DE202011103374U1

DE202011103374U1 - Antriebssystem für ein aus einzelnen, verfahrbaren Elementen bestehendes Trennwandsystem

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Publication number: DE202011103374U1
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Publication date: 2012-01-02
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Abstract

Antriebssystem für ein aus einzelnen aneinander gereihten, verfahrbaren Elementen (4, 19, 20, 21) bestehendes Trennwandsystem, bei dem die Elemente (4, 19, 20, 21) über eine obere Führungsschiene (9) mittels Tragrollen (10) oder entsprechenden Mitteln ortsveränderbar aus einer Gebrauchsposition in eine Parkposition und umgekehrt durch einen elektrischen Linearantrieb (1), im Wesentlichen bestehend aus einem stationären Stator (2) und ortsveränderbaren Läufern (3) verfahrbar sind, dabei ist jedem Element (4, 19, 20, 21) ein Läufer (3) aus Dauermagneten (11, 12, 13, 14, 17) mit einer direkt aneinander gereihten mehrfachen Pollänge PL zugeordnet, wobei die Dauermagnete (11, 12, 13, 14, 17) innerhalb der Pollänge PL so angeordnet sind, dass jeweils an einer Polfläche (16) ein gerichteter, verstärkter magnetischer Fluss mit wechselnder Polarität mit jeder Pollänge PL entsteht, wobei die Pollängen PL mit dem mindestens einen stationären Stator (2) über einen Luftspalt (15) in Wirkverbindung stehen, der mindestens eine Wicklung (7) aufweist, wobei der Stator...

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein aus einzelnen verfahrbaren Elementen bestehendes Trennwandsystem, wobei die Elemente über eine obere Führungsschiene mittels Tragrollen ortsveränderbar aus einer Gebrauchsposition in eine Parkposition und umgekehrt motorisch verfahren werden können.
Ein derartiges Trennwandsystem weist eine Mehrzahl von an einer waagerecht angeordneten Führungsschiene hängend gelagerten Schiebwandelementen auf, wie in der CH 692 052 A5 beschrieben. Dabei ist am oberen Ende eines jeden Schiebewandelementes mindestens ein Laufwagen mit einer Rolle vorgesehen, an der das Element entlang der Führungsschiene verfahrbar ist.
Eine Schiebetür, die einen Linearantrieb beinhaltet und angeblich auch ein Trennwandsystem ausführen kann, gibt die DE 20 2004 0202 964 U1 wieder. Dabei besteht die Schiebetür aus einer magnetischen Trageinrichtung für mindestens einen Türflügel, wobei die Trageinrichtung mindestens eine Magnetreihe und mindestens ein in anziehender Kraftrichtung mit mindestens einer der mindestens einen Magnetreihe stehendes weich- oder hartmagnetisches Tragelement umfasst. Die Schiebetür umfasst ein Führungselement, das einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der Magnetreihe und dem Tragelement gewährleistet, ausgebildet als elektromechanischen Linearantrieb, wobei die mindestens eine Magnetreihe quer zu einer Tragrichtung z magnetisiert ist.
Die WO 97/42 388 beschreibt eine Schiebewand mit einer Mehrzahl von an einer waagerecht angeordneten Führungsschiene gelagerten und erfahrbaren Schiebewandelemente. Dabei besitzt jedes Schiebewandelement einen eigenen Elektromotor, der mit einer Stromabnahmeeinrichtung versehen ist, die beim Verfahren des Elektromotors entlang von zwei feststehenden, zum Stormkreis gehörenden Stromschienen in Eingriff steht. Die Stromschienen sind über Leitungen mit einer die Stromzufuhr und den Betriebsablauf kontrollierenden Steuerung verbunden. Durch das Einfügen von einzelnen Isolierstücken innerhalb einer der beiden Leitungen ist es möglich, eine individuelle Ansteuerung und Positionierung der einzelnen Schiebewandelemente zu ermöglichen.
Ein Antriebssystem für ein Trennwandsystem zeigt die DE 198 19 279 C1 . Dabei besteht das Trennwandsystem aus mehreren Einzelelementen, die an oder in einer an der Decke befestigten Führungsschiene über Rollen oder entsprechende Mittel horizontal bewegbar sind. Auch diese Elemente weisen zumindest in einer gewissen Anzahl separate Antriebsmittel auf, wodurch die Elemente unabhängig und oder gleichzeitig von den anderen Elementen entlang der Führungsschiene verfahren werden können. Das Ausgangssignal der Steuereinheit wird über mindestens eine Zweileiterverbindung (Datenbus) zu allen Antriebsmitteln gleichzeitig zur Ansteuerung der Antriebsmittel der einzelnen Elemente, Daten und Adressen übermitteln. So ist eine individuelle Steuerung und Regelung der einzelnen Elemente möglich.
Der DE 103 41 296 B3 kann ein Linearantrieb einer Schiebetür mit einem codierten, Absolutpositionsmesssystem entnommen werden. Dabei wird ein Code-Band verwendet, das über ein in oder an dem Flügel angeordnetes optisches Abtastsystem abgetastet wird. Ein Decoder bestimmt auf Grundlage eines von dem optischen Abtastsystem ausgegebenen Signals eine absolute Position des Flügels.
Alle die vor beschriebenen Linearantriebe weisen einen relativ großen Bauraum auf, sind teuer in der Herstellung, weil jedem Element eine separate Antriebseinheit zugeordnet werden muss, nehmen einen großen Bauraum ein und haben darüber hinaus einen sehr schlechten Wirkungsgrad.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Antriebssystem für ein Trennwandsystem zu schaffen, das nur einen sehr geringen Bauraum einnimmt, um auch derartige Trennwandsysteme in niedrigen Räumen einsetzen zu können. Gleichzeitig soll ein derartiger Antrieb einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und kostengünstig in verschiedenen Größen herstellbar sein und kein Rastmoment oder eine so genannte Polfühligkeit bei einer Bewegung der einzelnen Elemente des Trennwandsystems im stromlosen Zustand aufweisen.
Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch die Merkmale des Anspruches 1. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
Um ein Antriebssystem für ein Trennwandsystem mit einem hohen Wirkungsgrad zu erreichen, wird auf einen Linearantrieb einer neuen Bauart zurückgegriffen. Ein solcher Linearantrieb hat eine sehr geringe Bauhöhe und kann somit auch in niedrigen Räumen mit einem hohen Wirkungsgrad eingebaut werden.
Als Antrieb für einderartiges veränderbares Trennwandsystem wird ein Linearantrieb mit einem lang gestreckten stationären Stator vorgeschlagen, der bevorzugt eine bifilare Wicklung mit je nach Größe und Ausstattung einen ferromagnetischen Rückschluss aufweist. Die Wicklung besteht vorzugsweise aus einer mehrfachen Anzahl von Einzelspulen, die als Luftspulen, d. h. ohne genutetes Eisen, ausgebildet sind. Die Ansteuerung der einzelnen Segmente der Gesamtwicklung geschieht durch eine Steuerung/Regelung, die Bestandteil des Stators sein kann und vorzugsweise über ein Bussystem gesteuert und geregelt wird. Ein Bus wird dabei zur Datenübertragung zwischen mehreren Teilnehmern, verfahrbaren Elementen eines Trennwandsystemes, über einen gemeinsamen Übertragungsweg ausgeführt, vorzugsweise über eine zweidrahtige Verbindung, oder dergleichen.
Eine derartige Wicklung wird vorzugsweise bifilar mit einer Skalar-Feldaufspaltung so gewickelt, dass stets zwei Drähte der Wicklung parallel laufen, um so eine Skalar-Vektorverkippung zu erreichen, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass in bestimmten Bereichen es zu einer Verstärkung bzw. Schwächung des elektrischen Feldes innerhalb der Bifilarwicklung kommt. Diese Skalar-Feldaufspaltung der einzelnen Bifilarwicklungen führt dazu, dass bei einer geschickten Anordnung der Wicklungen, deren einzelne Drähte vorzugsweise aus einer Litze bestehen, es durch den magnetischen Fluss der Wicklungen zu einem gerichteten, stärkerem magnetischen Feld für einen noch zu beschreibenden Läufer, der mit dem Stator zusammenwirkt, kommt. Es versteht sich, dass ein derartiger stationärer Stator sich über die gesamte Länge oder über Teilstrecken der zu verfahrenden Fahrstrecke erstrecken kann. Dabei kann die Fahrstrecke nicht nur eine Gerade sein sondern diese kann auch in Kurvenform ausgeführt werden, wie dieses bei Weicheneinfahrten eines Bahnhofes für die Parkposition üblich ist. Der Stator ist Bestandteil der Führungsschienen oder wird vorzugsweise an ihnen befestigt.
Die mit dem stationären Stator zusammenwirkenden lang gestreckten, auf einer Bahn entlang der Führungsschienen durch die einzelnen verfahrbaren Elemente veränderlich sich bewegende Läufer, bestehen aus Dauermagneten, die sich aus einer mehrfachen Pollänge mit wechselnder Polarität (Nord/Süd) ohne Lücken dazwischen zusammensetzen. Eine Pollänge besteht aus mehreren nach einem bestimmten Schema magnetisierter und angeordneter Dauermagnete. Die Dauermagnete sind dabei so angeordnet, dass diese innerhalb einer Pollänge an einer zu der Wicklung gerichteten Polfläche einen gerichteten, verstärkten, magnetischen Fluss aufweisen und auf der Rückseite des Läufers quasi es zu einer Unterdrückung eines äußeren magnetischen Flusses kommt. Dieses trägt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades des Linearantriebes bei.
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.
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 bevorzugte 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. 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.
Auf der gegenüberliegenden Seite (Rückseite zur Polfläche) der einzelnen Magnete befindet sich vorzugsweise eine ferromagnetische Abschirmung, 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. Diese Abschirmung sorgt auch gleichzeitig für eine gute EMV-Festigkeit.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die einzelnen Magnete einer Pollänge aus unterschiedlichen Magnetwerkstoffen bestehen, wodurch der magnetische Fluss noch verstärkt werden kann.
Ein derartiger Läufer besteht, entsprechend der Größe der zu verfahrenden Elemente, aus mehreren direkt aneinander gereihten Polflächen. Diese Polflächen sind modular aufgebaut und können entsprechend der Polfläche um ein Mehrfaches aneinander gereiht werden. So ist es möglich, auf einfache Art und Weise unterschiedlich breite Tore in Modulbauweise herzustellen und auch anzutreiben.
Der Stator ist sehr flach ausgeführt und besteht im Wesentlichen aus der vor beschriebenen Wicklung mit der ferromagnetischen Rückschlussplatte.
Der Stator kann dabei auch Bestandteil eines Elementes sein, wenn ein solches Element z. B. nicht aus Glas besteht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, dass der Linearantrieb mit entsprechenden Sensoren, insbesondere zur Positionsbestimmung ausgestattet ist. Darüber hinaus kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch gleichzeitig die Steuer- und Regelelektronik sich innerhalb des Linearantriebes befinden. Vorzugsweise ist die Steuer- und Regelelektronik dann Bestandteil des Stators. Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, dass jeder Teilwicklung eine separate Steuer- und Regelelektronik zugeordnet ist, wobei die einzelnen Teil-Steuer- und Regelelektroniken von einer übergeordneten Logik verwaltet werden können. In einer derartigen Gesamtverwaltung können entsprechende Programme für die Verwendung des Linearantriebes hinterlegt sein. Durch eine bevorzugte Anordnung für die Leistungselektronik, werden zum einen die Verlustleistungen sehr gering gehalten, darüber hinaus ist es möglich, eine effektive Ansteuerung der einzelnen Sektionen der Wicklung zu erreichen. Eine derartige Steuer- und Regelelektronik arbeitet vorzugsweise mit einer hohen Taktfrequenz nach dem Pulsweitenmodulationsprinzip.
Bei einem Linearantrieb der vorbeschriebenen Art sind keine teuren und oxidations anfällige Stromschienen notwendig.
Laufschienen, die für ein solches Trennwandsystem verwendet werden sind im Deckenbereich befestigt und haben nach unten eine Öffnung für die einzelnen Elemente. Die einzelnen Elemente sind gleichzeitig mit Rollen ausgestattet, so dass auch im stromlosen Zustand eine manuelle Verschiebung der Elemente möglich ist.
Aufgrund der geringen Abmessungen des erfindungsgemäßen Linearantriebes ist es möglich bestehende Trennwandsysteme nachträglich damit nach zu rüsten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten möglichen Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt:
1: Eine Seitenansicht eines Trennwandsystems mit mehren einzelnen verfahrbaren Elementen;
2: eine Teilschnittdarstellung durch einen bevorzugten Aufbau eines Linearantriebes;
3: einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Stators in Verbindung mit einem Läufer eines Linearantriebes;
4: eine seitliche Schnittdarstellung eines Läufers mit einzelnen Dauermagneten und damit zusammenwirkendem Stator;
5: eine erste mögliche Ausführungsform eines Aufbaues einer Pollänge mit einem gerichteten magnetischen Fluss, gemäß der Ausführung nach 4;
6: eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Magnetanordnung für einen Läufer mit einem gerichteten magnetischen Fluss;
7: eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer Magnetanordnung für einen Läufer mit einem gerichteten magnetischen Fluss;
8: eine mögliche Ausführung eines Wickelschemas für eine Wicklung.
In der 1 wird ein Trennwandsystem schematisch dargestellt, das aus einer unbegrenzten Anzahl von Elementen 4, 19, 20, 21 besteht. Die einzelnen Elemente 4, 19, 20, 21 sind in einer an der Decke 23 oder dergleichen befestigten Laufschiene 9 geführt. Innerhalb der Laufschiene 9 ist ein Linearantrieb 1 untergebracht, der im Wesentlichen aus einem ortsfesten Stator 2 und aus jedem Element 4, 19, 20, 21 zugeordnetem Läufer 3 besteht. Es versteht sich, dass der Stator 2 auch an der Führungsschiene 9 angebracht werden kann.
Angesteuert wird das Trennwandsystem mit den verfahrbaren Elementen 4, 19, 20, 21 durch eine übergeordnete Regel- oder Steuereinheit. Diese ist mit einem entsprechenden Bussystem ausgestattet, so dass entweder ein Steuer- oder Kontrollbus bzw. ein Datenbus verwendet werden kann. Dadurch wird vorzugsweise über den Stator 2, der vorzugsweise aus mehreren Wicklungen 7 besteht, eine positionsgenaue Ansteuerung möglich. Damit den einzelnen Elemente 4, 19, 20, 21 jedoch beim Verfahren auch eine genaue Position entnommen werden kann, ist jedem Element eine Absolutpositionsmesseinrichtung zugeordnet.
Es versteht sich, dass das vorliegende Trennwandsystem auch entsprechend über ein Sender-Empfänger-System, das vorzugsweise als Puls-Code-Modulation ausgebildet ist, ferngesteuert werden kann.
In der Ausschnittdarstellung der 2 wird ein Element 4, 19, 20, 21 wiedergegeben, die über eine Drehachse 18 mittels einer Tragrolle 10 innerhalb einer Führungs- oder Laufschiene 9 geführt wird. Mit der Laufschiene 9 ist ein Stator 2 eines Linearmotors 1 in einer Schnittdarstellung angegeben worden. Der Stator 2 besteht im Wesentlichen aus einer Wicklung 7, die auch in Einzelwicklungen unterteilt sein kann, um beispielsweise einen mehrphasigen Betrieb zu realisieren. Die Rückseite der Wicklung 7 wird von einem Rückschluss 8, der aus einem ferromagnetischen Material besteht, begrenzt.
Ein mit dem Stator 2 funktionell zusammenwirkender Läufer 3 ist über einen Luftspalt 15 gegenüber dem Stator 2 in der 3 ebenfalls angegeben worden. Dabei besteht der Läufer 3 aus einizelnen Dauermagneten 11, 12, 13, 14, auf die in den folgenden Abbildungen noch gesondert Bezug genommen wird. Den hinteren Abschluss der Dauermagnete 11, 12, 13, 14 bildet eine Abschirmung 6. Die Abschirmung 6 ist wesentlich dünner als der Rückschluss 8 der Wicklung 7. Der Läufer 3 des Linearantriebes 1 ist in dieser Ausführung innerhalb einer Halterung 5 angeordnet, die vorzugsweise mit dem Element 4, 19, 20, 21 verbunden ist.
Entgegen dieser Darstellung der 3 ist es auch möglich, dass der Läufer 3 innerhalb des Elementes 4, 19, 20, 21 integriert ist. Hierzu wird vorzugsweise in den seitlichen Bereich innerhalb einer Tasche oder dergleichen der Läufer 6 mit seiner Gesamtlänge eingebracht und befestigt. Der Stator 2 ist dabei vorzugsweise unter oder über oder in der Führungsschiene 9 angebracht, so dass über einen entsprechenden Luftspalt 15 der Läufer 3 mit dem Stator 2 zusammenwirken kann. Bei einer Anbringung des Stators 2 außerhalb der Führungsschiene 9 verläuft dieser quasi parallel zu der Führungsschiene.
Durch die stationäre Anordnung des Stators 2 ist es in einfacher Art und Weise möglich, die Wicklung 7 mit entsprechender elektrischer Leistung zu versorgen, da keine beweglichen Leitungen gebraucht werden. Es ist jedoch auch möglich, dass eine speziell gestaltete Führungsschiene 9 vorhanden ist, die neben der Führung der Laufrollen 10 auch das Halten des Stators 2 beinhaltet.
Bei der Betrachtung der 3 und 4 wird deutlich, dass die stationäre Wicklung 7, die vorzugsweise als Bifilarwicklung mit mehreren Sektionen ausgeführt ist, lang gestreckt und flach gewickelt worden ist, so dass eine Skalar-Feldaufspaltung durch entsprechende Parallelität der einzelnen Wickeldrähte erreicht wird. Durch eine Aufteilung der Gesamtwicklung 7 in mehrere Abschnitte oder Sektionen ist ein Mehrphasenbetrieb möglich. Ferner lassen sich durch eine geeignete Steuer- und Regelelektronik die einzelnen Sektionen oder Abschnitte gezielt ansteuern. Um eine effektive Ausbeute der Wicklung 7 zu erreichen ist diese aus einer mehradrigen verdrillten Litze angefertigt. Dieses erhöht zwar den Gesamtwiderstand der Wicklung senkt aber auch gleichzeitig die unerwünschten Wirbelströme. Die Wicklung 7 des Stators 2 wird durch die Steuer- und Regelelektronik mit einer erhöhten Frequenz angesteuert, was bei der Auslegung der Steuer- und Regelelektronik dazu führt, dass preiswertere Transistoren verwendet werden können. Die Wicklung 7 besteht vorzugsweise aus Kupferdrähten, die aber durch Aluminiumdrähte ersetzt werden können, wenn das Gewicht des Stators eine Rolle spielen sollte.
Die Dauermagnete 11, 12, 13, 14 des Läufers 3 sind zu so genannten Pollängen P_L zusammengefasst worden, auf die noch in der 5 eingegangen wird. Es zeigt sich jedoch schon aus der 4, dass die Dauermagnete 11, 12, 13, 14 innerhalb einer Pollänge P_L eine bestimmte Anordnung aufweisen, wobei die dort verwendeten Pfeile innerhalb der Magnete 11, 12, 13, 14 der 2 den magnetischen Fluss und auch damit die Polarität (Nordpol oder Südpol) wiedergeben sollen. Durch eine gezielte Magnetfeldanpassung wird so eine gerichtete Feldkorrektur mittels bestimmter magnetischer Magnetisierungsrichtungen vorgenommen. Bei einer derartigen Feldkorrektur wird das magnetische Material neben einer bestimmten magnetischen Richtungsorientierung auch noch darüber hinaus so geometrisch angeordnet, dass es beispielsweise zu dem Luftspalt 15 hin zu einer magnetischen Flussverstärkung kommt und zu dem Abschirmblech 6 gerichtet eine magnetische Flussabschwächung vorliegt.
Aus der 5 kann die Anordnung der Dauermagnete 11, 12, 13, 14 einer ersten bevorzugten Ausführungsform entnommen werden. Eine derartige Anordnung von nebeneinander angeordneten Dauermagneten 11, 12 und 14 wird als Pollänge P_L bezeichnet. Dabei weisen die Dauermagnete 11 und 12 jeweils eine Länge L₁ und L₂ auf. L₁ ist von seinen Abmaßen im Wesentlichen gleich L₂. Der Dauermagnet 14, der neben dem Dauermagnet 12 in dem Ausführungsbeispiel der 5 platziert ist, weist eine Länge L₃. Die Länge L₃ bemisst im Wesentlichen die halbe Länge von L₁ oder L₂. Somit ergibt sich für die Pollänge P_L folgende Angabe: P₁= L₃ + L₂ + L₁ L₁ = L₂
und L₃ = ½L₂
ist.
Mit P_H wird die Polhöhe festgelegt. Die Polhöhe P_H ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel etwa ½P_L. P_H = ½P_L
Wie der 5 ferner zu entnehmen ist, ist ein weiterer Dauermagnet 13 vorhanden, der sich über die Längen L₁ + L₂ der Dauermagnete 11 und 12 erstreckt. Dieser Dauermagnet 13 weist eine Höhe H₁ auf, die etwa ¼ der Polhöhe P_H bemisst. H₁ = ¼P_H
Die Höhe der Dauermagneten 11 und 12 plus der Höhe H₁ ergibt die P_H. Der Magnet 14 erstreckt sich über die gesamte Polhöhe P_H.
Somit zeigt sich, dass eine Pollänge P_L mit einem gerichteten magnetischen Fluss an der Polfläche 16 aus den Dauermagneten 11, 12, 13 und 14 in einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der 3 bestehen kann. Um den gerichteten magnetischen Fluss zu erreichen, weisen die Dauermagnete 11, 12, 13, 14 eine bestimmte Magnetisierungsrichtung auf. Diese ist durch die Angabe von Pfeilen innerhalb den 4 und 5 der einzelnen Dauermagnete 11, 12, 13, 14 dargestellt worden. So ist beispielsweise die Pfeilspitze mit dem Südpol und das Pfeilende mit dem Nordpol bezeichnet worden. Durch eine derartige Vektorverschiebung der Magnetisierung in den einzelnen Litzen wird der gezielte magnetische Fluss und damit eine Korrektur gegenüber einer normalen Magnetisierung des an der Polfläche 16 austretenden magnetischen Flusses erreicht. Es kommt quasi zu einer Addition oder gezielten Verstärkung oder Ausrichtung der einzelnen Magnetflüsse. Beispielsweise ist der Dauermagnet 14 in Richtung der Pollänge P_L magnetisiert worden ist. Dieser Magnetfluss addiert sich zu den etwa unter 45° verlaufenden Magnetisierungsrichtungen der Dauermagnete 11 und 12. Durch die Verwendung des Dauermagneten 13 wird neben der magnetischen Feldausrichtung der Magnete 11, 12, 13, 14 auch gleichzeitig eine Montagehilfe bei der Montage der Pollänge P_L erreicht.
Die Dauermagneten 11, 12, 13, 14 können aus unterschiedlichsten permanentmagnetischen Materialien bestehen. Als bevorzugtes Material kommen die Art der Seltenen-Erden mit Kobaltlegierungen, Keramikferritlegierungen und Seltene-Erden-Eisenlegierungen neben Neodym-Eisen-Bor-Legierungen zur Anwendung. So zeigt es sich, dass die einzelnen Dauermagnete 11, 12, 13, 14 nicht alle aus dem gleichen magnetischen Werkstoff bestehen, um so noch neben einer Kostenreduktion auch einen besseren gezielten magnetischen Fluss an der Polfläche 16 zu bewirken.
In einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der 6 wird eine weitere Ausführung einer Anordnung von Dauermagneten 11, 12, 13, 14, 17 dargestellt, bei der die einzelnen Pollängen P_L gemäß der 3 überlappend durch einen weiteren Magneten 17 erzielt, der sich beispielsweise über die Magneten 11 und 12 jedoch übergreifend auf die nächste Pollänge P_L erstreckt. Durch eine derartige Anordnung des Dauermagneten 17 wird eine weitere Ausrichtung des magnetischen Flusses hin zu der Polfläche 16 bewirkt.
Die Ausführung eines derartigen Linearantriebes 1 gemäß den gezeigten Ausführungsbeispielen, die nicht abschließend aufgezeigt worden sind, stellen bei einem Dauerbetrieb einen wesentlichen geringeren Energiekostenfaktor bei höherem Wirkungsgrad dar. Darüber hinaus ist ein weitgehender Wegfall von Wartungsaufwand für den Betreiber derartiger Trennwandsysteme gegeben. Es versteht sich, dass eine intelligente Steuerung, die innerhalb des Linearantriebes 1 integriert sein kann, neben einer stufenlosen Geschwindigkeitsregulierung auch eine Strombegrenzung und damit eine Kraftbegrenzung aufweist.
Die Modularität des erfindungsgemäßen Linearantriebes ergibt sich insbesondere durch die in einem Rastermaß vorhandene Pollänge P_L, die jeweils um ein vielfaches aneinandergereiht werden kann. Ferner durch die flache eisenlose Luftwicklung, die vorzugsweise aus Einzelwicklungen oder Sektionen für verschiedene Phasen oder dergleichen bestehen und keine Träger oder Spulenkörper aufweisen.
Die 7 zeigt in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine Magnetanordnung, die im Wesentlichen der Anordnung gemäß der 6 entspricht, nur fehlt bei dieser Ausführung der Dauermagnet 14. Statt des Dauermagneten 14 ist eine Lücke 49 vorhanden. Durch diese Lücke 49 entsteht an der Polfläche 16 ein schwächeres Magnetfeld. Eine solche Anordnung kann beispielsweise dort eingesetzt werden, wo ein schwächeres Magnetfeld zum Betrieb eines Linearantriebes 1 ausreichend ist. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es aber notwendig, dass der Rückschluss 43 wesentlich dicker ausgeführt ist.
Die Pollänge P_L ergibt sich wie bei der vorhergehenden bevorzugten Ausführungsform analog, wobei eine Pollänge P_L sich von einer Mitte der Lücke 49 bis zur nächsten Mitte der kommenden Lücke 49 erstreckt. Die Länge der Lücke 49 und der des Dauermagneten 14 ist Magnetmaterial abhängig und bestimmt sich durch einen variablen Anteil von der Pollänge P_L selbst.
Aus der 8 kann ein bevorzugtes Wickelschema, beispielsweise für eine sechsphasige Ausführung einer Spule 24 entnommen werden. Durch diese Darstellung des Wickelschemas wird deutlich, dass die einzelnen Wicklungen meanderförmig und bifilar vorzugsweise unter Verwendung von verdrillten Litzen hergestellt worden sind. Bei der Betrachtung beispielsweise eines Wicklungsanfanges 55 wird deutlich, dass in den oberen und unteren Wickelköpfen 56, 57 es zu einer Aufhebung der magnetischen Felder aufgrund der Anordnung der einzelnen Litzen kommt. Dieses trifft auch für die anderen dargestellten Wicklungsanfänge 50, 51, 52, 53 und 54 zu, die insgesamt an den Wicklungsenden 58, 59, 60, 61, 62, 63 enden. Ferner kann dieser Darstellung der 6 entnommen werden, dass bei den bifilar ausgeführten Wicklungen der Spule 24 die Einspeisung über den Wicklungsanfang 50 bis 55 und der Endpunkt des Wicklungsendes 58 bis 63 an einem Punkt liegen. Ebenfalls ergibt sich die Bifilarität dadurch, dass die einzelnen Litzen quasi hin- und zurückgeführt werden und nicht wie es üblich ist, einmal umlaufen. Durch einen solchen Aufbau entsteht ein Magnetfeld mit abwechselnder Polarität. Dabei addieren sich im Arbeitsspalt des elektrischen Linearantriebes 1 die Felder und in den Wickelköpfen 56, 57 heben sich diese auf. Die Effizienz wird dadurch gesteigert. Die einzelnen Drähte oder Litzen der Wicklungen 7 für die Spule 24 des Stators 2 werden vorzugsweise durch einen faserverstärkten Kunststoff zusammengehalten.
Als bevorzugten Magnetwerkstoff werden isotrope Materialien verwendet, die gesintert oder kunststoffgebunden sind und der Gruppe der Seltenen-Erden angehören.
Die Ausführung eines derartigen Linearantriebes 1 gemäß den gezeigten Ausführungsbeispielen, die nicht abschließend aufgezeigt worden sind, stellen bei einem Dauerbetrieb einen wesentlichen geringeren Energiekostenfaktor bei höherem Wirkungsgrad dar. Darüber hinaus ist ein weitgehender Wegfall von Wartungsaufwand für den Betreiber derartiger Linearantriebe gegeben. Ebenfalls sind weitaus weniger Teile als bei herkömmlichen automatischen Schiebetüren bzw. Linearantrieben gemäß dem Stand der Technik vorhanden. Neben der Anwenderfreundlichkeit bietet sich auch die Ausführung eines derartigen Linearantriebes für die einfache Ausgestaltung einer Schiebetür in einflügeliger Ausführung an. Durch eine entsprechende Steuerung kann auch bei einer doppelflügeligen Schiebetür nur ein Türflügel geöffnet werden. Es versteht sich, dass eine derartige intelligente Steuerung, die innerhalb des Linearantriebes 1 integriert sein kann, neben einer stufenlosen Geschwindigkeitsregulierung auch eine Strombegrenzung und damit eine Kraftbegrenzung aufweist.
Die Modularität des erfindungsgemäßen Linearantriebes ergibt sich insbesondere durch die in einem Rastermaß vorhandene Pollänge P_L, die jeweils um ein vielfaches aneinandergereiht werden kann. Ferner durch die flache eisenlose Luftwicklung, die vorzugsweise aus Einzelwicklungen oder Sektionen für verschiedene Phasen oder dergleichen bestehen und keine Träger oder Spulenkörper aufweisen.
Ein solcher vor beschriebener Linearantrieb ist nicht nur kostengünstig für alle Türflügelbreiten herstellbar, sondern er weist auch nur geringe geometrische Abmaße auf, die unter denen liegen, die von Linearantrieben aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Bezugszeichenliste

1: Linearantrieb
2: Stator
3: Läufer
4: Element
5: Halterung
6: Abschirmung
7: Wicklung
8: Rückschluss
9: Laufschiene
10: Tragrolle
11: Magnet
12: Magnet
13: Magnet
14: Magnet
15: Luftspalt
16: Polfläche
17: Magnet
18: Drehachse
19: Element
20: Element
21: Element
22: Boden
23: Decke
24: Spule
43: Rückschluss
44: Magnet
45: Magnet
46: Magnet
47: Polfläche
48: Magnet
49: Lücke
50: Wicklungsanfang
51: Wicklungsanfang
52: Wicklungsanfang
53: Wicklungsanfang
54: Wicklungsanfang
55: Wicklungsanfang
56: Wickelkopf
57: Wickelkopof
58: Wicklungsende
59: Wicklungsende
60: Wicklungsende
61: Wicklungsende
62: Wicklungsende
63: Wicklungsende
P_H: Polhöhe
P_L: Pollänge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CH 692052 A5 [0002]
DE 2020040202964 U1 [0003]
WO 97/42388 [0004]
DE 19819279 C1 [0005]
DE 10341296 B3 [0006]

Claims

Antriebssystem für ein aus einzelnen aneinander gereihten, verfahrbaren Elementen (4, 19, 20, 21) bestehendes Trennwandsystem, bei dem die Elemente (4, 19, 20, 21) über eine obere Führungsschiene (9) mittels Tragrollen (10) oder entsprechenden Mitteln ortsveränderbar aus einer Gebrauchsposition in eine Parkposition und umgekehrt durch einen elektrischen Linearantrieb (1), im Wesentlichen bestehend aus einem stationären Stator (2) und ortsveränderbaren Läufern (3) verfahrbar sind, dabei ist jedem Element (4, 19, 20, 21) ein Läufer (3) aus Dauermagneten (11, 12, 13, 14, 17) mit einer direkt aneinander gereihten mehrfachen Pollänge P_L zugeordnet, wobei die Dauermagnete (11, 12, 13, 14, 17) innerhalb der Pollänge P_L so angeordnet sind, dass jeweils an einer Polfläche (16) ein gerichteter, verstärkter magnetischer Fluss mit wechselnder Polarität mit jeder Pollänge P_L entsteht, wobei die Pollängen P_L mit dem mindestens einen stationären Stator (2) über einen Luftspalt (15) in Wirkverbindung stehen, der mindestens eine Wicklung (7) aufweist, wobei der Stator (2) und der Läufer (3) über einen Luftspalt (15) zusammenwirken.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Statorwicklung (7) einen ferromagnetischen Rückschluss (8) aufweist.
Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) Bestandteil der Führungsschiene (9) ist, oder an der Führungsschiene (9) angeordnet ist.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) eine Wicklung (7), vorzugsweise eine bifilare Wicklung (7) aufweist.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pollänge P_L sich aus einer Länge L₁ des Magneten (11) plus einer Länge L₂ des Magneten (12) plus einer Länge L₃ des Magneten (14) zusammensetzt, wobei die Länge L₁ des Magneten (11) gleich der Länge L₂ des Magneten (12) entspricht und dass die Länge L₃ des Magneten (14) im Wesentlichen einer halben Länge L₁ oder L₂ entspricht und dass der Dauermagnet (13) im Wesentlichen der Gesamtlänge der Dauermagnete (11 plus 12) entspricht und zur magnetischen Feldausrichtung an der Polfläche (16) verwendet wird.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polhöhe P_H im Wesentlichen der Hälfte der Pollänge P_L bemisst.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polhöhe H₁ des Dauermagneten (13) im Wesentlichen ein Viertel der Polhöhe P_H bemisst.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe H₁ der Dauermagnete (11, 12) im Wesentlichen drei Viertel der Polhöhe P_H bemisst.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (14) sich über die gesamte Polhöhe P_H erstreckt.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (11, 12, 14) an der der Polfläche (16) gegenüberliegenden Seite eine ferromagnetische Abschirmung (6) aufweisen.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (11, 12, 13, 14) aus gleichen oder unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, die jeweils in einer unterschiedlichen Richtung magnetisiert sind.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (7) so gewickelt ist, dass eine Skalar-Feldaufspaltung oder Skalar-Vektorverkippung des magnetischen Flusses der Bifilarwicklung (7) erzielt wird.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (7) aus Litze gewickelt ist und aus Einzelwicklungen für mehrere Phasen besteht.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Polfläche (16) um ein Mehrfaches verlängert oder verkürzt werden kann.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (3) mittels einer Halterung (5) innerhalb des Elementes (4, 19, 20, 21) eingebettet oder an diesem befestigt ist.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung/Regelung für den Stator (2) vorhanden ist, die vorzugsweise Bestandteil des Stators (2) ist.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Element (4, 19, 20, 21) neben einem Sender-/Empfänger-System oder einem Aktuator für ein Bussystem und eine Positionsmesseinrichtung zugeordnet ist.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Element (4, 19, 20, 21) eine Absolutpositionsmesseinrichtung zugeordnet ist
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem als Steuer- oder Kontrollbus oder Datenbus ausgebildet ist.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sender- und Empfänger-System als Puls-Code-Modulation (PCM) ausgebildet ist.
Trennwandsystem, im Wesentlichen bestehend aus einzelnen Elementen (4, 19, 20, 21), die an einer Führungsschiene verfahren werden, mit einem Linearantrieb (1) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen.