-
Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb, beispielsweise für Schiebetüren oder dergleichen, mit einem lang gestreckten, stationären Stator, der mit einem ortsveränderbaren Läufer, in dem eine Dauermagnetanordnung enthalten ist, zusammenwirkt.
-
Mit der
DE 690 03 365 T2 ist ein Linearantrieb bekannt geworden, der eine Führungsschiene umfasst, die an ihrer Unterseite mit einer Öffnung versehen ist, durch die ein Türflügel hindurch tritt. Dieser Linearmotor umfasst einen Stator, der eine Vielzahl von flachen Spulen, die in Längsrichtung im Freiraum der Führungsschiene angeordnet sind und Befestigungselemente umfassen, die im oberen Teil der Führungsschiene gelagert sind und die flachen Spulen gleichzeitig umgeben und festlegen, versehen, sowie mit einer beweglichen Einheit, die Permanentmagnete umfasst, die in aufeinander gegenüberliegenden Seiten eines Joches mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt angeordnet sind und einen magnetischen Kreis bilden.
-
Der
DE 36 35 258 C1 kann ein Magnetkraftsystem für den reibungslosen Transport von Lasten mit mindestens einem an der Last befestigten Magnet, der einen ferromagnetischen Tragkörper aufweist, zugeordnet werden. Dabei ist wesentlich, dass die Magnete mit mindestens einer vertikalen Polwand zusammenwirken und zu dieser Wand im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Die Magnete sind dabei in Längsrichtung jeweils paarweise angeordnet, was bedeutet, dass stets zwei Magnete als ein Paar angesehen werden, die durch eine ferromagnetische Platte einseitig kurzgeschlossen werden. Die Magnete sind dabei in einer eisernen U-Schiene angeordnet. Bei diesem Schwebeprinzip handelt es sich um ein nach unten offenes U-Trägerprofil, in welchem von unten ein System mehrerer zueinander angeordneter Dauermagnete hineinragt.
-
Eine Schiebetür mit einem magnetischen Antriebssystem für einen Türflügel offenbart die
DE 10 2004 050 326 B4 . Zur Funktion sind mindestens eine, in Antriebsrichtung ausgebildete Magnetreihe mit Lücken zwischen den einzelnen Magneten vorhanden, die eine wechselnde Polarität aufweisen und eine Spulenanordnung beinhalten. Die Spulen weisen dabei ebenfalls einen bestimmten Abstand zueinander auf. Ein derartiges Antriebssystem mit einer Magnetreihe und den zugeordneten Einzelspulen weist sehr große Rastmomente auf, die durch die Lücken zwischen den Magneten und den Lücken innerhalb der Spulen entstehen. Ferner ist der Wirkungsgrad einer derartigen Antriebsanlage stark reduziert.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung einen Linearantrieb zu schaffen, der einen größtmöglichen Wirkungsgrad aufweist und in der Herstellung kostenreduziert ist. Gleichzeitig soll der mechanische Aufbau eines derartigen Linearantriebes klein ausgeführt werden, um so unterschiedlichen Verwendungszwecken zugeführt werden zu können. Ein solcher Linearantrieb soll insbesondere für Türen, Tore oder dergleichen und Werkzeugmaschinen usw. verwendbar sein.
-
Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch die Merkmale des Anspruches 1. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere konstruktive Ausgestaltung und verschiedene Anwendungsmöglichkeiten des Lösungsprinzips wieder.
-
Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Linearantrieb zu verwenden, der in einer Führung oder dergleichen horizontal ein Element bewegen kann. Dabei besteht der Linearantrieb im Wesentlichen aus einem Statorteil und einem Läuferteil. Der Stator ist dabei als selbsttragende stationäre Wicklung ausgeführt, die vorzugsweise aus mindestens zwei Einzelwicklungen oder Segmenten bestehen kann, die als eisenlose Luftspulen in selbsttragender Ausführung ausgebildet sind. Je nach der verwendeten Ansteuerung sind mehrphasige Systeme möglich. Insbesondere zeichnen sich die Wicklungen dadurch aus, dass diese austauschbar ist.
-
Die einzelnen Wicklungen sind bifilar und gleichzeitig mäanderförmig gewickelt worden aber so, dass die Bifilarität nicht gegensinnig ausgeführt wird. Dabei werden die einzelnen Wicklungen zwar bifilar gewickelt und gleichzeitig gleichsinnig in Reihe geschaltet, so dass sich eine Spule ergibt, die mit einer doppelten Windungszahl eine etwa vierfach größere Induktivität gegenüber herkömmlichen Spulen aufweist.
-
Zur Erhöhung der Wicklungsparameter ist die Wicklung aus einer mehradrigen verdrillten Litze vorzugsweise gefertigt. Diese Vorgehensweise erhöht zwar den Gesamtwiderstand der Wicklung, senkt aber gleichzeitig die wärmeerzeugenden Wirbelströme.
-
Ebenfalls wird die Wicklung so ausgeführt, dass bei den bifilar gewickelten Einzelwicklungen die Einspeisung über den Wicklungsanfang und den Endpunkt des Wicklungsendes an einem Punkt, d. h. auf einer Seite liegen, ausgeführt. Dabei ergibt sich die Bifilarität auch dadurch, dass die einzelnen Litzen quasi hin- und zurückgeführt werden. Dabei entsteht ein Magnetfeld mit wechselnden Polaritäten. Gleichzeitig addieren sich im Luftspalt zu den Dauermagneten die Felder, und in den Wicklungsköpfen heben sich diese auf. Durch eine solche Vorgehensweise wird die Effizienz des Linearantriebes insgesamt gesteigert. Ferner wird durch die vor beschriebene Art der Herstellung der Wicklung eine Skalar-Feldaufspaltung oder Skalar-Vektorverkippung des magnetischen Flusses in der Wicklung gezielt hervorgerufen, was insbesondere durch die Bifilarität, die nicht gegensinnig ausgeführt ist und gleichzeitig in Reihe geschaltet wird, bewirkt.
-
Ein weiterer Vorteil der verwendeten Wicklung besteht darin, dass sowohl die Wickelköpfe als auch die Wickelfüße keine Verdickung oder Verbreiterung aufweisen. Dieses führt zu einer schlanken, eine gleich bleibende Dicke aufweisenden flachen Luftspule, bei der es nicht zu einer Vergrößerung der Wicklungsköpfe kommt.
-
Damit eine derartige Wicklung in sich auf selbsttragend ist, wird diese mit einem entsprechenden Harz oder einer Vergussmasse getränkt, so das nach dem Aushärten ein kompaktes selbsttragende Bauteil vorliegt, wobei der Vergussmasse Zuschlagstoffe, beispielsweise Grafitpulver, ferromagnetische Werkstoffe oder dergleichen beigemengt sein können.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, dass die Wicklung mit einem Gewebe bzw. Gewebebahnen aus unterschiedlichsten Materialien versehen werden kann. Geeignete Materialien wären beispielsweise Glasfasern oder aber auch Basaltfasern.
-
Mit der ortsfesten, über einen Halter befestigten und in ihrer Lage und Position veränderbaren und einstellbaren Wicklung wirkt ein ortsveränderbarer Läufer mit einer Dauermagnetanordnung zusammen. Ein derartiger Läufer kann mit einer Magnetanordnung oder mit einer Doppelmagnetanordnung, die sich zu beiden Seiten der Luftspule erstreckt, verwendet werden. Im Nachfolgenden wird der Einfachheit halber nur auf eine doppelt ausgeführte Magnetanordnung Bezug genommen. Die Magnetanordnung ist in einem ferromagnetischen Magnetträger gehalten. Dabei sind die Dauermagnete in einer ersten bevorzugten Ausführungsform mit Lücken zwischen den benachbarten Dauermagneten angeordnet. Eine derartige Lücke ist im Wesentlichen von den Maßen her als halbe Dicke der Dauermagnete auszuführen. Gleichzeitig erstrecken sich die einzelnen Dauermagnete bis in den Grund des vorzugsweise U-förmig ausgebildeten Magnethalters. Der Magnethalter wirkt dabei neben der Halterung für die Dauermagnete gleichzeitig auch als magnetischer Rückschluss.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, dass die Dauermagnete direkt aneinander angeordnet sind und jeweils eine solche einzelne Vorzugsmagnetisierung aufweisen, dass an den zur Wicklung gerichteten Polflächen ein gerichteter, verstärkter magnetischer Fluss mit wechselnder Polarität auftritt, durch eine derartige Vorzugsmagnetisierung wird auf der gegenüberliegenden Seite, d. h. der Rückseite der magnetische Fluss praktisch aufgehoben.
-
Der Magnethalter ist gleichzeitig auch als Tragvorrichtung für das veränderbare Element ausgebildet. Eine solche Tragvorrichtung kann dabei aus Rollen oder Gleitern oder dergleichen bestehen. Ferner ist an dem Magnethalter direkt oder indirekt eine Vorrichtung vorhanden, die das horizontal bewegliche Element, beispielsweise in Form eines Türflügels, der als Glasflügel ausgeführt sein kann, befestigt.
-
Die Ansteuerung der Wicklung geschieht durch eine entsprechend ausgebildete Steuer- und Regelschaltung, die ebenfalls in dem Linearantrieb integriert sein kann. Gleichzeitig kann auch eine entsprechende Positionsmesseinrichtung vorhanden sein, um stets die genaue Position des beweglichen Elementes zu kennen. Dies ist auch, insbesondere nach einem Stromausfall und einer manuellen Bewegung des Elementes von Wichtigkeit.
-
Ein derartiger Linearantrieb kann für unterschiedlichste Anwendungen wie bei stationären und ortsveränderlichen Türen, Toren, Werkzeugmaschinentischen usw. eingesetzt werden
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
-
Es zeigt:
-
1: Eine Schnittdarstellung durch einen Linearantrieb mit einem Gleiter;
-
2: wie 1, jedoch in einer Rollenausführung;
-
3: eine Draufsicht auf einen Läufer mit einer bevorzugten Ausführungsform einer Tragvorrichtung;
-
4: wie 3, jedoch in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
-
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird gemäß 1 in einer Schnittdarstellung ein Linearantrieb wiedergegeben, der eine Wicklung 1 aufweist, die in vertikaler Richtung hängend angeordnet ist. An der Wicklung 1 ist eine Verbindung 16 und ein Wicklungshalter 15 enthalten, um so die Wicklung 1 entweder direkt oder verstellbar über entsprechende Einstellmittel 14 an einer Halterung 13 zu platzieren. Die Halterung 13 kann auch gleichzeitig aus einem, den gesamten Linearantrieb umgebendes Profil gebildet werden. Neben der dargestellten Ausführung in vertikaler Ausrichtung ist es möglich, auch die Wicklung 1 in horizontaler Richtung zu platzieren. Dieses wird je nach Platzbedarf und den örtlichen Gegebenheiten unterschiedlich sein können.
-
Die Wicklung 1 taucht dabei in einen Magnetträger 2 ein, der im Wesentlichen U-förmig ausgeführt ist. An den seitlichen Wänden des Magnetträgers 2 sind auf jeder Seite Dauermagnetreihen 3, 4 angeordnet. Die Dauermagnetreihen 3, 4 erstrecken sich bis zu einem Boden 5 des Magnetträgers 2. Zwischen den Dauermagnetreihen 3, 4 und der Wicklung 1 ist jeweils ein Luftspalt 12 vorhanden. Über den Luftspalt 12 wirkt die entsprechend bestromte Wicklung 1 durch die nicht dargestellte Steuer- und Regelvorrichtung auf die Dauermagnetreihen 3, 4 ein.
-
Um den Magnetträger 2, der gleichzeitig den Läufer des Linearantriebes darstellt in horizontaler Richtung bewegen zu können, ist unterhalb des Bodens 5 vorzugsweise ein Gleiter 6 angeordnet, der in seitlichen Führungsaufnahmen 11 auf Gleitflächen 7, 8 gleiten kann. Dabei können diese Gleitflächen 7, 8 auch innerhalb eines bereits vor beschriebenen, umgebenden Profiles enthalten sein. Unterhalb des Gleiters 6 ist Flügelhalter 9 vorhanden, mit dem beispielsweise ein Glasflügel 10 gehalten und in seiner Position eingestellt werden kann.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsformgemäß 2 wird eine Ausführung der Tragvorrichtung 22 in Form von Trag-/Laufrollen 17, die über Achsen 18 außen an dem Läufer 20 befestigt sind, dargestellt. Eine solche Ausführung mit außen angeordneten Trag-/Laufrollen 17, die dann auf Laufflächen des bereits beschriebenen umgebenden Profils oder Gehäuses laufen können. Die Ausführung der 2 ist dann anwendbar, wenn in der Breite des Linearantriebes genügend Raum vorhanden ist.
-
Die in den 3 und 4 dargestellten Ausführungen bieten eine Alternative zu der Ausführung der 2 dar.
-
In der bevorzugten Ausführungsform gemäß 3 sind innerhalb des Magnetträgers 2 Haltevorrichtungen 24 vorhanden, an denen nach außen gerichtet die Trag- und Laufrollen 17 über die Achsen 18 angebracht sind. Jedoch ragen dabei die Trag-/Laufrollen 17 nicht über den Körper des Magnetträgers 2 hinaus. Am Ende der Haltevorrichtung 24 ist noch ein Anschlag 23 vorhanden, der in unterschiedlichster Ausführung ausgeführt werden kann, beispielsweise als Gummi oder auch als federnder Anschlag. Ein solcher Anschlag 23 ist sinnvoll, da in den Endlagern es zu einer sanften Berührung mit einem ortsfesten Teil der Tür oder dergleichen kommen soll. Dabei versteht es sich, dass ein derartiger Anschlag 23 sich sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite des Läufers 20 befindet.
-
In der bevorzugten Ausführungsform der 4 sind die Trag-/Laufrollen 17 in den Innenbereich des Magnetträgers 2 versetzt worden. Dabei sind die seitlichen Schenkel des Magnetträgers 2 weiter ausgeführt, so dass diese gegenüber dem eigentlichen Magnetträger 2 seitlichen auskragen. Die Trag- und Laufrollen 17 sind dabei so angeordnet, dass sie zu der Wicklung 1 gerichtet sind. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind an den Enden jeweils Anschläge 23 vorhanden.
-
Wie ferner den 3 und 4 entnommen werden kann, ist die Anordnung der Dauermagnete 3, 4 hier als Einzelmagnete mit entsprechenden Magnetlücken 21 dargestellt worden.
-
Zur Bestimmung der Position des verfahrbaren Elementes ist eine Positionsmesseinrichtung vorhanden, die vorzugsweise als Absolut-Positionsmesseinrichtung ausgebildet sein kann.
-
Für einen unterstrengen Sicherheitsaspekten ausgeführten Betrieb des Linearantriebes wird eine Steuer- und Regeleinrichtung verwendet, die mindestens einen nichtflüchtigen Speicher aufweist in dem verschiedene Programme und Programmabläufe und erlernte Parameter hinterlegt sind, die entsprechend der gewünschten Anwendung des Linearantriebes unterschiedliche Funktionen und Abläufe ausführen können. Ferner ist eine Strombegrenzung vorhanden, die z. B. beim Auffahren auf ein Hindernis oder dergleichen einen Stillstand und/oder eine Reversierung des beweglichen Elementes auslöst.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wicklung
- 2
- Magnetträger
- 3
- Dauermagnetreihe
- 4
- Dauermagnetreihe
- 5
- Boden
- 6
- Gleiter
- 7
- Gleitfläche
- 8
- Gleitfläche
- 9
- Flügelhalter
- 10
- Glasflügel
- 11
- Führungsaufnahme
- 12
- Luftspalt
- 13
- Halterung
- 14
- Einstellmittel
- 15
- Wicklungshalter
- 16
- Verbindung
- 17
- Trag-/Laufrollen
- 18
- Achse
- 19
- Lauffläche
- 20
- Läufer
- 21
- Magnetlücke
- 22
- Tragvorrichtung
- 23
- Anschlag
- 24
- Haltevorrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 69003365 T2 [0002]
- DE 3635258 C1 [0003]
- DE 102004050326 B4 [0004]
