DE3009735A1

DE3009735A1 - Linearmotor

Info

Publication number: DE3009735A1
Application number: DE19803009735
Authority: DE
Inventors: Robert W Naylor
Original assignee: CTS Corp
Current assignee: CTS Corp
Priority date: 1979-03-13
Filing date: 1980-03-13
Publication date: 1980-09-18
Also published as: SE8001734L; IT1129421B; CA1122638A; US4358691A; JPS60162981U; DE3009735C2; MX148527A; JPS55125072A; IT8067382A0; EP0015783A1; BR8001416A

Description

Patentanwälte Dipl.-lng. C u rt Wallach

Dipl.-lng. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

—Ή " Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: ¹^- März I98O

,._fc 16 85I - Fk/Vi
Unser Zeichen: '

CTS Corporation
905 North West Boulevard
Ellchart, Indiana 46514
U.S.A

Linearmotor

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-S-

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Linearmotor und insbesondere auf einen elektrischen Linearmotor mit einer stationären Wicklung und einem sich bewegenden Permanentmagnet-Anker.

In letzter Zeit haben die Regierungen vieler Länder Vorschriften an Kraftfahrzeughersteller erlassen, die bestimmen, daß immer strengere Emissionsnormen und eine Forderung nach einer gleichzeitigen Verringerung des Treibstoffverbrauchs von Kraftfahrzeugen erfüllt werden. Pur die Hersteller ergaben sich große Schwierigkeiten beim Versuch, diese beiden Ziele in einem Kraftfahrzeug zu erfüllen, das die Größe und die Leistungseigenschaften aufweist, wie sie der Markt wünscht. Um zu einem verkäuflichen Fahrzeug zu kommen, das die derzeitigen Regierungsbestimmungen erfüllt, sind alle Fahrzeughersteller zu dem Schluß gekommen, daß sie ein System zur elektronischen Steuerung der Betriebseigenschaften des Antriebsmotors schaffen müssen. Dieses System weist eine Vielzahl von Meßfühlern zur Feststellung der Parameter des Betriebsverhaltens des Antriebsmotors, einen kleinen Rechner zur Integration der verschiedenen Parameter und zur Festlegung der erforderlichen Einstellungen an dem Antriebsmotor auf, damit die Parameter des BetriebsVerhaltens verbessert werden, und es ist weiterhin ein Stellglied zur Durchführung der richtigen Einstellung an dem Antriebsmotor vorgesehen. Eine der kritischen Einstellungen bei einem Antriebsmotor eines Fahrzeuges besteht in der genauen Einstellung des Luft/Treibstoff-Verhältnisses des Gemisches eines Vergasers durch Einstellung der

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40'

Position von Vergaser-Zumeßstangen oder -nadeln. Es ist bereits ein Stellglied vom Solenoid-Typ zur Steuerung der Position der Zumeßdüsen eines Vergasers innerhalb einer Sekunde bekannt. Die mehrfache Neueinsteilung eines Vergasers innerhalb einer Sekunde durch Einstellen des Luft/Treibstoff-Verhältnisses des Gemisches mit Hilfe eines Stellgliedes vom Solenoid-Typ hat es den Kraftfahrzeugherstellern ermöglicht, die derzeitigen Emissionsnormen für Kraftfahrzeuge zu erfüllen und den Treibstoffverbrauch zu verringern. Es ist jedoch fraglich, ob das Stellglied vom Solenoid-Typ zur weiteren Durchführung einer Verringerung der Motor-Emissionen und/oder zur Verringerung des Treibstoffverbrauchs verwendet werden kann., d. h. zur Vergrößerung des Wirkungsgrades des Antriebsmotors. Entsprechend vräre es erwünscht, ein verbessertes Stellglied für einen Vergaser eines Fahrzeugmotors zu schaffen.

Bei der heutigen Betonung der Bedeutung der Treibstoffeinsparung sind alle Bestrebungen auf eine Verringerung des TreibstoffVerbrauchs von Kraftfahrzeugen gerichtet. Eine verbesserte Dosierung des von dem Vergaser eines Motors gelieferten Treibstoffs verbessert das Luft/Treibstoff-Gemisch und verringert eine unnötige Verbrennung von Treibstoff. Zur Erzielung des schnellsten .Ansprechverhaltens in einem vorgegebenen System und für eine vorgegebene Kraft wird die Beschleunigung des sich bewegenden Bauteils dadurch so weit wie möglich vergrößert, daß die Masse des sich bewegenden Teils so weit wie möglich verringert wird. Das derzeit in einem Vergaser eines Antriebsmotors verwendete Stellglied vom Solenoid-Typ weist einen Tauchanker aus magnetisierbarem Material auf, der

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in einer stationären elektromagnetischen Wicklung angeordnet und von dieser umgeben ist. Wenn die stationäre Wicklung von einem Strom durchflossen wird, wird ein Magnetfeld erzeugt und übt eine Kraft auf den Tauchanker aus, so daß eine axiale Beschleunigung des Tauchankers gegenüber der stationären Wicklung in der Richtung der Wicklung hervorgerufen wird. Aufgrund der Induktivität der stationären Wicklung wird jedoch eine maximale Beschleunigung des Tauchankers nicht erreicht. Wenn der Strom in der stationären Wicklung ansteigt, ergibt sich eine .änderung des Magnetfeldes, wodurch eine Gegenspannung längs der Wicklung erzeugt wird, die die Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes auf den vollen Wert verringert. Weil eine Induktivität in dem elektrischen Kreis einer Stromänderung entgegenwirkt, ist es wesentlich, die Induktivität aufzuheben, um eine optimale Beschleunigung für eine vorgegebene Masse zu erzielen. Es wäre daher wünschenswert, ein Stellglied zu schaffen, das die unerwünschte Wirkung der Induktivität beseitigt, die mit der stationären Wicklung eines Solenoids verbunden ist.

Die Reluktanz des magnetischen Weges in einem Stellglied vom Solenoid-Typ ändert sich mit der Position des Tauchankers und ändert die auf den Tauchanker wirkende Kraft. Weiterhin ist, wenn die Reluktanz minimal ist und die magnetischen Mittelpunkte zusammenfallen, die auf den Tauchanker ausgeübte Kraft gleich Null. Weil die auf den Tauchanker eines Solenoids ausgeübte Kraft proportional

zum Quadrat des Stromes ist, d. h. 1 = kl , ist das Beschleunigungsverhalten nicht linear. Daraus folgt, daß es schwierig ist, den Tauchanker eines Stellgliedes vom Solenoid-Typ gegenüber dem Halterahmen schnell und genau

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einzustellen. Weiterhin verläuft die Axialrichtung der Kraft und Bewegung des Tauchankers eines Solenoids immer in der gleichen Richtung, und zwar unabhängig von der Wicklungsrichtung der Magnetspule oder der Richtung des Stromes in der Wicklung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Linearmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine maximale Beschleunigung des bewegten Bauteils bei geringer Leistungsaufnahme ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird ein elektrischer Linearmotor mit einer stationären Wicklung und einem Permanentmagneten geschaffen, der vorzugsweise in beiden Richtungen antreibbar ist. Dieser Permanentmagnet weist vorzugsweise zwei daran befestigte Polstücke auf, die den Magnetfluß durch die Wicklung leiten und den Magneten in Axialrichtung haltern. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltuag der Erfindung wird die Induktivität der stationären Wicklung aufgehoben, um die Beschleunigung des Ankers des Motors weiter zu vergrößern.

Zur Erzielung geringer Abmessungen ist es vorteilhaft, wenn der elektrische Linearmotor eine kombinierte Spulenkörper- und Ankerlagerbaugruppe aufweist, die die stationäre Wicklung trägt und den Anker lagert. Auf diese Weise

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wird eine geringe Größe erzielt, so daß es ohne weiteres möglich ist, den Linearmotor in einer Vergaserkammer eines Motors anzuordnen, wobei gleichzeitig die strengen Forderungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit und Masse erfüllt werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient eines der an dem Anker angeordneten Polstücke nicht nur dazu, den Magnetfluß auf die Wicklung zu richten, sondern auch dazu, den Permanentmagneten mit einer Stellglied-Ausgangsstange zur Steuerung der Dosier- oder Zumeßdüsen eines Vergasers zu verbinden.

Der erfindungsgemäße Linearmotor weist vorzugsweise einen Rahmen aus magnetisierbarem Material auf, in dem ein Anker beweglich gehaltert ist. Dieser Anker weist einen Permanentmagneten mit zwei Magnetpolen sowie mit zwei Polstücken aus magnetisierbarem Material auf, die an den Magnetpolen befestigt sind. Eine stationäre Wicklung ist an dem Rahmen befestigt und umgibt die Polstücke des Ankers, und ein Lagerelement aus nicht magnetisierbarem Material ist zwischen dem Polstück und der stationären Wicklung angeordnet und lagert den Anker. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Paar von Polschuhen fest an dem Rahmen befestigt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

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Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des elektrischen Linearmotors, der in einer Kammer eines Vergasers angeordnet ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des elektrischen Linearmotors entlang der Linie II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine auseinandergezogene Ansicht des elektrischen Linearmotors nach Fig. 1,

Fig. 4- eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des elektrischen Linearmotors,

Fig. 5 eine Darstellung des Magnetkreises des Linearmotors nach Fig. 2.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Ausführungsform eines elektrischen Linearmotors gezeigt, der allgemein mit 10 bezeichnet ist und einen Rahmen 11, einen Anker 20, der beweglich in dem stationären Rahmen gelagert ist, und eine Wicklung 30 aufweist, die mit Abstand von dem Anker angeordnet ist und diesen umgibt, und die auf einen Spulenkörper 40 aufgewickelt ist, der fest an dem Rahmen befestigt ist.

Es sei zunächst der Rahmen 11 betrachtet, der am besten aus den Fig. 2 und 3 der Zeichnung zu erkennen ist. Dieser Rahmen besteht aus einem langgestreckten Hohlzylinder 12 aus magnetisierbarem Material, wie es allgemein bei der Herstellung von Elektromotoren verwendet wird. Der

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Hohlzylinder 12 ist mit einem Mittelabschnitt 12a und Endabschnitten 13, Ή'- versehen. Zwei langgestreckte Nuten 15j 16 sind in dem Rahmen ausgebildet, wobei sich jede Nut von den Enden 13a, 14a des Hohlzylinders 12 nach innen in Richtung auf den Mittelabschnitt 12a des Hohlzylinders erstreckt und abgerundete Teile 15a, 16a aufweist. Die Nuten sind um 180° gegeneinander auf dem Hohlzylinder 12 versetzt. Weil der Zylinder 12 einen Teil des magnetischen Kreises des Motors 10 bildet, verringern die Nuten 15, 16 Wirbelstromverluste und verbessern den Gesamtwirkungsgrad des Motors 10. Wie dies aus Fig. 2 zu erkennen ist, erstreckt sich jeweils eine Nut von einem Ende des Hohlzylinders aus in Richtung auf den Mittelabschnitt .

Der Anker 20 gemäß den Fig. 2 und 3 weist einen Permanentmagneten 21 und zwei Polstücke 22, 23 auf, die fest an dem Magneten befestigt sind und zwei Magnetpole bilden. Der Permanentmagnet 21 besteht aus einem Material mit hoher Flußdichte, wie z. B. Alnico 5» und wird zur Erzielung eines hohen Motorwirkungsgrades verwendet. Es ist verständlich, daß der Permanentmagnet 21 weiterhin durch zwei getrennte Permanentmagnete gebildet sein kann, die fest an einem magnetisierbaren Material befestigt sind, das den Mittelteil des Ankers bildet. Die Polstücke 22, 23 sind an entgegengesetzten Enden des Permanentmagneten 21 befestigt und die Außenflächen der Polstücke sind näher an dem Rahmen 11 angeordnet als die Außenfläche des Permanentmagneten 21, so daß der von dem Permanentmagneten 21 ausgehende Magnetfluß auf die Polstücke konzentriert wird.

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Der Permanentmagnet 21 ist vorzugsweise mit einem lötbaren Material überzogen, wie beispielsweise mit Zinn, das auf eine dünne Kupferunterlage aufgebracht ist. Die Polstücke 22, 23 sind jeweils mit einer Öffnung 22b, 23b versehen, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie der Permanentmagnet 21, und sie sind in überlappender Beziehung mit den Endabschnitten 21a, 21b des Permanentmagneten 21 (siehe Fig. 2) angeordnet und sie sind mit dem gleichen Material wie der Permanentmagnet überzogen, um das Anlöten der Polstücke 22, 23 an die Endabschnitte 21a, 21b mit Hilfe von Lötkörpern 24 zu erleichtern. Jedes Polstück 22, 23 ist mit einem langgestreckten Schlitz 22a, 23a versehen, um Wirbelstromverluste zu verringern und um einen optimalen Motorwirkungsgrad zu erzielen. Wenn ein optimaler Motorwxrkungsgrad nicht wesentlich ist, so können die Schlitze 22a, 23a in den Polstücken sowie die Nuten 15, 16 in dem Rahmen fortgelassen werden.

Wie dies am besten in den Mg. 2 und 3 zu erkennen ist, ist die stationäre Wicklung 30 zylindrisch und aus einem geeigneten Spulendraht 31 gewickelt und sie besteht aus zwei Spulen 32, 33» die in Axialrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind und die auf einen Spulenkörper 40 aufgewickelt sind, der fest an dem Rahmen befestigt ist. Jede Spule 32, 33 umgibt ein Polstück 22, 23 des Ankers 20 und ist benachbart zu den Endabschnitten 13, 14-des Rahmens 11 angeordnet. Um die Induktivität in dem elektrischen Kreis zu beseitigen, sind die beiden Spulen 32, 33 in. entgegengesetzten Richtungen gewickelt oder sie weisen den gleichen Wicklungssinn auf, wobei der Strom in den beiden Spulen in entgegengesetzter Richtung fließt.

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Die Masse der stationären Wicklung 30 sollte vorzugsweise größer als die Masse des Permanentmagneten 21 sein, um die Beschleunigung des Ankers bei einem festgelegten Strom in der Wicklung 30 so weit wie möglich zu vergrößern.

Der die Wicklung 30 tragende Spulenkörper 40 ist aus einem nicht magnetisierbaren Material, wie z. B. Nylon, ausgeformt und fest innerhalb des Hohlzylinders 12 an diesem befestigt. Der Spulenkörper 40 weist einen rechteckigen Mittelabschnitt 41 auf, der einstückig zwei Spulenkörper abschnitte 42, 43 verbindet, die in Axialrichtung miteinander ausgerichtet und im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei diese Spulenkörperabschnitte die Spulen 32, 33 aufnehmen. Eine Axialbohrung 44 mit gleichförmigem Durchmesser ist in jedem der Spulenkörperabschnitte 42, 43 ausgebildet, um während des Wickeins der Spulen eine nicht gezeigte Spindel aufzunehmen. Jeder Spulenkörperabschnitt ist durch ein zylindrisches Bauteil 42a, 43a und zwei mit Abstand angeordnete Flansche 45a, 45b bzw. 46a, 46b gebildet, die sich von den zylindrischen Teilen 42a, 43a aus erstrecken. Die Flansche 45b, 46b sind einstückig mit dem rechteckigen Mittelabschnitt 41 ausgebildet und benachbart zu diesem angeordnet. Ein Endabschnitt 47, der sich von dem Flansch 46a aus erstreckt und einstückig mit dem Spulenkörper 40 ausgebildet ist, kommt gegen das Ende 14a des Hohlzylinders 12 zur Anlage und legt den Spulenkörper 40 gegenüber diesem Hohlzylinder fest. Die Bohrung 44 erstreckt sich nicht durch den Flansch 46a und der Mittelteil 46c des Flansches 46a wirkt als Anschlagteil, das die nach innen gerichtete Bewegung des Ankers 20 begrenzt.

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- yr-

Wie dies am besten aus Fig. 3 zu erkennen ist, sind beide Wicklungen 32, 33 mit dem gleichen Wicklungssinn gewickelt und weisen Anfangsdrähte 31a, 31b und Enddrähte 31c, 31d auf, wobei jedoch der Enddraht 31c der Spule 32 mit dem Enddraht 31d der Spule 33 verbunden ist, so daß die Induktivität des elektrischen Kreises beseitigt oder aufgehoben wird, wenn die Spulen durch Anlegen einer Spannung an die Anfangsdrähte 31a, 31b gespeist werden. Zwei Leitungsdrähte 34-, 35 sind mit dem Anfangsdraht 31a der Spule 32 bzw. mit dem Anfangsdraht 31t> der Spule 33 verbunden. Um die Enden 31a, 31b, 31c, 31d der Spulen während des Einbaus des Spulenkörpers 40 in den Hohlzylinder 12 zu schützen, sind die Enden in geeigneten Ausnehmungen 49a, 49b angeordnet, die in den Flanschen 45b, 46b ausgebildet sind, und ein langgestreckter Schlitz 41a, der mit den Ausnehmungen 49a, 49b in Verbindung steht und in dem Mittelabschnitt 41 ausgebildet ist, nimmt die isolierten Leitungsdrähte 34, 35 auf. Die Leitungsdrähte 34, 35 werden über eine der Nuten 15, 16 aus dem Rahmen 11 herausgeführt.

Zur beweglichen Lagerung des Ankers 20 in dem Rahmen ist der Spulenkörper 40 vorzugsweise mit einer Axialbohrung 44 versehen, die speziell eine Lagerung für die Polstücke 22, 23 des Ankers 20 bildet. Der Durchmesser der Bohrung 44 des Spulenkörpers ist geringfügig größer als der Durchmesser der Polstücke 22, 23, um eine Axialbewegung und, falls erforderlich, eine Relativdrehung zwischen dem Anker und dem Rahmen zu erleichtern. Eine Radialbohrung 41b (siehe Fig. 3), die mit der Axialbohrung 44 in dem Mittelabschnitt 41 in Verbindung steht, verhindert das Pumpen von Treibstoff während der Bewegung des Ankers

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2Ω* Wie dies aus Pig. 1 zu erkennen ist, findet der Linearmotor 10 eine spezielle Anwendung in einem Vergaser 50 eines Verbrennungsmotors, bei dem die Forderungen hinsichtlich der Masse und Größe des Motors 10 kritisch sind. Der Motor 10 ist in einer Kammer 51 des Vergasers 50 befestigt, um eine Anzahl von Dosier- oder Zumeßdüsen 52, 53 des Vergasers in ihrer Lage einzustellen. Ein Zapfen 48 erstreckt sich von der Mitte des Endteils 4-7 aus nach außen und ergibt eine schwenkbare Befestigung für den Motor in der Kammer 5I des Vergasers 50· Zur Betätigung der Dosier- oder Zumeßdüsen oder -stangen 52, 53 des Vergasers 50 ist eine hohle langgestreckte Stellgliedstange 60, vorzugsweise aus nicht magnetisierbarem oder im wesentlichen nicht magnetisierbarem Material, wie z. B. rostfreiem Stahl, mit einem Ende an dem Anker 20 befestigt und ein Armkreuz 61, das mit den Dosierstangen 52, 53 gemäß Fig. 1 in Eingriff steht, ist mit dem anderen Ende der Stellgliedstange 60 verbunden. Ein elastisches Bauteil 62, wie z. B. eine Feder, die die Stange 60 umgibt, spannt die Stange 60 gegenüber dem Rahmen 11 vor.

Während des Betriebs des Verbrennungsmotors moduliert der Linearmotor 10 kontinuierlich die Dosier- oder Zumeßstangen und steuert das Luft/Treibstoff-Verhältnis des von dem Vergaser erzeugten Gemisches. In Abhängigkeit vom Gehalt der Abgase des Verbrennungsmotors erzeugt ein kleiner, nicht gezeigter Rechner mit Vergleichereinrichtungen ein Signal, das das gewünschte Luft/Treibstoff-Verhältnis des Gemisches darstellt, um die Emission zu kontrollieren und um die Betriebseigenschaften des Verbrennungsmotors zu verbessern. Das zu der Ankerbewegung

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proportionale Signal ändert die Position der Zumeß- oder Dosierstangen 52, 53, wodurch das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Gemisches geändert wird, das von dem Vergaser an den Einlaßkrümmer des Verbrennungsmotors geliefert wird. Insbesondere kann das Signal von dem Rechner den Anker 20 des Linearmotors 10 mit einer mäßigen Frequenz, beispielsweise 10 Hz, in Schwingung versetzen und eine Impulsbreiten-Modulation auf die Zumeßstangen ausüben.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform eines Linearmotors 110 gezeigt, der einen Rahmen 111, einen Anker 120, der beweglich in dem Rahmen gehaltert ist, und eine stationäre Wicklung 130 aufweist, die den Anker umgibt. Die Wicklung weist zwei Spulen 132, 133 auf, die auf zwei getrennte Spulenkörper 142, 143 aufgewickelt sind. Der Rahmen 111 weist einen Hohlzylinder 112 aus magnetisierbarem Material mit Endabschnitten 113, 114 auf.

Der Anker 120 weist einen Permanentmagneten 121 mit Endabschnitten 121a, 121b sowie mit zwei Polstücken 122, aus magnetisierbarem Material auf, die an den Endabschnitten des Permanentmagneten befestigt sind und Magnetpole bilden. Zwei Polschuhe 125, 126 aus magnetisierbarem Material sind an dem Rahmen 111 benachbart zu den Polstücken 122, 125 und konzentrisch zu diesen angeordnet und sie bilden zwei stationäre Pole. Es ist jedoch verständlich, daß sich ein wirkungsvoller Linearmotor 110 selbst dann ergibt, wenn der Permanentmagnet nicht mit zwei Polstücken versehen ist.

Die Spulenkörper 142, 143 sind in Axialrichtung mit Abstand voneinander angeordnet und fest an dem Rahmen

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befestigt. Weiterhin umgibt jede Spule 132, 133 die Polstücke 122, 123 des Ankers und die die Spulen tragenden Spulenkörper sind benachbart zu den Endabschnitten 113» 114 des Rahmens 111 und jeweils zwischen einem stationären Pol und einem Magnetpol angeordnet. Zwei Endverschlußteile 14-5» 1^-6 aus im wesentlichen nicht magnetisierbarem Material, wie z. B. Bronze, sind an den Endabschnitten des Rahmens 111 befestigt. Ein vorderes Axiallager 14-7, das den Anker 120 lagert, ist in dem Endverschlußteil 145 ausgebildet. Ein hinteres axiales und Druck- oder Endlager 14-9 lagert zusätzlich den Anker 120. Eine Stummelwelle 148 ist an dem äußeren Teil 123a des Polstückes 123 angeordnet und begrenzt die nach innen gerichtete Bewegung des Ankers. Um den Linearmotor in der Kammer des Vergasers zu haltern, ist eine Halterungseinrichtung 150 vorgesehen, die sich von der Mitte des Endverschlußteils 146 aus nach außen erstreckt.

Der beschriebene Linearmotor umfaßt den Anker, d. h. den Magneten und die Polstücke, sowie die stationäre Wicklung und den Rahmen. Unter Betrachtung der Fig. 3 und 5 und unter der Annahme, daß das Polstück 22 an dem Nordpol des Permanentmagneten befestigt ist, ist zu erkennen, daß der Magnetfluß aus dem Nordpol des Permanentmagneten durch das Polstück austritt und in Radialrichtung nach außen durch die Wicklung 32 der stationären Wicklung, dann durch den Endabschnitt 13 des Rahmens, der einen der stationären Pole bildet, durch den Mittelabschnitt in den anderen Endabschnitt 14 des Rahmens verläuft, der den anderen stationären Pol bildet, worauf der Magnetfluß durch die Spule 33 der stationären Wicklung verläuft und dann in das andere Polstück 23 eintritt, das mit dem Südpol

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des Permanentmagneten verbunden ist. Um den Linearmotor mit Energie zu versorgen, wird eine Spannung an die stationäre Wicklung angelegt, die einen Stromfluß durch die stationäre Wicklung hervorruft und ein zweites Magnetfeld erzeugt. Die Windungen der stationären Wicklung, die in dem Magnetfeld des Permanentmagneten angeordnet sind, erzeugen eine Kraft. Weil die stationäre Wicklung an dem Rahmen befestigt ist und der Rahmen an der Kammer des Vergasers befestigt ist, bewegt die Kraft den Anker in Axialrichtung, wobei die Bewegungsrichtung des Ankers -von der Richtung des Stromes in der stationären Wicklung abhängt. Durch Wickeln der Spulen mit entgegengesetztem Wicklungssinn oder durch Umkehrung des Stromflusses in einer der Spulen der stationären Wicklung heben sich die Induktivitäten der Spulen auf, wodurch die Impedanz gegen den Stromfluß verringert und die auf den Anker ausgeübte Kraft vergrößert wird, so daß der Anker schneller beschleunigt wird als dies der Fall sein würde, wenn die Induktivität nicht aufgehoben oder kompensiert wäre.

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Claims

Patentanwälte Di pi.-1 ng. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

3009735 Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum:

Unser Zeichen: 16 85I

Patentansprüche

Λ.ΙElektrischer Linearmotor, g e k e η η ζ eich-— net durch einen Rahmen (11; 111) aus magnetisierbarem Material, einen mit zwei magnetischen Polen (22, 23; 122, 123) versehenen Anker (20; 120), der beweglich in dem Rahmen (11; 111) gehaltert ist, und eine elektrische Wicklung (32, 33; 132, 133), die fest an dem Rahmen (11; 111) befestigt ist und einen der Magnetpole des Ankers (20; 120) umgibt, so daß bei Ansteuerung der Wicklung (32, 33; 132, 133) eine Kraft auf den Anker (20; 120) ausgeübt wird, die zu einer axialen Relativbewegung zwischen dem Anker und dem Rahmen führt.
2. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein stationäres Polpaar (125, 126) an dem Rahmen (111) und benachbart zu den Magnetpolen (122, 123) befestigt ist und daß die Wicklung (132, 133) zwischen einem der stationären Pole und einem der Magnetpole angeordnet ist.

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ORIGINAL INSPECTED
3« Linearmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennz eichnet , daß der Anker (20; 120) und die Wicklung (32, 33; 132, 133) zylindrisch sind.
4. Linearmotor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Rahmen (11; 111) durch einen Hohlzylinder (12; 112) gebildet ist.
5. Linearmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine zweite elektrische Wicklung (132, 133) fest an dem Rahmen (111) befestigt und zwischen dem anderen Magnetpol des Ankers und dem anderen stationären Pol angeordnet ist, und daß die elektrischen Wicklungen in Axialrichtung voneinander getrennt sind.
6. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Masse der Wicklungen größer als die Masse des Ankers ist.
7« Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Anker (20; 120) einen Permanentmagnet (21; 121) aufweist und daß zwei Polstücke (22, 23; 122, 123) aus magnetisierbarem Material an dem Permanentmagneten befestigt sind und die Magnetpole bilden.
8. Linearmotor nach Anspruch 7» dadurch g e k e η η -

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zeichnet , daß zwei Polschuhe (125, 126) an dem Rahmen (111) benachbart zu den Polstücken (122, 123) befestigt sind.
9. Linearmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Polstücke zylindrisch ausgebildet sind und sich mit den Magnetpolen überlappen.
10. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine Lagerung (147, 149) an dem Rahmen (111) befestigt ist und den Anker beweglich haltert.
11. Linearmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß ein Endteil (145, 146) an dem Rahmen (111) befestigt ist und daß die Lagerung in dem Endteil angeordnet ist.
12. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß ein Anschlagteil an dem Rahmen befestigt ist und die Bewegung des Ankers in einer Richtung steppt.
13· Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Einstellung einer Zumeßstange eines Vergasers eines Verbrennungsmotors zur Steuerung der Treibstoffströmung durch den Vergaser, gekennzeichnet durch einen hohlzylindrischen Rahmen (11; 111) aus magnetisierbarem Material mit

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Endteilen (13, 14; 113, 114-)» ©in Betätigungsglied, das "beweglich in dem Rahmen gehaltert ist und einen Anker (20; 120) mit zwei Magnetpolen, eine Stange (60; 160) aus nicht magnetisierbarem Material, die an dem Permanentmagnet (21; 121) befestigt ist, um die Zumeßstangen (52, 53) zu bewegen, und ein magnetisierbares Polstück (22, 23; 122, 123) aufweist, das an einem der Pole des Permanentmagneten befestigt ist, ein stationäres Polpaar, das an den Endteilen ,des Rahmens und konzentrisch zu den Magnetpolen angeordnet ist, mit einer an dem Rahmen (11; 111) fest angeordneten Wicklung (32, 33; 132, 133)? die einen der Magnetpole umgibt, ein nicht magnetisierbares, an einem der Endteile des Rahmens befestigtes Endteil, eine in dem Endteil ausgebildete Lagerung zur beweglichen Halterung des Ankers, ein Anschlagteil, das an dem Rahmen befestigt ist und die Bewegung des Ankers in einer Richtung stoppen kann, und elastische Einrichtungen zur Vorspannung des Ankers gegenüber dem Rahmen.
14. Linearmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß ein zusätzliches Polstück an dem anderen Pol des Ankers (20; 120) befestigt ist und daß die Wicklung durch zwei Spulen (32, 33; 132, 133) gebildet ist, die in Axialrichtung im Abstand voneinander und benachbart zu jedem der Polstücke angeordnet sind.
15· Linearmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß ein zusätzliches nicht

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magnetisierbares Endteil an dem anderen Endabschnitt des Rahmens befestigt ist.
16. Linearmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Polstück zylindrisch ist und daß eines der Polstücke die Stange (60; 160) an dem Permanentmagneten (21; 121) befestigt.
17· Linearmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß ein Spulenkörper zur Halterung jedes Spulenabschnittes vorgesehen ist.
18. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem zylindrischen Rahmen (11; 111) aus magnetisierbarem Material mit Endteilen (13, 14; 113, 114), einem in dem Rahmen beweglich gehalterten Anker (20;

120) mit einem zylindrischen Permanentmagneten (21;

121) mit zwei Magnetpolen, mit zwei Polstücken (22, 23; 122, 123) aus magnetisierbarem Material, die an den Magnetpolen befestigt sind, und mit einer nicht magnetisierbaren Stange (60; 160), die mit dem Permanentmagneten verbunden ist, zwei zylindrischen Spulen (32, 33; 132, 133), die in Axialrichtung im Abstand voneinander angeordnet und an dem Rahmen befestigt sind und den Anker umgeben, einem Anschlagteil, das

an dem Rahmen befestigt ist und die Bewegung des Ankers in einer Richtung gegenüber dem Rahmen stoppt, einer Lagerung aus nicht magnetisierbarem Material, die von dem Rahmen konzentrisch zu einem der Polstücke und der zugehörigen Wicklung gehaltert ist und die Stange (60) lagert, und einem elastischen Bauteil

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(62; 162) zur Vorspannung des Ankers gegenüber dem Rahmen.
19. Linearmotor nach Anspruch 18, dadurch g -e k e η η zeichnet , daß das elastische Element durch eine Feder (62; 162) gebildet ist, die die Stange (60; 160) umgibt und den Anker aus dem Rahmen heraus vorspannt.
20. Linearmotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke (22, 23; 122, 123) zylindrisch ausgebildet sind und einen langgestreckten Schlitz (22a, 23a) aufweisen und daß der Durchmesser der Polstücke größer als der Durchmesser des Permanentmagneten (21; 121) ist.
21. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Rahmen (11; 111) aus magnetisierbarem Material, einen von dem Rahmen beweglich gehalterten Anker (20; 120) mit zwei Magnetpolen, der durch einen Permanentmagneten (21; 121) und zwei Polstücke (22, 23; 122, 123) aus magnetisierbarem Material gebildet ist, die an entgegengesetzten Enden des Permanentmagneten befestigt sind und die Magnetpole bilden, eine stationäre, an dem Rahmen befestigte und einen der Magnetpole des Ankers umgebende Wicklung (32, 33; 132, 133) und ein Lagerelement aus nicht magnetisierbarem Material, das zwischen dem Polstück und der stationären Wicklung eingefügt ist, wobei das Polstück den Magnetfluß des Magneten in Richtung auf den Rahmen konzentriert und

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den Inker lagert.
22. Linearmotor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die stationäre Wicklung durch zwei mit axialem Abstand angeordnete Wicklungen gebildet ist, die fest an dem Hahmen befestigt und benachbart zu den Magnetpolen angeordnet sind.

23· Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Rahmen (11; Hl) aus magnetisierbarem Material mit Endabschnitten, einen in dem Rahmen beweglich gehalterten Anker (20; 120) mit einem Permanentmagneten (21; 121) mit zwei Magnetpolen, und mit zwei Polstükken aus magnetisierbarem Material, die an den Magnetpolen des Magneten befestigt sind, zwei in Axialrichtung mit Abstand voneinander angeordnete Wicklungen (32, 33; 132, 133)» die den Anker umgeben, und einen Spulenkörper (40; 140), der ein zylindrisches Bauteil mit einer Axialbohrung aufweist, um die Polstücke des Ankers zu haltern.

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