DE29723597U1

DE29723597U1 - Linear motor

Info

Publication number: DE29723597U1
Application number: DE29723597U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2007-11-11

Description

GR 97 G 3843 DEGR 97 G 3843 EN

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Beschreibung
Linearmotor
Die Erfindung betrifft einen Linearmotor.Description
Linear motor
The invention relates to a linear motor.

Aus der Offenlegungsschrift DE 42 41 085 Al ist ein Linearmotor bekannt, dessen Stator Nuten zur Aufnahme von Formspulen aufweist. Die Fixierung der Formspulen in den Nuten erfolgt durch vorgefertigte Zahnkopfelemente. Die Gestaltung dieser Art der Fixierung ist konstruktiv sehr aufwendig. Außerdem können Biegevorgänge zu Beschädigungen der Formspulen führen. Aus der Fachliteratur &ldquor;Wicklungen für flache Ständer und Scheibenläufer" von H. Sequenz (Seite 284f) ist eine Zweischichtwicklung bekannt, die auf einen Stator aufgebracht wird und als ganzes imprägniert wird. Eine Anpassung an eine geänderte Aufgabenstellung des Linearmotor ist nicht möglich.A linear motor is known from the published patent application DE 42 41 085 A1, the stator of which has slots for holding preformed coils. The preformed coils are fixed in the slots using prefabricated tooth head elements. The design of this type of fixation is very complex. In addition, bending processes can lead to damage to the preformed coils. A two-layer winding is known from the technical literature "Windings for flat stators and disc rotors" by H. Sequenz (page 284f), which is applied to a stator and impregnated as a whole. Adaptation to a changed task of the linear motor is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stator eines Linearmotors zu schaffen, der modular aufgebaut, jederzeit erweiterbar und einfach zu fertigen ist. Außerdem soll der Stator für jegliche Art von Wicklung geeignet sein.The invention is based on the object of creating a stator for a linear motor that is modular in design, can be expanded at any time and is easy to manufacture. In addition, the stator should be suitable for any type of winding.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch folgende Merkmale:The solution to the problem is achieved through the following features:

• Ständerzähne, die einzeln oder blockweise zusammengesetzt ein Ständerblechpaket bilden.• Stator teeth, which individually or assembled in blocks form a stator core.

• Vorgefertigte Spulen als zu Zahnspulen entartete phasenrei" ne Bruchlochwicklungen.• Prefabricated coils as phase-pure fractional hole windings degenerated into tooth coils.

• mit Spulen bestückten Ständerzähnen, welche Spulen am jeweiligen Ständerzahn und/oder Ständerblechpaket fixiert sind.• stator teeth equipped with coils, which coils are fixed to the respective stator tooth and/or stator core.

GR 97 G 3843 DEGR 97 G 3843 EN

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Durch die Verwendung von Zahnspulen in Verbindung mit einzelnen oder blockweise verbundenen Ständerzähnen, kann der Linearmotor modular aufgebaut und bei Bedarf durch weitere Module ergänzt werden. Dabei sind die Ständerzähne oder die Module durch nut- und federähnliche Verbindungsarten mechanisch und magnetisch gekoppelt. Die Fixierung der Zahnspulen mit den Statorzähnen kann stoffschlüssig erfolgen, so daß damit gleichzeitig eine Imprägnierung der Zahnspulen erfolgt. Die stoffschlüssige Verbindung der Zahnspulen mit den Statorzähnen führt während des Herstellungsvorganges zu einer gegenüber herkömmlichen Herstellungsarten von Linearmotoren enormen Zeitersparnis. Ebenso kann die Fixierung reib- oder formschlüssig erfolgen, z. B. durch schwalbenschwanzartig ausgebildete Zahnkopfelemente. Die Zahnkopfelemente selbst, können geblecht oder ganzstückig ausgeführt sein, wobei die ganzstückig ausgeführten Zahnkopfelemente aus einem Eisenkompositwerkstoff bestehen.By using tooth coils in conjunction with individual or block-connected stator teeth, the linear motor can be built modularly and supplemented with additional modules if required. The stator teeth or modules are mechanically and magnetically coupled by tongue-and-groove-like connections. The tooth coils can be fixed to the stator teeth using a material bond, so that the tooth coils are impregnated at the same time. The material bond between the tooth coils and the stator teeth leads to enormous time savings during the manufacturing process compared to conventional methods of manufacturing linear motors. The fixing can also be frictional or positive, e.g. using dovetail-shaped tooth head elements. The tooth head elements themselves can be made of sheet metal or in one piece, with the tooth head elements made in one piece being made of an iron composite material.

Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung in drei vorzugsweise gleiche Strangmodule mit jeweils drei Zahnspulen, kann für einen dreiphasigen Netzanschluß die Polpaarzahl von acht oder zehn eingestellt werden. Da aus Gründen der magnetischen Ausnutzung die Spulenweite etwa einer Polteilung und damit die Nutenzahl ungefähr der Polzahl entsprechen sollte, ergibt sich bei einem dreisträngigen Linearmotor mit neun Zähnen demzufolge eine nutzbare Grundpolzahl von acht oder zehn. Die gewünschte Grund-Polzahl wird von einem vorzugsweisen permanentmagneterregten Reaktionsteil des Linearmotors wiederholt.
30By advantageously designing the invention into three preferably identical strand modules, each with three tooth coils, the number of pole pairs can be set to eight or ten for a three-phase mains connection. Since, for reasons of magnetic utilization, the coil width should correspond approximately to a pole pitch and thus the number of slots should correspond approximately to the number of poles, a three-strand linear motor with nine teeth therefore results in a usable basic pole number of eight or ten. The desired basic pole number is repeated by a reaction part of the linear motor, preferably excited by a permanent magnet.
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In einer schematisch dargestellten Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail in a schematic drawing. Shown are:

FIG 1 Einzelne miteinander verbundene Statorzähne mit Zahnspulen, FIG 1 Individual interconnected stator teeth with tooth coils,

GR 97 G 3843 DEGR 97 G 3843 EN

FIG 2 Prinzipschaltbild eines Wicklungsstranges, FIG 3 Längsschnitt eines Stators bestehend aus neun Nuten und drei Strangmodulen.FIG 2 Schematic diagram of a winding phase, FIG 3 Longitudinal section of a stator consisting of nine slots and three phase modules.

FIG 1 zeigt einzelne geblechte Statorzähne 1 eines bewegbaren Kurzstators mit einlegbaren Zahnspulen 2, die reibschlüssig oder durch schwalbenschwanzartig ausgebildete Verbindungen 3 der Statorzahnfüße 4 befestigt sind. Eine Fixierung der Zahnspulen 2 kann auch durch Nutverschluteile 20 erreicht werden.FIG 1 shows individual laminated stator teeth 1 of a movable short stator with insertable tooth coils 2, which are attached by friction or by dovetail-shaped connections 3 of the stator tooth bases 4. The tooth coils 2 can also be fixed by slot closure parts 20.

Eine stoffschlüssige Verbindung 5 der Zahnspule 2 mit dem Statorzahn 1 dient außerdem der Imprägnierung der Zahnspule 2. Die Imprägnierung umfaßt nicht die Stirnseite 11 des Statorzahnes 1 ,die einem nicht näher dargestellten Rotor gegenüberliegt. A material connection 5 of the tooth coil 2 with the stator tooth 1 also serves to impregnate the tooth coil 2. The impregnation does not include the front side 11 of the stator tooth 1, which is opposite a rotor not shown in detail.

Die einzelnen Statorzähne 1 können durch Nut- und Federverbindungen 6 oder auch andere allgemein bekannte Verbindungstechniken modular aneinandergereiht werden. Durch die mechanische Aneinanderreihung 6 der Statorzähne 1 ergibt sich ein magnetisches Rückflußjoch.The individual stator teeth 1 can be modularly arranged using tongue and groove connections 6 or other generally known connection techniques. The mechanical arrangement 6 of the stator teeth 1 results in a magnetic return yoke.

FIG 2 zeigt das Prinzipschaltbild eines Wicklungsstranges 7 aus Sicht des nicht näher dargestellten Rotors mit in Reihe geschalteten Zahnspulen 2, die durch Stoffschluß 5 an den Ständerzähnen 1 befestigt sind. Die dem Rotor zugewandten Stirnseiten 11 der Ständerzähne 1 sind frei von Imprägniermaterialien. Die Ständerzähne 1 dieses Wicklungsstranges 7 sind entweder wie in Figur 1 zusammengesetzt, oder die Blechschnitte bilden "dreizähnige" Gebilde 8. Die ein- bzw. dreizähnigen Module eignen sich somit für einen dreiphasigen elektrischen Aufbau L1,L2,L3. Der Sternpunkt eines derartigen dreiphasigen Aufbaus ist mit 21 gekennzeichnet. Die Energiezufuhr auch während der Linearbewegung des Kurzstators erfolgt über nicht dargestellte Kabelschleppen.FIG 2 shows the basic circuit diagram of a winding phase 7 from the perspective of the rotor (not shown in detail) with tooth coils 2 connected in series, which are attached to the stator teeth 1 by a material bond 5. The end faces 11 of the stator teeth 1 facing the rotor are free of impregnating materials. The stator teeth 1 of this winding phase 7 are either assembled as in Figure 1, or the sheet metal sections form "trident" structures 8. The single- or trident modules are therefore suitable for a three-phase electrical structure L1, L2, L3. The star point of such a three-phase structure is marked with 21. The energy supply during the linear movement of the short stator is also carried out via cable trails (not shown).

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FIG 3 zeigt einen bewegbaren Kurzstator mit neun Nuten und drei Strangmodulen 8, dessen Ständerzähne 1 jeweils ein dreizähniges Gebilde 8 darstellen und dessen Zahnspulen 2 gemäß der in FIG 2 aufgezeigten vorzugsweise auch nachträglich durchführbaren und demzufolge auch bei Bedarf veränderbaren Verschaltung verbunden sind. Diese Ausführungsform gestattet einen dreiphasigen Netzanschluß Ll, L2, L3 mit guter Ausnutzung des magnetischen Materials, da die Nutenzahl "neun" ungefähr der Polzahl "acht" oder "zehn" entspricht. 10FIG 3 shows a movable short stator with nine slots and three phase modules 8, the stator teeth 1 of which each represent a tridentate structure 8 and the tooth coils 2 of which are connected in accordance with the connection shown in FIG 2, which can preferably also be carried out subsequently and can therefore also be changed if necessary. This embodiment allows a three-phase mains connection L1, L2, L3 with good use of the magnetic material, since the number of slots "nine" corresponds approximately to the number of poles "eight" or "ten". 10

Claims

GR 97 G 3843 DE Protection claims

1. Linear motor, with the following features.

a) stator teeth (1) which, individually or assembled in blocks, form a stator core,

b) prefabricated coils as phase-pure fractional-hole windings degenerated into tooth coils (2),

c) stator teeth equipped with coils, which coils are fixed to the respective stator tooth (1) and/or stator core.

2. Linear motor according to claim 1, characterized in that the entire stator core is composed of stator teeth (1) that are mechanically and magnetically connected in sections and that form an electrically and mechanically independent strand module (8) in blocks.

3. Linear motor according to claim 2, characterized in that the tooth coils (2) of each string module (8) are connected in series and that the tooth coils (2) connected in series are connected to the stator teeth (1) in a material-locking manner and/or by stator tooth feet (4) or slot closure parts (20) in a friction-locking and/or positive-locking manner.

4. Linear motor according to claim 3, characterized in that the stator core consists of three strand modules (8) with nine slots and the tooth coils (2) fixed therein, connected in series for each strand.