DE2451718B2 - Elektrischer Antrieb mit radial und axial verschiebbarem Läufer - Google Patents

Elektrischer Antrieb mit radial und axial verschiebbarem Läufer

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Eckhard 8061 Viehbach Kellner
Josef Dipl.-Phys. Dr. 8041 Haimhausen Kemmer
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/18—Machines moving with multiple degrees of freedom

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb mit radial und axial verschiebbarem Läufer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solcher elektrischer Antrieb ist aus DE-AS 10 19 749 bekannt Dort sind in einem Elektromotor drei magnetische Mitten für den Rotor vorgesehen, so daß dieser drei verschiedene axiale Stellungen einnehmen kann. Rotation und Axialbewegung des Läufers sind jedoch miteinander gekoppelt. Es ist außerdem keine elektronische Steuerung für den Betrieb des Rotors vorgesehen.
Nach DE-OS 15 38 839 ist ein Motor bekannt, dessen Stator zwei Felder besitzt, die zueinander axial und radial versetzt angeordnet sind und wobei die Pole des Rotors eine solche axiale Länge besitzen, daß sie unter dem Einfluß des einen Feldes und auch teilweise unter dem Einfluß des zweiten Feldes stehen. Durch wechselweises Erregen der Felder wird der Rotor dazu veranlaßt, sich gleichzeitig zu drehen und hin- und herzubewegen.
In DD 91 857 wird eine Anordnung beschrieben, die jedoch lediglich ein Linearmotor ist, d. h. also in der keine Rotation möglich ist. Es ist außerdem nur eine begrenzte Zahl von Schriiistellungen vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Antrieb mit radial und axial verschiebbarem Läufer anzugeben, welcher Antrieb sich vorteilhafterweise aus vorgefertigten Ständer- bzw. Läufer-Bauteilen zusammensetzen läßt und bei dem Dreh- und Längsbewegung des Läufers unabhängig voneinander veränderbar sind und im Grenzfalle nur eine der beiden Bewegungen ausführbar ist und/oder der Läufer in einer gewünschten Stellung verharren kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile liegen darin, daß nach Anspruch 1 der bewegliche Teil gleichzeitig oder nacheinander in beliebiger Reihenfolge rotierende und axiale Bewegungen ausführen kenn, daß diese Bewegungen gleichförmig, ruckartig oder beschleunigt erfolgen können, daß axiale und rotierende Bewegung gleichzeitig oder nacheinander abhängig oder unabhängig voneinander begonnen und auch beendet werden können, insbesondere daß jeder der Bewegungsvorgänge in jeder gewünschten radialen und/oder axialen Position unterbrochen oder beendet werden kann.
Weitere Vorteile bestehen bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 darin, daß elektrische Antriebe mit radial bzw. axial verschiebbarem Läufer nach dem Baukastenprinzip aus vorgefertigten Stator- bzw. Rotorteilen zusammengesetzt werden können, daß beliebig große Axialverschiebungen durch Aneinanderreihen beliebig vieler Statoren zu einem Ständer erzielbar sind und daß die Steuerung der radialen und axialen Bewegung mit handelsüblichen elektronischen Geräten bzw. Bauteilen ausgeführt werden kann.
Die weitere Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist
besonders vorteilhaft für die Übertragung von axialen und rotierenden Bewegungen in vakuum- oder gasdicht abgeschlossenem Behälter.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Figur dargestellten Ausführungsform erläutert.
Der Ständer des elektrischen Antriebes besteht aus einer Reihe von aufeinandergesetzten Statoren S1,52, 53 ... von Schrittmotoren, in denen sich ein als Läufer dienender Rotor R befindet. Der Rotor R weist eine zum Ständer passende Zahl von permanentmagnetischen Polpaaren auf und ist in seiner Länge so dimensioniert, daß er etwa zwei Statorsegmente ausfüllt.
■ Befindet sich der Rotor R z. B. in Segment S1 des Ständers, so kann eine rotierende Bewegung durch geeignete Magnetisierung der Magnetpole von 51 erzielt werden, wie von Schrittmotoren bekannt ist. Wird nun durch geeignete elektronische Maßnahmen der Stromfluß durch das Segment 51 und damit die Magnetisierung der Magnetpole in 51 reduziert und gleichzeitig Segment 2 zunehmend mit Strom beaufschlagt, so bewegt sich der Läufer sanft von 51 nach 52 usw.
Sowohl die axiale als auch die radiale Bewegung des
so Läufers können durch geeignete Maßnahmen unabhängig voneinander geregelt werden, so daß der Läufer jede gewünschte axiale Position mit vorwählbarer Geschwindigkeit einnehmen kann. Während dieser Axialbewegung kann sich der Läufer gleichzeitig um einen beliebigen Winkel um seine Achse verdrehen bzw. rotieren oder in einer festen Winkelposition verharren.
Am axialen Bestimmungsort angekommen, kann der Läufer Radialbewegungen von beliebiger Geschwindigkeit und Dauer oder Winkelverdrehungen ausführen bzw. still stehen.
Mit einem elektrischen Antrieb der beschriebenen Ausführung lassen sich somit eine Vielfalt von Bewegungsarten des Läufers ausführen. Diese reichen von einfachen Dreh- bzw. Axialbewegungen zu komplizierten Kombinationen beider Bewegungsarten, die gleichzeitig oder auch nacheinander ausgeführt werden können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Elektrischer Antrieb mit radial und axial verschiebbarem Läufer, der konzentrisch in einem Ständer eingeordnet ist, welcher Ständer axial und radial elektromagnetisch erregbare Polanordnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer etwa doppelte Länge eines Ständerpols aufweist und mindestens ein Polpaar besitzt und daß durch eine elektronische Schaltung radiale bzw. axiale Pole des Ständers unabhängig voneinander gleichzeitig oder nacheinander mit beliebig wählbaren Zeitdauerwerten und Stärken magnetisierbar sind.
2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die elektromagnetische Polanordnung enthaltende Ständer nach dem Baukastenprinzip aus einer beliebig großen Zahl von Statoren bekannter Motoren insbesondere von Schrittmotoren zusammengesetzt werden kann.
3. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Läufer und Ständer ein einseitig geschlossenes zylinderförmiges Gefäß aus nichtmagnetisierbarem Material befindet, welches an seinem offenen Ende mit Haltevorrichtungen versehen ist
4. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil als Außenläufer um den feststehenden Ständer angeordnet ist
DE19742451718 1974-10-31 1974-10-31 Elektrischer Antrieb mit radial und axial verschiebbarem Läufer Expired DE2451718C3 (de)

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DE2451718C3 (de) 1979-09-20
DE2451718A1 (de) 1976-05-20

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