DE4243302C1

DE4243302C1 - Linear electric motor with extended and variable stroke - has ferromagnetic moving bar armature responding to EM control of flux path affording low inertia and fast response.

Info

Publication number: DE4243302C1
Application number: DE19924243302
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Mueller
Original assignee: INOPEX GES fur PRODUKTENTWICK
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2012-12-22

Abstract

The linear electric motor has a cylindrical ferromagnetic bar armature (22) extended by aluminium end-pieces (23) which is able to slide within an E-shaped magnetic yoke (12). The centre limb of the yoke (12) is either permanently magnetised or is surrounded by a coil (25) for electro-magnetisation. Two coils (21) encircle the bar on either side of the centre limb by means of which the normally symmetrical and divided flux path (26) induced by the magnet can be increased in either the left or right hand path and correspondingly reduced in the opposite path by the action of the flux (27). The bar is thereby moved left or right due to magnetic asymmetry depending on the flux direction. USE/ADVANTAGE - Simply constructed assembly with alternative modular parts to suit required stroke length. Longer power stroke without increase of cross-section to counter saturation. Minimised inertia and short response times.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearmotor, bei dem ein Stab aus ferromagnetischem Material als das bewegliche Teil axial ver schiebbar in den magnetischen Feldern eines Magneten sowie mindestens einer elektrischen Spule angeordnet ist derart, daß sich der, in Abstand von dem Stab durch ein Joch geführte, Fluß des Magneten im Bereich des Stabes in zwei gegenläufigen Richtungen auf zwei Abschnitte des Stabes verteilt und den magnetischen Fluß der Spule in Abhängigkeit von deren Strom flußrichtung in dem einen Abschnitt verstärkt und in dem anderen mindestens teilweise ausgleicht, und daß die Länge des Stabes derart ausgebildet ist, daß er je nach der ver stärkten magnetischen Flußrichtung durch Verschiebung nach der einen oder der anderen Seite einen größeren magnetischen Fluß aufnimmt und sich infolgedessen verschiebt.The invention relates to a linear motor in which a rod ferromagnetic material as the moving part axially ver slidable in the magnetic fields of a magnet as well at least one electrical coil is arranged such that the led through a yoke at a distance from the rod Flow of the magnet in the area of the rod in two opposite directions Directions divided into two sections of the rod and the magnetic flux of the coil depending on its current flow direction in one section and in the compensates others at least in part, and that the length the rod is designed such that it depending on the ver strong magnetic flux direction by shifting to one side or the other a larger magnetic one River takes up and shifts as a result.

Ein solcher Linearmotor ist aus der US-PS 4,785,210 bekannt mit einem einen Spalt aufweisenden Stab in einem hülsenförmi gen, radial gepolten Magneten und zwei beidseitig axial an den Magneten anschließenden Spulen; das Joch umschließt den Magneten und die Spulen allseitig, der Stab ragt mit seinen beiden Enden heraus. In der jeweiligen Endstellung des Stabes hat der Spalt eine Lage, daß das bei Umschalten der Strom richtung in den Spulen entstehende neue Magnetfeld von dem Spalt geschnitten wird und sein Fluß durch den Stab sich bei Verschiebung des Spalts nach der anderen Endstellung hin vergrößert. Da hierbei das niedri gere Energieniveau des Systems erreicht wird, vollzieht sich die Bewegung.Such a linear motor is known from US Pat. No. 4,785,210 with a rod having a gap in a sleeve-shaped radially polarized magnets and two axially on both sides coils connecting the magnet; the yoke encloses the Magnets and the coils on all sides, the rod protrudes with its both ends out. In the respective end position of the rod the gap has a position that when switching the current direction emerging in the coils Magnetic field is cut from the gap and its flow through the rod itself when the gap is shifted to the other end position enlarged. Because the low higher energy level of the system is reached the movement.

Vergleichbare Anordnungen gehen auch aus der US-PS 3,381,181 und der Zeitschrift "Elektrotechnik", 1984, Nr. 1/2, Seiten 14 bis 17 hervor.Comparable arrangements can also be found in US Pat. No. 3,381,181 and the magazine "Elektrotechnik", 1984, No. 1/2, pages 14 to 17.

Etwas anders ist ein aus der US-PS 4,486,728 bekannter Linear motor konzipiert. Er kann mit einem E-förmigen Joch eine flachere Bauweise haben.A linear device known from US Pat. No. 4,486,728 is somewhat different engine designed. It can have an E-shaped yoke have a flatter design.

Die Hublänge der bekannten Anordnungen der eingangs genann ten Art ist begrenzt durch die axiale Länge des Magneten.The stroke length of the known arrangements of the beginning The type is limited by the axial length of the magnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auch für größere Hublängen geeignete Anordnung zu schaffen.The invention is based, one for to create longer stroke lengths suitable arrangement.

Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck bei einem Linearmotor der angegebenen Gattung dadurch erfüllt, daß der Magnet ein quer zu dem Stab ausgerichteter Stabmagnet ist, dessen einer Pol mit einem ferromagnetischen Klotz, in dem sich der Fluß auf die genannten Abschnitte verteilt und der den Stab min destens teilweise umschließt, verbunden ist und zu dessen anderem Pol zwei Joche zurückführen, die im wesentlichen in der Ebene des Stabmagneten zu verschiedenen Seiten des Klotzes in Abstand von diesem gleichfalls den Stab oder dessen Bewegungsraum mindestens teilweise umschließen. According to the invention, this purpose is in a linear motor of the specified type in that the magnet is a bar magnet oriented transversely to the bar, one of which is Pole with a ferromagnetic block in which the flow divided into the sections mentioned and the min at least partially encloses, is connected to and to lead back to the other pole two yokes, essentially in the plane of the bar magnet on different sides of the Block in distance from this also the rod or enclose its movement space at least partially.

Die neue Anordnung erlaubt eine Vergrößerung des Hubes bei Bei behaltung der Kraft ohne Vergrößerung des Stangenquerschnitts und insoweit der Trägheit der Stange.The new arrangement allows the stroke to be increased at Bei Maintaining the force without increasing the cross-section of the bar and to that extent the inertia of the rod.

Ein Magnet erzeugt mit seiner in Richtung von Pol zu Pol gemes senen Länge die magnetische Spannung und mit seinem dazu senk rechten Querschnitt den magnetischen Fluß; das Produkt aus bei dem ist die in dem Magnetfeld vorhandene Energie. Sie bedeutet in dem Linearmotor die mechanische Arbeit, die dieser bei sei nem Hub verrichten kann.A magnet generates with its measured in the direction from pole to pole its length the magnetic voltage and with its lower right cross section the magnetic flux; the product from at that is the energy present in the magnetic field. It means in the linear motor the mechanical work that it is doing can do a stroke.

Wird der radial gepolte hülsenförmige Magnet gemäß Stand der Technik axial verlängert, vergrößert dies unter Beibehaltung der gleichen magnetischen Spannung den Querschnitt und damit den magnetischen Fluß. Dies verlangt, den Stabquerschnitt in gleichem Maße zu vergrößern. Der Sättigungsfluß in dem Stab darf nur etwa die Hälfte des Flusses des Magneten betragen. Denn der Stab soll die Summe des Flusses des Magneten und des magnetischen Flusses der Spule(n) aufnehmen können, die etwa gleich bemessen sind.If the radially polarized sleeve-shaped magnet according to the state of the Technically lengthened axially, this increases while maintaining the same magnetic voltage the cross section and thus the magnetic flux. This requires the rod cross section in enlarge to the same extent. The saturation flow in the rod may only be about half the flux of the magnet. Because the rod should be the sum of the flux of the magnet and the magnetic flux of the coil (s) can take up about are equal.

Nach der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Querschnitt des Magneten nicht mehr unmittelbar bestimmend für die Hublänge. Die mögliche Hublänge hängt ab von der Führung des magnetischen Flusses im Bereich des Stabes durch die Joche. Darauf wird noch näher eingegangen.According to the arrangement according to the invention, the cross section of the Magnets no longer directly determining the stroke length. The possible stroke length depends on the guidance of the magnetic River in the area of the bar through the yokes. This is still on discussed in more detail.

Die Konstruktion erlaubt es ferner im Gegensatz zu der bekann ten, die einzelnen Baugruppen so auszulegen, daß sie optimal genutzt werden. Die magnetischen Widerstände können derart be messen werden, daß der Arbeitspunkt des Magneten nur geringen Schwankungen unterliegt.The construction also allows it in contrast to the known ten, the individual assemblies so that they are optimal be used. The magnetic resistors can be will measure that the working point of the magnet is only low Fluctuations.

Der Stab kann weiterhin den oben erwähnten Spalt und die mit diesem verbundene Funktion haben. Dafür ist der Stab länger als der Abstand zwischen den Außenseiten der Umschließungen durch die beiden letzteren Joche, und der Klotz wird eine T-förmige Verzweigung darstellen, die von dem Durchmesser des Magneten aus in eine größer bemessene axiale Länge der Umschließung des Stabes übergeht. Diese axiale Länge bestimmt hier den Hub.The rod can continue the gap mentioned above and with have an associated function. The stick is longer than the distance between the outside of the enclosures the latter two yokes, and the block becomes one T-shaped branch represent the diameter of the Magnets in a larger axial length Enclosure of the rod passes. This axial length determines the Stroke.

Es ist aber auch die in verschiedenen Beziehungen vorteilhaftere Weiterbildung der Erfindung möglich, daß an die Stelle des Spal tes funktionell die Enden des Stabes treten. Dafür ist der Stab vorzugsweise kürzer als der Abstand zwischen den Außenseiten der Umschließungen durch die beiden Joche, und er ist un geteilt.But it is also the more advantageous in various respects Development of the invention possible that in the place of the Spal tes functionally kick the ends of the rod. That's what the staff is for preferably shorter than the distance between the outer sides of the Enclosures by the two yokes and he is un divided.

Aus mechanischen Gründen ist es zweckmäßig, diesen Stab mit Ver längerungen aus unmagnetisierbarem Material zu versehen. Der Stab wird abwechselnd aus der einen und der anderen Umschließung durch die Joche herausgezogen. (Die Funktion ist unten aus führlich beschrieben.) Die unmagnetischen Verlängerungen füllen dann den Bewegungsraum des Stabes aus, sie verbleiben als Führung und mit ihren in der Regel an den Außenseiten der Joche heraus ragenden Enden als Stößel o. a. für die Kraftübertragung. For mechanical reasons, it is advisable to use Ver to provide extensions made of non-magnetizable material. The rod is alternated from one and the other by pulled out the yokes. (The function is out below described in detail.) Fill the non-magnetic extensions then the movement space of the rod, they remain as a guide and with their usually on the outside of the yokes projecting ends as plungers or the like for power transmission.

Vorzugsweise erstrecken sich dann von den Umschließungen durch die Joche aus Flußleitstücke, ggf. von wesentlich ge ringerer magnetischer Leitungskapazität als die Joche, auf den Klotz zu, vorzugsweise in Form den Stab bzw. seinen Bewe gungsraum umschließender dünnwandiger Hülsen.Then preferably extend from the enclosures the yokes from flux guide pieces, if necessary of substantially ge lower magnetic line capacity than the yokes the block, preferably in the form of the stick or its movement surrounding thin-walled sleeves.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Führung des Magnetfeldes im Bereich des Stabes durch die Joche noch wei ter differenziert:According to a further embodiment of the invention, the leadership of the magnetic field in the area of the rod through the yokes still white differentiated:

Die Umschließungen des ungeteilten Stabes durch die Joche und/oder die Flußleitstücke und/oder die Stabenden können mindestens eine das Kraft-Weg-Diagramm des Linearmotors beein flussende Erweiterung ihres Innenumfanges bzw. Verengung ihres Außenumfanges aufweisen.The enclosures of the undivided rod through the Yokes and / or the flux guide pieces and / or the rod ends can at least one affects the force-displacement diagram of the linear motor flowing expansion of their inner circumference or narrowing of their Have outer circumference.

Für den Stab mit Spalt wäre(n) die Umschließung durch den Klotz und/oder der Stab im Bereich des Spaltes in einer das Kraft- Weg-Diagramm des Linearmotors beeinflussenden Weise mindestens einmal am Innenumfang erweitert bzw. am Außenumfang verengt.For the rod with gap, the block would be enclosed and / or the rod in the area of the gap in a force Path diagram of the linear motor influencing way at least once expanded on the inner circumference or narrowed on the outer circumference.

Auf solche Weise sind optimale Anpassungen an bestimmte Ein satzfälle möglich.In this way, optimal adjustments to certain A are emergency cases possible.

Die erforderliche elektrische Spule ist vorzugsweise in zwei facher Anordnung in den beiden Abständen zwischen dem Klotz und den beiden Jochen untergebracht, wo sie den Stab, ggf. ferner die Flußleitstücke, umschließt. Die beiden Spulen können dann auch als Differentialdrossel geschaltet werden zur Stellungsbestimmung des Stabes.The required electrical coil is preferably in two multiple arrangement in the two distances between the block and the two yokes, where they Rod, possibly also the flow guide pieces, encloses. The two Coils can then also be switched as a differential choke are used to determine the position of the rod.

Es kann jedoch auch nur eine Spule vorgesehen sein und einen Kern aufweisen, von dem zu den Umschließungen durch die Joche oder zu gesonderten mindestens teilweisen Umschließungen des Stabes in den Abständen zwischen den Jochen wiederum zwei Joche führen.However, only one coil can be provided and one Have core from which to the enclosures through the Yokes or at least partially to separate ones Enclosures of the rod in the distances between the yokes in turn lead two yokes.

Die Zeichnungen geben Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder.The drawings show exemplary embodiments of the invention.

Fig. 1 zeigt einen Linearmotor, einige Teile weggelassen, in An sicht, Fig. 1 shows a linear motor, some parts omitted in view,

Fig. 2 zeigt den Linearmotor nach Fig. 1 in Seitenansicht gemäß Fig. 1 von links oder rechts, FIG. 2 shows the linear motor according to FIG. 1 in a side view according to FIG. 1 from the left or right,

Fig. 3 bis 11 zeigen die Einzelteile, aus denen der Linearmotor gemäß Fig. 1 zusammengesetzt ist, teils in Ansicht und teils im Schnitt, FIGS. 3 to 11 show the individual parts of which is composed of the linear motor shown in FIG. 1, partly in elevation and partly in section,

Fig. 12 zeigt schematisiert den Linearmotor nach Fig. 1 mit einer Abwandlung, Fig. 12 shows schematically the linear motor 1 according to Fig. Showing a modification,

Fig. 13 zeigt einen weiteren Linearmotor, schematisiert, in Ansicht, Fig. 13 shows a further linear motor, schematically, in view

Fig. 14 zeigt abgewandelte Einzelheiten (Flußleitstücke), Fig. 14 shows details of modified (flux-conducting),

Fig. 15 zeigt das zu Fig. 12 zugehörige Kraft-Weg-Diagramm des Linearmotors, Fig. 15 shows the to Fig. 12 associated force-path diagram of the linear motor,

Fig. 16 zeigt ein weiteres Flußleitstück, Fig. 16 shows a further flux guide,

Fig. 17 zeigt das zu Fig. 14 zugehörige Kraft-Weg-Diagramm des Linearmotors und FIG. 17 shows the force-displacement diagram of the linear motor and associated with FIG. 14

Fig. 18 bis 20 zeigen weitere Gestaltungen zur Flußleitung. Figs. 18 to 20 show further designs for the flow line.

Eine in Fig. 1 nur schematisch strichpunktiert umrissene Spule 1 bildet zusammen mit ihrem Kern 2 einen Elektro-Magneten. Der Kern 2 ist außerhalb der Spule 2 fortgesetzt in der Form eines gegenüber dem Kern 2 verbreiterten Klotzes 3, der senk recht zu dem Kern 2 von einer zylindrischen Ausnehmung 4 durch zogen ist.A coil 1, which is only schematically dash-dotted in FIG. 1, together with its core 2 forms an electro-magnet. The core 2 is continued outside the coil 2 in the form of a core 2 against the widened pad 3, the right perpendicular to the core 2 of a cylindrical recess 4 is traversed.

In der zylindrischen Ausnehmung 4 steckt eine Aluminiumhülse 5. Sie ragt an beiden Seiten mit einem zunächst gleichbleibenden Abschnitt heraus, jeweils gefolgt von einem Abschnitt 6 von ver kleinertem Außendurchmesser (Fig. 5).An aluminum sleeve 5 is inserted in the cylindrical recess 4 . It protrudes on both sides with an initially constant section, each followed by a section 6 of ver reduced outer diameter ( Fig. 5).

Auf den Abschnitten 6 steckt jeweils ein, gleichfalls hülsenför miges, magnetisches Flußleitstück 7 (Fig. 6). Die Flußleitstücke 7 gleichen mit einem Abschnitt 8 schmalerer Wandstärke die Durchmesserverminderung der Aluminiumhülse 5 an deren Abschnit ten 6 genau aus. Mit einem verdickten Abschnitt 9, an dessen Ende ein Bund 10 geformt ist, sitzen sie in dazu komplementären Ausnehmungen 11 seitlicher Joche 12. On the sections 6 is a, also hülsenför shaped, magnetic flux guide 7 ( Fig. 6). The Flußleitteile 7 equal with a section 8 narrower wall thickness, the reduction in diameter of the aluminum sleeve 5 at the Abschnit th 6 exactly. With a thickened section 9 , at the end of which a collar 10 is formed, they are seated in complementary recesses 11 in lateral yokes 12 .

Die seitlichen Joche 12 (Fig. 8) haben im ganzen die gleiche Form wie der Kern 2 mit dem Klotz 3 (Fig. 7). Die Ausnehmung 11 befindet sich in einem Klotz 13, an den sich ein länglicher Ab schnitt 14, jedoch anders als der zylindrische Kern 2 von qua dratischem Querschnitt, anschließt.The lateral yokes 12 ( Fig. 8) have the same overall shape as the core 2 with the block 3 ( Fig. 7). The recess 11 is located in a block 13 , to which an elongated section 14 , but unlike the cylindrical core 2 of square cross section, connects.

Die beiden seitlichen Joche 12 sind zu einer starren Einheit verbunden durch eine runde Stange 15 (Fig. 11), die mit axialen Stutzen 16 durch Bohrungen 17 an den Enden der Abschnitte 14 greift und hinter diesen Gewinde 18 aufweist, auf die nicht ge zeichnete, die Joche 12 an die Stirnseiten der Stange 15 pres sende Muttern aufgeschraubt sind.The two lateral yokes 12 are connected to a rigid unit by a round rod 15 ( FIG. 11) which engages with axial connecting pieces 16 through bores 17 at the ends of the sections 14 and has threads 18 behind them, to which ge was not drawn, the yokes 12 are screwed to the end faces of the rod 15 press-transmitting nuts.

Auf der Mitte der Stange 15 sitzt mit einer entsprechenden Aus nehmung ein Messingklotz 19 (Fig. 10). Er weist an seiner den Teilen 1 bis 5 zugewandten Seite eine flach-zylindrische Ein senkung 20 auf, in der das freie Ende des Kernes 2 steckt. Da mit sind die Teile 2 bis 4 und zugleich der Messingklotz 19 als eine mit den seitlichen Jochen 12 parallele mechanische Einheit zwischen der Stange 15 und der Aluminiumhülse 5 gehalten.In the middle of the rod 15 sits with a corresponding recess from a brass block 19 ( Fig. 10). It has on its parts 1 to 5 facing side a flat-cylindrical recess 20 in which the free end of the core 2 is inserted. Since with the parts 2 to 4 and at the same time the brass block 19 as a mechanical unit parallel to the side yokes 12 held between the rod 15 and the aluminum sleeve 5 .

Magnetisch ergänzt die Stange 15, gleichfalls aus ferromagneti schem Material, die seitlichen Joche 12 und führt sie an den dem Joch 4 gegenüberliegenden, anderen Pol des Magneten 1, 2. Der Messingklotz 19 bildet dabei einen, hier erforderlichen, Spalt als magnetischen Widerstand.Magnetically, the rod 15 , also made of ferromagnetic material, supplements the lateral yokes 12 and guides them to the other pole of the magnet 1 , 2 opposite the yoke 4 . The brass block 19 forms a gap, required here, as a magnetic resistor.

Auf der Aluminiumhülse 5 sind zwei, wiederum nur strichpunktiert umrissen dargestellte, Spulen 21 angeordnet. (Die Spulen 21 und 1 würden mit ihren in Fig. 4 und 9 ohne die Wicklungen darge stellten Spulenkörpern ineinanderstoßen. Fig. 1 bis 11 sind je doch maßstabgetreu lediglich mit der Ausnahme, daß der Kern 2 und die Abschnitte 14 der seitlichen Joche 12 etwas zu kurz ge zeichnet sind. Bei richtiger Darstellung passen Fig. 4 und 9 in Fig. 1.)Arranged on the aluminum sleeve 5 are two coils 21 , again shown in dash-dotted lines. (The coils 21 and 1 would collide with their bobbins shown in FIGS . 4 and 9 without the windings. FIGS . 1 to 11 are, however, true to scale only with the exception that the core 2 and the sections 14 of the lateral yokes 12 are somewhat too short ge records are. With proper representation fit Fig. 4 and 9 in Fig. 1.)

Das magnetische Feld der Spulen 21 überlagert sich dem Feld des Magneten 1, 2 in einer noch näher beschriebenen Weise. The magnetic field of the coils 21 overlaps the field of the magnet 1 , 2 in a manner described in more detail.

In der Aluminiumhülse 5 ist ein Stab 22 aus ferromagnetischem Werkstoff längsverschieblich geführt. Die Länge des Stabes 22 ist gleich dem freien Abstand zwischen den seitlichen Jochen 12. Zwei Verlängerungen 23 des Stabes 22, die aus Aluminium beste hen, sind auf axial aus dem Stab 22 herausragende Gewindestifte 24 aufgeschraubt.A rod 22 made of ferromagnetic material is guided in a longitudinally displaceable manner in the aluminum sleeve 5 . The length of the rod 22 is equal to the free distance between the side yokes 12 . Two extensions 23 of the rod 22 , which are made of aluminum, are screwed onto setscrews 24 projecting axially from the rod 22 .

Der Stab 22 mit seinen Verlängerungen 23 ist das bewegliche Teil des Linearmotors. Die Kraftübertragung geschieht z. B. durch Stoßen der einen Verlängerung 23 oder beider Verlängerungen 23 auf ein zu bewegendes Vorrichtungsteil.The rod 22 with its extensions 23 is the moving part of the linear motor. The power transmission happens z. B. by pushing one extension 23 or both extensions 23 onto a part of the device to be moved.

Die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Linearmotors sei erläutert anhand Fig. 12, in der lediglich der Elektro-Magnet 1, 2 ersetzt ist durch einen Dauermagneten 25.The mode of operation of the linear motor described above will be explained with reference to FIG. 12, in which only the electro magnet 1 , 2 is replaced by a permanent magnet 25 .

Das Feld des Magneten ist durch die Pfeile 2-6 (jeweils der inne re Ring) erkennbar gemacht. Es teilt sich im Joch 3 und dem Stab 22 in zwei gegenläufige Abschnitte.The field of the magnet is identified by arrows 2-6 (the inner ring in each case). It divides in yoke 3 and rod 22 into two opposing sections.

Das elektrische Feld der Spulen 21 ist für die eine der beiden Stromflußrichtungen, mit denen die Spulen 21 beaufschlagt werden können, durch die Pfeile 27 kenntlich gemacht. Es ist gleichläu fig. Den rechten Abschnitt des Feldes 26 verstärkt es, den lin ken hebt es auf.The electric field of the coils 21 is indicated by the arrows 27 for one of the two directions of current flow with which the coils 21 can be acted on. It is the same. It strengthens the right-hand section of field 26 and lifts it to the left.

Es besteht also praktisch nur das von dem Magneten 25 durch den Stab 22 und das rechte Joch 12 gehende Feld.So there is practically only the field going from the magnet 25 through the rod 22 and the right yoke 12 .

Der magnetische Fluß dieses Feldes erhält einen erheblichen Wi derstand an dem mit 28 bezeichneten Stabende. (Die Pfeile kön nen hier nicht als Feldlinien gesehen werden.) Um einen mög lichst glatten Feldlinienverlauf und den größtmöglichen magne tischen Fluß von dem Magneten 25 über den Klotz 3 durch den Stab 22 zu dem Flußleitstück 7 und dem Joch 12 zu ermöglichen und so das System auf das niedrigste mögliche Energieniveau zu bringen, verschiebt sich der Stab 22 nach rechts bis weitgehend in den Klotz 13 hinein. Dann ist die andere Endstellung erreicht, aus der durch Umkehr der Stromrichtung in den Spulen 21 die ge zeichnete Stellung wieder herbeigeführt werden kann.The magnetic flux of this field receives a considerable Wi resistance at the 28 end of the rod. (The arrows can not be seen here as field lines.) In order to enable the smoothest possible field line course and the greatest possible magnetic flow from the magnet 25 via the block 3 through the rod 22 to the flux guide 7 and the yoke 12 and so that To bring the system to the lowest possible energy level, the rod 22 moves to the right as far as possible into the block 13 . Then the other end position is reached, from which the ge drawn position can be brought back by reversing the direction of current in the coils 21 .

Die Flußleitstücke 7 halten hinsichtlich des magnetischen Fel des Anschluß an das Stabende ohne andererseits die Verschiebung zu früh zu beenden.The flux guides 7 hold the magnetic field of connection to the rod end without, on the other hand, ending the displacement too early.

In einem Fertigungsprogramm können durch die Auswahl von Stäben verschiedener Länge und Flußleitstücken verschiedener Länge und/oder Innenkontur Linearmotoren verschiedener Hublänge wie auch verschiedener Kraft-Weg-Verläufe hergestellt werden. Es sind verschiedenste Anpassungen möglich, besonders günstig z. B. an Notabschaltungen, zumal angesichts der erwähnten geringen Trägheit des Stabes und der geringen erforderlichen Induktivi tät der Spulen 21, mit der sich eine kurze Schaltzeit erzielen läßt.In a production program, by selecting rods of different lengths and flux guide pieces of different lengths and / or inner contours, linear motors of different stroke lengths as well as different force-displacement curves can be produced. Various adjustments are possible, particularly cheap z. B. emergency shutdowns, especially given the low inertia of the rod and the low inductivity required of the coils 21 , with which a short switching time can be achieved.

Auch Anwender können Flußleitstücke austauschen, beispielsweise an Tablettiermaschinen beim Wechsel des Pulvers.Users can also exchange flow guides, for example on tableting machines when changing the powder.

Überhaupt ist der Linearmotor für eine Herstellung im Baukasten system äußerst geeignet, was die Einzeldarstellungen der Fig. 3 bis 11 verdeutlichen. Jedes Bauteil ist im wesentlichen nur einer Aufgabe zugeordnet, so daß bei seinem Austausch andere Bauteile weitgehend gleich bleiben können. Der Linearmotor ist außergewöhnlich leicht.In general, the linear motor is extremely suitable for production in a modular system, which the individual representations of FIGS. 3 to 11 illustrate. Each component is essentially assigned to only one task, so that other components can remain largely the same when exchanged. The linear motor is exceptionally light.

Der Linearmotor nach Fig. 13 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 und 12 vor allem dadurch, daß die beiden Spulen 21 ersetzt sind durch eine einzige Spule 29 mit einem Kern 30, von dem Joche 31 an die Enden der Joche 12 herangeführt sind.The linear motor according to FIG. 13 differs from that according to FIGS. 1 and 12 primarily in that the two coils 21 are replaced by a single coil 29 with a core 30 , from which yokes 31 are brought to the ends of the yokes 12 .

Die Magnetfelder des primären Magneten (Elektromagnet oder Dau ermagnet) und des durch die Spule 29 mit dem Kern 30 gebildeten Elektromagneten überlagern sich hier nur in dem Stab 22 und sei ner Umgebung und verlaufen im übrigen durch die Joche 12 einer seits und die Joche 31 andererseits.The magnetic fields of the primary magnet (electromagnet or permanent magnet) and of the electromagnet formed by the coil 29 with the core 30 overlap here only in the rod 22 and its surroundings and otherwise run through the yokes 12 on the one hand and the yokes 31 on the other .

Die Funktion ist im Prinzip die gleiche wie beschrieben.The function is basically the same as described.

Fig. 14 zeigt Flußleitstücke 32, mit denen der Linearmotor bei spielsweise zu einer Schwingungserzeugung besonders geeignet ist. Fig. 14 shows flux guide pieces 32 with which the linear motor is particularly suitable for generating vibrations.

Ausgehend von einer normalen Umschließung des Stabendes am An fang erweitert sich die Hülse des Flußleitstückes dann bei 33, so daß die Zugkraft auf den Stab 22 erst einmal wieder abnimmt, um schließlich beim Erreichen des, nicht gezeichneten, Joches 12 wieder anzusteigen. Fig. 15 zeigt diesen Kraftverlauf. Er entspricht dem Bedürfnis bei der Schwingungserzeugung, an den Enden der Amplitude anzutreiben.Starting from a normal encirclement of the rod end at the beginning, the sleeve of the flux guide then expands at 33 , so that the tensile force on the rod 22 first decreases again, only to finally rise again when the yoke 12 , not shown, is reached. Fig. 15 shows this force curve. It corresponds to the need in vibration generation to drive at the ends of the amplitude.

Das Flußleitstück 34 in Fig. 16 verwirklicht nach dem gleichen Prinzip eine andere Möglichkeit.The Flußleitstück 34 in Fig. 16 realizes another possibility on the same principle.

In Fig. 18 ist die Umkehrung dargestellt, nämlich durch Veren gung, siehe 35, des Stabes.In Fig. 18 the reversal is shown, namely by narrowing, see 35 , of the rod.

Fig. 19 zeigt eine konkave Stirnseite 36 eines Stabes. Sie verhin dert Streufelder und schafft eine schärfer definierte Kante. 36 Fig. 19 shows a concave end face of a rod. It prevents stray fields and creates a sharper edge.

In Fig. 20 ist ein seitliches Joch 37 dargestellt, in dem das Ende der Stange in einer Aluminiumhülse 38 geführt ist und hin ter dieser in einen sie eng umfassenden Sitz 39 des Joches un mittelbar stößt, wo sie dann mit ihrer Stirnseite anliegt. In dieser Endstellung wird eine magnetische Haltekraft ausgeübt.In Fig. 20, a side yoke 37 is shown, in which the end of the rod is guided in an aluminum sleeve 38 and this directly into a tightly encompassing seat 39 of the yoke, where it bears with its end face. In this end position, a magnetic holding force is exerted.

Die Flußleitstücke können auch eine Kontur erhalten, mit der bei gleicher Stromzufuhr die erzeugte Kraft für alle Stellungen des Stabes konstant wird. Bei veränderbarem Strom ist damit unabhängig von der Stellung des Stabes die ausgeübte Kraft be kannt. Dies erlaubt einfache Regelungen.The flux guide pieces can also have a contour with which the power generated for all positions with the same power supply of the rod becomes constant. With changeable current it is regardless of the position of the rod, the force exerted knows. This allows simple regulations.

Claims

1. Linear motor, in which a rod ( 22 ) made of ferromagnetic material as the movable part axially displaceable in the magnetic fields of a magnet ( 1 , 2 ; 25 ) and at least one electrical coil ( 21 ; 29 ) is arranged in such a way that the, at a distance from the rod ( 22 ) through a yoke ( 12 ), flux ( 26 ) of the magnet ( 1 , 2 ; 29 ) in the loading area of the rod ( 22 ) in two opposite directions distributed over two sections of the rod and the magnetic flux ( 27 ) of the coil ( 21 ), depending on the direction of current flow, is increased in one section and at least partially compensated in the other, and the length of the rod ( 22 ) is such that it depends on the amplified magnetic Flow direction by shifting to one or the other side receives a larger magnetic flow and consequently shifts, characterized in that the magnet ( 1, 2; 29 ) a transversely to the rod ( 22 ) a usge-oriented bar magnet ( 1, 2; 29 ), one pole of which is connected to a ferromagnetic block ( 3 ) in which the flux ( 26 ) is distributed over the abovementioned sections and which at least partially surrounds the rod ( 22 ), and to the other pole of which two yokes ( 12 ) lead back, which in the plane of the bar magnet ( 1, 2; 29 ) on different sides of the block ( 3 ) at a distance from it also surround the bar ( 22 ) or its movement space at least partially.

2. Linear motor according to claim 1, characterized in
that the rod ( 22 ) is longer than the distance between the outer sides of the enclosures by the two yokes ( 12 ) and approximately in the middle of a gap and that the block ( 3 ) is a T-shaped branch, which by the Diameter of the magnet ( 1 , 2 ) passes into a larger axial length of the enclosure of the rod ( 22 ).

3. Linear motor according to claim 1, characterized in that the rod ( 22 ) is shorter than the distance between the outer sides of the enclosures ( 13 ) by the two yokes ( 12 ) and is undivided.

4. Linear motor according to claim 3, characterized in that the rod ( 22 ) is provided with extensions ( 23 ) made of unmagnetisable material.

5. Linear motor according to claim 3 or 4, characterized in that extending from the enclosures ( 13 ) through the latter yokes ( 12 ) from flux guide pieces ( 7 ) on the block ( 3 ).

6. Linear motor according to claim 5, characterized in that the flux guide pieces ( 7 ) as the rod ( 22 ) or its movement space enclose the sleeves of such a limited cross-section that they progressively penetrate into saturation when the rod penetrates.

7. Linear motor according to one of claims 3 to 6, characterized in that the enclosures through the yokes ( 12 ) and / or the flux guide pieces ( 32 ; 34 ) have an expansion ( 33 ) influencing the force-displacement diagram of the linear motor of their inner circumference .

8. Linear motor according to one of claims 3-7, characterized, that the rod ends a the force-displacement diagram of the Linear motor narrowing of its outer circumference exhibit.

9. Linear motor according to one of claims 1 to 8, characterized in that two said coils ( 21 ) in the two distances between the block's ( 3 ) and the two yokes ( 12 ) the rod ( 22 ), optionally also the flux guide pieces ( 7 ) to close.

10. Linear motor according to claim 9, characterized, that the two coils switched as a differential choke are used to determine the position of the rod.

11. Linear motor according to one of claims 1 to 10, characterized in that only one said coil ( 29 ) is provided and has a core ( 30 ), from which to the enclosures ( 30 ) through the yokes ( 12 ) or to separate minde lead at least partial enclosures of the rod in the distances between the yokes ( 12 ) again two yokes ( 31 ).