DE2451559A1

DE2451559A1 - Synchronous electrodynamic linear motor - machine excitation realised by separate dc excitation winding

Info

Publication number: DE2451559A1
Application number: DE19742451559
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl Ing Buchberger; Reinmar Hussel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-10-28
Filing date: 1974-10-28
Publication date: 1976-04-29
Also published as: JPS5166422A

Abstract

The excitation winding is provided on the inductor (primary part) in addition to the polyphase a.c. winding mounted in the lamination pack of the inductor. The secondary system comprises massive magnetic sections (reaction teeth) and nonmagnetic sections. The distance between centres of the magnetic sections is equal to twice the pole pitch of the polyphase a.c. inductor winding. An additional, d.c. excited yoke is provided at the lamination pack front end. The air-gap (11) of the yoke (8) is variable, decreasing from a maximum at the side furthest from the inductor (3) lamination pack (4) to the normal machine air-gap (12).

Description

Blektrodynamischer EJanderfeldmotor (Linearmotor) synchroner Bauart Zusatz zum Patent . ... ... (Armeldung P 22 40 704.1) Das Hauptpa-tent . ... ... (Patentanmeldung P 22 40 70S.1) betrifft einen elektrodynamischen Wanderfeldmotor (Linearmotor) synchroner Bauart, bei dem die Erregung des Maschinenfeldes durch eine besondere Gleichstrom-Erregerwi.cklung erfo1.gt 5 die zusätzlich zu der das Wandefel erzeugenden, in einem Blechpaket angeordneten mehrphasigen Wechselstromwicklung auf dem Induktor (Prima eil) angeordnet is , und bei dem das Sekundärsystem abwechselnd massive magnetische (Reaktionszahn) und unmagnetische Abschnitte auSweist 5 wobei der Abstand zwischen den Mitten der massiven magnetischen Abschnitte die doppelte Polteilung der mehrphasigen Wechselstromsicklung des Induktors beträgt, und bei dem ferner an der Stirnseite des Blechpaketes, zumindest auf der in Schubrichtung vorn liegenden Stirnseite, ein zusätzliches, gleichstromerregtes Joch angeordnet ist. Der massive magnetische Abschnitt des Sekundärteiles (Reaktionszahn) tritt somit zunächst in das reine Gleichfeld des zusätzlichen Joches ein. Durch den Aufbau des Feldes von Null bis zu seinem Maximalwert werden dabei im einlaufenden massiven Abschnitt Wirbelströme erzeugt, die den Ausbau des Feldes verzögern. Die Länge des zusätzlichen Joches ist aber in Bewegungsrichtung des Linearmotors so gewählt, daß sie ausreicht, die Wirbelströme abzubauen. Beim Eintritt des Reaktionszahnes in das Blechpaket des Induktors sind somit im Reaktionszahn keine Wirbelströme mehr vorhanden, die das Wanderfeld abdämpfen, so den größere Schubkräite und ein besserer Wirkungsgraa erzielt werden.Blectrodynamic EJanderfeld motor (linear motor) of synchronous design Addition to the patent. ... ... (poor message P 22 40 704.1) The main patent. ... ... (Patent application P 22 40 70S.1) relates to an electrodynamic traveling field motor (Linear motor) synchronous design, in which the excitation of the machine field by a special direct current excitation winding occurs 5 which in addition to the Multi-phase alternating current winding, which generates Wandefel and is arranged in a laminated core is arranged on the inductor (primary), and in which the secondary system alternates massive magnetic (reaction tooth) and non-magnetic sections have 5 whereby the distance between the centers of the massive magnetic sections doubles Pole pitch of the multiphase alternating current winding of the inductor is, and at furthermore on the end face of the laminated core, at least on the one in the pushing direction front face, an additional, DC excited yoke arranged is. The massive magnetic section of the secondary part (reaction tooth) occurs thus initially in the pure constant field of the additional yoke. By building the field from zero to its maximum value will be massive in the incoming Eddy currents generated in the section, which delay the expansion of the field. The length of the However, additional yoke is chosen in the direction of movement of the linear motor so that it is sufficient to reduce the eddy currents. When the reaction tooth enters the laminated core of the inductor are therefore no longer eddy currents in the reaction tooth present, which dampen the moving field, so the greater thrust and a better one Effectiveness can be achieved.

Die Induzierung der Wirbelströme im massiven Reaktionszahn erfolgt in Abhängigkeit von der Flußänderung des Feldes. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Größe dieser Wirbelströme zu verringern. Zur Lösung dieser Aufgabe weist gemäß der Erfindung der Luftspalt des gleichstromerregten Joches veränderliche Weiten auf, die von der größten Weite auf der dem Blechpaket des Tnduktors abgewandten Seite auf den Wert der normalen Maschinnluftspal'wei.te zurückgehen. Beim Eintreten des Reaktionszahnes in den Bereich des gleichstromerregten Joches ist also zunächst der Luftspalt verhältnismäßig groß und geht dann allmählich auf den normalen Maschinenluftspalt zurück. Dadurch wird die Flußänderung des Feldes verringert, so daß das Feld im Reaktionszahn langsamer aufgebaut wird. Entsprechend werden weniger Wirbelströme induziert, ihre dämpfende W;ikdn'g auf das Feld nimmt daher ab, so dann der Maximalwert des Feldes im Reaktionszahn schneller erreicht wird. Die auftretenden Verluste sind damit geringer und man erzielt somit eine Wirkungsgradverbesserung.The eddy currents are induced in the massive reaction tooth depending on the change in flow of the field. The present invention lies the underlying task is to reduce the size of these eddy currents. To solve this According to the invention, the task of the air gap of the DC excited yoke is variable Widening, the one facing away from the greatest width on the laminated core of the inductor Page to go back to the value of the normal machine air gap. Upon entering of the reaction tooth in the area of the DC excited yoke is therefore initially the air gap is relatively large and then gradually goes to the normal machine air gap return. This reduces the change in flux of the field, so that the field in the Reaction tooth is built up more slowly. There are correspondingly fewer eddy currents induced, its damping effect on the field therefore decreases, so then the maximum value of the field in the reaction tooth is reached more quickly. The losses that occur are thus lower and one thus achieves an improvement in efficiency.

Außerdem kann nun die Breite des gleichstromerregten Joches kleiner gewählt werden, wodurch sich eine Material- und Gewichtsersparung ergibt.In addition, the width of the DC excited yoke can now be smaller be chosen, which results in a material and weight saving.

Es ist besonders zweckmäßig, die Weiten des Luftspaltes des gleichstromerregten Joches nach einer e-Funktion abnehmen zu lassen. Der Feldanstieg folgt dann ebenfalls einer e-Fundion, wodurch sich eine Vergleichmäßigung der induzierten Wirbelströme ergibt.It is particularly useful to adjust the width of the air gap of the DC excited To have the yoke removed after an e-function. The field increase then also follows an e-foundation, whereby the induced eddy currents are evened out results.

Es ist ausreichend, wenn die gleichstromerregten Joche nur auf einem Teil ihrer Länge die unterschiedlichen Luftspaltweiten aufweisen, nämlich im Bereich der Einlaufkante.It is sufficient if the DC excited yokes are only on one Part of their length have the different air gap widths, namely in the area the leading edge.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur schematisch im Längsschnitt dargestellt. rxiese zeigt einen doppelseitigen elektrischen Linearmotor 1 synchroner Bauart. Bei diesem besteht das Sekundärsystem aus abwechselnd aufein--anderfolgenden, massiven magnetischen Reaktionszähnen 2, die jeweils im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Reaktionszähnen 2 entspricht angenähert ihrer Breite, derart, daß der Abstand zwischen den Mitten der massiven magnetischen Abschnitte die doppelte Polteilung der nicht dargestellten mehrphasigen Wechselstromwicklung des Induktors 3 beträgt.An embodiment of the invention is shown schematically in the figure shown in longitudinal section. rxiese shows a double-sided electric linear motor 1 synchronous type. at The secondary system consists of this alternating successive, massive magnetic reaction teeth 2, each in the are arranged the same distance from one another. The distance between the reaction teeth 2 corresponds approximately to its width, such that the distance between the centers of the solid magnetic sections double the pole pitch of that not shown polyphase alternating current winding of the inductor 3 is.

Bei einem doppelseitigen Linearmotor 1 ist auf jeder Seite des Sekundärsystems ein Induktor 3 angeordnet. Dieser besteht aus einem Blechpaket 4, an dessen Nuten 5 die nicht dargestellte mehrphasige Wechselstromwicklung liegt. Außerdem trägt der Induktor 3 die Gleichstromerregerwlcklung 6, die noch ein am Rück*-n des Blechpaketes 4 befindliches, massives Joch 7 uschliel, An jeder Stirnseite des Blechpaketes 4 ist außerdem ein zusätzliches Joch 8 angeordnet, das an den Blechen des Blechpaketes 4 angestanzt ist, derart, daß ein Buftspalt 9 verbleibt. Das zusätzliche Joch 8 wird von der Gleichstromerregerwicklung 6 miterregt. In ihm entsteht daher ein reines Gleichfeld, das durch den Luftspalt 9 von dem eigentlichen Naschinenfeld, das aus dem Gleichfeld und den; Wanuerfeld zusammengesetzt ist, getrennt ist.In a double-sided linear motor 1 is on each side of the secondary system an inductor 3 is arranged. This consists of a laminated core 4, on the grooves 5 the polyphase alternating current winding, not shown, is located. Also wears the inductor 3, the DC exciter winding 6, which is still a on the back * -n of the laminated core 4 located, massive yoke 7 on each end face of the laminated core 4 an additional yoke 8 is also arranged, which is attached to the sheets of the laminated core 4 is punched in such a way that a gap 9 remains. The additional yoke 8 is also excited by the DC excitation winding 6. A pure arises in it Constant field, that through the air gap 9 from the actual machine field, that from the constant field and the; Wanuerfeld is composed, is separate.

Das gleichstromerregte Joch 8 ist von der Außenkante 10, d. h.The DC excited yoke 8 is from the outer edge 10, i. H.

von der dem Blechpaket 4 abgewandten Seite her auf seiner dem Sekundarsystem zugewandten Kante abgerundet, z. B. nach einer e-Funktion. Dies bedeutet, daß der Luftspalt 11 im Bereich des gleichstromerregten Joches 8 veränderliche Weiten aufweist, die von der größten Weite an der Außenkante 10 bis zu dem Wert des normalen Naschinenluftspaltes 12 zurückgehen.from the side facing away from the laminated core 4 on its secondary system facing edge rounded, z. B. after an exponential function. This means that the Air gap 11 in the area of the DC excited yoke 8 has variable widths, that of the greatest width at the outer edge 10 up to the value of the normal machine air gap 12 go back.

Die Anmeldung wirkt nun folgendermaßn: Beim Eintritt eines massiven magnetischen Reaktionszahnes 2 in das Gleichfeld der Joche 8 baut sich in diesem das Magnetfeld erst sehr langsam auf, da der Luftspalt 11 zunächst sehr groß ist und erst allmählich zurückgeht. Proportional zu diesem langsamen Feldanstieg werden auch im massiven Reaktionszahn 2 geringere Wirbelströme induziert. Dadurch ist aber ihre dämpfende Wirkung auf den entsprechend den veränderlichen Luftspaltweiten verlangsamten Feldanstieg geringer, so daß dadurch das Feldmaximum inFesamt schneller erreicht wird als bei konstanten, dem ltaschinenluftspalt 12 entsprechenden Luftspaltweiten des Joches 8. Die Breitc des Joches 8 kann entsprechend kürzer gewählt werden, da dieses nur die Aufgabe hat, das Feld bis auf seinen Maximalwert aufbauen zu lassen, um den störenden Randeffckt aus dem Bereich des eigentlichen Maschinenfeldes herauszuziehen.The registration now has the following effect: When a massive magnetic reaction tooth 2 in the constant field of the yokes 8 builds up in this the magnetic field only very slowly, since the air gap 11 initially is very large and is only gradually decreasing. Proportional to this slow field increase lower eddy currents are also induced in the massive reaction tooth 2. Through this but is their dampening effect on the correspondingly variable air gap widths slowed field increase less, so that thereby the field maximum inFesamt faster is achieved than with constant air gap widths corresponding to the machine air gap 12 of the yoke 8. The Breitc of the yoke 8 can be chosen to be correspondingly shorter because this only has the task of building the field up to its maximum value, in order to pull the disturbing edge effect out of the area of the actual machine field.

1 Figur 3 Ansprüche1 Figure 3 claims

Claims

Patent claims?. Electrodynamic traveling field motor (linear motor) synchronous design, in which the excitation of the machine field by a special DC excitation winding takes place, which in addition to the traveling field generating, multi-phase alternating current winding arranged in a laminated core on the inductor (Primary part) is arranged, and and Lui dem the secondary system alternately massive magnetic (reaction tooth) -wnd non-magnetic sections, the distance double the pole pitch between the centers of the massive magnetic sections of the polyphase alternating current winding of the inductor, and in which further on the end face of the laminated core, at least on the one at the front in the pushing direction Front side, an additional, DC excited yoke is arranged, r.ech patent . ... ... (P 22 40 704.1 = VPA 72/3778), characterized by the fact that the air gap (11) of the DC excited yoke (8) has variable widths from the largest width on the side facing away from the laminated core (4) of the inductor (3) decrease the value of the normal machine air gap width (12).

2. Electrodynamic traveling field motor (linear motor) of synchronous design according to claim 1, characterized in that the widths of the air gap (11) of the Remove the DC excited yoke (8) after an exponential function.

3. Electrodynamic traveling field motor (linear motor) of synchronous design according to claim 1 or 2, characterized in that the DC excited yokes (8) have different air gap widths only over part of their length. Blank page