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Elektrische Vorrichtung für geradlinigen kltrieb Die Erfindung betrifft
die rohrfbreigen oder ähnlich ausgebildeten Vorrichtungen für geradlingen Antrieb
gemäß dem elektrotechnischen Prinzip der Induktionsmotoren.
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Bekanntlich bestehen diese Vorrichtungen aus zwei Teilen, nämlich
der Magnetfeldanordnung und dem Anker, welche ineinander gleiten. Die Feldanordnung
weist, wenn sie außen liegt, eine mittlere Öffnung auf, in welcher unter der Einwirkung
eines elektrodynamischen Effekts in dem einen oder anderen Sinn ein Anker läuft,
dessen Außenfläche zusammen mit der Innenfläche der Feldanordnung einen Luftspalt
kleinen Wertes abgrenzt. Wenn die mittlere Öffnung kreisförmig ist, ist der Anker
zylindrisch, und der Luftspalt ist rohrförmig.
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Die Feldanordnung derartiger Vorrichtungen
besteht
dann aus zylindrischen Spulen, welche in in der mittleren Ausnehmung eines Magnetkreises
vorgesehenen Nuten untergebracht sind. Der Anker wird durch eine zylinds che mit
Welle aus Stahl gebildet, welche ggfs./einem Mantel au3 einem elektrisch gut leitenden
Metall überzogen ist.
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Bei geeignetem Anschluss der Spulen der Seldanordnung an eine Mehrphasenwechselspannungsquelle
pflanzt sich ein praktisch sinusförmiges Zeld Längs des luftspalts fort, wobei es
in der Welle Ströme induziert, welche sich mit dem induzierenden Pluss wie in einem
Induktionsmotor kombinieren und eine tangskraft erzeugen, welche den Anker in der
Feldanordnung zu verschieben sucht, wenn diese ortsfest ist, oder die Beldanordaung
auf dem Anker, wenn dieser letztere festliegt.
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Die Erfindung bezweckt die Herstellung einer Vorrichtung für geradlinigen
Antrieb, welche sowohl in elektrotechnischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht
zweckmässige und vorteilhafte konstruktive Eigenschaften besitzt.
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Der Hauptzweck der Erfindung ist die Herstellung einer Vorrichtung,
deren induzierender Magnetkreis so ausgebildet ist, dass er in einem weiten Leistungsbereich
die geringsten Verluste hat, und zwar dank einer zweckmässigen Lage aller ihn bildenden
Teile gegenüber der normalen Richtung des Flusses Bin weiterer Zweck der Brfindun
ist die Herstellung einer Vorrichtung, welche bei beliebiger Länge bequem mit einer
kleinsten Zahl von vorgefertigten Elementarteilen zusammengebaut werden kann.
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Die erfindungsgemåsse Vorrichtung mit einem Anker und einer Feldanordnung,
welche gegeneinander gleitend verschieblich sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Feldanordnung durch eine Reihe von Spulen gebildet wird, welche zwischen magnetischen
Platten oder Scheiben angeordnet sind, welche auf der Seite des Ankers ein praktisch
mit dem Profil der Spulen identisches Profil besitzen, wobei diese Scheiben auf
der dem Anker abgewandten Seite in enger magnetischer Berührung mit wenigstens einem
sich in der Längsrlchtang der Feacrdnung erstreckenden magnetischen Längselement
stehen.
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Dieses Elementkarn dann ggfs. ausserdem benutzt werden, um die
Spulen
gleichachsig mit den Scheiben auszurichten und um Verstrebungen zwischen den Flanschen
oder Platten zum Pestzug der durch die Scheiben und die Snulen gebildeten Anordnung
zu bilden.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beispielshalber erläutert, Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgernässen
Vorrichtung im Längsschnitt bzw. im Querschnitt durch die Ebene X-X.
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Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform in gleicher Darstellung
wie Fig. 1 und 2.
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Fig. 5 und 6 zeigen eine dritte Ausführungsform in gleicher Darstellung
wie Fig. 1 und 2.
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Fig. 7 ist eine Vorderansicht einer vierten Ausführungsform der Vorrichtung.
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Fig. 8 und 9 zeigen die Feldanordnung der in Fig. 7 dargestellten
Vorrichtung im Längssclmitt durch die Ebenen O-Y bzw. O-X der Fig. 7.
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Fig. 10 und 11 zeigen eine fünfte Ausführungsform im Querschnitt
durch die Ebene X-X der Fig. 11 bzw.
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im Langsschnitt durch eine Diametralebene der Fig. 10.
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In Fig. 1 und 2 sieht man bei 1 einen zylindrischen Anker, welcher
in einer Feldanordnung A gleiten kann, welche aus Spulen 2 besteht, welche mit Paketen
von magnetischen Scheiben 3 abwechseln, welche erfindungsgemäss von einem vorher
kreisförmig gerollten Blech 4 aus einem magnetischen Metall umgeben werden, welches
übrigens ein Rohr sein kann, und dessen Dicke so bestimmt wurde, dass der Magnetfluss
von einem Scheibenpaket zum anderen übertreten kann, wahrend die abgewickelte Breite
so bemessen ist, dass nach Anbringung die Ränder des Blechs je nach den technischen
Erfordernissen einander beruhren oder nicht, wobei die axiale Lange so bemessen
ist, dass nach Einspannung zwischen den Platten 5-mit Hilfe von durch in diesen
vorgesehene Löcher gehenden Zugstangen 6 die durch die Scheibenpakete und die Spulen
gebildete Anordnung richtig zwischen diesen Platten zusammengedrückt wird. Wie Fig.
1 zeigt, wird jede radiale Verschiebung oder Verforniung des Blechs 4 nach aussen
durch auf der Innenseite
der Klemmplatten 5 vorgesehene Schultern
sowie ggfs. durch eine oder mehrere Zwingen 7 verhindert. Die die Blechpakete 3
bildenden Scheiben können radial geschlitzt sein, um unerwünsche Wirbelströme zu
vermeiden. Die Zuletungs- und Ableitungsanschlüsse 8 der Spulen gehen dann durch
die durch die Ränder des Blechs 4 begrenzte Längsöffnung, um an eine Klemmleiste
angeschlossen zu werden.
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Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform verlauft der
Ruckschluss des Längsflusses durch Rohre 9 aus magnetischem Metall, welche durch
die Zugstangen 6 in inniger Berührung mit dem Grund der am Umfang der Scheiben 3a
vorgesehenen Nuten 10 gehalten werden, wenn die Zugstangen 6 durch die Löcher der
Platten 11 gesteckt sind.
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Diese Rohre 9 haben, wie das Blech 4 der vorhergehenden Aus-Sührungsform,
eine solche Lange, dass, wenn sie sich mit ihren Enden an der Innenfläche der Platten
11 abstützen, die Spulen 2 und die Pakete 3a richtig eingespannt sind.
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Die in Fig. 5 und 6 dargestellte Ausfuhrungsform unterscheidet sich
von der der Fig. 3 und 4 durch die Porm der Bangselemente. Die Rohre dieser letzteren
Figuren sind namlich durch U-formig gebogene Magnetbieche 12 ersetzt, welche in
Nuten 13 bis auf den Grund derselben eingesetzt sind, welche in den Scheiben 3b
vorgesehen sind, so dass diese auf einer verhältnismässig grossen Flache in inniger
magnetischer Beruhrung mit diesen gebogenen Blechen stehen. Die verschiedenen Verbindungsteile
der Feldanordnung sind so bemessen, dass sich die Zugstangen 6 auf den Grund dieser
U-förmigen Blech che legen, und dass diese die beiden Klemmplatten 11 miteinander
verstreben, wenn die Spulen und Scheiben mittels der Zugstangen 6 zwischen diesen
Platten in der richtigen Weise festgespannt sind.
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In allen obigen Fallen können die Spulen gleichachsig auf die Scheiben
ausgerichtet werden, wobei sie radial so bemessen sind, dass sie mittels der magnetischen
Längsteile oder des magnetischen Tangstei1s gehalten werden.
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Ferner können die bei der AusführungsSorm der Pig. 3 und 4 vorgesehenen
Rohre 9 zweckmässig geschlitzt werden, um Wirbelströme zu verhindern. Sie können
auch mit den
Zugstangen zusammenfallen, wenn diese einen genügenden
Durchmesser zur Verhinderung der Konzentration des Flusses besitzen.
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In Fig. 7, 8 und 9 kann der zylindrische Anker 1 in einer -Feldanordnung
gleiten, welche aus kreisförmigen Spulen 2 besteht, welche mit Paketen von magnetischen
Scheiben 3c abwechseln, welche eine innere Ausnehmung besitzen, welche praktisch
den gleichen Durchmesser wie die Spulen hat. Diese Scheiben 3c enthalten Löcher,
durch welche Längszugstangen t4 treten, welche mit Hilfe von Endplatten 15 den Festzug
der Spulen 2 und der Scheibenpakte 3c aneinander ermöglichen wobei die gleichachsige
Lage der Innendurchmesser der Spulen und der Pakete durch die Zugstangen gewährleistet
wird, indem die radiale Lage der Durchtrittslocher in den magnetischen Scheiben
entsprechend vorgesehen wird. Aussen sind die Scheiben so abgeschnitten, dass sie
zwei parallele diametral gegenüberliegende Abflachungen 13a aufweisen, welche miteinander
z.B.
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durch zwei Kreisbögen 13b verbunden sind. Gegen diese Abflachungen
werden in der Bangsrichtung angeordnete Magnetblech streifen 16 so gepresst, dass
sie mit ihren Kanten mit den Kanten der magnetischen Scheiben der Pakete 3c in inniger
magnetischer Berührung stehen. Diese Anpressung erfolgt mit Hilfe von Platten 17
und Zugstangen 18 bzw. 18a, welche an der Stelle der Platten 15 und ggfs. zwischen
den Paketen 3a angeordnet sind. Ggfs. konnen die Längsbleche miteinander durch Kleben
agglomeriert werden. Durch die Verbindung der Abflachungen durch Kurven 13b wird
die Kühlfläche der Vorrichtung wesentlich verbessert. Zu dem gleichen Zweck können
die Blechstreifen auf mehrere Kühlrippen bildende Pakete verteilt werden.
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Fig. 10 und 11 zeigen eine Vorrichtung gleicher Art mit einem Anker
1 und einer Feldanordnung mit kreisförmigen Spulen 2, welche zwischen Paketen aus
magnetischen Scheiben 19 angeordnet und gegen diese Pakete mit Hilfe von Platten
20 und Zugstangen 21 gedrückt werden. Bei der in Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungsform
ist jedoch der Umfang der Scheiben kreisförmig und enthält Nuten für den Durchtritt
der Zugstangen 21, welche ausserdem die Zentrierung
der Spulen z
in Bezug auf die Scheiben bewirken. Ferner sind zwischen ein an den Platten 20 abgestütztes
Rohr 22 und den Äusseren Umriss der die Pakete 19 bildenden Scheiben unter vollständiger
Ausfüllung des verfügbaren Raums Stäbe 23 mit einem geeigneten Querschnitt aus einem
magnetischen Metall eingeschoben. Dies kann vor der Anbringung der zweiten Platte
20 unter Benutzung eines entsprechenden Werkzeugs zur Zentrierung des Rohrs 22 gegenüber
den anderen Teilen der Feldanordnung erfolgen. Ferner ist zu bemerken, dass die
Stabe 23 durch das Rohr 22 gehalten werden können, oder dadurch, dass sie gemäss
einem bekannten Verfahren z.B. mittels eines Kunststoffe agglomeriert werden.
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Auf diese weise schliesst sich insbesondere bei den beiden letzteren
Ausführungsbeispielen der Fluss zwischen dem äusseren Umfang der magnetischen Scheiben
über magnetische Teile (Streifen oder Stäbe), deren Querschnitt und Anordnung so
gewahlt sind, dass die magnetischen Verluste sowohl an der Stelle ihrer Verbindung
mit den Scheiben als auch in ihren Zwischenabschnitten weitgehend verringert werden.
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enn der Betrieb derartiger Vorrichtungen ihre Kühlung erfordert,
werden gghlrippen geeigneter Form, welche im allgemeinen aus einem gut wärmeleitenden
Metall hergestellt werden, in dem geeigneten Sinn entweder an dem kreisförmig gebogenen
Blech 4 der Fig. 1, 2 oder 10, 11, oder zwischen den Spulen 2 und den magnetischen
Scheiben 3a und 3b der Pig. 3, 4 und der Fig. 5, 6 angeordnet.
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Die in Fig. 1 bis 11 dargestellten Beispiele betreffen Vorrichtungen,
bei welchen die Feldanordnung aussen liegt, man kann aber naturlich praktisch identische
aber symmetrische Anordnungen mit inneren Feldanordnungen ausführen, welchen äußere
rohrförmige Anker zugeordnet sind. Es fällt also auch in den Rahmen der Erfindung,
diese auf Vorrichtungen anzuwn, bei welchen die Anker und die Feldanordnungen gegenüber
den dargestellten umgekehrt sind.
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Die durch die Erfindung z.B. bei rohrförmigen Antriebsvorrichtungen
erzielte Verbesserung rührt wesentlich davon her, dass die Elemente das Magnetkreises
der Feldanordnung
alle eine zweckmässige Lage gegenüber der Richtung
des Plusses haben, so dass in ihnen nur minimale Verluste auftreten. Diese Verbesserung
im Verein mit dem bereits erwähnten wirtschaftlichen Vorteil ermöglicht die Verallgemeinerung
der Benutzung derartiger Vorrichtungen bei allen Anwendungen, bei welchen ein Teil
über eine gewisse Strecke linear verschoben werden soll. Diese Vorrichtungen können
daher hauptsächlich die Aufgabe von elektrischen Arbeitszylindern mit langem Hub
erfüllen.