DE4303363A1

DE4303363A1 - Stepping motor, especially for producing strong impact loads

Info

Publication number: DE4303363A1
Application number: DE4303363A
Authority: DE
Inventors: Alexander Gaal
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1994-08-11

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung gehört zum Maschinenbau, pünktlicher zu den Schlag werken, die bei Herstellung von Abbauhammern, Vibratormaschinen, und Bormaschinen benutzbar sind, zum Beispiel, um Löcher im Ge steins zu bohren, auch bei Aufbau von Vernietwerken, Pressen und Aufbau von anderen Maschinen können sie gebraucht werden. Stepp motoren üblicher Bauart bestehen aus einer oder zwei Erreger spulen, in welcher sich eine Öffnung befindet, die durch die gan ze Achslinie der Spule geht. In diese Öffnung ist ein Leiterrohr eingesteckt, das einen Anker enthält, der nirgends nicht befestigt festigt ist und kann im Leiterrohr rutschen. Die Spulen sind im Magnetleiter untergebracht.The invention belongs to mechanical engineering, more precisely to the blow works that are used in the manufacture of mining hammers, vibrator machines, and borers are usable, for example, to make holes in the ge drilling stones, also when setting up riveting plants, presses and They can be used to build other machines. Quilt Motors of conventional design consist of one or two exciters coil in which there is an opening through the gan ze axis line of the coil goes. There is a conductor tube in this opening inserted that contains an anchor that does not attach anywhere is solidified and can slip in the conductor tube. The coils are in the Magnetic conductor housed.

Im einfachsten Fall bestehen die Stepp-motoren nur aus einer Erregerspule und einer Feder, (N.P. Rjaschenzew, E.M. Timoschenko, A.W. Frolow. Theorie des Errech nungen und Konstruierung des Stoßtätigen elektromagnetischen Ma schinen. Nowosibirsk. Herausgeber "Nauka" Sibirische Abteilung. Jahr 1970. Seite 32. Auf Russische Sprache beigelegt.) der elektrischer Strom fließt in der Spule eine kurze Zeit in welcher eine Elektromagnetische Kraft auf den Anker wirkt und bewegt ihn im Leiterrohr in einer Richtung, gleichzeitig drückt der Anker die Feder zusammen, und sobald der Strom nicht fließt, verschwindet die elektromagnetische Kraft, und die Feder breitet sich aus und bringt den Anker in seine Anfangsstelle. Um heftigen Schlagbela dungen zu entwickeln werden Stepp-motoren mit zwei Spulen be nutzt. In diesem Fall hat der Magnetleiter zwei äußeren Polen und einen Mittelpol, die Spulen werden abwechselnt an Strom an geschlossen, der Anker bewegt sich zwischen denen äußeren Polen. Die wichtigste Eigenschaft solchen Stepp-motors - ist die Ener gie, die der Anker vor dem Schlag hat. Die Spulen solchen Motors werden in üblicher weise wie die Transformatorsspulen kleiner Kapazität hergestellt. In the simplest case they exist Quilted motors with only one excitation coil and one spring, (N.P. Rjaschenzew, E.M. Tymoshenko, A.W. Frolow. Theory of Errech and design of the electromagnetic electromagnetic action seem. Novosibirsk. Publisher "Nauka" Siberian Department. Year 1970. Page 32. Enclosed in Russian.) Der electrical current flows in the coil for a short time an electromagnetic force acts and moves the armature in the conductor tube in one direction, at the same time the armature presses the Spring together, and as soon as the current does not flow, disappears the electromagnetic force, and the spring spreads and brings the anchor to its starting point. For violent blow bela Quilted motors with two coils will be developed uses. In this case the magnetic conductor has two outer poles and a center pole, the coils are alternately connected to current closed, the anchor moves between the outer poles. The most important property of such stepper motors - is the Ener the anchor has before the blow. The coils of such a motor become smaller in the usual way like the transformer coils Capacity established.

Solch eine Spule enthält gewöhnlich viele Windungen. Die nach-. baren Windungen liegen nebeneinander und haben einen gleichen Durchmesser. Alle Windungen, welche einen gleichem Radius haben, bilden eine Schicht. Der Durchmesser einer jeder nächster Schicht ist größer als der Durchmesser der vorhergehender Schicht. Alle Windungen sind in einer Richtung aufgespult und zwischen denen Schichten wird gewöhnlich eine dielektrische Zwischenschicht ge macht. (In dem selben Buch, Seite 22).Such a coil usually contains many turns. The after-. Bare turns are next to each other and have the same one Diameter. All turns that have the same radius form a layer. The diameter of each next layer is larger than the diameter of the previous layer. All Coils are wound in one direction and between them Layers are usually a dielectric interlayer ge power. (In the same book, page 22).

Solche Spulen können die Wärme, die sich in dem Stromlei ter entwickelt nicht ausscheiden, besonders die Steppmotoren die eine große Ankerenergie besitzen, zum Beispiel 10 Joul und mehr wegen diesem vergrößert sich die Temperatur der Spulen, was end lich die Spule zerstört. Auser dem fließt der Magnetstrom, der in der erste und zweite Spulen endsteht, in unterschiedlicher Richtung, was, wegen der Energieverlust bei der Übermagnetisie rung, zur zusätzlicher Erwärmung der Spulen und den mittleren Ma gnetleiter führt. Weil jede nächste Schicht auf der vorhergehen der Schicht liegt, wird die Isolation der Stromleiter zwischen denen Schichten oft zerstört, was den Steppmotor vernichtet. Das zunehmende Bedürfnis der Technik an Einrichtungen, welche eine große Schlagbeladung endwickeln, können die Steppmotoren übli cher Bauart nicht befriedigen.Such coils can absorb the heat that is in the electricity ter does not develop, especially the quilted motors have a large anchor energy, for example 10 joules and more because of this, the temperature of the coils increases, which end Lich destroyed the coil. In addition, the magnetic current flows in which the first and second coils end, in different Direction what, because of the energy loss in the case of over-magnetization tion, for additional heating of the coils and the average dimensions gnetleiter leads. Because every next layer precedes that the layer lies, the insulation of the conductor between which layers often destroy, which destroys the step motor. The increasing need of technology for facilities that a unwind large impact load, the quilting motors can übli not satisfactory design.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Steppmotor zu schaffen den sein Anker eine große Energie besitzt und bei dem die Übererwärmung der Spulen ausge schlossen ist.The invention specified in claim 1 is the problem based on creating a quilted motor with a large anchor Possesses energy and which overheats the coils is closed.

Dieses Problem wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen, daß jede Erregerspule aus einreihigen, vielschichtigen Sektoren besteht, zwischen denen sich Spielräume befinden, die Richtung der Aufwicklung in den nachbaren Sektionen gegensätz lich sind der Anfang einer ungleicher Sektion ist mit dem Anfang der nächste gleicher Sektion verbunden und das Ende der gleiche Sektion ist mit dem Ende der nächste ungleicher Sektion verbun den, gelöst.This problem is with those listed in claim 1 Features that each excitation coil from single-row, multi-layer Sectors exist between which there is scope Opposite direction of winding in the neighboring sections The beginning of an unequal section is the beginning connected to the next same section and the end of the same Section is connected to the end of the next unequal section that, solved.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß jede Windung der Spule wird von zwei Seiten abgekühlt, was die Übererwärmung der Spulen aus schließt, sogar bei langwieriger Arbeit, und macht den Steppmotor arbeitstandig.With the invention it is achieved that each turn of the coil cooled from two sides, resulting in overheating of the coils closes, even during lengthy work, and makes the quilted motor permanent.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patent ansprüchen von 2 bis 5 angegeben.An advantageous embodiment of the invention is in the patent claims from 2 to 5 specified.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 beseitigt die zusätzliche Er wärmung im mittlerem Magnetleiter, was mit der Enderung der Rich tung der Magnetisierung verbunden ist.The training according to claim 2 eliminates the additional Er warming in the middle magnetic conductor, what with the ending of the Rich device of the magnetization is connected.

Die Weiterbildung nach Patentanspruch 3 vermeidet die Vermengung der Sektionen zwischen einander und macht einen Kontakt der Win dungen, die sich in den nachbaren Sektionen befinden, unmöglich.The training according to claim 3 avoids the mixing the sections between each other and makes a contact the win that are in the neighboring sections impossible.

Die Weiterbildung nach Patentanspruch 4 ermöglichen daß man die Stromleiter, welche die Spule mit dem Strom verbindet, auf solch einen Abstand führt, daß sie die inneren Windungen nicht streifen und einen von diesen Stromleiter an die letzte Windung der erste Sektion befestigen und den anderen an die letzte Windung der letzte Sektion, weil jede Spule aus einer gleicher Zahl Sektio nen besteht.The training according to claim 4 allow you to Conductor that connects the coil to the current on such a distance that they do not touch the inner turns and one of these conductors to the last turn the first Attach the section and the other to the last turn of the last section because each coil has an equal number of section there is.

Die Weiterbildung nach Patentanspruch 5 verbessert die Abkühlung der Sektionen.The development according to claim 5 improves cooling of the sections.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert:An embodiment of the invention is explained with reference to FIGS. 1 to 4:

Fig. 1 Steppmotor, mit zwei Spulen, Gesamtansicht. Fig. 1 quilted motor, with two coils, overall view.

Fig. 2 Eine Spule, Gesamtansicht. Fig. 2 a coil, general view.

Fig. 3 Eine Spule, Seitenansicht. Fig. 3 A coil, side view.

Fig. 4 Spulenschnitt, durch ihr Diameter. Fig. 4 coil section, by its diameter.

In den Figuren ist der Steppmotor mit einem geschlossenen Mag netleiter 1 dargestellt, welcher einen Mittelmagnetleiter 2 hat, in dem Magnetleiter 1 befindet sich das Leiterrohr 3, im welchem der Anker 4 sich befindet. Auf dem Leiterrohr sind die Erreger spulen 5 eingebaut. Am Ende jedes Arbeitszyklus übergibt der An ker seine Energie denen Kapatitätüberträger 6.In the figures, the quilted motor is shown with a closed magnetic conductor 1 , which has a central magnetic conductor 2 , in the magnetic conductor 1 there is the conductor tube 3 , in which the armature 4 is located. The excitation coils 5 are installed on the conductor tube. At the end of each working cycle, the anchor transfers its energy to the capacity transmitter 6 .

Der Stromwender 7 schließt die Erregerspulen 5 abwechselnd an den Strom. Jede Spule 5 besteht aus einzelnen Sektionen B, zwischen welchen sich Spielräume 9 befinden. Der Anfang einer ungleicher Sektion ist, mit Hilfe eines Riegels 10, mit dem Anfang der näch ste gleiche Sektion verbunden. Die Riegels 10 sind auf dem klein neren Durchmesser der Sektion aufgestellt. Das Ende einer glei cher Sektion ist mit dem Ende der nächste ungleicher Sektion ver bunden, mit Hilfe Riegels 11, die auf dem größeren Durchmesser der Sektion aufgestellt sind. Die Sektionen sind, mit Hilfe Dielektriks 12 untereinander hart verbunden. Jede Sektion 8 bildet sich bei der Aufspulung des Stromleiters 13 derart, daß jede nächste Windung auf der vorhergehende Windung liegt. Zwischen denen Windungen ist ein Dielektrik 14 eingerichtet. Zwischen denen nachbaren Sektionen, im Zwischenraum 9 befindet sich ein Abkühlstoff 15. Jede Spule be sitzt zwei Enden 16 und 17. The commutator 7 alternately connects the excitation coils 5 to the current. Each coil 5 consists of individual sections B, between which there are clearances 9 . The beginning of an unequal section is connected with the help of a bolt 10 to the beginning of the next same section. The bars 10 are set up on the small diameter of the section. The end of a same section is connected to the end of the next unequal section, with the help of bolts 11 , which are placed on the larger diameter of the section. The sections are connected to one another with the aid of dielectric 12 . Each section 8 forms during the winding of the current conductor 13 in such a way that every next turn lies on the previous turn. A dielectric 14 is set up between the turns. A coolant 15 is located between the adjacent sections in the intermediate space 9 . Each coil has two ends 16 and 17 .

Durch welche die Spulen mit dem Kommutator 7 verbunden sind Steppmotor, besonders für heftigen Schlagbeladungen zu schaffen, arbeitet so der Kommutator 7 entlast einen Stromstoß in eine der Erregerspulen 5, was im Magnetleiter 1 einen Magnetstrom hervor ruft (Siehe Fig. 1, der Magnetstrom ist mit Pfeilen bezeichnet), daraufhin erregt sich zwischen den unbeweglichen Kapatitätüber träger 6 und den beweglichen Anker 4 eine elektromagnetische An ziehungskraft, die den Anker 4 in die Richtung des Kapatitätüber träger 6 zieht, dabei wächst ständig die Geschwindigkeit des An kers 4, die am größten wird im Moment in dem der Anker 4 mit dein Kapatitätüberträger 6 zusammenstoßt, daraufhin übergibt der Kommu tator auf die Spulenenden 16 und 17, Siehe (Fig 2), eine Spannung In den Sektionen 8 fängt der Strom an zu fließen. Die erste (un gleiche) Sektion, mit welcher das Ende 16 der Erregerspule verbun den ist, ist z. B. dem Uhrenzeichen nach aufgespult, der Strom fließt in dieser Sektion von der letzte Windung zur erster Windung. Wenn der Strom von den Spulenende 16 zum Spulenende 17 fließt dann entsteht in der ersten Sektion ein Magnetstrom der von links nach rechts fließt, siehe Pfeile Fig. 1. Die Zweite gleiche Sektion ist in Richtung gegen den Uhrenzeichen aufgespult und ihrer Anfang ist, mit einem Riegel 10, mit dem Anfang der erster, ungleicher, Sektion verbunden, deshalb fließt der Strom in dieser Sektion von der ersten Windung zu der letzte. Der Mag netstrom, der in der zweite Sektion entsteht, fließt auch von links nach rechts, gerade so wie in der vorhergehender, erster Sektion, diese Magnetströme summieren sich im geschlossenen Mag netleiter zusammen. Die letzte Windung der zweiten Sektion ist, mit einem Riegel 11, mit der letze Windung der dritte Sektion verbunden. Die Richtung des Stromes und auch die Aufspulung in der dritte Sektion sind dieselbe wie auch in der erste Sektion, deshalb ist auch die Richtung des Magnetstroms derselbe wie in der erste Sektion, das heißt von links nach rechts. Also der Ma gnetstrom von allen Sektionen fließt in einer Richtung und sum miert sich in dem geschlossenen Magnetleiter. Die Riegels 10 und 11 haben eine minimale Länge und liegen im Raum, welcher einen gleichbedeutenden elektrischen Potential hat, was einen Durch schlag der Isolation zwischen denen Windungen unmöglich machen und verringert die Wärmeausscheidung im Kupferdraht. Wie man auf Fig. 2 Sieht, bei gleicher Zahl von einreihigen, viel schichtigen Sektionen 8 verbinden sich die Spulenenden 16 und 17 mit den letzten Windungen der Sektionen, was einen Durchschlag der elek trischer Isolation in der letzte Sektion verhütet. Zwischen denen Sektionen S, in denen Spielräumen 9 befindet sich der Abkühl stoff 15. (Fig. 4) Jede Windung 13 wird vom Kühlstoff 15 von zwei Seiten abgekühlt. Die Windungen 13 sind aus Material gemacht, zum Beispiel Kupfer, Alluminium, oder aus einen beliebigen anderen Metall, welches eine gute Wärmeleitung hat, deswegen ist die Tempera tur des Stromleiters überall gleichgültig. Die Wärme wird von zwei Seiten des Stromleiters abgeführt, was seine Übererwärmung ausschließt und gleicht die Temperatur in allen Windungen aus. Der Abkühlstoff 15 ist ein guter Dielektrik, zum Beispiel Gas oder Transformatoröl, der sich in denen zwischenräumen der Sek tionen befindet vermeidet er einen Durchschlag der Isolation die sich zwischen denen nachbaren Windungen, zum Beispiel zwischen denen Windungen der erste und zweite Sektionen. Der Magnetstrom der Erregerspule mit Enden 16 und 17 ist, zum Beispiel, von links nach rechts gerichtet, siehe Fig. 1; im diesem Fall ist der Magnetstrom, der von der zweite Erregerspule erregt wird, von rechts nach links gerichtet, also in umgekehrter Richtung daraufhin fließt der Magnetstrom durch den mittleren Magnetlei ter 2, von beiden Erregerspulen immer in einer Richtung. Der Kom mutator 7 sendet auf die Spulenenden 16 und 17 Stromstöße ein und derselbe Polarität. Die Polarität ändert sich auch auf der zweite Spule nicht, demnach fließt der Magnetstrom im mitt lerem Magnetleiter nur in einer Richtung. Eine Übermagnetisierung des mittleren Magnetleiters ist ausgeschlossen und demnach wild auch keine Zeit und Energie für Übermagnetisierung verbraucht, bei dem abwechselnden Anschluß der Erregerspulen 5 an dem Strom, durch Kommutator 7 wirkt die elektromagnetische Anziehungskraft auf den Anker 4 und bringt ihn im Rahmen zwischen denen Kapatität überträgern 6 in Schwingungsbewegung. Die selbe Kraftgröße, aber in umgekehrter Richtung wirkt auf die Stromleiter jeder Erregerspule. Die Sektionen sind mit Hilfe Dielektriks hart untereinander ver bunden, was die Vermengung der Windungen in jeder Sektion und die Vermengung der Sektionen zwischeneinander vermeidet. Der Dielek trik 12 befindet sich in denen Spielräumen 9, zwischen denen Sek tionen S in einem kleinem Maß, so das er auf die Übertragung der Wärmenergie und auf den Abkühlstoff 15 nicht wirkt.Through which the coils are connected to the commutator 7 , quilting motor, especially for creating heavy impact loads, the commutator 7 works relieves a current surge into one of the excitation coils 5 , which causes a magnetic current in the magnetic conductor 1 (see FIG. 1, the magnetic current denoted by arrows), then excited between the immovable Kapatitätüber carrier 6 and the movable armature 4 an electromagnetic attraction force that pulls the anchor 4 in the direction of the Kapatitätüber carrier 6 , thereby constantly increasing the speed of the core 4 , the largest is at the moment when the armature 4 collides with the capacity transmitter 6 , thereupon the commutator transfers to the coil ends 16 and 17 , see (FIG. 2 ), a voltage in the sections 8 the current begins to flow. The first (un same) section with which the end 16 of the excitation coil is connected is z. B. wound up according to the clock symbol, the current flows in this section from the last turn to the first turn. When the current flows from the coil end 16 to the coil end 17 , a magnetic current is produced in the first section which flows from left to right, see arrows Fig. 1. The second same section is wound in the direction against the clock sign and its beginning is with a Bar 10 , connected to the beginning of the first, unequal, section, therefore the current in this section flows from the first turn to the last. The magnetic current that arises in the second section also flows from left to right, just like in the previous first section, these magnetic currents add up in the closed magnetic conductor. The last turn of the second section is connected with a bolt 11 to the last turn of the third section. The direction of the current and also the winding in the third section are the same as in the first section, therefore the direction of the magnetic current is the same as in the first section, i.e. from left to right. The magnetic current from all sections flows in one direction and adds up in the closed magnetic conductor. The bars 10 and 11 have a minimal length and lie in the space which has an equivalent electrical potential, which makes a breakdown of the insulation between the turns impossible and reduces the heat excretion in the copper wire. As can be seen in Fig. 2, with the same number of single-row, multi-layered sections 8 , the coil ends 16 and 17 connect to the last turns of the sections, which prevents a breakdown of the electrical insulation in the last section. Between those sections S, in which play spaces 9 there is cooling material 15 . ( Fig. 4) Each turn 13 is cooled by the coolant 15 from two sides. The turns 13 are made of material, for example copper, aluminum, or any other metal that has good heat conduction, therefore the temperature of the conductor is indifferent everywhere. The heat is dissipated from two sides of the conductor, which prevents it from overheating and balances the temperature in all turns. The coolant 15 is a good dielectric, for example gas or transformer oil, which is located in the interstices between the sections, and prevents the insulation from breaking through between the adjacent turns, for example between the turns of the first and second sections. The magnetic current of the excitation coil with ends 16 and 17 is, for example, directed from left to right, see Fig. 1; in this case the magnetic current, which is excited by the second excitation coil, is directed from right to left, that is to say in the reverse direction, the magnetic current then flows through the central magnet conductor 2 , from both excitation coils always in one direction. The mutator 7 sends a surge on the coil ends 16 and 17 and has the same polarity. The polarity does not change on the second coil either, so the magnetic current in the central magnetic conductor only flows in one direction. An over-magnetization of the middle magnetic conductor is excluded and therefore no time and energy is wasted for over-magnetization, when the excitation coils 5 are alternately connected to the current, the commutator 7 causes the electromagnetic attraction force to act on the armature 4 and brings it within the range of the capacities transmitted 6 in oscillatory motion. The same amount of force, but in the opposite direction, acts on the current conductor of each excitation coil. The sections are tightly connected to each other with the help of dielectrics, which avoids the mixing of the turns in each section and the mixing of the sections between each other. The Dielek trik 12 is located in the game rooms 9 , between which sections S to a small extent, so that it does not act on the transfer of thermal energy and on the coolant 15 .

Claims

1. Step motor of the two excitation coil, which connects to the power supply, contains a closed magnetic conductor with a central pole and an armature firing pin, characterized in that each excitation coil consists of single-row, multi-layered sections, between which there are spaces , the direction of winding up in the adjacent sections is opposite, the beginning of an unequal section is connected to the beginning of the next same section and the end of the same section is connected to the end of the next unequal section.

2. quilted motor according to claim 1, characterized, that the magnetic current that is excited by the two coils through the center pole flows in one direction.

3. quilted motor according to claim 1-2, characterized, that the sections are hard-linked to each other by isolators are.

4. quilted motor according to claim 1, characterized, that each excitation coil consists of an equal number of sections.

5. quilted motor according to claim 1, characterized, that in those spaces, between which sections, dielek trical coolant.