichzeitig im Wickelkopf diese sich aufheben. Durch das Aufheben der elektrischen Felder in den Wickelköpfen werden Verluste reduziert, die sonst in Wärme umgesetzt werden. Das Leitermaterial für die einzelnen Wicklungen besteht vorzugsweise aus einer oder einer Mehrzahl von verdrillten Litzen. Ein solches Wickelschema bedeutet bei geringerem Bauraum eine höhere Leistung der Antriebsvorrichtung.The winding is to be regarded as a self-supporting, executed without carrier flat, annular disc winding. The disk winding is designed as a self-supporting air coil with at least two separate windings, and depending on the number of phases and multiple windings can be performed and thus a multi-phase operation is possible. The individual windings are bifilar and at the same time meandering wound in such a way that the bifilarity is not executed in opposite directions. Thus, the individual windings are bifilar wound and connected in series in the same direction, so that a disc winding is created, which has a double turn number about four times the inductance over conventional coils. By such a winding arrangement is achieved that add in the working gap, the magnetic fields and at the same time cancel this in the winding head. By canceling the electric fields in the windings losses are reduced, which are otherwise converted into heat. The conductor material for the individual windings preferably consists of one or a plurality of twisted strands. Such a winding scheme means with less space a higher performance of the drive device.
Eine derartige Wicklung wird mittels eines entsprechenden temperaturresistenten Harzes getränkt, wobei das Harz auch noch mit beispielsweise Glasfasern verstärkt werden kann. Zur Erhöhung der Standfestigkeit der Wicklung kann diese noch mit einem Gewebe, zumindest im Außenbereich versehen werden. Ein solches Gewebe kann beispielsweise aus Glasfasern oder einer Glasfasermatte bestehen.Such a winding is impregnated by means of a corresponding temperature-resistant resin, wherein the resin can also be reinforced with, for example, glass fibers. To increase the stability of the winding, this can still be provided with a fabric, at least outdoors. Such a fabric may for example consist of glass fibers or a glass fiber mat.
In einem weiteren Schritt kann zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Antriebsvorrichtung das Harz oder die Vergussmasse, die zur Halterung der einzelnen Wickeldrähte verwendet werden, auch noch mit einem Grafitpulver oder -granulat oder mit einem ferromagnetischen Werkstoff versetzt und damit angereichert werden.In a further step, in order to increase the efficiency of the drive device, the resin or the potting compound, which are used to hold the individual winding wires, can also be mixed with a graphite powder or granules or with a ferromagnetic material and thus enriched.
In einem weiteren erfinderischen Schritt wird vorgeschlagen, dass die verwendeten Permanentmagnetsysteme vorzugsweise aus einem Magnetwerkstoff der seltenen Erden bestehen. Diese Magnetwerkstoffe stehen für eine hohe Effizienz und garantieren mit der vor beschriebenen Wicklung und einem kleinen, geringen Luftspalt zwischen der Wicklung und den Permanentmagneten einen hohen Wirkungsgrad für eine derartige Antriebsvorrichtung. Als Magnetmaterial werden isotrope Materialien mit einer im zweiten Quadranten annähernd linearen Kennlinie verwendet. Ferner können auch Materialien verwendet werden, bei denen die Koerzitivfeldstärke wesentlich größer ist als das Verhältnis von Remanenz zur magnetischen Feldkonstanten. Bei derartigen Materialien handelt es sich um gesinterte oder kunststoffgebundene Ferrite oder Seltene-Erden-Magnete.In a further inventive step it is proposed that the permanent magnet systems used preferably consist of a magnetic material of the rare earths. These magnetic materials stand for high efficiency and guarantee high efficiency for such a drive device with the winding described above and a small, small air gap between the winding and the permanent magnets. The magnet material used is isotropic materials with an approximately linear characteristic in the second quadrant. Furthermore, materials can also be used in which the coercive field strength is substantially greater than the ratio of remanence to the magnetic field constant. Such materials are sintered or plastic bonded ferrites or rare earth magnets.
Der mit der Wicklung, die den stationären Stator darstellt, zusammenwirkende Läufer, besteht im Wesentlichen aus den Dauermagnetsystemen, die sich aus einer mehrfachen Pollänge mit wechselnder Polarität (Nord/Süd) ohne Eisen dazwischen ringförmig zusammensetzen. Eine Pollänge besteht aus mehreren nach einem bestimmten Schema magnetisierter und angeordneter Dauermagnete. Die Dauermagnete sind dabei so angeordnet, dass sie innerhalb einer Pollänge an einer zu der Wicklung gerichteten Polfläche einen gerichteten, verstärkten, magnetischen Fluss aufweisen. Dieses trägt ebenfalls zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades der Antriebsvorrichtung bei. The rotor interacting with the winding constituting the stationary stator consists essentially of the permanent magnet systems, which are composed of a multiple pole length of alternating polarity (north / south) without iron in between. A pole length consists of several magnetized and arranged according to a specific scheme permanent magnets. The permanent magnets are arranged so that they have a directional, amplified, magnetic flux within a pole length at a pole face directed towards the winding. This also contributes to an increase in the efficiency of the drive device.
Um einen derartigen, verstärkten, magnetischen, gerichteten Fluss zu erreichen, ist die Pollänge so bemessen, dass diese sich aus je einer Länge von zwei gleich langen Magneten plus eines kürzeren Magneten zusammensetzt. Vorzugsweise ist die Länge des kürzeren Magneten als die halbe Länge der vor genannten gleichlangen Magneten bemessen.To achieve such an amplified magnetic directed flux, the pole length is sized to be a length of two equally long magnets plus a shorter magnet. Preferably, the length of the shorter magnet is dimensioned as half the length of the aforementioned equal length magnets.
Um die gezielte Richtung des magnetischen Flusses noch zu intensivieren, befindet sich zur Polfläche der beiden gleichlangen Magnete gerichtet ein weiterer Magnet, der jedoch nur eine geringe, vorzugsweise im Wesentlichen die Viertelhöhe der vor genannten Magnete, Polhöhe aufweist. Somit besteht eine Pollänge aus vorzugsweise vier Magneten, deren Magnetisierungsrichtungen so gewählt worden sind, dass an dem flachen Magnet und damit an seiner Polfläche ein verstärkter gerichteter magnetischer Fluss vorhanden ist. Bei der unterschiedlichen Vorzugsmagnetisierung handelt es sich um ein so genanntes Halbachsystem. Ein derartiges Halbachmagnetsystem erzeugt ein besonders homogenes Magnetfeld. Bei der erfindungsgemäßen Permanentmagnetanordnung erhält somit quasi jeder einzelne Permanentmagnet eine bestimmte Vorzugsmagnetisierungsrichtung. Hierdurch ergibt sich aufgrund der Größe der einzelnen Magnete eine Abweichung von der Homogenität des im Bereich des in der Wicklung erzeugten magnetischen Feldes. Um eine Abweichung im Magnetfeld so gering wie möglich zu halten, ist es deshalb notwendig, eine feine Segmentierung vorzunehmen. Dadurch vergrößert sich zwar der Herstellungsaufwand, aber es entsteht ein homogeneres Magnetfeld.In order to intensify the targeted direction of the magnetic flux even more, is directed to the pole face of the two magnets of equal length, another magnet, but only a small, preferably substantially the quarter height of the aforementioned magnets, pole height has. Thus, there is a pole length of preferably four magnets whose magnetization directions have been chosen so that on the flat magnet and thus on its pole face an enhanced directional magnetic flux is present. The different preferred magnetization is a so-called Halbach system. Such a Halbachmagnetsystem generates a particularly homogeneous magnetic field. In the case of the permanent magnet arrangement according to the invention, virtually every single permanent magnet thus receives a specific preferred magnetization direction. This results in a deviation from the homogeneity of the magnetic field generated in the winding due to the size of the individual magnets. In order to keep a deviation in the magnetic field as low as possible, it is therefore necessary to make a fine segmentation. Although this increases the production cost, but it creates a more homogeneous magnetic field.
Die Permanenteinzelmagnete bestehen vorzugsweise aus isotropem Dauermagnetmaterial. Dadurch, dass das gesamte Magnetsystem aus einer Vielzahl von dicht aneinander angeordneten Permanenteinzelmagnetsystemen besteht, ist es notwendig, dass die Vorzugsmagnetisierungsrichtung auch innerhalb der einzelnen Segmente örtlich variiert.The permanent single magnets are preferably made of isotropic permanent magnet material. Because the entire magnet system consists of a multiplicity of permanent magnet magnet systems arranged close to one another, it is necessary for the preferred magnetization direction also to vary locally within the individual segments.
Als Magnetmaterial werden anisotrope Materialien mit einer im zweiten Quadranten annähernd linearen Kennlinie verwendet. Ferner können auch Materialien verwendet werden, bei denen die Koerzitivfeldstärke wesentlich größer ist als das Verhältnis von Remanenz zur magnetischen Feldkonstanten.The magnet material used is anisotropic materials with an approximately linear characteristic in the second quadrant. Furthermore, materials can also be used in which the coercive field strength is substantially greater than the ratio of remanence to the magnetic field constant.
Jede Pollänge hat eine andere wechselnde Polarität, d. h. es wechseln sich bei jeder nachfolgenden Pollänge Nordpol und Südpol ab, wobei die einzelnen Pollängen direkt ohne Lücken und Zwischenpolen aus Eisen oder dergleichen sich an einander reihen.Each pole length has a different alternating polarity, i. H. At each successive pole length, the North Pole and the South Pole alternate, the individual pole poles directly joining each other without gaps and intermediate poles of iron or the like.
Auf der gegenüberliegenden Seite (Rückseite zur Polfläche) der einzelnen Magnete kann sich eine ferromagnetische Abschirmung befinden, die nur eine geringe Dicke aufweisen muss, da in diesem Bereich kein großer magnetischer Fluss vorhanden ist, weil eine magnetische Flussabschwächung durch die gewählten magnetischen Richtungen der Pole der einzelnen Magnete vorhanden ist. Es kann jedoch auch ein magnetischer Rückschluss vorhanden sein.On the opposite side (back to the pole face) of the individual magnets may be a ferromagnetic shield, which must have only a small thickness, since in this area no large magnetic flux is present, because a magnetic flux attenuation by the selected magnetic directions of the poles of single magnets is present. However, there may also be a magnetic inference.
Um einen hohen Wirkungsgrad der aus verschiedenen Modulen zusammengesetzten Antriebsvorrichtung zu erreichen, ist es ebenfalls notwendig eine Steuer- und Regeleinheit als Modul zu verwenden, die auf die Wicklung und die damit zusammenwirkenden Permanentmagnetsysteme genau abgestimmt ist. Diese Abstimmung wird über die gespeicherte Software erreicht, die für bestimmte Anwendungsfälle umprogrammierbar ist. Dafür werden in der Steuer- und Regeleinheit spezifische Parameter geändert, die im Zusammenhang mit den gespeicherten Programmen eine Änderung oder eine Anpassung des Laufverhaltens der Antriebsvorrichtung mit sich bringen.In order to achieve a high efficiency of the assembled from different modules drive device, it is also necessary to use a control and regulation unit as a module, which is precisely matched to the winding and the cooperating permanent magnet systems. This reconciliation is achieved through the stored software which is reprogrammable for certain applications. For this purpose, specific parameters are changed in the open-loop and closed-loop control unit, which bring about a change or adaptation of the running behavior of the drive device in connection with the stored programs.
Bei dieser ersten bevorzugten Ausführungsform wird über den Umfang der Gehäuseschalen eine Versorgung des Steuer- und Regelmoduls vorgenommen, die wiederum eine Bestromung der Wicklungen vornimmt. Die Wicklungen sind ebenfalls innerhalb der Gehäuseschalen als scheibenförmige Wicklungen eingebettet.In this first preferred embodiment, a supply of the control and regulating module is made over the circumference of the housing shells, which in turn performs an energization of the windings. The windings are also embedded within the housing shells as disc-shaped windings.
Zwischen den Wicklungen ist ortsfest eine Scheibe vorhanden, die vorzugsweise an oder auf ihrem äußeren Umfang Permanentmagnete platziert hat. Dadurch, dass die Magnete auf einer stehenden Achse angebracht sind, befinden sich die Gehäuseschalen der Antriebsvorrichtung über Lager drehbar platziert um die Magnete herum. Bei einer entsprechenden Bestromung durch das Steuer- und Regelmodul wird es zu einer Fortbewegung aufgrund von abstoßenden Kräften zwischen den Magneten und den Wicklungen kommen.Between the windings a disk is stationary, which has preferably placed on or on its outer periphery permanent magnets. With the magnets mounted on a standing axle, the housing shells of the drive device are rotatably placed about bearings around the magnets. With a corresponding energization by the control and regulation module, it will come to a movement due to repulsive forces between the magnets and the windings.
Die Achse der Antriebsvorrichtung dient gleichzeitig zur Befestigung an dem Flügel direkt oder über Zwischenschaltung eines Beschlages oder dergleichen. The axis of the drive device serves at the same time for attachment to the wing directly or via the interposition of a fitting or the like.
Die Wicklung ist als freitragende, ohne Träger ausgeführte flache, ringförmige Scheibenwicklung anzusehen. Die Scheibenwicklung ist als selbsttragende Luftspule mit mindestens zwei getrennten Wicklungen ausgeführt, wobei je nach Anzahl der Phasen auch mehrere Wicklungen ausgeführt werden können und damit ein Mehrphasenbetrieb möglich ist. Die einzelnen Wicklungen sind bifilar und gleichzeitig meanderförmig gewickelt und zwar in der Art, dass die Bifilarität nicht gegensinnig ausgeführt wird. So werden die einzelnen Wicklungen bifilar gewickelt und gleichsinnig in Reihe geschaltet, so dass eine Scheibenwicklung geschaffen wird, die mit einer doppelten Windungszahl eine etwa vierfache Induktivität gegenüber herkömmlichen Spulen aufweist. Durch eine derartige Wickelanordnung wird erreicht, dass im Arbeitsspalt sich die magnetischen Felder addieren und gleichzeitig im Wickelkopf diese sich aufheben. Durch das Aufheben der elektrischen Felder in den Wickelköpfen werden Verluste reduziert, die sonst in Wärme umgesetzt werden. Das Leitermaterial für die einzelnen Wicklungen besteht vorzugsweise aus einer oder einer Mehrzahl von verdrillten Litzen. Ein solches Wickelschema bedeutet bei geringerem Bauraum eine höhere Leistung der Antriebsvorrichtung.The winding is to be regarded as a self-supporting, executed without carrier flat, annular disc winding. The disk winding is designed as a self-supporting air coil with at least two separate windings, and depending on the number of phases and multiple windings can be performed and thus a multi-phase operation is possible. The individual windings are bifilar and at the same time meandering wound in such a way that the bifilarity is not executed in opposite directions. Thus, the individual windings are bifilar wound and connected in series in the same direction, so that a disc winding is created, which has a double turn number about four times the inductance over conventional coils. By such a winding arrangement is achieved that add in the working gap, the magnetic fields and at the same time cancel this in the winding head. By canceling the electric fields in the windings losses are reduced, which are otherwise converted into heat. The conductor material for the individual windings preferably consists of one or a plurality of twisted strands. Such a winding scheme means with less space a higher performance of the drive device.
Eine derartige Wicklung wird mittels eines entsprechenden temperaturresistenten Harzes getränkt, wobei das Harz auch noch mit beispielsweise Glasfasern verstärkt werden kann. Zur Erhöhung der Standfestigkeit der Wicklung kann diese noch mit einem Gewebe, zumindest im Außenbereich versehen werden. Ein solches Gewebe kann beispielsweise aus Glasfasern oder einer Glasfasermatte bestehen.Such a winding is impregnated by means of a corresponding temperature-resistant resin, wherein the resin can also be reinforced with, for example, glass fibers. To increase the stability of the winding, this can still be provided with a fabric, at least outdoors. Such a fabric may for example consist of glass fibers or a glass fiber mat.
In einem weiteren Schritt kann zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Antriebsvorrichtung das Harz oder die Vergussmasse, die zur Halterung der einzelnen Wickeldrähte verwendet werden, auch noch mit einem Grafitpulver oder -granulat oder mit einem ferromagnetischen Werkstoff versetzt und damit angereichert werden.In a further step, in order to increase the efficiency of the drive device, the resin or the potting compound, which are used to hold the individual winding wires, can also be mixed with a graphite powder or granules or with a ferromagnetic material and thus enriched.
In einem weiteren erfinderischen Schritt wird vorgeschlagen, dass die verwendeten Permanentmagnetsysteme vorzugsweise aus einem Magnetwerkstoff der seltenen Erden bestehen. Diese Magnetwerkstoffe stehen für eine hohe Effizienz und garantieren mit der vor beschriebenen Wicklung und einem kleinen, geringen Luftspalt zwischen der Wicklung und den Permanentmagneten einen hohen Wirkungsgrad für eine derartige Antriebsvorrichtung. Als Magnetmaterial werden isotrope Materialien mit einer im zweiten Quadranten annähernd linearen Kennlinie verwendet. Ferner können auch Materialien verwendet werden, bei denen die Koerzitivfeldstärke wesentlich größer ist als das Verhältnis von Remanenz zur magnetischen Feldkonstanten. Bei derartigen Materialien handelt es sich um gesinterte oder kunststoffgebundene Ferrite oder Seltene-Erden-Magnete.In a further inventive step it is proposed that the permanent magnet systems used preferably consist of a magnetic material of the rare earths. These magnetic materials stand for high efficiency and guarantee high efficiency for such a drive device with the winding described above and a small, small air gap between the winding and the permanent magnets. The magnet material used is isotropic materials with an approximately linear characteristic in the second quadrant. Furthermore, materials can also be used in which the coercive field strength is substantially greater than the ratio of remanence to the magnetic field constant. Such materials are sintered or plastic bonded ferrites or rare earth magnets.
Der mit der Wicklung, die den stationären Stator darstellt, zusammenwirkende Läufer, besteht im Wesentlichen aus den Dauermagnetsystemen, die sich aus einer mehrfachen Pollänge mit wechselnder Polarität (Nord/Süd) ohne Eisen dazwischen ringförmig zusammensetzen. Eine Pollänge besteht aus mehreren nach einem bestimmten Schema magnetisierter und angeordneter Dauermagnete. Die Dauermagnete sind dabei so angeordnet, dass sie innerhalb einer Pollänge an einer zu der Wicklung gerichteten Polfläche einen gerichteten, verstärkten, magnetischen Fluss aufweisen. Dieses trägt ebenfalls zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades der Antriebsvorrichtung bei.The rotor interacting with the winding constituting the stationary stator consists essentially of the permanent magnet systems, which are composed of a multiple pole length of alternating polarity (north / south) without iron in between. A pole length consists of several magnetized and arranged according to a specific scheme permanent magnets. The permanent magnets are arranged so that they have a directional, amplified, magnetic flux within a pole length at a pole face directed towards the winding. This also contributes to an increase in the efficiency of the drive device.
Um einen derartigen, verstärkten, magnetischen, gerichteten Fluss zu erreichen, ist die Pollänge so bemessen, dass diese sich aus je einer Länge von zwei gleich langen Magneten plus eines kürzeren Magneten zusammensetzt. Vorzugsweise ist die Länge des kürzeren Magneten als die halbe Länge der vor genannten gleichlangen Magneten bemessen.To achieve such an amplified magnetic directed flux, the pole length is sized to be a length of two equally long magnets plus a shorter magnet. Preferably, the length of the shorter magnet is dimensioned as half the length of the aforementioned equal length magnets.
Um die gezielte Richtung des magnetischen Flusses noch zu intensivieren, befindet sich zur Polfläche der beiden gleichlangen Magnete gerichtet ein weiterer Magnet, der jedoch nur eine geringe, vorzugsweise im Wesentlichen die Viertelhöhe der vor genannten Magnete, Polhöhe aufweist. Somit besteht eine Pollänge aus vorzugsweise vier Magneten, deren Magnetisierungsrichtungen so gewählt worden sind, dass an dem flachen Magnet und damit an seiner Polfläche ein verstärkter gerichteter magnetischer Fluss vorhanden ist. Bei der unterschiedlichen Vorzugsmagnetisierung handelt es sich um ein so genanntes Halbachsystem. Ein derartiges Halbachmagnetsystem erzeugt ein besonders homogenes Magnetfeld. Bei der erfindungsgemäßen Permanentmagnetanordnung erhält somit quasi jeder einzelne Permanentmagnet eine bestimmte Vorzugsmagnetisierungsrichtung. Hierdurch ergibt sich aufgrund der Größe der einzelnen Magnete eine Abweichung von der Homogenität des im Bereich des in der Wicklung erzeugten magnetischen Feldes. Um eine Abweichung im Magnetfeld so gering wie möglich zu halten, ist es deshalb notwendig, eine feine Segmentierung vorzunehmen. Dadurch vergrößert sich zwar der Herstellungsaufwand, aber es entsteht ein homogeneres Magnetfeld.In order to intensify the targeted direction of the magnetic flux even more, is directed to the pole face of the two magnets of equal length, another magnet, but only a small, preferably substantially the quarter height of the aforementioned magnets, pole height has. Thus, there is a pole length of preferably four magnets whose magnetization directions have been chosen so that on the flat magnet and thus on its pole face an enhanced directional magnetic flux is present. The different preferred magnetization is a so-called Halbach system. Such a Halbachmagnetsystem generates a particularly homogeneous magnetic field. In the case of the permanent magnet arrangement according to the invention, virtually every single permanent magnet thus receives a specific preferred magnetization direction. This results in a deviation from the homogeneity of the magnetic field generated in the winding due to the size of the individual magnets. In order to keep a deviation in the magnetic field as low as possible, it is therefore necessary to make a fine segmentation. Although this increases the production cost, but it creates a more homogeneous magnetic field.
Die Permanenteinzelmagnete bestehen vorzugsweise aus isotropem Dauermagnetmaterial. Dadurch, dass das gesamte Magnetsystem aus einer Vielzahl von dicht aneinander angeordneten Permanenteinzelmagnetsystemen besteht, ist es notwendig, dass die Vorzugsmagnetisierungsrichtung auch innerhalb der einzelnen Segmente örtlich variiert. The permanent single magnets are preferably made of isotropic permanent magnet material. Because the entire magnet system consists of a multiplicity of permanent magnet magnet systems arranged close to one another, it is necessary for the preferred magnetization direction also to vary locally within the individual segments.
Als Magnetmaterial werden anisotrope oder isotrope Materialien mit einer im zweiten Quadranten annähernd linearen Kennlinie verwendet. Ferner können auch Materialien verwendet werden, bei denen die Koerzitivfeldstärke wesentlich größer ist als das Verhältnis von Remanenz zur magnetischen Feldkonstanten.The magnet material used is anisotropic or isotropic materials with an approximately linear characteristic in the second quadrant. Furthermore, materials can also be used in which the coercive field strength is substantially greater than the ratio of remanence to the magnetic field constant.
Jede Pollänge hat eine andere wechselnde Polarität, d. h. es wechseln sich bei jeder nachfolgenden Pollänge Nordpol und Südpol ab, wobei die einzelnen Pollängen direkt ohne Lücken und Zwischenpolen aus Eisen oder dergleichen sich an einander reihen.Each pole length has a different alternating polarity, i. H. At each successive pole length, the North Pole and the South Pole alternate, the individual pole poles directly joining each other without gaps and intermediate poles of iron or the like.
Auf der gegenüberliegenden Seite (Rückseite zur Polfläche) der einzelnen Magnete kann sich eine ferromagnetische Abschirmung befinden, die nur eine geringe Dicke aufweisen muss, da in diesem Bereich kein großer magnetischer Fluss vorhanden ist, weil eine magnetische Flussabschwächung durch die gewählten magnetischen Richtungen der Pole der einzelnen Magnete vorhanden ist. Es kann jedoch auch ein magnetischer Rückschluss vorhanden sein.On the opposite side (back to the pole face) of the individual magnets may be a ferromagnetic shield, which must have only a small thickness, since in this area no large magnetic flux is present, because a magnetic flux attenuation by the selected magnetic directions of the poles of single magnets is present. However, there may also be a magnetic inference.
Die innerhalb der Gehäusehälften integrierte Steuer- und Regeleinheit ist so beschaffen, dass sie für unterschiedlichste Anwendungsfälle mit unterschiedlichen Programmen ausgestattet ist bzw. ausgestattet werden kann und somit auch für ein breites Einsatzgebiet Verwendung finden kann. Derartige Programme beinhalten zum Beispiel eine Anfahrphase oder eine Bremsphase der Antriebsvorrichtung, je nach Kundenwünschen. Auch der Verlauf der Anfahrphase und der Bremsphase können je nach Bedarf der Anlage anders gestaltet werden. Ferner kann beispielsweise auch die Antriebsvorrichtung mit einem Programm den Verlauf der Fahrstrecke einer Türanlage selbst erlernen und anschließend diese Kenndaten selbst abspeichern. Zu den erlernbaren bzw. veränderbaren Parametern gehören insbesondere auch eine Drehzahlbegrenzung, eine Strombegrenzung eine Kraftbegrenzung bzw. eine Veränderung des abgegebenen Drehmomentes. Diese einzelnen Programme sind dann vorzugsweise in mindestens einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert.The integrated within the housing halves control unit is such that it is equipped for different applications with different programs or can be equipped and thus can be used for a wide range of applications. Such programs include, for example, a start-up phase or a braking phase of the drive device, depending on the customer's wishes. The course of the starting phase and the braking phase can be designed differently depending on the needs of the system. Furthermore, for example, the drive device with a program to learn the course of the route of a door system itself and then store these characteristics themselves. The learnable or changeable parameters include, in particular, a speed limitation, a current limitation, a force limitation or a change in the output torque. These individual programs are then preferably stored in at least one non-volatile memory.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist es notwendig, dass die Steuer- und Regeleinheit auf die Verhältnisse zwischen den einzelnen Wicklungen und den Permanentmagneten genau abgestimmt ist. Diese Abstimmung wird vorzugsweise über gespeicherte Software erreicht, die für bestimmte Anwendungsfälle entsprechend programmierbar ist bzw. durch Auswechslung eines Speichers erreicht werden kann.To increase the efficiency, it is necessary that the control unit is precisely matched to the relationships between the individual windings and the permanent magnets. This tuning is preferably achieved via stored software which can be programmed accordingly for certain applications or can be achieved by replacing a memory.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform kann die Antriebsvorrichtung so gestaltet sein, dass die Gehäuseschalen nicht als spannungsführende Elemente verwendet werden. In einem solchen Fall wird auf die bereits vorhergehende Beschreibung verwiesen, bei der eine Laufschiene verwendet wird, in der ein Isolierstück eingebracht ist, welches einen Kontakteinsatz aufweist. Dieser Kontakteinsatz ist mit entsprechenden Kontaktbahnen bzw. Stromschienen entsprechend ausgestattet und gestattet es, durch entsprechende Schleifkontakte oder dergleichen, die innerhalb des Isolierstückes zwischen den beiden Gehäuseschalen angebracht sind, eine Spannungsversorgung der Steuer- und Regeleinheit zu gewährleisten. Dabei können die Kontakte der Antriebsvorrichtung entsprechend federnd ausgeführt werden.In a second preferred embodiment, the drive device may be designed so that the housing shells are not used as live elements. In such a case, reference is made to the above description, in which a running rail is used, in which an insulating piece is introduced, which has a contact insert. This contact insert is equipped with corresponding contact tracks or busbars accordingly and allows it to be ensured by appropriate sliding contacts or the like, which are mounted within the insulating piece between the two housing shells, a power supply of the control unit. In this case, the contacts of the drive device can be performed correspondingly resilient.
Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die scheibenförmigen Wicklungen zu beiden Seiten der Permanentmagnete beschrieben worden, wobei es natürlich auch möglich ist, dass die Wicklungen nur auf einer Seite der Permanentmagnete ausgebildet sind.In the preferred embodiments, the disc-shaped windings have been described on both sides of the permanent magnets, it is of course also possible that the windings are formed only on one side of the permanent magnets.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener möglicher schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele oder der Laufschiene an den Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to various possible schematically illustrated embodiments or the track on the drawings.
Es zeigt:It shows:
Innerhalb einer Wand
Gemäß der
In einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Durch die Beabstandung über das Mittelstückes
Der Magnethalter
An der feststehenden Achse
Gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung
Es zeigt sich, dass bei dieser Darstellung der Schiebetür auf die Verwendung eines Getriebes sowohl bei der Antriebsvorrichtung
Die Ausführung der Schiebetür mit mindestens einem Flügel
Ferner können auch beide Tragrollen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wandwall
- 22
- Flügelwing
- 33
- Flügelwing
- 44
- Antriebsvorrichtungdriving device
- 55
- Laufschienerunner
- 66
- Stopperstopper
- 7 7
- Antriebsvorrichtungdriving device
- 88th
- Tragrollesupporting role
- 99
- Lascheflap
- 1010
- Isolierunginsulation
- 1111
- Laufflächetread
- 1212
- Laufflächetread
- 1313
- Mittelstückcenterpiece
- 1414
- Gehäuseschaleshell
- 1515
- Gehäuseschaleshell
- 1616
- Laufflächetread
- 1717
- Befestigungattachment
- 1818
- Zwischenstückconnecting piece
- 1919
- Lagercamp
- 2020
- Lagercamp
- 2121
- Steuer- RegelmodulControl rule module
- 2222
- Wicklungwinding
- 2323
- Wicklungwinding
- 2424
- Magnetmagnet
- 2525
- Mittelstückcenterpiece
- 2626
- elektrische Anschlüsseelectrical connections
- 2727
- Luftspaltair gap
- 2828
- Achseaxis
- 2929
- PositionsmessvorrichtungPosition measuring device
- 3030
- Verschraubungscrew
- 3131
- Magnethaltermagnetic holder
- 3232
- Tragrollesupporting role
- 3333
- Laufschienerunner
- 3434
- Kontakteinsatzcontact insert
- 3535
- Bohrungdrilling
- 3636
- Bohrungdrilling
- 3737
- Wandhalterungwall mount
- 3838
- Bohrungdrilling
- 3939
- elektrischer Anschlusselectrical connection
- 4040
- elektrischer Anschlusselectrical connection
- 4141
- KontaktContact
- 4242
- KontaktContact
- 4343
- Schleifkontaktsliding contact
- 4444
- Schleifkontaktsliding contact
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 10335688 A1 [0006] DE 10335688 A1 [0006]
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