DE2240704C3

DE2240704C3 - Electrodynamic traveling field motor (linear motor) of synchronous design

Info

Publication number: DE2240704C3
Application number: DE19722240704
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing.; Hussel Reinmar; 1000 Berlin Buchberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1972-08-15
Publication date: 1977-04-07

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektro- sehen Feldes unter Berücksichtigung der Eintrittsdynamischen Wanderfeldmotor (Linearmotor) syn- geschwindigkeit des massiven magnetischen Reakchroner Bauart, bei dem die Erregung des Maschi- tionszahnes berechnen. Die zusätzliche Vormagnetinenfeldes durch eine besondere Gleichstrom-Erreger- sieningszone kann entweder als massives Teil seitlich wicklung erfolgt, die zusätzlich zu der das Wander- 50 an den in Bewegungsrichtung liegenden Rändern des feld erzeugenden, in einem Blechpaket angeordneten Blechpaketes mit der mehrphasigen Wechsels:rommehrphasigen Wechselstromwicklung auf dem In- wicklung angesetzt werden oder kann auch aus duktor (Primärteil) angeordnet ist, und bei dem das Blechen aufgebaut sein, die einstückig mit den Sekundärsystem abwechselnd massive magnetische Blechen des Blechpaketes ausgestanzt sind. Je nach-Abschnitte (Reaktionszähne) und unmagnetische Ab- 55 dem, ob es sich um einen synchronen Linearmotor schnitte aufweist. Der Abstand zwischen den Mitten handelt, der in einer oder in beiden Bewegungsrichder magnetischen Abschnitte ist jeweils gleich der tungen betrieben wird, wird man die zusätzliche, doppelten Polteilung der mehrphasigen Wechsel- gleichstromerregte Vormagnetisierungszone auf nur Stromwicklung des Induktors. Ein derartiger Wander- einer oder auf beiden Rändern des Blechpaketes vorfeldmotor ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 60 sehen.The present invention relates to an electrical field, taking into account the entry dynamics Traveling field motor (linear motor) syn- speed of the massive magnetic reactchroner Type in which the excitation of the machine tooth is calculated. The additional bias field by means of a special direct current excitation zone, it can either be used as a solid part on the side Winding takes place, which is in addition to the moving 50 at the edges of the in the direction of movement field-generating, laminated core arranged in a laminated core with the multiphase alternation: rommehrphasigen Alternating current winding can be attached to the winding or it can also consist of duct (primary part) and in which the sheet metal can be constructed in one piece with the Secondary system alternately massive magnetic sheets of the laminated core are punched out. Depending on the sections (Reaction teeth) and non-magnetic 55 whether it is a synchronous linear motor has cuts. The distance between the centers is in one or both directions of motion magnetic sections is always the same as the lines operated, one is the additional, double pole pitch of the multiphase alternating direct current excited pre-magnetization zone to only Current winding of the inductor. Such a traveling one or on both edges of the laminated core in front of the field motor can be seen from the German Offenlegungsschrift 60.

41 613 bekannt. Dabei gibt es verschiedene mög- Zur Erzeugung des Gleichflusses in dem zusätzliche Bauformen für diese synchronen Linearmoto- liehen Joch wird man im allgemeinen die Gleichren: So kann der Induktor auf einer oder auf beiden stromerregerspule des synchronen Linearmotors Seiten des Sekundärsystems angeordnet sein. selbst verwenden, man kann aber auch für jedes Joch41 613 known. There are various possibilities to generate the constant flow in the additional Structures for this synchronous linear motor borrowed yoke will generally be the same as: So the inductor can be on one or both of the current exciter coil of the synchronous linear motor Be arranged sides of the secondary system. use yourself, but you can also use it for any yoke

Allen Linearmotoren synchroner Bauart gemein- 65 eine eigene Gleichstromwicklung vorsehen. Um einen sam ist die als Randeffekt bezeichnete Erscheinung, Einfluß des Wanderfeldes auf den Gleichfluß in der daß beim Eintreten eines massiven magnetischen Vormagnetisierungszone zu vermeiden, kann zwi-Abschnittes des Sekundärteiles (Reaktionszahn) in sehen der zusätzlichen Vormagnetisierungszone undProvide their own direct current winding for all linear motors of synchronous design. To one sam is the phenomenon known as the edge effect, the influence of the traveling field on the constant flow in the that to avoid the occurrence of a massive magnetic bias zone can be between-section of the secondary part (reaction tooth) in see the additional bias zone and

dem Blechpaket mit der mehrphasigen Wechselstromwicklung ein Luftspalt vorgesehen sein.the laminated core with the polyphase alternating current winding can be provided with an air gap.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der Zeichnung näher erläutert. Die F i g. 1 und 3 zeigen, schematisch im Längsschnitt dargestellt, Ausführungsbeispiele der Erfindung. In F i g. 2 ist der Verlauf des sich im massiven magnetischen Reaktionszahn auftauenden Feldes Φ, sowie des durch die Wirbelströme erzeugten Feldes <P_W bei Eintritt in das Blechpaket mit der Vormagnetisierungszone dargestellt. In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The F i g. 1 and 3 show, shown schematically in longitudinal section, exemplary embodiments of the invention. In Fig. 2 shows the course of the field Φ thawing in the massive magnetic reaction tooth, as well as the field <P _W generated by the eddy currents when entering the laminated core with the premagnetization zone.

Fig. 1 zeigt einen doppelseitigen elektrischen Linearmotor 1 synchroner Bauart. Bei diesem besteht das Sekundärsystem aus abwechselnd aufeinanderfolgenden massiven magnetischen Reaktionszähnen 2, die jeweils in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, wodurch die unmagnetischen Abschnitte des Sekundärsystems gebildet werden.Fig. 1 shows a double-sided electric linear motor 1 of synchronous type. With this one exists the secondary system of alternating massive magnetic reaction teeth 2, each equidistant from one another are arranged, whereby the non-magnetic sections of the secondary system are formed.

Auf jeder Seite des Sekundärsystems ist ein Induktor 3 angeordnet, der aus dem Blechpaket 4 besteht, in dessen Nuten 5 die nicht dargestellte mehrphasige Wechselstromwicklung liegt. Außerdem trägt der Induktor 3 die Gleichstromerregerwicklung 6, die noch ein am Rücken des Blechpaketes 4 befindliches Joch 7 umschließt. An jedem in Bewegungsrichtung liegenden Rand des Blechpaketes 4 ist außerdem eine zusätzliche Vormagnetisierungszone 8 angeordnet, deren Bleche mit den Blechen des Blechpaketes 4 einstückig ausgestanzt ist, derart, daß ein Luftspalt 9 verbleibt. Die zusätzliche Vormagnetisierungszone 8 wird von der üleichstromerregerwicklung 6 miterregt. In ihr entsteht daher ein reines Gleichfeld Φ,, das durch den Luftspalt 9 von dem eigentlichen Maschinenfeld, das aus dem Gleichfeld Φ ₌' und dem Wanderfeld Φ^ zusammengesetzt ist, getrennt ist.On each side of the secondary system, an inductor 3 is arranged, which consists of the laminated core 4, in the slots 5 of which the polyphase alternating current winding (not shown) is located. In addition, the inductor 3 carries the DC excitation winding 6, which also encloses a yoke 7 located on the back of the laminated core 4. On each edge of the laminated core 4 lying in the direction of movement there is also an additional premagnetization zone 8, the metal sheets of which are punched out in one piece with the laminations of the laminated core 4 in such a way that an air gap 9 remains. The additional bias zone 8 is also excited by the DC excitation winding 6. A pure constant field Φ arises in it, which is separated by the air gap 9 from the actual machine field, which is composed of the constant field Φ ₌ 'and the traveling field Φ ^ .

Die Anordnung wirkt nun folgendermaßen (siehe dazu Fig. 2):The arrangement now works as follows (see Fig. 2):

Beim Eintritt (zur Zeit t = o) eines massiven magnetischen Reaktionszahnes 2 in dem von den Induktoren 3 bedeckten Bereich tritt dieser zunächst in das reine Gleichfeld Φ, der Vonnagnestierungszone8 ein. Da sich in dem massiven Reaktionszahn 2 das Feld Φ₂ erst allmählich aufbauen muß, entstehen in ihm Wirbelströme, deren entgegengerichteter Fluß Φ_ν den Aufbau des Feldes Φ₂ verzögern will. Die Länge der Vormagnetisierungszone 8 in Bewegungsrichtung ist nur* in Abhängigkeit von den Dimensionen des Reaktionszahnes 2 (der Abstand von Zahnmitte zu Zahnmitte ist gleich der doppelten Polteilung der mehrphasigen Wechselstromwicklung und die Zahnlänge in Bewegungsrichtung ist kleiner oder gleich der Polteilung) und der Eintrittsgeschwindigkeit ν so gewählt, daß dieser verzögernde Einfluß der entstehenden Wirbelströme abgebaut ist. TrittWhen a massive magnetic reaction tooth 2 enters the area covered by the inductors 3 (at time t = o) , it first enters the pure constant field Φ, the nonnestation zone8. Since the field Φ ₂ has to build up gradually in the massive reaction tooth 2, eddy currents arise in it, the opposite flow of which Φ _ν aims to delay the build-up of the field Φ _2. The length of the premagnetization zone 8 in the direction of movement is only * dependent on the dimensions of the reaction tooth 2 (the distance from tooth center to tooth center is equal to double the pole pitch of the multiphase alternating current winding and the tooth length in the direction of movement is less than or equal to the pole pitch) and the entry speed ν so chosen so that this retarding influence of the eddy currents produced is reduced. Kick

ίο danach (zur Zeit t = 1) also der nun ein Gleichfeld Φ, aufweisende magnetische Reaktionszahn 2 in den Bereich des eigentlichen Maschinenfeldes (Φ_ und Φ J) ein, so wird die gewünschte maximale Schubkraft ohne den störenden Randeffekt erreicht, der durch die Vormagnetisierungszone 8 aus dem Bereich des eigentlichen Maschinenfeldes herausgezogen wurde. Der Wirkungsgrad des Linearmotors ist dadurch verbessert, die durch den Randeffekt entstehenden Verluste sind allerdings gleich geblieben.ίο then (at time t = 1), i.e. the magnetic reaction tooth 2, which now has a constant field Φ, enters the area of the actual machine field (Φ_ and Φ J) , the desired maximum thrust is achieved without the disturbing edge effect caused by the premagnetization zone 8 was pulled out of the area of the actual machine field. This improves the efficiency of the linear motor, but the losses caused by the edge effect have remained the same.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführung eines gemäß der Erfindung ausgebildeten synchronen Linearmotorr. Für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszeichen beibehalten. Es handelt sich hier um einen einseitigen synchronen Linearmotor 1, bei dem nur ein Induktor 3 auf einer Seite des Sekundärsystems vorhanden ist. Die zusätzlichen Vormagnetisierungszonen 8 sind bei diesem Ausführungsbeispiel massiv ausgebildet. Sie sind auf jedem in Bewegungsrichtung liegenden Rand des Blechpaketes 4 mit den Nuten 5 für die nicht dargestellte mehrphasige Wechselsiromwicklung angeordnet und zwischen dem Blechpaket 4 und den Vormagnetisierungszonen 8 verbleibt der Luftspalt 9. Die massiven Vormagnetisierungszonen 8 haben eine eigene, von Gleichstrom durchflossene Erregerwicklung 10, deren Fluß in Richtung des Erregerflusses verläuft und die so ausgelegt ist, daß der Randeffekt im massiven Reaktionszahn 2 bei Eintritt in das Feld des Blechpaketes 4 bereits abgebaut ist. Die Gleichstromerregerwicklung 6 ist allein für die Erregung des Maschinenfeldes dimensioniert. Im übrigen ist die Wirksamkeit der Anordnung beim Eintritt der massiven Reaktionszähne 2 in den Bereich des Induktors 3 die gleiche wie beim vorher beschriebenen Ausführungs-F i g. 3 shows another embodiment of a synchronous linear motor constructed in accordance with the invention. The same reference numbers have been retained for the same parts. This is one one-sided synchronous linear motor 1 with only one inductor 3 on one side of the secondary system is available. The additional bias zones 8 are massive in this embodiment educated. You are on each lying in the direction of movement edge of the laminated core 4 with the Grooves 5 arranged for the polyphase alternating winding, not shown, and between the The laminated core 4 and the premagnetization zones 8, the air gap 9 remains. The massive premagnetization zones 8 have their own excitation winding 10 through which direct current flows, the flow of which in Direction of the excitation flow and which is designed so that the edge effect in the massive reaction tooth 2 is already dismantled when entering the field of the laminated core 4. The DC excitation winding 6 is dimensioned solely for the excitation of the machine field. Otherwise, the effectiveness the arrangement when the massive reaction teeth 2 enter the area of the inductor 3 same as in the previously described execution

example.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

the machine field, in particular in the constant field generated by the patent application DC excitation winding. ^^ ^ Amucgdes FeIdes creates eddy currents

1. Electrodynamic traveling field motor (U- , which evaporate the traveling field, thereby near motor) synchronous design, in which the excitation 5 the thrust of the Lmeamotors is reduced,
generation of the machine field by a special Such an edge effect also occurs

Glekhstrom excitation winding takes place, if, as from the German Offenlegungsschrift Hch for the traveling field generating, received in a 2129 027, the excitation on the secondary laminated core is arranged multi-phase alternating system, but the edge effect is direct current winding on the Inductor (primary part) reduced a little here. However, since when the inductor is present and in the secondary system the field in the poles is greater than in the absence of the inductor in alternating massive magnetic sections, there is a rise in the field when entering (reaction teeth) and non-magnetic sections of the pole in the inductor , characterized in that by-flows want to counteract,
At least at the edge of the laminated core (4) facing in the direction of movement, there is an additional reason for zoning (8) the power of an electric traveling field, DC-excited premagnetization motor (linear motor) of synchronous design Mend flow towards better. To solve this problem, one of the pathogen flows. electrodynamic traveling field motor (linear motor)

2. Electrodynamic traveling field motor (Liao synchronous design of the type described above near motor) synchn ier type of construction according to claim 1, according to the invention at least on the one in motion thereby marked that the additional direction of movement at the front edge of the laminated core DC-excited premagnetization zone (8) an additional DC-excited premagnetization massive trained Nt. rungszont: arranged whose flow in the direction of the

3. Electrodynamic traveling field motor (Li a ₅ excitation flux ·. =, Runs. In this way occurs the near motor) synchronous design according to claim 1, massive magnetic sections of the secondary part characterized in that the metal sheets of the to- (reaction tooth) initially in the pure constant field of the additional, equally excited premagnetization additional premagnetization zone. Through the approximately zone (8) with the metal sheets of the laminated core, the structure of the field from zero to its maximum (4) is coin-oped in one piece. 3o are worth in the incoming massive magnetic

4. Electrodynamic traveling-field motor (lit. section produces eddy currents; which the linear motor) synchronous design according to claim 2 delay construction of the field. The length of the additional or 3, characterized in that between the bias zone is in the direction of movement the bias zone (8) and the sheet metal of the linear motor selected so that it is sufficient, the package (4) an air gap (9) is provided. 35 reduce eddy currents. With that, the

5. Electrodynamic traveling field motor (Li losses occurring not reduced, but near motor) synchronous design according to claim 1, characterized by the polyphase alternating current winding that the additional traveling field no longer through the edge magnetization zone (A) of its own DC effect reduced so that larger thrust forces and current winding (10) is excited. 4 ° thus a better degree of efficiency can be achieved.

The required minimum length of the additional bias zone in the direction of movement

from. the dimensions of the massive magnetic reaction tooth according to known formulas 45 over the time constant when building a magnetic