DE2742050A1 - Mehrphasen-linearmotor - Google Patents

Mehrphasen-linearmotor

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DE2742050A1 DE19772742050 DE2742050A DE2742050A1 DE 2742050 A1 DE2742050 A1 DE 2742050A1 DE 19772742050 DE19772742050 DE 19772742050 DE 2742050 A DE2742050 A DE 2742050A DE 2742050 A1 DE2742050 A1 DE 2742050A1
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    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type

Description

27/.20ÜÜ
Papst-Hotoren KG 4 13.9.1977
-,-iiio <·, r /ei 055-Schw/schl
771? St.Georgen/Schw. '
DT -2 19
Melirphasen - Linearmotor
Die l.riindung betrifft einen Mehrphasen-Linearmotor mit einem permanent-magnetisch erregton Läufer, ferromagnet i sehen Flußführungsteilen und feststehender Spulenanordnung, insbesondere für Antriebsaufgaben in Peripheriegeräten der Datentechnik.
Is wurde bereits ein Linearmotor mit zwei parallelen ferromagnetischon Schienen, die mit einer Magnetanordnung verbunden sind sowie mit einer in der Längsrichtung der Schienen relativ zu diesen bewegbaren und dabei die magnetischen Feldlinien schneidenden, stroindurchf 1 ossenen Spulenanordnung vorgeschlagen, bei dem auf der IniMMiseite mindestens einer der Schienen eine Reihe von senkrecht 7ii der Längsrichtung und in dieser Richtung abwechselnd iiiagnel i s i ertcn Magneten angeordnet ist und bei dom die Spulenanordnung mindestens zwei zwischen der einen Magnetreihe und der anderen Schiene bzw. zwischen den Magnetreihen beider Schienen in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnete Spulen aufweist (allere Anmeldung P 2G M o75.o).
Der lifindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Vergleich zu einem solchen Motor-für eine weitere Wirkungsgradsteigerung zu sorgen, indem der Anteil der zur Krafterzeugung ungenutzten WicHungrbnififlie minimiert und die zur Γ 1 u(3iücl,f iihrung no 1 κ ρ ml i ge I isciimasse noch kleiner gehalten wird.
Hirse Aufgabe wird ei f i ndungsgemäl.' dadurch gole',1, dn|5 die auf ei nfiii inneren Fl ußführ ungs I e i 1 sitzende Spul erwniH dnung von dem läufer I onzeiit r i sch uinfiißt ist und dieser sei m ι '; e i t s von äußeren I Ί ulM ührungs tei 1 en I on/ent r i r,ch umschlossen ist.
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Bei einem solchen Aufbau tragen die stromdurchf1ossenen Spulen auf praktisch voller Leiterlänge zur Krafterzeugung bei. Die je Krafteinheit auftretenden Verluste sind besonders klein gehalten. Der Motor kommt mit einem sehr niedrigen Eisengewicht aus, da seine ferromagnetisehen FUhrungstei1e nicht dazu neigen, in die Sättigung zu gehen.
Vorzusgweise trägt der Läufer polygonförmig , insbesondere im Sechseck angeordnete, radial magnetisierte Magnetplatten. Dadurch wird es möglich, auch die im Hinblick auf ihre magnetischen Eigenschaften besonders günstigen Magnete, insbesondere Samarium-Kobalt-Magnete, zu benutzen, die nur in begrenzten Lieferformen erhältlich sind.
Die äußeren Flußführungsteile können raumfest angeordnet oder mit dem Läufer verbunden sein.
Im ersten Falle werden die bewegten Massen besonders klein gehalten. Im zweiten Falle treten weniger Wirbelströme und Hyst^resever 1 us te auf.
Statt einen Läufer mit einzelnen Magnetplatten vorzusehen, können entsprechend einer abgewandelten AusfUhrungsform auch mehrere polygon-rormige Magnetringe mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung nebeneinander angeordnet sein.
Die Spulenanordnung besteht vorzugsweise aus einer Folge von axial nebeneinander sitzenden, einzelnen Ringspulen, die aus Fl achkupferban'd gewickelt sind, wobei zwischen die einzelnen Kupferbandlagen eine isolierende Folie eingelegt ist, die über das Kupferband beidseitig geringfügig übersteht. Solche Spulen lassen sich einfach und sauber wickeln. Kurzschlüsse an den Kupferbandrändern werden zuverlässig vermieden.
Die Spulen sind vorzugsweise so zusaninienyeschal tet, daß sich eine 3-strängige Anordnung ergibt. Eine derartige Anordnung erfordert den geringsten Aufwand an Steuerelektronik und bietet eine sehr gute Ausnutzung des Magnetfeldes, insbesondere bei Verwendung von Ferrit-und Samarium-Kobalt-Magneten.
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Der die Magnete tragende Läufer kann zweckmässig als Spritzgußteil, insbesondere GFK-oder Zinkspritzgußteil, ausgebildet sein, in das die Magnete eingespritzt sind.
Vorteilhaft sind an beiden Motorenden auf das innere Flußführungsteil elektrisch gut leitende Hülsen aufgeschoben. Diese Hülsen sorgen bei Oberlaufen der Sol 1-Bewegungsstrecke durch Ausbildung von Wirbelströmen für eine Notabbremsung. Zur Absorbtion der hohen kinetischen Läuferenergie können ferner an den Motorenden Energie absorbierende Mittel vorgesehen sein.
Das innere Flußführungstei1 kann hohl ausgebildet sein; in dem Hohlraum können Mittel zur Wärmeabfuhr, beispielsweise in Form eines Kühiwasser-oder Preßluftstromes oder eines sogenannten Heat-Pipe, angeordnet sein.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf das eine Ende eines Linearmotors, Figur Z einen Querschnitt entlang der Linie II - II der Figur
und Figur 3 in größerem Maßstab einen Längsschnitt entlang der Linie
III - III der Figur 1.
Der veranschaulichte Linarmotor weist einen U - förmigen Träger auf. An den Innenseiten der beiden hochstehenden Schenkel des Trägers 11 sind zwei Laufschienen 12, 13 für den insgesamt mit 14 bezeichneten Läufer befestigt. Der Läufer 14 ist bei der veranschaulichten Ausführungsform aus zwei nicht-ferromagnetischen Polygon- Halbschalen 15, 16 zusammengesetzt, die untereinander und mit drei Laufrollengruppen 17, 18, 19 verbunden sind. Je zwei Laufrollen der Gruppen 17, 18 wirken mit der Leufschiene12 zusammen, während sich die beiden Laufrollen der Gruppe 19 gegen die Laufschiene 13 anlegen. In die Halbschalen 15, 16, die zusammen im Querschnitt sechseckig sind, sind sechs in Achsrichtung in gegenseitigem Abstand voneinander liegende Gruppen von Magnetplat·
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ten 2o eingesetzt. Dabei ist jeder Sechseckseite der Halhschalen 15, 16 innerhalb jeder Magnetplattengruppe jeweils eine Magnetplatte zugeordnet. Die Magnetplatten 2 ο einer Gruppe sind alle in gleicher Richtung radial magnetisiert (z.B. Nordpol außen, Südpol innen). In Achsrichtung kehrt sich die Radial magnetisierungsrichtung von Magnetplattengruppe zu Magnetplattengruppe um.
Mit dem Träger 11 ist ein ferromagnetis dies , inneres Flußführungsteil 22 verbunden. Auf dem Π ußf iihrungste i 1 22 ist eine folge von axial nebeneinander sitzenden einzelnen Ringspulen 23 angeordnet. Die Spulen 23 sind aus I1achkupferband gewickelt und so zusammengeschaltet, daß sich eine drei εträngige Anordnung ergibt. An beiden Motorenden ist auf das Πußfuhrungstei1 2? eine elektrisch gut leitende Hülse 21 aufgeschoben. Die Spulen 23 werden von dein Lanier 14 konzentrisch umfaßt. Sie sind ihrerseits von zwei ferromagnetisehen Polygonhalbschalen 26, ?7 umschlossen, die als äußert» Γ1ußführungsfei 1e wirken. Jede der Hai br,chal en 26, ?7 ist an beiden Axiaiendon von je einem spch*·- or. k igen Haiterungstoi 1 ί'Μ abgestützt.
Tür den Betrieb des Motors werden die Spulen 23 über eine nicht dargestellte Komiiiut i orungs ei nri chtung in Abhängigkeit von der Relativlage des Läufers 14 mit Strom beaufschlagt. Die Kommut i or uiiqoo i nr i eh 1.ung kann zweckmäßig eine die Magnet. s te 1 1 ung orini 1 1 e 1 nde , optoelektronische I agomoßo i nri chtung aufweisen vu>:> im iibri(ioi) in der in de ι älteren Anmeldung I' 2 6 !>4 ο 7 5. ο geschilderten Weise ausgebildet sein.
Is Ii)HHfTi an sich hfl-a η nie Mittel zum Hd ι ei bon des Linearmotors als Servomotor vorgesehen sein. Die Spulen 23 können auch an einen I ;i (jet (M)I ο r ange s chi os · ( η sein, wie ei beispielsweise aus dor IH-()■'» ? 54 3 66ίΐ bekannt i-1, um einen Sr.lirit.1-Min I ο ι oder Positionierantrieb zu erhallen. Dabei kann die I. ageriitlni Idling 7 wo< 1 iiiiil' i <) auf opt oo 1 ok 1 ι cn i ■ ( hem Wege erfolgen. Ji) leim /wecl.inäl'i Ί e i n der l..i gor iicl.mrl dun<i dienendes Vergl ο i ( hr.-noi in·1 1 an s t a u l> ί f'. < .hü t 7 1 ' r SIeIIr nahe Hein Hoden dos Traget s ]] a η <u im dn e t sein.
, 3 / ο 2/4 {]
* BAD ORIGINAL
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Zum Schutz gegen Verstaubung, beispielsweise beim finsatz des Motors für den Antrieb von Druck \öpfeni n Datenschreibge-, tonnen Staubabdeckungen vorgesehen sein, wie sie in der älteren Anmeldung P 26 54 o75.o erläutert sind.
-J '
L e e r s e i \ e

Claims (19)

  1. Papst-Motoren KG 13.9.1977
    St.Georgen/Schw. o55-/Schw/sch1
    DT-219
    Patent - Ansprüche
    Ö Mehrphasen-Linearmotor mit einem permanent-magnetisch erregten Läufer, ferromagnetischen Flußführunqsteilen und feststehender Spulenanordnung, insbesondere für Antriebsaufgaben in Peripheriegeräten der Datentechnik,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die auf einem inneren Flußführungsteil (22) sitzende Spulenanordnung (23) von dem Läufer (14) konzentrisch umfaßt ist und dieser seinerseits von äußeren Flußführungsteilen (26, 27) konzentrisch umschlossen ist.
  2. 2. Mehrphasen-Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (14) polygon-förmig, insbesondere im Sechseck angeordnete, radial magnetisierte Magnetplatten (2o) trägt.
  3. 3. Mehrphasen-Linearmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform der inneren und äußeren Flußführungsteile (22, 26, 27) der polygonalen Anordnung der Magnete (2o) angepasst ist.
  4. 4. Mehrphasen"-L i nearmo tor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Fluß führungsteile (26, 27) raumfest angeordnet sind.
  5. 5. Mehrphasen-Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußführungsteile mit dem Läufer verbunden sind.
  6. 6. Mehrphasen-Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere polygoriförrni^e Magnetringe mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung nebeneinander angeordnet sind.
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    ORIGINAL INSPECTED
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  7. 7. Mehrphasen-Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung aus einer Folge von axial nebeneinander sitzenden, einzelnen Ringspulen (23) besteht.
  8. 8. Mehrphasen-Linearmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (23) aus Flachkupferband gewickelt sind.
  9. 9. Mehrphasen-Linearmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die einzelnen Flachkupferbandlagen eine isolierende Folie eingelegt ist.
  10. 10. Mehrphasen-Linearmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie über das Kupferband beidseitig geringfügig übersteht.
  11. 11. Mehrphasen-Linearmotor nach einem der Ansprüche 7 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (23) so zusammengeschaltet sind, daß sich eine 3-strängige Anordnung ergibt.
  12. 12. Mehrphasen-Linearmotor nach einem der vorhergehendenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Magnete tragende Läufer als Spritzgußteil ausgebildet ist.
  13. 13. Mehrphasen-Linearmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete eingespritzt sind.
  14. 14. Mehrphasen-Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Motorenden auf das innere Flußführungstei1 (22) elektrisch gut leitende Hülsen (24) aufgeschoben sind.
  15. 15. Mehrphasen-Linearmotor nach einem der vorhergehden Ansprüche, % / dadurch gekennzeichnet, daß an den Motorenden Energie absor bierende Mittel vorgesehen sind.
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  16. 16. Mehrphasen- Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Flußführungsteil hohl ausgebildet ist und in dem Hohlraum Mittel zur Wärmeabfuhr angeordnet sind.
  17. 17. Mehrphasen-Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur lageabhängigen Kommutierung der Ströme in den Spulen.
  18. 18. Mehrphasen-Linearmotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierungseinrichtung eine die Magnetstellung ermittelnde optoelektronische Lagemeßeinrichtung aufweist.
  19. 19. Mehrphasen-Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Betreiben des Linearmotors als Servomotor.
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