DE2603680B2 - Linearmotor, insbesondere fuer anzeigende und schreibende messgeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Linearmotor, insbesondere für anzeigende und schreibende Meßgeräte, mit wenigstens einem von einer Erregerspule umschlossenen Statorkern und mit äußeren Eisenrückschlüssen, zwischen denen und der Erregerspule verschieblich gelagerte, miteinander verbundene, senkrecht zur Spulenachse magnetisierte Dauermagnete vorgesehen sind.

Beim mobilen Einsatz von Registriergeräten treten durch Schräglage, Beschleunigungen, Erschütterungen usw. Kräfte auf, die die beweglichen Geräteteilen, z. B. Druck-oder Schreibköpfe, aus ihrer vorgegebenen Position auslenken. Wird der Druck- oder Schreibkopf mit einem Linearmotor bewegt, dann müssen diese Störkräfte besonders beachtet werden, da der Linearmotor im stromlosen Zustand keine Haltekräfte aufweist und somit jede Störkraft Positionsänderungen des Läufers bewirken kann.

In der DE-OS 2542299 ist ein Linearmotor der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, bei dem die Induktionsspule ortsfest auf einem Statorkern angeordnet ist und in einzelne separate zu- und abschaltbare Teilspulen aufgeteilt ist. Zwischen der ortsfest auf dem Statorkern angeordneten Induktionsspule und äußeren Eisenrückschlüssen sind Dauermagnete verschiebbar. Trägt der Läufer dieses Linearmotors mehrere Magnete, so ist die Magnetisierungsrichtung der Läufermagnete so gewählt, daß alle Magnete bei stromdurchflossener Ankerspule eine Schubkraft in gleicher Richtung erzeugen. Das bedeutet, daß nur Nordpole oder Südpole zum die Ankerwicklung tragenden Statorkern gerichtet sind.

Da nun ein Linearmotor im stromlosen Zustand keine Haltekräfte aufweist und somit jede Störkraft Positionsänderungen des Läufers bewirkt, müssen von der Antriebsseite her Maßnahmen getroffen werden, die diese Auslenkungen durch schnelles Ausregeln und durch andere Maßnahmen beseitigt. Wird die Auslenkung durch Ausregeln beseitigt, so müssen höhere Anforderungen an den Antriebsmotor gestellt werden, d. h. die abgegebene Leistung und die Dynamik müssen erhöht werden, um die geforderten Einstellzeiten zu erreichen.

Der Einfluß von Störeffekten hängt sehr wesentlich von der Läufermasse ab, je größer die Läufermasse, desto größer die Auslenkungsgefahr. Es wäre nun denkbar, die Läufermasse soweit wie möglich zu verringern; dieser Massenverringerung sind aber für die Funktion des Motors Grenzen gesetzt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Linearmotor der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem auf die Läufermasse einwirkende Störeffekte möglichst keine Positionsauslenkungen des Läufers herbeiführen.

Die gestellte Aufgabe ist bei einem Linearmotor der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung die auf getrennten Laufstrecken zwischen der ortsfesten Erregerspule und dem ortsfesten Eisenrückschluß angeordneten Dauermagnete so magnetisiert sind, daß sie beim Erregen der Erregerspule gegenläufig verschoben werden und daß die gegenläufig verschiebbaren Dauermagnete über eine mechanische Umlenkverbindung miteinander gekuppelt sind.

Durch die gegenläufige Bewegung der Läufermagnete ist der Linearmotor gegen Störkräfte unempfindlich. Der Massenausgleich erfolgt dabei durch eine geeignete Aufteilung des aktiven Läufers.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete über eine Seilzugverbindung verbunden sind, die aus im Verschiebeweg an beiden Dauermagneten angreifenden Seilen besteht, die über Seilrollen am axialen Motorende zum jeweils anderen Dauermagneten geführt sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der von der Erregerspuie umschlossene Statorkern von zwei Sätzen von Dauermagneten umgeben ist, von denen die vom Statorkern aus gesehen gleichnamig magnetisieren Dauermagnete über Brücken untereinander starr verbunden sind.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wodurch sich eine weitere Leistungssteigerung erzielen

läßt, ist gekennzeichnet durch eine Reihe von drei auf Abstand angeordneten, von Erregerspulen umschlossenen Statorkernen zwischen zwei in Richtung der Reihe ebenfalls auf Abstand angeordneten Eisenriickschlüssen und durch vier in den Zwischenräumen gelagerte Dauermagnete, von denen jeweils zwei, die unter dem Einfluß der Induktionsspulen in die gleiche Richtung verschiebbar sind, durch Brücken starr verbunden sind.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche schematische Darstellung des Linearmotors nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Abwandlung der Konstruktion nach Fig. 1 mit jeweils zwei miteinander verbundenen Dauermagneten,

Fig. 3 eine runde Ausführungsform von Motoren eine nach der Erfindung.

Fig. 4 eine Mehrfachanordnung von Motoren nach der Erfindung.

Der in Fig. 1 dargestellte Linearmotor 1 besteht aus einem Statorkern 3, der von einer ortsfesten Erregerspule 5 über die ganze Länge des Motors hinweg umschlossen ist. In einem Abstand von dem Statorkern 3 und der ihn umschließenden Erregerspule 5 befinden sich beiderseits von Statorkern und Erregerspule Eisenrückschlüsse 7. In den Spalten 9 zwischen den Eisenrückschlüssen 7 und der Erregerspule 5 sind längs des Motors Dauermagnete Ha und Hb verschieblich. Das Magnetfeld des Dauermagneten Ha ist dabei senkrecht auf die Spulenachse gerichtet, während das Magnetfeld des Dauermagneten Hb senkrecht von der Erregerspulenachse weg gerichtet ist. Die Dauermagnete Ha und lib sind über Seile 13a und 136 miteinander verbunden, wobei die Seile an den axialen Motorenden über Umienkrollen 15 geführt sind. Die Seile verlaufen also über die Umlenkrollen immer zwischen dem axialen Ende 16a, 16b der gegenläufig bewegbaren Dauermagneten Πα, lib.

Wird die Erregerspule 5 erregt, dann werden auf die Dauermagneten 11a und Hb Kräfte ausgeübt, welche die Dauermagnete in entgegengesetzten Längsrichtungen des Motors verschieben, wobei die Dauermagnetbewegungen über die Seile 13a und 13 b genau gegenläufig erfolgen. Störeffekte können die Verschiebung nicht beeinflussen, da die in einer Richtung wirkenden Störeffekte auf Grund der Gegenläufigkeit der Dauermagnete Ha und Hb ausgeglichen werden.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform des Linearmotors nach der Erfindung dargestellt, wobei rings um die Einheit aus Statorkern 3 und Erregerspule 5 Eisenrückschlüsse 7 vorgesehen sind. Zwischen den Eisenrückschlüssen und der Einheit aus Statorkern und Erregerspule befinden sich verschiebbare Dauermagnete Ha, Wb sowie Πα'und lib'. Die Magnetisierung der Dauermagnete llö und Πα' verläuft von der Spule 5 weg, während die Magnetisierung der Dauermagnete 11b und 11b' auf die Spule 5 zu verläuft. Weiterhin sind die Dauermagnete Π α und 11 α einerseits sowie die Dauermagnete 11b und Hb'andererseits über Brücken 19 miteinander verbunden. Die Brücken 19 sind dann wieder, entsprechend der Darstellung nach F ig. 1, über Seife 13a und 13b sowie Umlenkrollen 15 in Verbindung gebracht. Die Funktionsweise der Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht vollends der nach Fig. 1. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß die Motorleistung erhöht ist.

Wieder eine andere Ausführungsform des Motors nach der Erfindung zeigt Fig. 3. Die Kerneinheit, bestehend aus Statorkern 3" und Erregerspule 5", ist rund ausgebildet. Das bedeutet, daß der stabförmige Statorkern 3" von einer hülsenförmigen Erregerspule 5" umschlossen ist. Die Eisenrückschlüsse 7" haben in diesem Fall einen schalenförmigen Charakter, ebenso wie die Dauermagnete Πα" und Hb". Die Dauermagneten Ha" und 11 b " sind über nicht dargestellte Seile 13a und 13b sowie über Umlenkrollen 15 miteinander verbunden. Da die Dauermagnete Ha" und Hb" entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1 in entgegengesetzten Richtungen auf die Erregerspule 5" einerseits zu- und andererseits von der Erregerspule 5" wegmagnetisiert sind, ergibt sich wieder die in Fig. 1 beschriebene gegenläufige Bewegung der Dauermagneten.

Eine andere Variante des Motors nach der Erfindung zeigt Fig. 4. In diesem Fall sind drei Statoren 181,182,183, bestehend aus je einem Statorkern 3 ' und je einer darauf festgelegten Erregerspule 5'", mit ihren breiten Flanken 21 auf Abstand übereinander gestapelt aneinandergereiht. Alle drei Statoren 181, 182,183 sind ortsfest angeordnet. Zwischen den Statoren befinden sich Dauermagnete Πα'" und lib'", die, bezogen auf die Spulenachse des mittleren ftators 181, entgegengesetzt polarisiert sind. Vor den freien breiten Flanken der äußeren Statoren befinden sich je ein Eisenrückschluß T". Zwischen diesen Eisenrückschlüssen T" sind dann wieder Dauermagnete lla'"und llb"'vorgesehen,die, bezogen auf die Spulenachsen der äußeren Statoren 182, 183, so entgegengesetzt polarisiert sind, daß an den äußeren Statoren 182, 183 jeweils gleichnamig polarisierte Magneten anliegen. Die vom mittleren Stator 181 aus beiderseits von ihm gelegenen Dauermagnete sind über Brücken 19'" miteinander verbunden und verschieben sich, da sie, wie bei dem Prinzipbild nach Fig. 1, über Seile und Umlenkrollen verbunden sind, im Betrieb in entgegengesetzten Richtungen. Auch mit dieser Motorkonstruktion, die gut massenausgeglichen ist, läßt sich die Leistung wesentlich erhöhen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche·

1. Linearmotor, insbesondere für anzeigende und schreibende Meßgeräte, mit wenigstens einem von einer Erregerspule umschlossenen Statorkern und mit äußeren Eisenrückschlüssen, zwischen denen und der Erregerspule verschieblich gelagerte, miteinander verbundene, senkrecht zur Spulenachse magnetisierte Dauermagnete vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die auf getrennten Laufstrecken zwischen der ortsfesten Erregerspule (5) und dem ortsfesten Eisenrückschluß (7) angeordneten Dauermagnete (Ha, lift) so magnetisiert sind, daß sie beim Erregen der Erregerspuie (5) gegenläufig verschoben werden und daß die gegenläufig verschiebbaren Dauermagnete (11a, lift) über eine mechanische Umlenkverbindung (13, 15) miteinander gekuppelt sind.

2. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (Πα, lib) über eine Seilzugverbindung verbunden sind, die aus im Verschiebeweg an beiden Dauermagneten (Ha, lib) angreifenden Seilen (13a, I 3b) besieht, die über Seilrollen (15) am axialen Motorende zum jeweils anderen Dauermagneten geführt sind.

3. Linearmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Erregerspule (5) umschlossene Statorkern (3) von zwei Sätzen von Dauermagneten (11a, 11 a', life, lift') umgeben ist, von denen die vom Statorkern aus gesehen gleichnamig magnetisieren Dauermagnete (11a, Ha' bzw lift, lift") über Brücken (19) untereinander starr verbunden sind.

4. Linearmotor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Reihe von drei auf Abstand angeordneten, von Erregerspulen (S") umschlossenen Statorkernen (181, 182, 183) zwischen zwei in Richtung der Reihe ebenfalls auf Abstand angeordneten Eisenrückschlüssen (7'") und durch vier in den Zwischenräumen gelagerte Dauermagnete, von denen jeweils zwei, die unter dem Einfluß der Erregerspulen in die gleiche Richtung verschiebbar sind, durch Brücken starr verbunden sind.