DE4107530A1 - Linear motor providing controlled drive force - has rectangular yoke carrying drive windings and compensation windings providing opposing force - Google Patents

Linear motor providing controlled drive force - has rectangular yoke carrying drive windings and compensation windings providing opposing force

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DE4107530A1 DE19914107530 DE4107530A DE4107530A1 DE 4107530 A1 DE4107530 A1 DE 4107530A1 DE 19914107530 DE19914107530 DE 19914107530 DE 4107530 A DE4107530 A DE 4107530A DE 4107530 A1 DE4107530 A1 DE 4107530A1
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type

Abstract

The motor has a stator (14) and a relatively displaced rotor (12), one of which has a magnetic yoke (23) with 2 elongate arms (16, 18) parallel to the rotor displacement direction, joined by at least one perpendicular yoke arm (20, 22). At least one elongate yoke arm (16, 18) carries a drive winding (24, 26), with a second winding (28, 30) carried by one of the perpendicular yoke arms (20, 22) providing an opposite magnetic field to that provided by the drive winding (24, 26), for acting as a compensation winding providing a retardation force for the rotor displacement. ADVANTAGE - Allows oscillation of driven part.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearmotor mit einem Stator und einem relativ zum Stator bewegbaren Läufer wobei eines der Teile, Stator oder Läufer, ein Joch hoher magnetischer Leitfähigkeit umfaßt, welches Joch wenigstens zwei länglich ausgebildete Seitenschenkel mit jeweils im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des Läufers verlaufender Längsachse und wenigstens einen länglich ausgebildeten Querschenkel zur Verbindung der wenigstens zwei Seitenschenkel mit jeweils im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers verlaufender Längsachse aufweist, wobei das eine Teil weiter wenigstens eine in einem ersten Längenabschnitt des einen Teils an wenigstens einem der Seitenschenkel des Jochs angeordnete, als Antriebs­ wicklung betreibbare, erste Wicklung umfaßt und wobei das jeweils andere Teil, Läufer bzw. Stator, wenigstens einen Magneten aufweist.The invention relates to a linear motor with a stator and a rotor movable relative to the stator where one of the parts, stator or rotor, is a yoke high magnetic conductivity which yoke at least two elongated side legs with each essentially parallel to the direction of movement of the Runner longitudinal axis and at least one elongated cross legs to connect the at least two side legs each with essentially perpendicular to the direction of movement of the rotor Has longitudinal axis, one part further at least one in one first length section of one part on at least one the side leg of the yoke arranged as a drive winding operable first winding includes and the other part, rotor or stator, has at least one magnet.

Ein derartiger Linearmotor ist beispielsweise aus der EP-A1-01 39 372 bekannt. Bei diesem Linearmotor ist der Stator von dem einen Teil und der Läufer von dem anderen Teil gebildet. Der bekannte Linearmotor ist aus zwei nebeneinanderliegenden, den Läufer zwischen sich aufneh­ menden Linearmotoreinheiten gebildet, welche identisch aufgebaut sind. Eine dieser Linearmotoreinheiten umfaßt drei Seitenschenkel, wobei der zwischen den beiden äußeren Seitenschenkeln angeordnete mittlere Seitenschenkel mit einer Wicklung versehen ist. Zwei Querschenkel sind mit den freien Enden der drei Seitenschenkel verbunden. Zwei am Läufer befestigte Magneten sind zwischen den äußeren Seitenschenkeln und dem mittleren Seitenschenkel angeord­ net. Die Wicklung weist eine über ihre Länge konstante Wicklungsdichte auf. Der bekannte Linearmotor ist für größere Transportwege nicht geeignet, da bei größeren Wicklungslängen rasch die Magnetsättigung des Jochmaterials erreicht wird. Es kann dann der von den Magneten ausgehende Magnetfluß nicht mehr vollständig in das Joch eingespeist werden, so daß die Antriebseffekti­ vität des Linearmotors vermindert ist. Um dem zu begegnen, könnte man das Flußaufnahmevermögen des Jochmaterials (durch Querschnittsvergrößerung und/oder Verwendung hochwertigeren Materials) verbessern, was jedoch zu erhöhtem Bauaufwand und dementsprechend höheren Herstel­ lungskosten führt.Such a linear motor is for example from the EP-A1-01 39 372 known. This linear motor is the Stator from one part and the rotor from the other Part formed. The well-known linear motor consists of two side by side, picking up the runner between them linear motor units, which are identical are set up. One of these linear motor units comprises three side legs, the one between the two outer ones Middle side legs arranged with side legs is provided with a winding. Two cross legs are with the free ends of the three side legs connected. Two magnets attached to the rotor are between the outer ones Side legs and the middle side leg arranged net. The winding has a constant length Winding density. The well-known linear motor is for larger transport routes are not suitable, since larger ones Winding lengths quickly the magnetic saturation of the  Yoke material is reached. Then it can be the one of the Magnets outgoing magnetic flux are no longer completely in the yoke are fed, so that the drive effects vity of the linear motor is reduced. To counter this could the flow capacity of the yoke material (through cross-sectional enlargement and / or use higher quality material), however, improve increased construction costs and accordingly higher manufacturers costs.

Demgegenüber liegt die Aufgabe der Erfindung darin, einen Linearmotor bereitzustellen, welcher für größere Trans­ portwege geeignet ist und/oder mit geringerem Jochquer­ schnitt bzw. weniger hochwertigem Jochmaterial auskommt.In contrast, the object of the invention is one To provide linear motor, which for larger Trans port routes is suitable and / or with less yoke cross cut or less high-quality yoke material.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an wenigstens einem der Schenkel des Jochs wenigstens eine zweite Wicklung vorgesehen ist, deren im Joch erzeugtes Magnetfeld dem von der ersten Wicklung im Joch erzeugten Magnetfeld entgegengesetzt gerichtet ist. Das von der zweiten Wicklung im Joch erzeugte Magnetfeld überlagert sich dem von der ersten Wicklung im Joch erzeugten Ma­ gnetfeld. Da es diesem entgegengesetzt gerichtet ist, ist der Betrag des Gesamt-Magnetfelds in Folge der Überlage­ rung der beiden Magnetfelder deutlich geringer als der Betrag des von der ersten Wicklung im Joch alleine er­ zeugten Magnetfelds. Dementsprechend tritt auch bei hohen Einzel-Magnetfeldstärken im Joch keine Magnetsättigung auf, wenn nur die Differenz der Beträge der beiden Ein­ zel-Magnetfelder unter dem Sättigungsmagnetfeldbetrag liegt. Der erfindungsgemäße Linearmotor kann somit auch bei längeren Transportwegen eingesetzt werden. Werden keine langen Transportwege gefordert, so kann dementspre­ chend an Joch-Material gespart werden.According to the invention the object is achieved in that at least one of the legs of the yoke at least one second winding is provided, the one generated in the yoke Magnetic field that generated by the first winding in the yoke Magnetic field is directed in the opposite direction. That from the second winding in the yoke superimposed magnetic field the Ma generated by the first winding in the yoke gnetfeld. Since it is directed in the opposite direction, the amount of the total magnetic field as a result of the overlay tion of the two magnetic fields is significantly lower than that Amount of the first winding in the yoke alone generated magnetic field. Accordingly, even at high Single magnetic field strengths in the yoke no magnetic saturation on if only the difference in the amounts of the two on zel magnetic fields below the saturation magnetic field amount lies. The linear motor according to the invention can therefore also can be used for longer transport routes. Will no long transport routes required, can accordingly saving on yoke material.

Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, daß wenigstens einer der Seitenschenkel des Jochs in einem zweiten Längenabschnitt des einen Teils mit wenigstens einer zweiten Wicklung versehen ist. Die Anbringung von im Vergleich zu den am selben Seitenschenkel angeordneten, ersten Wicklungen gegensinnig gewickelten. zweiten Wick­ lungen ermöglicht eine Vielzahl unterschiedlicher Be­ triebsarten des erfindungsgemäßen Linearmotors.Additionally or alternatively, it can be provided that at least one of the side legs of the yoke in one  second length section of one part with at least a second winding is provided. The attachment of im Compared to those arranged on the same side leg, first windings wound in opposite directions. second wick lungs enables a multitude of different conditions Operating modes of the linear motor according to the invention.

So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die ersten Wicklungen oder die zweiten Wicklungen als Antriebswick­ lungen und die jeweils anderen Wicklungen als Kompensati­ onswicklungen geschaltet sind, wobei die Antriebswick­ lungen auf den Läufer eine in Bewegungsrichtung des Läufers gerichtete Beschleunigungskraft ausüben, und wobei die Kompensationswicklungen auf den Läufer eine der Bewegungsrichtung des Läufers entgegengesetzt gerichtete Beschleunigungskraft ausüben.For example, it can be provided that the first Windings or the second windings as a drive winding lungs and the other windings as compensation onswicklungen are connected, the driving winding lungs on the runner in the direction of movement Exert directional acceleration force, and where the compensation windings on the rotor one of the Direction of movement of the rotor in the opposite direction Apply acceleration force.

Bei dem eingangs genannten, bekannten Linearmotor kann eine Änderung der Antriebskraft in Stärke und Richtung nur durch eine entsprechende Steuerung des Wicklungsstroms erfolgen, insbesondere muß zur Abbremsung des Läufers die Stromrichtung umgekehrt werden. Erfindungsgemäß wird dagegen vorgeschlagen, daß die ersten Wicklungen als Antriebswicklungen und die zweiten Wicklungen als Kompen­ sationswicklungen geschaltet sind, wenn das andere Teil relativ zum anderen Teil aus dem ersten Längenabschnitt des einen Teils in den zweiten Längenabschnitt des einen Teils übergeführt werden soll und im zweiten Längen­ abschnitt abgebremst werden soll. So kann beispielsweise bei einer identischen Auslegung der ersten und zweiten Wicklungen in Wicklungszahl und Wicklungsdichte das andere Teil von den als Antriebswicklungen geschalteten Wick­ lungen aus einem Zustand, in welchem er gegenüber dem einen Teil ruht, auf eine Sollgeschwindigkeit beschleunigt werden, dann mit dieser Sollgeschwindigkeit einen nicht bewickelten Längenabschnitt des einen Teils durchlaufen und schließlich von den als Kompensationswicklungen beschalteten Wicklungen wieder zum Stillstand abgebremst werden, ohne daß eine Änderung des die Wicklungen durch­ fließenden Stroms nach Betrag oder Richtung notwendig wäre. Wird der Strom am Ende des Transportwegs nicht abgeschaltet, so wird das andere Teil ohne Änderung der Stromrichtung wieder in seine Ausgangsposition zurückge­ führt, wobei nunmehr die zweiten Wicklungen die Funktion der Antriebswicklungen und die ersten Wicklungen die Funktion der Kompensationswicklungen übernehmen. Insgesamt ergibt sich also eine oszillierende Bewegung des anderen Teils.In the known linear motor mentioned at the beginning, can a change in driving force in strength and direction only by appropriate control of the winding current take place, in particular, to slow down the rotor Current direction can be reversed. According to the invention against it suggested that the first windings as Drive windings and the second windings as Kompen station windings are switched when the other part relative to the other part from the first length section one part in the second length section of one Partly to be transferred and in second lengths section is to be braked. For example with an identical design of the first and second Windings in number of turns and winding density the other Part of the winding connected as drive windings lungs from a state in which he is opposed to the a part rests, accelerated to a target speed then, at this target speed, not one pass through the wound length section of one part and finally from the compensation windings  wired windings braked to a standstill again without changing the windings flowing current by amount or direction necessary would. If the electricity is not at the end of the transport route is switched off, the other part is changed without changing the Current direction back to its starting position leads, with the second windings now functioning of the drive windings and the first windings the Take over the function of the compensation windings. A total of so there is an oscillating movement of the other Part.

Es ist jedoch auch möglich, daß die ersten Wicklungen als Antriebswicklungen und die zweiten Wicklungen als Kompen­ sationswicklungen beschaltet sind, wenn sich das andere Teil im Bereich des ersten Längenabschnitts des einen Teils befindet, und daß die zweiten Wicklungen als An­ triebswicklungen und die ersten Wicklungen als Kompensa­ tionswicklungen beschaltet sind, wenn sich das andere Teil im Bereich des zweiten Längenabschnitts des einen Teils befindet und das andere Teil in Bewegungsrichtung über den zweiten Längenabschnitt des einen Teils hinaus bewegt werden soll. Hierdurch wird die von den Wicklungen er­ zeugte und auf das andere Teil ausgeübte Kraft beim Übergang des anderen Teils aus dem ersten in den zweiten Längenabschnitt in ihrer Richtung beibehalten, so daß das andere Teil auf dem gesamten, innerhalb des Linearmotors verlaufenden Transportweg beschleunigt wird und den Bereich des Linearmotors verlassen kann.However, it is also possible that the first windings as Drive windings and the second windings as Kompen station windings are connected when the other Part in the area of the first length section of one Partly located, and that the second windings as An drive windings and the first windings as a compensation tion windings are connected when the other part in the area of the second length section of one part and the other part in the direction of movement over the second length of one part moved out shall be. This will cause the windings witnessed and exerted force on the other part at Transition of the other part from the first to the second Maintain length section in their direction, so that other part on the whole, inside the linear motor is accelerated and the Can leave the range of the linear motor.

Zur Vereinfachung der Steuerung der Bewegung des Läufers wird vorgeschlagen, daß zwischen benachbarten ersten und zweiten Wicklungen jeweils wenigstens ein Sensor-Element angeordnet ist zur Erfassung der Relativstellung der beiden Teile, Stator und Läufer, und daß die Beschaltung der ersten und zweiten Wicklungen als Antriebswicklungen bzw. Kompensationswicklungen in Abhängigkeit der von den Sensor-Elementen erfaßten Signale erfolgt. Das Vorsehen von Sensor-Elementen ist von Vorteil, da die Beschleuni­ gung des Läufers, welche von der von den Wicklungen auf den Läufer ausgeübten Kraft hervorgerufen wird, von der Masse des Läufers abhängt, die auf den Läufer ausgeübte Kraft jedoch nicht von der Masse des Läufers abhängt. Läufer unterschiedlicher Masse bzw. Läufer, welche unter­ schiedliche Massen mit sich führen, durchlaufen den Transportweg somit mit unterschiedlichen Geschwindig­ keiten. Es ist daher von Vorteil, die Beschaltung der Wicklungen in Abhängigkeit von der Position des Läufers vorzunehmen.To simplify the control of the movement of the runner it is proposed that between adjacent first and second windings each have at least one sensor element is arranged to detect the relative position of the two parts, stator and rotor, and that the wiring the first and second windings as drive windings or compensation windings depending on the  Sensor elements detected signals takes place. The provision of sensor elements is advantageous because the acceleration the runner, which is different from that of the windings force exerted on the runner by which Mass of the runner depends on the mass exerted on the runner However, the force does not depend on the mass of the runner. Runners of different masses or runners, which under carry different masses with them, go through the Transport route thus at different speeds keiten. It is therefore advantageous to connect the Windings depending on the position of the rotor to make.

Dadurch, daß in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die ersten und/oder zweiten Wicklungen eine in Richtung der Längsachse des die jeweilige Wicklung tra­ genden Seitenschenkels variable Wicklungsdichte aufweisen, kann bei konstantem Speisestrom eine ortsabhängige Be­ schleunigungs- bzw. Bremskraft auf den Läufer ausgeübt werden, so daß man ein vorgegebenes Fahrprofil erreichen kann.The fact that in an advantageous development Invention the first and / or second windings one in Direction of the longitudinal axis of the respective winding tra side winding have variable winding density, can with a constant supply current a location-dependent Be acceleration or braking force exerted on the rotor be so that you can achieve a predetermined driving profile can.

Damit auch sich zwischen den Seitenschenkeln bewegende andere Teile den Bereich des Linearmotors relativ zum einen Teil verlassen können, wird vorgeschlagen, daß die Querschenkel des Jochs jeweils einen relativ zu den Seitenschenkeln aus einer von den Längsachsen der Seiten­ schenkel festgelegten Ebene versetzten Hauptabschnitt aufweisen, welcher mit den zugeordneten Seitenschenkeln über jeweils einen Verbindungsabschnitt verbunden ist.So that moving between the side legs other parts the area of the linear motor relative to the can leave a part, it is proposed that the Cross legs of the yoke each one relative to the Side legs from one of the long axes of the sides leg stipulated plane offset main section have, which with the associated side legs is connected via a connecting section in each case.

In einer Ausführungsform des Linearmotors ist vorgesehen, daß der Linearmotor zylinder-symmetrisch ausgebildet ist mit einem einen Seitenschenkel des Jochs bildenden, die Motorachse festlegenden, zylindrischen Jochkern und einem einen zweiten Seitenschenkel des Jochs bildenden, den Jochkern unter Bildung eines Ringraums mit Abstand umgreifenden, hohlzylindrischen Jochmantel, wobei das andere Teil hülsenförmig ausgebildet und im Ringraum angeordnet ist.In one embodiment of the linear motor, that the linear motor is cylinder-symmetrical with a side leg of the yoke that Cylindrical yoke core and a a second side leg of the yoke, the Yoke core with formation of an annular space at a distance  encompassing, hollow cylindrical yoke shell, the other part sleeve-shaped and in the annulus is arranged.

Eine besonders effektive Einspeisung des vom Läuferma­ gneten erzeugten Magnetfelds in das Joch kann dadurch erreicht werden, daß Wicklungsabschnitte der ersten und zweiten Wicklungen zwischen am Joch vorgesehenen Polzähnen angeordnet sind.A particularly effective feed-in from the runner ma The magnetic field generated in the yoke can thereby achieved that winding sections of the first and second windings between pole teeth provided on the yoke are arranged.

Ein beliebig langer Transportweg kann durch eine Linear­ motoranordnung gewährleistet werden, welche in Bewegungs­ richtung des Läufers aufeinanderfolgend angeordnete Linearmotoren umfaßt.A linear route can be used for any length of transport Motor arrangement can be ensured, which is in motion Direction of the runner successively arranged Includes linear motors.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es stellt dar:The invention is based on the drawing Embodiments explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Linearmotors mit an den Querschenkeln angeordneten zweiten Wicklungen; Fig. 1 shows a first embodiment of the linear motor are arranged on the transverse limbs second windings;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Linearmotors mit an den Seitenschenkeln angeordneten zweiten Wicklungen;2 shows a second embodiment of the linear motor is arranged on the side legs second windings.

Fig. 3 eine Teilansicht einer aus Linearmotoren einer dritten Ausführungsform zusammengesetzten Linearmotoranordnung; Fig. 3 is a partial view of an assembled linear motors of a third embodiment of the linear motor assembly;

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform des Linearmotors mit zwischen Polzähne aufgenommenen Wicklungs­ abschnitten der ersten und zweiten Wicklungen an den Seitenschenkeln; Fig. 4 shows a fourth embodiment of the linear motor with winding portions between the pole teeth of the first and second windings on the side legs;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Seitenschenkels einer fünften Ausführungsform des Linearmotors mit örtlich variierender Wicklungsdichte; Fig. 5 is a schematic representation of a side leg of a fifth embodiment of the linear motor with locally varying winding density;

Fig. 6 eine zylinder-symmetrisch ausgebildete Ausführungsform des Linearmotors. Fig. 6 shows a cylinder-symmetrical embodiment of the linear motor.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Linearmotors dargestellt. Der Linearmo­ tor 10 umfaßt einen Läufer 12 und einen Stator 14. In dem dargestellten Beispiel umfaßt der Stator 14 zwei sich im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung A des Läufers 12 erstreckende Seitenschenkel 16 und 18 sowie zwei sich im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung A er­ streckende Querschenkel 20 und 22. Die Seitenschenkel 16 und 18 und die Querschenkel 20 und 22 bilden zusammen ein Joch 23 des Stators 14. An den Seitenschenkeln 16 und 18 sind erste Wicklungen 24 und 26 angeordnet, welche als Antriebswicklungen für den Läufer 12 dienen. An den Querschenkeln 20 und 22 sind als Kompensationswicklungen dienende zweite Wicklungen 28 und 30 angeordnet, deren im Joch 23 erzeugtes Magnetfeld dem von den ersten Wicklungen 24 und 26 erzeugten Magnetfeld entgegengesetzt gerichtet ist. Der Läufer 12 umfaßt einen Dauermagneten 32, dessen Magnetfluß über das magnetisch hoch leitfähige Joch geschlossen wird. Werden die Antriebsspulen 24 und 26 mit Gleichstrom beschickt, so resultiert aus der Bewegung der den Strom tragenden Ladungen in dem Magnetfeld des Ma­ gneten 32 eine den Läufer 12 antreibende Lorentz-Kraft, welche um so größer ist, je größer die Stromstärke des Gleichstroms ist, je höher der vom Magneten 32 erzeugte magnetische Fluß ist und je mehr stromdurchflossene Windungen der Wicklungen im Bereich des Magneten 32 von dessen Magnetfeld durchsetzt werden, d. h. je höher die Wicklungsdichte im Bereich des Magneten 32 ist. Hierbei ist es unerheblich, ob der Magnet 32 von einem Permanent­ magneten oder einem Elektromagneten gebildet ist. In Fig. 1 a first embodiment is shown of a linear motor according to the invention. The Linearmo gate 10 includes a rotor 12 and a stator 14th In the example shown, the stator 14 comprises two side legs 16 and 18 which extend substantially parallel to the direction of movement A of the rotor 12 and two cross legs 20 and 22 which extend substantially perpendicular to the direction of movement A. The side legs 16 and 18 and the cross legs 20 and 22 together form a yoke 23 of the stator 14 . First windings 24 and 26 are arranged on the side legs 16 and 18 and serve as drive windings for the rotor 12 . Second windings 28 and 30 serving as compensation windings are arranged on the transverse legs 20 and 22 , the magnetic field generated in the yoke 23 being directed in the opposite direction to the magnetic field generated by the first windings 24 and 26 . The rotor 12 comprises a permanent magnet 32 , the magnetic flux of which is closed via the magnetically highly conductive yoke. If the drive coils 24 and 26 are supplied with direct current, the movement of the charges carrying the current in the magnetic field of the magnet 32 results in a Lorentz force which drives the rotor 12 , which is greater the greater the current intensity of the direct current, the higher the magnetic flux generated by the magnet 32 and the more current-carrying turns of the windings in the area of the magnet 32 are penetrated by its magnetic field, ie the higher the winding density in the area of the magnet 32 . It is irrelevant whether the magnet 32 is formed by a permanent magnet or an electromagnet.

Bevorzugt ist jedoch die Bestückung des Läufers 12 mit einem Permanentmagneten, da hierdurch das Problem der Stromzufuhr zu den Magneten vermieden ist. Auch ist es nicht unbedingt erforderlich, daß zwei Querschenkel vorgesehen sind. Es wäre unter Umständen auch ausreichend, wenn der Magnet 32 seinen Magnetfluß über die beiden Seitenschenkel 16 und 18 und einen Querschenkel, bei­ spielsweise den Querschenkel 22, schließen könnte.However, it is preferred to equip the rotor 12 with a permanent magnet, since this avoids the problem of supplying current to the magnets. It is also not absolutely necessary that two cross legs are provided. Under certain circumstances, it would also be sufficient if the magnet 32 could close its magnetic flux via the two side legs 16 and 18 and a cross leg, for example the cross leg 22 .

Der durch die Antriebswicklungen fließende Gleichstrom erzeugt im Joch 23 einen magnetischen Fluß, welcher bei der Auslegung des Linearmotors berücksichtigt werden muß, da er dem Magnetfluß des Magneten 32 überlagert ist. Insbesondere besteht in den Bereichen, in welchen die beiden Magnetflüsse gleich gerichtet sind, das Problem, daß durch die Überlagerung die Magnetsättigung des Joch­ materials erreicht werden kann. In diesem Fall könnte dann weniger Magnetfluß des Magneten 32 in das Joch 23 eintre­ ten, was zu einer Verminderung der Vortriebseffektivität des Linearmotors 10 führen würde. Dadurch, daß die zweiten Wicklungen 28 und 30 so mit Gleichstrom beschickt werden, daß das von ihnen im Joch 23 erzeugte Magnetfeld dem von den Wicklungen 24 und 26 erzeugten Magnetfeld entgegenge­ setzt gerichtet ist, wird der Magnetfluß der Wicklungen 24 und 26 von dem Magnetfluß der Wicklungen 28 und 30 zumin­ dest teilweise kompensiert. Im Idealfall heben sich die magnetischen Flüsse der Antriebswicklungen 24 und 26 und der Kompensationswicklungen 28 und 30 gegenseitig genau auf, so daß der Magnetfluß im Joch 23 lediglich vom Magneten 32 hervorgerufen wird. Gleichzeitig reduzieren die Kompensationswicklungen 28 und 30 auch die Induktivi­ tät des Linearmotors 10, was sich äußerst günstig auf dessen Regelungseigenschaften auswirkt, insbesondere sind die Ansprechzeiten auf Steuersignale reduziert.The direct current flowing through the drive windings generates a magnetic flux in the yoke 23 , which must be taken into account when designing the linear motor, since it is superimposed on the magnetic flux of the magnet 32 . In particular, there is the problem in the areas in which the two magnetic fluxes are directed in the same way that the magnetic saturation of the yoke material can be achieved by the superimposition. In this case, less magnetic flux of the magnet 32 could then enter the yoke 23 , which would lead to a reduction in the propulsion effectiveness of the linear motor 10 . Characterized in that the second windings 28 and 30 are charged with direct current so that the magnetic field generated by them in the yoke 23 is directed against the magnetic field generated by the windings 24 and 26 , the magnetic flux of the windings 24 and 26 is from the magnetic flux Windings 28 and 30 at least partially compensated. In the ideal case, the magnetic fluxes of the drive windings 24 and 26 and the compensation windings 28 and 30 cancel each other exactly, so that the magnetic flux in the yoke 23 is only caused by the magnet 32 . At the same time, the compensation windings 28 and 30 also reduce the inductance of the linear motor 10 , which has an extremely favorable effect on its control properties, in particular the response times to control signals are reduced.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearmotors dargestellt. Im Vergleich mit Fig. 1 erhalten analoge Teile gleiche Bezugszeichen, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Bei dem Linearmotor 110 sind die zweiten Wicklungen 128 und 130 nicht mehr an den Querschenkeln 120 bzw. 122 angeordnet, sondern nunmehr, genau wie die ersten Wicklungen 124 und 126, an den Seitenschenkeln 116 und 118. Somit können auch die zweiten Wicklungen 128 und 130 eine Kraft auf den Läufer 112 ausüben, wenn dieser in den Bereich des die Wicklungen 128 und 130 tragenden Längenabschnitts der Seitenschenkel 116 und 118 kommt.In FIG. 2, a second embodiment of the linear motor according to the invention. In comparison with FIG. 1, analog parts are given the same reference numerals, but increased by the number 100. In the linear motor 110 , the second windings 128 and 130 are no longer arranged on the transverse legs 120 and 122 , but now, just like the first windings 124 and 126 , on the side legs 116 and 118 . Thus, the second windings 128 and 130 can also exert a force on the rotor 112 if it comes into the region of the length section of the side legs 116 and 118 carrying the windings 128 and 130 .

Bei einer Integration der als Kompensationswicklungen für die ersten Wicklungen 124 und 126 geschalteten zweiten Wicklungen 128 und 130 in den Transportweg des Läufers 112 sind verschiedene Betriebsweisen denkbar. Soll der Läufer 112 beispielsweise aus einem dem Querschenkel 122 nahege­ legenen Längenabschnitt 116a/118a der Seitenschenkel 116 und 118 in einen dem Querschenkel 120 nahegelegenen Längenabschnitt 118b/118b der Seitenschenkel 116 und 118 übergeführt werden und danach wieder in den Längenab­ schnitt 116a/118a zurückgeführt werden, so kann dies dadurch erreicht werden, daß die Wicklungen 124 und 126 als Antriebswicklungen und die Wicklungen 128 und 130 als Kompensationswicklungen geschaltet sind, wobei die Wick­ lungen 124, 126, 128 und 130 jeweils gleiche Wicklungsdichte und gleiche Wicklungslänge aufweisen. Der Läufer 112 wird dann im Bereich der Wicklungen 124 und 128 in Richtung des Pfeils A auf eine Sollgeschwindigkeit beschleunigt, wenn die Wicklungen 124 und 126 dementsprechend mit Gleichstrom beschickt werden. Nach der Beschleunigung durchläuft der Läufer 112 einen nicht bewickelten Längenabschnitt 116c/118c der Seitenschenkel 116 bzw. 118, bevor er zwischen die Wicklungen 128 und 130 eintritt. Die Wick­ lungen 128 und 130 üben dann, wenn sie nach wie vor als Kompensationswicklungen für die Antriebswicklungen 124 und 126 geschaltet sind, eine in Richtung des Pfeils B ge­ richtete Bremskraft auf den Läufer 112 aus und bremsen ihn bis zum Stillstand ab. Wird der Strom nach Erreichen des Stillstands des Läufers 112 nicht abgeschaltet, so üben die Wicklungen 128 und 130 auf den Läufer 112 nach wie vor eine in Richtung des Pfeils B gerichtete Kraft aus, so daß dieser wieder in Richtung auf den Längenabschnitt 116a/118a hin beschleunigt wird. Die Wicklungen 128 und 130 wirken nunmehr als Antriebswicklungen, die Wicklungen 124 und 126 als Kompensationswicklungen. Der Läufer 112 wird also von den Wicklungen 128 und 130 auf seine Soll­ geschwindigkeit beschleunigt, durchläuft dann den nicht bewickelten Längenabschnitt 116c/118c, um schließlich von den Wicklungen 124 und 126 wieder zum Stillstand abge­ bremst zu werden. Wird der Gleichstrom weiterhin nicht abgeschaltet, so beginnt die Bewegung des Läufers 112, ausgehend vom Längenabschnitt 116a/118a, erneut. Es ergibt sich somit eine oszillierende Bewegung des Läufers 112 zwischen den Längenabschnitten 116a/118a und 116b/118b.When the second windings 128 and 130 connected as compensation windings for the first windings 124 and 126 are integrated into the transport path of the rotor 112 , different operating modes are conceivable. If the rotor 112 for example of a the transverse leg 122 nahege superior length portion 116 a / 118 a of the side legs 116 and 118 in a the transverse leg 120 nearby length portion 118 b / 118 b of the side limbs are converted 116 and 118 and then cut again in the Längenab 116 a / 118 a are returned, so this can be achieved in that the windings 124 and 126 are connected as drive windings and the windings 128 and 130 as compensation windings, the windings 124 , 126 , 128 and 130 each having the same winding density and the same winding length exhibit. The rotor 112 is then accelerated in the area of the windings 124 and 128 in the direction of arrow A to a desired speed if the windings 124 and 126 are accordingly supplied with direct current. After acceleration, the rotor 112 passes through an unwinded length section 116 c / 118 c of the side legs 116 and 118 , respectively, before entering between the windings 128 and 130 . The windings 128 and 130 then, if they are still connected as compensation windings for the drive windings 124 and 126 , exert a braking force in the direction of arrow B on the rotor 112 and brake it to a standstill. If the current is not switched off after the rotor 112 has come to a standstill, the windings 128 and 130 continue to exert a force on the rotor 112 in the direction of the arrow B, so that the latter again moves in the direction of the longitudinal section 116 a / 118 a is accelerated. The windings 128 and 130 now act as drive windings, the windings 124 and 126 as compensation windings. The rotor 112 is thus accelerated by the windings 128 and 130 to its desired speed, then passes through the unwinded length section 116 c / 118 c, in order to be finally braked to a standstill by the windings 124 and 126 again. If the direct current is still not switched off, the movement of the rotor 112 starts again, starting from the length section 116 a / 118 a. This results in an oscillating movement of the rotor 112 between the longitudinal sections 116 a / 118 a and 116 b / 118 b.

Daneben ist es jedoch auch möglich, den Läufer 112 auch im Bereich der Wicklungen 128 und 130 weiter in Richtung des Pfeils A zu beschleunigen. Hierzu muß allerdings die Richtung des die Wicklungen 124, 126, 128 und 130 durchset­ zenden Stroms umgeschaltet werden, wenn sich der Läufer 112 im Bereich der unbewickelten Längenabschnitte 116c und 118c befindet. Dieses Umschalten kann beispielsweise von Hand oder automatisch nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach Einschalten des Stroms erfolgen. Besonders einfach und zuverlässig ist es jedoch, im Längenabschnitt 116c/118c Sensoren bzw. Schaltelemente 134 vorzusehen, welche den Strom dann umschalten, wenn der Läufer 112 sich an ihnen vorbei bewegt. Um dem Läufer 112 nach erneuter Beschleunigung in Richtung des Pfeils A durch die Wick­ lungen 128 und 130 ein Austreten aus dem Linearmotor 110 zu ermöglichen, kann beispielsweise der Querschenkel 120, wie in Fig. 2 mit gestrichelten Linien 136 angedeutet ist, weggelassen werden. Der Rückschluß des Magnetstroms des Dauermagneten 132 erfolgt dann lediglich über den Quer­ schenkel 122 und die Seitenschenkel 116 und 118.In addition, however, it is also possible to accelerate rotor 112 further in the direction of arrow A in the area of windings 128 and 130 . To do this, however, the direction of the current passing through the windings 124 , 126 , 128 and 130 must be switched over when the rotor 112 is in the region of the unwound longitudinal sections 116 c and 118 c. This switching can take place, for example, manually or automatically after a predetermined period of time after the power has been switched on. However, it is particularly simple and reliable to provide sensors or switching elements 134 in the length section 116 c / 118 c which switch the current when the rotor 112 moves past them. In order to allow the rotor 112 after renewed acceleration in the direction of arrow A through the windings 128 and 130 to emerge from the linear motor 110 , the transverse leg 120 , for example, as indicated in FIG. 2 with dashed lines 136 , can be omitted. The conclusion of the magnetic current of the permanent magnet 132 then takes place only via the cross leg 122 and the side legs 116 and 118 .

In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform des Linearmotors dargestellt, welche sich besonders gut für die vorstehend beschriebene Betriebsweise eignet. Analoge Teile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch vermehrt um die Zahl 200. Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist der Linearmotor 210 Querschenkel 220 und 222 auf, welche die Bewegung des Läufers 212 aus dem Bereich des Linearmotors 210 heraus nicht behindern. Hierzu weisen die Querschenkel 220 bzw. 222 jeweils einen relativ zu den Seitenschenkeln 216 und 218 aus einer von den Längsachsen der Seitenschenkel festgelegten Ebene versetzten Hauptabschnitt 220a bzw. 222a auf, welcher mit den Seitenschenkeln 216 und 218 über jeweils einen Verbindungsabschnitt 220b bzw. 222b verbun­ den ist.In Fig. 3, a third embodiment of the linear motor is shown, which are particularly well suited for the above-described mode of operation. Analog parts are again provided with the same reference numerals, but increased by the number 200. In contrast to the embodiment shown in FIG. 2, the linear motor 210 has cross legs 220 and 222 which do not move the rotor 212 out of the area of the linear motor 210 hinder. For this purpose, the cross legs 220 and 222 each have a main section 220 a and 222 a, which is offset relative to the side legs 216 and 218 from a plane defined by the longitudinal axes of the side legs and which is connected to the side legs 216 and 218 via a connecting section 220 b and 222 b is connected.

Der Linearmotor 210 ermöglicht eine Hintereinanderschal­ tung beliebig vieler solcher Linearmotoren. Nachdem der Läufer 212 beispielsweise aus dem Linearmotor 210a ausge­ treten ist, tritt er in den Längenabschnitt 216a/218a des Linearmotors 210 ein, wird von den Antriebswicklungen 224 und 226 in Richtung des Pfeils A beschleunigt, durchläuft dann einen unbewickelten Längsabschnitt 216c/218c des Linearmotors 210 und betätigt hierbei das Schaltelement 234, welches ein Umschalten des Gleichstroms in den Spulen 224, 228, 228 und 230 bewirkt. Somit wird der Läufer 212 anschließend von den Wicklungen 228 und 230 ebenfalls in Richtung des Pfeils A weiter beschleunigt und verläßt nach Durchlaufen des Längenabschnitts 216b/218b den Linearmotor 210 in Richtung zum Linearmotor 210b. In dem Längenab­ schnitt 216b/218b kann ein weiterer Sensor bzw. Schalter 238 vorgesehen sein, welcher den die Wicklungen 224, 226, 228 und 230 des Linearmotors 210 durchfließenden Strom abschaltet und eine Beschickung der Wicklungen des nächstfolgenden Linearmotors 210b bewirkt, so daß der Läufer 212 vom Linearmotor 210b weiter in Richtung des Pfeils A beschleunigt wird. Mit einer derartigen Linear­ motoranordnung lassen sich prinzipiell beliebig lange Transportwege realisieren.The linear motor 210 enables a series connection of any number of such linear motors. After the rotor 212 emerges from the linear motor 210 a, for example, it enters the longitudinal section 216 a / 218 a of the linear motor 210 , is accelerated by the drive windings 224 and 226 in the direction of arrow A, then passes through an unwound longitudinal section 216 c / 218 c of the linear motor 210 and actuates the switching element 234 , which causes a switching of the direct current in the coils 224 , 228 , 228 and 230 . Thus, the rotor 212 is then further accelerated by the windings 228 and 230 in the direction of arrow A and, after passing through the length section 216 b / 218 b, leaves the linear motor 210 in the direction of the linear motor 210 b. In the Längenab section 216 b / 218 b, a further sensor or switch 238 can be provided, which switches off the current flowing through the windings 224 , 226 , 228 and 230 of the linear motor 210 and causes the windings of the next linear motor 210 b to be fed, so that the rotor 212 is further accelerated in the direction of arrow A by the linear motor 210 b. With such a linear motor arrangement, transport paths of any length can in principle be realized.

Prinzipiell ermöglichen aus die Ausführungsformen des Linearmotors gemäß den Fig. 1 und 2 eine Hintereinan­ derschaltung beliebig vieler derartiger Linearmotoren. Der Läufer ist in diesem Fall dann nicht zwischen den Seiten­ schenkeln geführt, sondern kann beispielsweise oberhalb der Seitenschenkel geführt sein mit entsprechender Magnetisierung der oberhalb der Seitenschenkel angeord­ neten Teile des Läufers. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 hat jedoch neben der einfacheren seitlichen Führung auch den Vorteil geringerer Bauhöhe des Linearmotors.In principle, from the embodiments of the linear motor according to FIGS . 1 and 2, one can connect any number of such linear motors. In this case, the runner is not guided between the sides of the legs, but can, for example, be guided above the side legs with corresponding magnetization of the parts of the runner arranged above the side legs. The embodiment according to Fig. 3, however, in addition to the simpler lateral guide also has the advantage of lower overall height of the linear motor.

In Fig. 4 ist eine vierte Ausführungsform des Linearmotors dargestellt, wobei analoge Teile mit gleichen Bezugszei­ chen versehen sind, jedoch vermehrt um die Zahl 300. Beim Linearmotor 310 sind die Antriebs- und Kompensationswick­ lungen in Wicklungsabschnitte 324a-d, 326a-d, 328a-d und 330a-d unterteilt, welche zwischen an den Seiten­ schenkeln 316 und 318 ausgebildete Polzähne 340 eingelegt sind. Durch diese Polzähne 340 werden unerwünschte Luft­ spalte zwischen dem Läufer 312 und dem Joch 323 vermieden. Derartige Luftspalte sind unerwünscht, da sie den Über­ tritt des Magnetflusses des Magneten 332 in das Joch erschweren und somit die Effektivität des Linearmotors 310 negativ beeinflussen.In Fig. 4, a fourth embodiment of the linear motor is shown, wherein analog parts are provided with the same reference numerals, but increased by the number 300. In the linear motor 310 , the drive and compensation windings are in winding sections 324 a-d, 326 a-d, 328 a-d and 330 a-d divided, which are inserted between legs 316 and 318 formed on the sides pole teeth 340 . Through these pole teeth 340 , unwanted air gaps between the rotor 312 and the yoke 323 are avoided. Such air gaps are undesirable because they make the magnetic flux of the magnet 332 difficult to enter into the yoke and thus have a negative effect on the effectiveness of the linear motor 310 .

In Fig. 5 ist grob schematisch ein Seitenschenkel einer weiteren Ausführungsform mit örtlich variierender Wick­ lungsdichte dargestellt. Der Seitenschenkel 416 weist eine Antriebswicklung 424 und eine Kompensationswicklung 428 auf, welche beide eine in Richtung der Längsachse des Seitenschenkels 416 örtlich variierende Wicklungsdichte aufweisen. Insbesondere in den Beschleunigungs- bzw. Bremsabschnitten 424e und 428e der Wicklungen 424 und 428, d. h. angrenzend an die Längenabschnitte 416a bzw. 416b des Seitenschenkels 416, ist eine hohe Wicklungsdichte er­ wünscht, um ein schnelles Anfahren bzw. ein effektives Abbremsen des Läufers zu ermöglichen. Die an den Längen­ abschnitt 416c angrenZenden Wicklungsabschnitte 424f und 428f der Wicklungen 424 und 428 können eine geringere Wicklungsdichte aufweisen, da es hier vorwiegend darauf ankommt, daß sich der Läufer mit seiner vorbestimmten Sollgeschwindigkeit weiter bewegt, d. h. daß insbesondere Reibungsverluste ausgeglichen werden.In Fig. 5, a side leg of a further embodiment with a locally varying winding density is shown roughly schematically. The side leg 416 has a drive winding 424 and a compensation winding 428 , both of which have a winding density that varies locally in the direction of the longitudinal axis of the side leg 416 . In particular in the acceleration and braking sections 424 e and 428 e of the windings 424 and 428 , ie adjacent to the longitudinal sections 416 a and 416 b of the side leg 416 , a high winding density is desired in order to make a quick start or an effective braking of the runner. The adjacent to the length section 416 c winding sections 424 f and 428 f of the windings 424 and 428 can have a lower winding density, since it is important here that the rotor moves further with its predetermined target speed, ie in particular friction losses are compensated for.

In Fig. 6 ist eine zylinder-symmetrisch ausgebildete Ausführungsform des Linearmotors gezeigt. Analoge Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, jedoch vermehrt um die Zahl 500. Der Linearmotor 510 weist einen einen Seitenschenkel des Jochs 523 bildenden zylindrischen Jochkern 516 auf, welcher Wicklungen 524 und 526 trägt, wobei in Fig. 6 die Wicklung 526 teilweise durchbrochen dargestellt ist, um den Blick auf den sie tragenden Jochkern 516 freizugeben. An den Enden 516a und 516b des Jochkerns 516 sind scheibenförmige Querschenkel 520 und 522 angebracht, welche an ihrem äußeren Umfangsrand mit einem hohlzylindrischen Jochmantel 518 verbunden sind, welcher einen zweiten Seitenschenkel des Jochs 523 bildet. Zwischen dem Jochkern 516 und dem Jochmantel 518 ist ein Ringraum 542 ausgebildet, in welchem ein hülsenförmiger Läufer 512, den Jochkern 516 umgreifend, aufgenommen ist. Um eine Kraftübertragung des Läufers 512 auf einen außer­ halb des Linearmotors 510 angeordneten zu bewegenden Gegenstand (nicht gezeigt) ausüben zu können, kann einer der Querschenkel, beispielsweise der Querschenkel 520, weggelassen werden und der Läufer 512 über ein in Fig. 8 nicht dargestelltes, nicht magnetisierbares, axial ver­ laufendes Kraftübertragungsglied mit dem äußeren Gegen­ stand verbunden sein. Alternativ kann in dem Jochmantel 518 ein Langloch (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welches von einem nicht magnetisierbaren, radial verlau­ fenden und den Läufer 512 mit dem äußeren Gegenstand verbindenden Kraftübertragungsglied durchsetzt ist.In Fig. 6 is a cylinder-symmetrical embodiment is shown of the linear motor. Analog parts are provided with the same reference numerals, but increased by the number 500. The linear motor 510 has a yoke core 516 which forms a side leg of the yoke 523 and which bears windings 524 and 526 , the winding 526 being shown partially broken through in FIG. 6 to reveal the yoke core 516 carrying it. At the ends 516 a and 516 b of the yoke core 516 , disk-shaped cross legs 520 and 522 are attached, which are connected at their outer peripheral edge to a hollow cylindrical yoke shell 518 , which forms a second side leg of the yoke 523 . An annular space 542 is formed between the yoke core 516 and the yoke casing 518 , in which an sleeve-shaped rotor 512 , encompassing the yoke core 516 , is received. In order to be able to exert a force transmission from the rotor 512 to an object (not shown) arranged outside the linear motor 510 , one of the transverse limbs, for example the transverse limb 520 , can be omitted and the rotor 512 via a not shown in FIG. be non-magnetizable, axially ver power transmission member connected to the outer object stand. Alternatively, an elongated hole (not shown) can be provided in the yoke casing 518 , which is penetrated by a non-magnetizable, radially extending and force-transmitting member connecting the rotor 512 to the external object.

Erfindungsgemäß wird ein Linearmotor bereitgestellt, bei welchem der nutzbare Transportweg eines einzelnen Linear­ motors etwa zehn- bis hundertmal solang ist wie der Läufer und welcher mit Gleichstrom betrieben werden kann. Längere Linearmotoren können durch alternierend aufeinanderfol­ gende Antriebs- und Kompensationswicklungen realisiert werden, wobei dann statt des Gleichstroms ein Wechselstrom mit sehr niedriger Frequenz zum Betrieb des Linearmotors erforderlich ist. Die Antriebskraft kann örtlichen Gege­ benheiten durch eine Variation der Wicklungsdichte ange­ paßt werden, ohne daß der Wert der Antriebsstromstärke verändert werden muß. Auf Streckenabschnitten, welche ein Abbremsen des Läufers erfordern, kann eine entgegen der Bewegungsrichtung des Läufers gerichtete Bremskraft dadurch erzielt werden, daß in diesen Abschnitten Kompen­ sationswicklungen vorgesehen sind, d. h. Wicklungen mit im Vergleich zu den Antriebswicklungen umgekehrtem Wicklungssinn. Somit ist auch zum Erhalt solcher Brems­ strecken keine Umkehrung der Antriebsstromrichtung erfor­ derlich. Wird als Läufer ein Permanentmagnet verwendet, so hat dies zum einen den Vorteil, daß dem Läufer keine elektrische Energie zugeführt werden muß, welche dann auch nicht in Form von Wärme vom Läufer wieder abgeführt werden muß. Bei dem erfindungsgemäßen Linearmotor kann die Bremsenergie als Gleichstrom zurückgewonnen werden, wodurch er auch als "Lineargenerator" und "Lineartachome­ ter" verwendet werden kann.According to the invention, a linear motor is provided at which is the usable transport path of a single linear motors is about ten to a hundred times as long as the runner and which can be operated with direct current. Longer Linear motors can alternate in succession driving and compensation windings realized be, with an alternating current instead of the direct current with very low frequency for operating the linear motor is required. The driving force can be local conditions by varying the winding density be adjusted without the value of the drive current needs to be changed. On route sections, which a Braking the runner may require one against the Direction of movement of the rotor directed braking force can be achieved in that in these sections Kompen station windings are provided, d. H. Windings with im Reverse compared to the drive windings Sense of winding. So is also to get such brake do not need to reverse the drive current direction such. If a permanent magnet is used as a rotor, then On the one hand, this has the advantage that the runner has none electrical energy must be supplied, which then cannot be removed by the runner in the form of heat got to. In the linear motor according to the invention, the Braking energy can be recovered as direct current, making it also known as a "linear generator" and "lineartachome ter "can be used.

Claims (12)

1. Linearmotor (10; 110; 210; 310; 510) mit einem Stator (14; 114; 214; 314; 514) und einem relativ zum Stator beweg­ baren Läufer (12; 112; 212; 312; 512),
wobei eines der Teile (14; 114; 214; 314; 514), Stator oder Läufer, ein Joch (23; 123; 223; 323; 523) hoher magne­ tischer Leitfähigkeit umfaßt, welches Joch (23; 123; 223; 323; 523) wenigstens zwei länglich ausgebildete Seitenschenkel (16; 18; 116; 118; 216, 218; 316, 318; 416; 516, 518) mit jeweils im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des Läufers (12; 112; 212; 312; 512) verlaufender Längsachse und wenigstens einen länglich ausgebildeten Querschenkel (20, 22; 120, 122; 220, 222; 320, 322; 520, 522) zur Verbindung der wenigstens zwei Seitenschenkel (16, 18; 116; 118; 216, 218; 316, 318; 418; 516, 518) mit jeweils im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers (12; 112; 212; 312; 512) verlaufender Längsachse aufweist,
wobei das eine Teil (14; 114; 214; 314; 514) weiter wenigstens eine in einem ersten Längenabschnitt des einen Teils an wenigstens einem der Seitenschenkel (16, 18; 116, 118; 218, 218; 316, 318; 416; 516, 518) des Jochs (23; 123; 223; 323; 523) angeordnete, als Antriebswicklung betreibbare, erste Wicklung (24, 26; 124, 126; 224; 226; 324a-d, 328a-d; 424, 426; 524) umfaßt und
wobei das jeweils andere Teil, Läufer bzw. Stator, (12; 112; 212; 312; 512) wenigstens einen Magneten (32; 132; 232; 332) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß an wenigstens einem der Schenkel (16, 18, 20, 22; 116, 118, 120, 122; 216, 218, 220, 222; 316, 318, 320, 322; 516, 518, 520, 522) des Jochs wenigstens eine zweite Wicklung (28, 30; 128, 130; 228, 230; 328a-d, 330a-d; 428; 528) vorgesehen ist, deren im Joch (23; 123; 223; 323; 523) erzeugtes Magnet­ feld dem von der ersten Wicklung (24, 26; 124, 126; 224, 226; 324a-d, 326a-d; 424, 426; 524) im Joch (23; 123; 223; 323; 523) erzeugten Magnetfeld entgegengesetZt gerichtet ist.
1.Linear motor ( 10 ; 110 ; 210 ; 310 ; 510 ) with a stator ( 14 ; 114 ; 214 ; 314 ; 514 ) and a rotor ( 12 ; 112 ; 212 ; 312 ; 512 ) which can be moved relative to the stator,
one of the parts ( 14 ; 114 ; 214 ; 314 ; 514 ), stator or rotor, comprises a yoke ( 23 ; 123 ; 223 ; 323 ; 523 ) of high magnetic conductivity, which yoke ( 23 ; 123 ; 223 ; 323 ; 523 ) at least two elongated side legs ( 16 ; 18 ; 116 ; 118 ; 216 , 218 ; 316 , 318 ; 416 ; 516 , 518 ), each essentially parallel to the direction of movement of the rotor ( 12 ; 112 ; 212 ; 312 ; 512 ) extending longitudinal axis and at least one elongated cross leg ( 20 , 22 ; 120 , 122 ; 220 , 222 ; 320 , 322 ; 520 , 522 ) for connecting the at least two side legs ( 16 , 18 ; 116 ; 118 ; 216 , 218 ; 316 , 318 ; 418 ; 516 , 518 ) each with a longitudinal axis running essentially perpendicular to the direction of movement of the rotor ( 12 ; 112 ; 212 ; 312 ; 512 ),
wherein the one part ( 14 ; 114 ; 214 ; 314 ; 514 ) further at least one in a first longitudinal section of the one part on at least one of the side legs ( 16 , 18 ; 116 , 118 ; 218 , 218 ; 316 , 318 ; 416 ; 516 , 518 ) of the yoke ( 23 ; 123 ; 223 ; 323 ; 523 ) arranged first drive ( 24 , 26 ; 124 , 126 ; 224 ; 226 ; 324 a-d, 328 a-d; 424 , 426 ; 524 ) operable as a drive winding and
the other part, rotor or stator, ( 12 ; 112 ; 212 ; 312 ; 512 ) has at least one magnet ( 32 ; 132 ; 232 ; 332 ),
characterized,
that at least on one of the legs ( 16 , 18 , 20 , 22 ; 116 , 118 , 120 , 122 ; 216 , 218 , 220 , 222 ; 316 , 318 , 320 , 322 ; 516 , 518 , 520 , 522 ) of the yoke at least a second winding ( 28 , 30 ; 128 , 130 ; 228 , 230 ; 328 a-d, 330 a-d; 428 ; 528 ) is provided, the magnetic field generated in the yoke ( 23 ; 123 ; 223 ; 323 ; 523 ) that of the first Winding ( 24 , 26 ; 124 , 126 ; 224 , 226 ; 324 a-d, 326 a-d; 424 , 426 ; 524 ) in the yoke ( 23 ; 123 ; 223 ; 323 ; 523 ) is directed in the opposite direction.
2. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Querschenkel (20, 22) mit wenigstens einer zweiten Wicklung (28, 30) versehen ist.2. Linear motor according to claim 1, characterized in that at least one cross leg ( 20 , 22 ) is provided with at least one second winding ( 28 , 30 ). 3. Linearmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Seitenschenkel (116, 118; 216, 218; 316, 318; 416; 516, 518) des Jochs (123; 223; 323; 523) in einem zweiten Längenabschnitt des einen Teils (114; 214; 314; 514) mit wenigstens einer zweiten Wicklung (128, 130; 228, 230; 328a-d, 330a-d; 428; 528) versehen ist.3. Linear motor according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the side legs ( 116 , 118 ; 216 , 218 ; 316 , 318 ; 416 ; 516 , 518 ) of the yoke ( 123 ; 223 ; 323 ; 523 ) in a second Length section of one part ( 114 ; 214 ; 314 ; 514 ) is provided with at least one second winding ( 128 , 130 ; 228 , 230 ; 328 a-d, 330 a-d; 428 ; 528 ). 4. Linearmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Wicklungen (124, 126; 224, 226; 324a-d, 326a-d; 424, 426; 524) oder die zweiten Wicklungen als Antriebswicklungen und die jeweils anderen Wicklungen als Kompensationswicklungen geschaltet sind,
wobei die Antriebswicklungen auf den Läufer (112; 212; 312; 512) eine in Bewegungrichtung des Läufers gerichtete Beschleunigungskraft ausüben, und
wobei die Kompensationswicklungen auf den Läufer (112; 212; 312; 512) eine der Bewegungrichtung des Läufers entgegengesetzt gerichtete Beschleunigungskraft ausüben.
4. Linear motor according to claim 3, characterized in that the first windings ( 124 , 126 ; 224 , 226 ; 324 a-d, 326 a-d; 424 , 426 ; 524 ) or the second windings are connected as drive windings and the other windings as compensation windings ,
wherein the drive windings exert an acceleration force directed in the direction of movement of the rotor on the rotor ( 112 ; 212 ; 312 ; 512 ), and
wherein the compensation windings exert an acceleration force on the rotor ( 112 ; 212 ; 312 ; 512 ) which is opposite to the direction of movement of the rotor.
5. Linearmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Wicklungen (124, 126; 224, 226; 324a-d, 326a-d; 424, 426; 524) als Antriebswicklungen und die zweiten Wicklungen (128, 130; 228, 230; 328a-d, 330a-d; 428; 528) als Kompensationswicklungen geschaltet sind, wenn das andere Teil (112; 212; 312; 512) relativ zum einen Teil aus dem ersten Längenabschnitt des einen Teils (114; 214; 314; 514) in den zweiten Längenabschnitt des einen Teils übergeführt werden soll und im zweiten Längenabschnitt abgebremst werden soll.5. Linear motor according to claim 4, characterized in that the first windings ( 124 , 126 ; 224 , 226 ; 324 a-d, 326 a-d; 424 , 426 ; 524 ) as drive windings and the second windings ( 128 , 130 ; 228 , 230 ; 328 a-d, 330 a-d; 428 ; 528 ) are connected as compensation windings if the other part ( 112 ; 212 ; 312 ; 512 ) relative to one part from the first length section of the one part ( 114 ; 214 ; 314 ; 514 ) into the second length of one part is to be transferred and decelerated in the second length. 6. Linearmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten Wicklungen (124, 126; 224, 226; 324a-d, 326a-d; 424, 426; 524) als Antriebswicklungen und die zweiten Wicklungen (128, 130; 228, 230; 328a-d, 330a-d; 428; 528) als Kompensationswicklungen beschaltet sind, wenn sich das andere Teil (112; 212; 312; 512) im Bereich des ersten Längenabschnitts des einen Teils (114; 214; 314; 514) befin­ det, und
daß die zweiten Wicklungen (128, 130; 228, 230; 328a-d, 330a-d; 428; 528) als Antriebswicklungen und die ersten Wicklungen (124, 126; 224, 226; 324a-d, 326a-d; 424, 426; 524) als Kompensationswicklungen beschaltet sind, wenn sich das andere Teil (112; 212; 312; 512) im Bereich des zweiten Längenabschnitts des einen Teils (114; 214; 314; 514) befin­ det und das andere Teil relativ zum einen Teil über den zweiten Längenabschnitt des einen Teils hinaus bewegt werden soll.
6. Linear motor according to claim 4, characterized in
that the first windings ( 124 , 126 ; 224 , 226 ; 324 a-d, 326 a-d; 424 , 426 ; 524 ) as drive windings and the second windings ( 128 , 130 ; 228 , 230 ; 328 a-d, 330 a-d; 428 ; 528 ) are connected as compensation windings if the other part ( 112 ; 212 ; 312 ; 512 ) is located in the region of the first longitudinal section of the one part ( 114 ; 214 ; 314 ; 514 ), and
that the second windings ( 128 , 130 ; 228 , 230 ; 328 a-d, 330 a-d; 428 ; 528 ) as drive windings and the first windings ( 124 , 126 ; 224 , 226 ; 324 a-d, 326 a-d; 424 , 426 ; 524 ) are connected as compensation windings if the other part ( 112 ; 212 ; 312 ; 512 ) is located in the region of the second length section of the one part ( 114 ; 214 ; 314 ; 514 ) and the other part is relative to the part over the second length section one part should be moved out.
7. Linearmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen benachbarten ersten Wicklungen (24, 26; 124, 126; 224, 226; 324a, 326a; 424, 426; 524) und zweiten Wicklungen (28, 30; 128, 130; 228, 230; 328d, 330d; 428; 528) jeweils wenig­ stens ein Sensor-Element (134; 234, 238) angeordnet ist zur Erfassung der Relativstellung der beiden Teile, Stator (114; 214; 314; 514) und Läufer (112; 212; 312; 512), und
daß die Beschaltung der ersten Wicklungen (24, 26; 124, 126; 224, 226; 324a-d, 326a-d; 424, 426; 524) und zweiten Wick­ lungen (28, 30; 128, 130; 228, 230; 328a-d, 330a-d; 428; 528) als Antriebswicklungen bzw. Kompensationswicklungen in Abhän­ gigkeit der von den Sensor-Elementen (134; 234, 238) er­ faßten Signale erfolgt.
7. Linear motor according to one of claims 3 to 6, characterized in
that between adjacent first windings ( 24 , 26 ; 124 , 126 ; 224 , 226 ; 324 a, 326 a; 424 , 426 ; 524 ) and second windings ( 28 , 30 ; 128 , 130 ; 228 , 230 ; 328 d, 330 d; 428 ; 528 ) at least one sensor element ( 134 ; 234 , 238 ) is arranged to detect the relative position of the two parts, stator ( 114 ; 214 ; 314 ; 514 ) and rotor ( 112 ; 212 ; 312 ; 512 ), and
that the wiring of the first windings ( 24 , 26 ; 124 , 126 ; 224 , 226 ; 324 a-d, 326 a-d; 424 , 426 ; 524 ) and second windings ( 28 , 30 ; 128 , 130 ; 228 , 230 ; 328 ad , 330 a-d; 428 ; 528 ) as drive windings or compensation windings depending on the signals detected by the sensor elements ( 134 ; 234 , 238 ).
8. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Wicklungen (424) und/oder zweiten Wicklungen (428) eine in Richtung der Längsachse des die jeweilige Wicklung tragenden Seitenschenkels (416) va­ riable Wicklungsdichte aufweisen.8. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the first windings ( 424 ) and / or second windings ( 428 ) have a va riable winding density in the direction of the longitudinal axis of the side leg ( 416 ) carrying the respective winding. 9. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschenkel (220, 222) des Jochs (223) jeweils einen relativ zu den Seitenschenkeln (216, 218) aus einer von den Längsachsen der Seitenschenkel (216, 218) festge­ legten Ebene versetzten Hauptabschnitt (220a, 222a) auf­ weisen, welcher mit den zugeordneten Seitenschenkeln (216, 218) über jeweils einen Verbindungsabschnitt (220b, 222b) verbunden ist.9. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the transverse legs ( 220 , 222 ) of the yoke ( 223 ) each have a relative to the side legs ( 216 , 218 ) from one of the longitudinal axes of the side legs ( 216 , 218 ) festge Level offset main section ( 220 a, 222 a), which is connected to the associated side legs ( 216 , 218 ) via a respective connecting section ( 220 b, 222 b). 10. Linearmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (510) zylinder-symmetrisch ausge­ bildet ist mit einem einen Seitenschenkel (516) des Jochs (523) bildenden, die Motorachse festlegenden, zylin­ drischen Jochkern (516) und einem einen zweiten Seitenschenkel (518) des Jochs (523) bildenden, den Jochkern (516) unter Bildung eines Ringraums (542) mit Abstand umgreifenden, hohlzylin­ drischen Jochmantel (518), wobei das andere Teil (512) hülsenförmig ausgebil­ det und im Ringraum (542) angeordnet ist.10. Linear motor according to one of claims 3 to 8, characterized in that the linear motor ( 510 ) is formed cylinder-symmetrically with a side leg ( 516 ) of the yoke ( 523 ) forming, the motor axis defining, cylindrical yoke core ( 516 ) and a second side leg ( 518 ) of the yoke ( 523 ) forming the yoke core ( 516 ) forming an annular space ( 542 ) at a distance encompassing a hollow cylindrical yoke jacket ( 518 ), the other part ( 512 ) being sleeve-shaped and im Annulus ( 542 ) is arranged. 11. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wicklungsabschnitte (324a-d, 326a-d, 328a-d, 330a-d) der ersten und zweiten Wicklungen zwischen am Joch (323) vorgesehenen Polzähnen (340) angeordnet sind. 11. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that winding sections ( 324 a-d, 326 a-d, 328 a-d, 330 a-d) of the first and second windings are arranged between the pole teeth ( 340 ) provided on the yoke ( 323 ). 12. Linearmotoranordnung umfassend in Bewegungsrichtung des Läufers aufeinanderfolgend angeordnete Linearmotoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.12. Linear motor arrangement comprising in the direction of movement of the rotor successively arranged linear motors according to one of the preceding claims.
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