DE2151907C3 - Linearmotoreinrichtung für Türantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Linearmotoreinrichtung für Türantriebe, wobei ein mit Mehrphasenstrom gespeister Linearmotor in Doppelkammausführung mit seiner Zugkraft auf einen dagegen verschiebbaren Sekundärteil aus Nichteisenmetall die Tür bewegt und ein in Bewegungsrichtung neben dem Linearkamm angebrachter, mit veränderbarem Gleichstrom gespeister Magnet als Wirbelstrombremse die Türgeschwindigkeit steuert.

Türantriebe mit elektromagnetischen Einrichtungen zur Türbewegung, auch solche mit Linearmotoren, sind bereits bekanntgeworden. Sie enthalten meistens Vorkehrungen zur Vorbereitung der Endstellungen der Tür, wie Puffer, pneumatische, hydraulische oder elektrische Verzögerungseinrichtungen, ferner zur Erfassung der Endlage Endkontakte und Umkehrschalter. Für die Versorgung von Endkontakten wird mitunter auch ein Hilfsnetz mit niedriger Spannung vorgesehen. Als Beispiel für die Verwendung mehrerer solcher Einrichtungen kann die FR-OS 20 36 764 angeführt werden. Alle diese Einrichtungen bedürfen der Aufsicht und Nachstellung, da sie der Abnutzung unterworfen sind.
Die eigentliche »Offen«- und »Zu«-Ha!tung der Tür in einer besonders genau erfaßten Endstellung wird in diesen bekannten Einrichtungen, sofern sie überhaupt erwähnt wird, ausschließlich mechanischen Verriegelungen überlassen, die dann mechanisch bzw. auf Umweg elektrisch gelöst werden müssen. Solche Verriege-

lungen müssen in bewegtem und ruhendem Teil genau zueinander passen, und eine öftere Kontrolle und Nachstellung ist wegen ihrer Abnutzung unvermeidlich.

Diese Probleme sowie der wechselnde Reibungs-

widerstand der Tür, wurden in diesen früheren Veröffentlichungen nicht angesprochen und auch kein brauchbarer und einfacher Weg zu ihrer Lösung aufgezeigt

Bei der bekannten Einrichtung nach DT-OS 20 32 765 wird eine getrennte Wirbelstrombremse benutzt. Sie ist im Verhältnis zu den beiden dort getrennt schaltbaren Linearmotoren verhältnismäßig klein, und man kann daher gemäß weiter unten gebrachter Begründung keine konstante kleine Türgeschwindigkeit bei wechselnder Türreibung erreichen. Die Türzu- bzw. Offenhaltung erfolgt durch mechanische Einrichtungen, die eine Überwachung und gelegentliche Überholung erforderlich machen.

Ferner wird bei diesen früheren Einrichtungen mit Wirbelstrombremsung durch Gleichstromerregung nichts dagegen unternommen, daß bei kleinen Türgeschwindigkeiten die Bremskraft der Wirbelstrombremse auf die Tür stark abnimmt und unbrauchbar klein wird, sofern man die Gleichstromwicklung in Naten und auf Eisenquerschnitten von der Größe derjenigen der Betriebswicklung des Linearkamms unterbringt. Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art ergibt sich so eine nachteilige Abhängigkeit der kleinen Türgeschwindigkeiten von der augenblicklichen Reibung und von zufälligen Klemmungen.

Weiterhin gibt es seit langer Zeit zusätzliche elektromagnetisch betätigte Türsperren und Klinken, die alle eines besonderen Netzes für die Kontaktbetätigung bedürfen, das bei Antrieb durch einen Linearmotor zusätzlich zu dessen Stromversorgung hinzukäme.

Demgegenüber stellt sich die Erfindung die Aufgabe, mit Hilfe der sowieso vorhandenen Wirbelstrombremse ohne zusätzliche Stromkreise auch die Funktion der Offen- und Zuhaltung der Tür auszuüben. Die Zu- und Offen-Haltung d^r Tür soll auch in Dauereinschaltung ohne Überhitzung der Wicklung der Wirbelstrombremse möglich sein. Die neue Bremseinrichtung soll abnutzungs- und wartungsfrei sein. Obendrein soll die Größe der Kräfte für die Zu- und Offen-Haltung auch einstellbar sein. In einer Ausgestaltung dieser Grundaufgabe soll weiter die Türgeschwindigkeit bei kleinen Weiten derselben unabhängig von jeweils wechselnden Türreibungen und -klemmungen sein.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß in den Türendstellungen über den (die) Eisenkern(e) der Wirbelstrombremse^), über seine (ihre) Polstücke und über am Sekundärteil fest angebrachte^) Eisenanker der magnetische Fluß zur Erzeugung einer stellbaren magnetischen Zuhalte- (Offenhalte)-Kraft gebildet wird, wobei gleichzeitig durch die Anordnung dieser Eisenanker gegenüber dem Nichteisen-Sekundärteil und gegenüber diesen Polstücken (ein) Teilweg(e) dieses magnetischen Flusses im Nichteisenmetall oder in Luft erzwungen und gangbar ist (sind).

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Einrichtung sind den Ansprüchen zu entnehmen, weiter die Ausgestaltung der Erfindung mit einer an sich bekannten Wirbelstrombremse speziell für die Beherrschung der kleinen Türgeschwindigkeiten und der Endstellungen.

Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. la bis Ic die Einrichtung nach der Erfindung durch Zusammenwirken von an sich bekanntem Linearmotor in Doppelkammausführung und Wirbelstrombremse mit dem erfindungsgemäßen Merkmal der Donnelfunktion der Wirbelstrombremse als Bremse und gleichzeitig als Zu- und Offenhalte-Organ,

F i g. 2a bis 2d die Einrichtung nach der Erfindung mit zungenförmig gestaltetem Eisenanker, wobei dieser in die eisenfreie Fläche des Sekundärteils eingelassen ist,

F i g. 3a bis 3d die Einrichtung nach der Erfindung gemäß mit auf der Oberkante und/oder Unterkante des Sekundärteils rasterförmig angeordiietem(n) Eisenanker(n),

F i g. 4 das Diagramm der Kräfte auf die Tür hinweisend ohne und mit Wirbelstrombremse und die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wirbelstrombremsen-Abmessungen erreichbare Gesamtkraft F- W.

An Hand dieser Figuren werden nachfolgend die Einzelheiten der Erfindung beschrieben:

Fig. la zeigt in der Seitenansicht den an sich bekannten Linearmotor 2 in Doppelkammausführung, mit üblichen Nutgrößen, Nutteilungen, Polteilungen und Spulenweiten sowie einen ebenfalls bekannten Sekundärteil 8. Nahe dem Kamm 2 liegt in Bewegungsrichtung des Sekundärteils 8 eine als solche nach ihrer Funktion ohne die erfinderischen Ausgestaltungen ebenfalls bekannte Wirbelstrombremse 11, die aber nach der Erfindung neben ihrer Funktion als Bremse noch diejenige einer Zu- und Offen-Halteeinrichtung übernimmt. In der Endstellung 4 legt sich ein Eisenanker 5, der quer zur relativen Bewegungsrichtung des Sekundärteüs 8 auf letzterem befestigt ist, in sehr kleinem Abstand vor die Polstücke 3 der Wirbelstrombremse 11. Ein mechanisches Berühren bzw. ein Stoß braucht damit nicht verbunden zu sein; die Entfernung zwischen Polkanten 3 und Eisenanker 5 soil aber doch möglichst klein sein. Auf der Rückseite des Sekundärteüs 8 liegt ein gleicher Eisenanker 6, der demzufolge vomEisenanker 5 durch den eisenfreien Sekundärteil 8 getrennt ist. In der Endstellung 4 bildet sich also unter dem Einfluß des vom Gleichstrom der Spule 16 erregten Kerns 13 der Wirbelstrombremse 11 und seinen Polenden 3 ein magnetisches Feld aus, welches vom Polende 3 zum Eisenanker 5 verläuft, also im wesentlichen senkrecht zum Betriebsfluß der Bremse 11 gerichtet ist. Vom Eisenkern 5 verläuft dieser magnetische Fluß für die Haltekraft quer durch das Nichteisenmetall des Sekundärteüs 8 zum Eisenanker 6 durch den Pfad 9 zur Polkante 3 des gegenüberliegenden Pols der Wirbelstrombremse 11. Hierdurch wird eine magnetische Haltekraft erzeugt, ohne Zuhilfenahme einer der "bekannten zusätzlichen Einrichtungen elektromechanischer Art, wie Sperren und Klinken. Durch den Pfad C wird magnetisches Kleben verhindert.

Fig. Ib zeigt diese Variante der Erfindung im Schnitt und F i g. Ic in der Draufsicht.

Bei den bekannten Einrichtungen mit Steuerung dei Geschwindigkeit des Sekundärteüs eines Linearmotor! durch eine Wirbelstrombremse wird die Wicklung dei letzteren durchweg entweder in dieselben Nuten de; Linearkamnis oder in einem zweiten Paket mit von ersten Paket nicht grundsätzlich ganz oder nicht ir ganz bestimmter Hinsicht abgewandelten Nut-, Zahn Uhd Blechquerschnitts-Verhältnissen untergebracht Dies hat Unvollkommenheiten, namentlich bei Türan trieben, zur Folge. Die Forderung, bei kleineren Türge schwmdigkeiten letztere unabhängig von Klemmunger der Tür bzw. von zufälligen Reibungsunterschieden zi machen, führt zu Untersuchungen, die an Hand vor F i g. 4 erläutert werden. Ist V eine gewünschte kleine Türgeschwindigkeit, so müßte ohne Zuhilfenahme eine: Wirbelstrombremse durch reine Spannungssteuerung

des Linearkamms die Charakteristik 2 eingestellt werden, wenn die Gegenkraft Gi vorhanden ist. Bei einer Schwankung der Gegenkraft und dem geänderten Wert Gi müßte die Charakteristik 1 eingestellt werden, um dasselbe V zu erhalten. Mit einer gemäß der Erfindung dimensionierten Wirbelstrombremse kann jedoch die Charakteristik IV und die Gesamtcharakteristik F- W eingestellt werden, die wunschgemäß die Charakteristiken G\ und Gi fast senkrecht schneidet und eine definierte Geschwindigkeit V unabhängig von der Schwankung Gi bis Gi ergibt. Der gewünschte Verlauf von F- W bedingt eine große Kraft der Wirbelstrombremse 11, welche durch gegenüber dem Linearkamm großen Nutraum 15, großen Polquerschnitt 13, große Polteilung 17 und größere Eisenpaketbreite erzielt wird. Diese Merkmale macht sich die Erfindung in einer Ausgestaltung zunutze. Diese Merkmale erlauben auch, die Wicklung der Wirbelstrombremse für dauernde Zu- oder Offen-Haltung eingeschaltet lassen zu können.

Dabei macht sich die Erfindung weiter zunutze, daß durch die Erregung der Wirbelstrombremse 11 mit Gleichstrom die Eisenverluste im Kern 13 und Joch 14 durch Ummagnetisierung entfallen, so daß ein massiver Eisenkern 13 und ein massives Joch 14 für die Wirbelstrombremse 11 tragbar ist, um so mehr, als die magnetische Zeitkonstante der massiven Bauart für Türbedienungszwecke noch ausreichend klein ist. Andererseits hat die Kalkulation der beiden Herstellungsarten: Einerseits (massiver Eisenkern 13 und in Spulen 18) eingewickelte Erregerwicklung 16 und andererseits (lameliierter genuteter Kern und eingewickelte Ein- oder Zwei-Schicht-Wicklung), ergeben, daß die erstere billiger ist.

Aus allen diesen Gründen benutzen die Varianten der Erfindung zur weiteren Verbesserung der Türgeschwindigkeits-Verhältnisse und der Haltekräfte in den Endstellungen, die aus den F i g. 1 bis 3 ersichtlichen, im Vergleich zu den entsprechenden Größen des Linearmotors großen Nuten, Polquerschnitte und Polteilungen Umfangreiche Optimierungsrechnungen haben zu diesen Merkmalen geführt, und Messungen haben ihren Wert bestätigt.

Andere Varianten der Erfindung werden durch F i g. 2a bis 2d beschrieben. Hierbei wird der Eisenanker 7, T in das Nichteisenmetall des Sekundä'teils 8 eingelassen. Er greift zungenförmig in den Luftspalt 19 zwischen den Polenden 3 der Wirbelstrombremse 11 ein und bedeckt in der Endlage 4 die Polflächen der Bremse nur so weit, daß eine hineini/sehende magnetische Kraft übrig bleibt Dabei kann ein einziger Eisenanker 7 oder auch zwei Eisenanker 7, T in passendem Abstand voneinander angeordnet werden.

F i g. 2a zeigt diese Anordnung in der Seitenansicht

F i g. 2b zeigt sie im Querschnitt Hieraus ist die Einlassung des Eisenankers 7, T in den Nichteisen-Sekundärteil 8 erkenntlich:

F i g. 2c zeigt die Eisenanker 7, T in der Endlage zwischen den Polenden 3. Aus den F i g. 2a bis 2d sind die zusätzlichen Merkmale der gegenüber dem Kamm 2 großen Polteilung 17, des großen Nutraumes 15 und die großen Polquerschnitte 3, 13 der Wirbelstrombremse 11 ersichtlich. In diesen Varianten 2a bis 2d dient der Luftspalt 19 als Teilpfad zur Verhinderung magnetisehen Klebens.

F i g. 3a bis 3d zeigen eine weitere Variante der Erfindung, bei welcher der (die) Eisenanker 7, T über und/oder unter den Polenden 3 relativ zu denselben sich bewegen. Dabei zeigi: die F i g. 3a diejenige Endstellung 4 der Tür, die bei feststehendem Sekundärleil einer Zuhaltung und F i g. 3d diejenige Endstellung, die bei feststehender Schiene einer Offenhaltung der Tür entspricht. F i g. 3a zeigt in Seitenansicht den Eisencinker 7 als Reiter auf dem Nichteisen-Sekundärteil 8, wobei zwei Varianten dieses Reiters dargestellt sind. Diese beiden Varianten sind auch aus F i g. 3b und 3c ersichtlich. Nach der in Fig. 3b dargestellten Variante umfaßt der Eisenanker 7 den ganzen Oberteil des Nichteisen-Sekundärteils 8; nach der Variante F i g. 3c ist der Nichteisen-Sekundärteil Ii an der Stelle des Reiters 7 ausgespart. Aus F i g. 3d wird das Offenhalten der Tür ersichtlich, wobei man den Nichteisen-Sekundärteil 8 mit seinem darauf befestigten Reiter 7 im Raum stillstehend, und die Einrichtung (2, 11) an der Tür befestigt und mit dieser im Raum beweglich anzunehmen hat. Bei den Varianten F i g. 3a bis 3d wird magnetisches Kleben der Tür durch den Luftspalt 9' verhindert.

Die figürliche Ausgestaltung der Eisenanker 7 im einzelnen und ihre Zuordnung zu den Polstücken 3 der Wirbelstrombremse(n) 11 kann dabei von der in den F i g. 1 bis 3 gezeichneten im Bedarfsfall auch etwas verschieden sein, wobei aber stets die erfindungsgemäße Doppelfunktion des gleichstromerregten Teils 11 als Wirbelstrombremse und als Offen- bzw. Zu-Halte-Einrichtung erhalten bleibt.

Mit der Erfindung ist es möglich, eine durch Linearmotor bewegte Tür in ihrer Geschwindigkeit, namentlich bei kleinen Werten derselben, ohne Zuhilfenahme von Geschwindigkeitsmeßgliedern, mittels der nach den Merkmalen ausgestalteten Wirbelstrombremse bei schwankender Türreibung, gut zu beherrschen und dazu die Tür in ihren Endstellungen zu und offen zu halten ohne Klinken und zusätzliche elektro-magnetisehe Einrichtungen, wobei außerdem diese Haltekräfte stellbar sind und wobei insbesondere keinerlei Verschleiß auftritt wie er an den bekannten mechanischen Bremsenteilen auftritt. Die früher erforderliche Nachstellung solcher mechanischer bzw. elektromechanischer Bremsen infolge Verschleiß ist durch die Erfindung entbehrlich geworden, ebenso sind Störungen durch Klemmen von Sperren und Klinken vermieden Die zusätzlich zur Wirbelstrombremse erforderlicher Eisenanker 5, 6, 7 am Sekundärteil 8 sind einfache Eisenblechstreifen, deren Herstellungs- und Anbrin gungskosten minimal sind. Die Erfindung bringt somii auch einen bedeutenden Vorteil hinsichtlich der Herstellungskosten.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentsinsprüche:

1. Linearmotoreinrichtung für Türantrieb, bei dem ein mit Mehrphasenstrom gespeister Linearmotor in Doppelkamrnausführung mit seiner Zugkraft auf einen dagegen verschiebbaren Sekundärteil aus Nichteisenmetall die Tür bewegt und (ein) in Bewegungsrichtung neben dem Linearkamm angebrachter), mit veränderbarem Gleichstrom gespeiste(r) Magnete) als Wirbelstrombremse^) die Türgeschwindigkeit steuert (steuern), dadurch gekennzeichnet, daß in den Türendstellungen (4) über den (die) Eisenkem(e) (13) der Wirbelstrombremse^) (11), über seine (ihre) Po'enden (3) und über am nichteisernen Sekundärteil (8) fest angebrachten) Eisenanker (5, 6, 7) ein vom Fluß der Wirbelstrombremse(n) abgezweigter und von dessen Richtung abweichender Teilfluß als magnetischer Nebenschluß zum gegenüberliegenden Polende (3) abgeleitet wird, wobei dieser Teilfluß auf diesem Weg zur Verhinderung magnetischen Klebens mindestens einmal über einen eisenfreien, in Nichteisenmetall (9) oder in Luft (9') verlaufenden Teilpfad (9,9') geleitet wird.

2. Linearmotoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) am Sekundärteil angebrachten) Eisenanker (5, 6, 7) aus zwei senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordneten, zu beiden Seiten des Sekundärteils (8) befestigten, in den Endstellungen (4) in Bewegungsrichtung an die Polstücke (3) der Wirbelstrombremse(n) angrenzenden Eisenblechstücken (5, 6, 7) bestehen, die in der (den) Endstellung(en) (4) einen magnetischen Fluß für die Zuhaltung und Offenhaltung senkrecht zur Richtung des Betriebsflusses entstehen lassen, wobei das Nichteisenmaterial des Sekundärteils (8) gleichzeitig die Unterbrechung (9) zur Verhinderung magnetischen Klebens bildet und wobei je eine Wirbelstrombremse für die Offen- und für die Zuhaltung rechts und links vom Linearkamm (2) angeordnet ist.

3. Linearmotoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) am Sekundärteil angebrachten) Eisenanker (7) in die Nichteisen-Fläche des Sekundärteils (8) eingelassen ist (sind), wobei er (sie) in der (den) Endstellung(en) (4) in Richtung der Bewegung an die Polstücke (3) der Wirbelstrombremsen) angrenzt (angrenzen), wobei der Fluß für die Offen- und Zuhaltung in etwa derselben Richtung wie der Betriebsfluß verläuft, wobei ferner der (die) in Bewegungsrichtung sich erstreckenden) Eisenanker (7) als Zungen) (19) in den Raum zwischen zwei einander gegenüberliegenden Polstücken (3) der Wirbelstrombremsen) hineinragt (ragen) und magnetisches Kleben durch den (die) Luftspalt(e) zwischen den Polstücken (3) und Anker (7) verhindert ist.

4. Linerarmotoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Eisenanker (7) für den magnetischen Kreis des Offen- bzw. Zuhalte-Flusses über und/oder unter den Polstücken (3) der Wirbelstrombremsen) in der Nähe der Ober- und/oder Unterkante (12) des Sekundärteils (8) angeordnet ist (sind) und wobei eine einzige Wirbelstrombremse für Offen- und Zuhaltung benutzt wird.

5. Linearmotoreinrichtung nach den Ansprüchen

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der Zuhalte- und Bremskraft der Wirbelstrombremsen) deren Polstücke (3) aus T-förmigen massiven eisernen Formstücken (13) bestehen, die an ein Joch bildendes flaches Formstück (14) angeschraubt sind, wobei der gegenseitige Abstand dieser Formstücke (13), der durch sie gebildete Nutraum (15) für die Erregerwicklung (16) und damii die Polteilung (17) für das Gleichstromfeld ein Mehrfaches der entsprechenden Größen des Kammes (2) aufweisen, wobei weiter die Erregerwicklung (16) in die Formstücke (3) umfassende Isolierkörper (18) gewickelt ist und wobei die Paketbreite größer als diejenige des Linearmotors (2) ist.

6. Linearmotoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Joch (14) und Formstücken (13) gebildete Eisenkern in an sich bekannter Fertigungsmethode lamelliert und aus Blech hergestellt ist

7. Linearmotoreinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nichteiserne Sekundärteil (8) in an sich bekannter Weise aus Kupfer oder 'Aluminium oder einem Material ähnlicher elektrischer Leitfähigkeit besteht.

8. Linearmotoreinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, daaurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise entweder der Sekundärteil (8) stillsteht und die Tür (1) mit dem Linearmotor (2) und der Bremse (3) sich bewegt, oder der Linearmotor (2) mit der Einrichtung (3) feststeht, und der Sekundärteil (8) mit der Tür (1) sich bewegt.