DE69401409T2 - Linearmotor - Google Patents

Linearmotor

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DE69401409T2
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    • HELECTRICITY
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Linearmotor und insbesondere auf einen Linearmotor, der als ein zweiphasiger und mehrphasiger Linearimpulsmotor oder als bürstenloser Gleichstromlinearmotor betrieben wird.
  • Fig. 10 ist eine erfindungswesentliche Schnittansicht in Längsrichtung, die einen zylindrischen Linearmotor mit Dauermagneten darstellt.
  • In Fig. 10 weist ein Statorkern 101 eines Stators 100 eines zylindrischen Linearmotors vom Typ mit Dauermagneten einen ringförmigen Jochabschnitt auf, der einen geringen Innendurchmesser aufweist und ringförmige Statorzahnoberseiten 102a, und einen ringförmigen Jochabschnitt bildet, der einen großen Innendurchmesser aufweist und ringförmige Statorzahnunterseiten 102b bildet, wobei beide Jochabschnitte abwechselnd in der Wellenrichtung laminiert sind. Somit sind die Statorzähne 102 aus einer Anzahl von ringförmigen Zahnoberseiten 102a und ringförmigen Zahnunterseiten (Rillen) 102b an der inneren Umfangsfläche des Statorkernes 101 mit gleichen Abständen in Wellenrichtung ausgebildet.
  • Ringförmige Wicklungen 103, 104, ... 110 sind jeweils in den ringförmigen Zahnunterseiten (Rillen) 102b angeordnet. Die ringförmigen Wicklungen 103, 104, ... 110 sind so ausgebildet, daß sie, wie in Fig. 11 dargestellt ist, insgesamt zwei Phasen aufweisen, so daß die ringförmigen Wicklungen 103, 105, 107 und 109 so verbunden sind, daß deren Polaritäten abwechselnd umgekehrt sind, um eine Phase (A-Phase) zu bilden, und wobei die ringförmigen Wicklungen 104, 106, 108 und 110 so verbunden sind, daß deren Polaritäten abwechselnd umgekehrt sind, um die andere Phase (B-Phase) zu bilden. Da der Stator 100 wie zuvor angegeben aufgebaut ist, beträgt der Polabstand des Stators 100 das Vierfache des Zahnabstandes der Statorzähne 102.
  • Weiterhin ist ein Antriebskern 301 eines Antriebs 300 zylindrisch, und wobei Dauermagnetpole 302 so magnetisiert sind, daß sie radial verschiedene Polaritäten aufweisen und abwechselnd am Außenumfang des Antriebskernes mit einem Abstand angeordnet sind, der gleich dem doppelten Zahnabstand der Statorzähne ist. Somit beträgt der Polabstand des Antriebs 300 das Vierfache des Statorzahnabstandes und stimmt mit dem Polabstand des Stators 100 überein.
  • Die zweiphasigen Wicklungen im Statorkern 101 sind gegeneinander um einen Zahnabstand der Statorzähne, d.h. um ein Viertel des Polabstandes des Stators in Wellenrichtung, versetzt, und der Linearmotor bildet einen zylindrischen Linearimpulsmotor vom Typ mit zweiphasigem Duermagneten, der für jeden Schritt ein Grundbewegungsausmaß aufweist, der gleich einem viertel Polabstand beträgt, d.h. dem Abstand der Statorzähne.
  • Bei dem wie zuvor aufgebauten zylindrischen Linearimpulsmotor vom Typ mit Dauermagneten ist es jedoch notwendig Kerben im äußeren Umfangsabschnitt der ringförmigen Jochabschnitte der Zahnoberseiten 102a und der Zahnunterseiten 102b vorzusehen und die Enden der Wicklungen 103, 104, ... 110 aus den Kerben herauszuziehen, so daß die herausgezogenen Enden verbunden und in Zuleitungsherausziehrillen untergebracht sind, die in den Kerben ausgebildet sind, um die ringförmigen Wicklungen 103, 104, ... 110 zu verbinden. Demgemäß besteht das Problem, daß der Wirkungsgrad der Motoranordnung verschlechtert ist.
  • Andererseits hängt die Größe der Zahnunterseiten 102b der Statorzähne 102, die die Wicklungen 103, 104, ... 110 aufnehmen, vom Abstand der Statorzähne ab. Wenn der Abstand der Statorzähne gering ist, ist die Zahnunterseite 102b nicht vergrößerbar und die Stromleitungen sind pro Phase nicht vergrößerbar. Demgemäß besteht ein Problem darin, daß die Antriebskraft klein ist.
  • Da weiterhin der Motor vom Typ mit Dauermagneten ist, ist der Motor theoretisch als bürstenloser Gleichstrommotor betreibbar, während das Problem besteht, daß es notwendig ist eine Sensoreinrichtung vorzusehen, um die Lage des Antriebs allein für diesen Zweck zu erfassen.
  • Die Erfindung erfolgt hinsichtlich der zuvorgenannten Probleme und es ist Aufgabe der Erfindung die Probleme zu lösen und einen Linearmotor vorn Typ mit Dauermagneten vorzuweisen, der einen verbesserten Wirkungsgrad der Wicklungen und der Motoranordnung aufweist, und der geeignet ist die Wicklungsaufnahmeabschnitte unabhängig vom Zahnabstand der Statorzähne zu vergrößern, um eine große Antriebskraft zu erhalten.
  • Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung einen Linearmotor vom Typ mit Dauermagnet vorzusehen, der geeignet ist als bürstenloser Gleichstrommotor betrieben zu werden, um ohne Aufwand ein Linearservosystem ohne zusätzliche Sensoreinrichtungen zum separaten Erfassen der Lage des Antriebs zu bilden.
  • Um diese Aufgaben zu lösen, weist ein Linearmotor einen Stator, der mit einem Statorkern versehen ist, der eine geradzahlige Anzahl vorspringender Pole, die in gleichem Winkel radial einwärts angeordnet sind, und mehrere Statorzähne aufweist, die an Innenumfangsflächen der vorspringenden Pole in Wellenrichtung ausgebildet sind, und Wicklungen aufweist, die einzeln um die vorspringenden Pole gewickelt sind, und einen Antrieb auf, der mit einem Antriebskern versehen ist, der innerhalb des Stators angeordnet und in Wellenrichtung bewegbar getragen ist, und der mehrere Dauermagnetpole aufweist, die an dessen Außenumfang in Wellenrichtung mit einem Abstand, der gleich einem halben Statorzahnabstand beträgt, angeordnet sind, und die in radialer Richtung magnetisiert sind, um in Wellenrichtung abwechselnd unterschiedliche Polaritäten aufzuweisen, wobei die Erfindung wie folgt aufgebaut ist:
  • (1) Der Statorkern enthält Statorkernelemente, die durch Laminieren mit einer vorbestimmten Anzahl an Statoreisenplatten des Statorkernes ausgebildet sind, und wobei die Statorkernelemente mit Elementen laminiert sind, die nacheinanderfolgend um einen vorbestimmten Winkel gedreht sind, der durch eine Anordnung der vorspringenden Pole der Statoreisenplatten bestimmt ist, um den Statorkern zu bilden, wobei die vorspringenden Statorpole aus Paaren vorspringender Pole gebildet sind, die einander benachbart sind und m Sätze vorspringender Polgruppen enthalten, die aus (N/2m) Sätzen vorspringender Polpaare zusammengesetzt sind, die einheitlich mit einem Winkel von (720m/N) Grad angeordnet sind, wobei N die Anzahl der vorspringenden Statorpole und m die Anzahl der Motorphasen sind, wobei die auf (N/m)-1 oder (N/m)-2 vorspringenden Polen gewickelten Wicklungen, die zu den vorspringenden Polgruppen gehören, so verbunden sind, daß sie entgegengesetzte Polaritäten zueinander zwischen dem Paar vorspringender Pole aufweisen, und so miteinander verbunden sind, daß sie dieselbe Polarität zwischen den vorspringenden Polen aufweisen, die nicht das Paar vorspringender Pole bilden, und sind so angeordnet, daß sie zwischen den vorspringenden Polen der anderen Phase zwischengesetzt sind, um Phasenwicklungen für m Phasen zu bilden, wobei die verbleibenden vorspringenden Pole, die nicht an der Phasenbildung der vorspringenden Polgruppe für die Phasen beteiligt sind, zum Erfassen einer Lage in der Wellenrichtung und einer Bewegungsrichtung des Antriebs als Sensorpole betätigt werden, wodurch der Linearmotor als ein m-phasiger Linearimpulsmotor oder bürstenloser Gleichstrommotor betreibbar ist.
  • (2) Die Statoreisenplatten des Statorkernes enthalten 8k vorspringende Pole wenn die Anzahl der Phasen m 2 beträgt und wobei k eine ganze Zahl gleich oder größer als 1 ist, und wobei k Sätze vorspringender Polgruppen, die von zwei vorspringenden Polen, die einen kleinen Innenradius aufweisen, und sechs vorspringenden Polen gebildet sind, die einen großen Innenradius an der Spitze der vorspringenden Pole gegenüber dem Antrieb, wie vom Antrieb aus gesehen, aufweisen, in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die zwei vorspringenden Pole, die den kleinen Innenradius aufweisen mit einem Winkel von (135/k) Grad zueinander angeordnet sind, wobei der Statorkern aus Statorkernelementen laminiert mit einer sequentiellen Drehung von (135/k) Grad gebildet ist, wobei ein Anordnungsabstand der Dauermagnetpole, die auf dem Antriebskern angeordnet sind 4t beträgt, wenn eine Dicke des Statorkernelementes in Wellenrichtung t beträgt.
  • (3) Die Statoreisenplatten des Statorkernes enthalten 12k vorspringender Pole, wenn die Anzahl der Phasen m 3 beträgt und k eine ganze Zahl gleich oder größer als 1 ist, und wobei k Sätze vorspringender Polgruppen, die aus zwei vorspringenden Polen, die einen geringen Innenradius aufweisen und zehn vorspringende Polen gebildet sind, die an der Spitze der vorspringenden Pole gegenüber dem Antrieb einen großen Innenradius aufweisen, gesehen vom Antrieb, sind in Umfangsrichtung angeordnet, wobei die zwei vorspringenden Pole, die einen geringen Innenradius aufweisen in einem Winkel von (150/k) Grad zueinander angeordnet sind, wobei der Statorkern mit Statorkernelementen mit sequentieller Drehung um (150/k) Grad laminiert ausgebildet ist, wobei ein Anordnungsabstand der Dauermagnetpole, die am Antriebskern angeordnet sind, 6t beträgt, wenn eine Dicke des Statorkernelementes in Wellenrichtung t beträgt.
  • Da der wie zuvor beschrieben aufgebaute Linearmotor vom Typ mit Dauermagnet Statorwicklungen aufweist, die um die vorspringenden Pole gewickelt sind und in Umfangsrichtung des Stators angeordnet sind, wird beim Betrieb der Erfindung der Betriebswirkungsgrad der Wicklungen verbessert und der Wicklungsunterbringungsabschnitt ist vergrößerbar, um die Stromleitungen unabhängig vom Zahnabstand der Statorzähne zu erhöhen, so daß der Linearmotor mit großer Antriebskraft realisierbar ist.
  • Da weiterhin Teile der Statorvorsprungspole als Sensorpole zum Erfassen einer Lage oder einer Bewegungsrichtung des Antriebs verwendbar sind, ist der Linearmotor als ein bürstenloser Gleichstromlinearmotor betreibbar
  • Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Linearmotors,
  • Fig. 2 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie II-II in Fig. 1,
  • Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Statoreisenplatte, die einen Statorkern bildet,
  • Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht der Statorzähne, die aus laminierten Statoreisenplatten mit Drehung um einen vorbestimmten Winkel gebildet sind, wie vom Antrieb her gesehen,
  • Fig. 5 ist ein Anschlußdiagramm der Statorwicklungen,
  • Fig. 6 ist eine Querschnittansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Linearmotors (3- phasig) darstellt,
  • Fig. 7 ist eine Draufsicht auf eine Statoreisenplatte, die einen Statorkern in Fig. 6 bildet,
  • Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht von Statorzähnen, die durch Laminieren von Statoreisenplatten mit einer Drehung um einen vorbestimmten Winkel hergestellt sind, wie vom Antrieb her gesehen,
  • Fig. 9 ist ein Anschlußdiagramm der Statorwicklungen in Fig. 6,
  • Fig. 10 ist eine Längsschnittansicht eines bekannten zylindrischen Linearmotors vom Typ mit Dauermagneten, und
  • Fig. 11 ist ein Anschlußdiagramm der Statorwicklungen in Fig. 10.
  • Bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele werden nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf die dazugehörenden Zeichnungen erläuternd beschrieben.
  • Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Linearmotors darstellt, und Fig. 2 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie II-II in Fig. 1.
  • Das Ausführungsbeispiel stellt den Fall dar, daß die Anzahl der Phasen m und eine ganze Zahl k jeweils m=2 und k=1 und demgemäß die Anzahl N der Statorvorsprungspole N=8k=8 ist.
  • In Fig. 1 und 2 enthält ein Stator 1 einen Statorkern 10 und Statorwicklungen W1, W2, W3, ... W8. Mehrere Statorzähne 19 (Zahnoberseiten 19a und Zahnunterseiten 19b) sind in wellenrichtung auf inneren Umfangsoberflächen von ganzzahligen, 8 beim Ausführungsbeispiel, vorspringenden Polen 11, 12, 13, 18 ausgebildet, die mit gleichen Winkeln vom Statorkern 10 radial einwärts angeordnet sind. Die Statorwicklungen W1, W2, W3, ... W8 sind jeweils um die acht vorspringenden Pole 11, 12, 13, ... 18 gewickelt. Der Statorkern 10 ist in einem Gehäuse 20 und mittels Klammern 21 und 22 und nicht dargestellten Schrauben aufgenommen und getragen.
  • Andererseits ist ein Antriebskern 30, eines Antriebs 3, der innerhalb des Stators 1 angeordnet ist, mittels Klammern 21 und 22 über Lager 23 und 24 in Wellenrichtung bewegbar getragen. Mehrere ringförmige Dauermagnetpole 31 sind am Außenumfang der Antriebskerne 30 mit einem Abstand gleich dem halben Zahnabstand der Statorzähne 19 angeordnet und sind in radialer Richtung so magnetisiert, daß die Polaritäten an der Außenumfangsseite der Dauermagnetpole 31 abwechselnd in Wellenrichtung N- und S-Pole werden.
  • Fig. 3 stellt ein Beispiel einer Statoreisenplatte 25 dar, die den Statorkern 10 bildet. In Fig. 3 weisen vorspringende Pole P3 und P6 der acht vorspringenden Pole P1, P2, P3, ... P8 der Statoreisenplatte 25 an deren Spitze einen geringen Innenradius auf und bilden die Zahnoberseiten 19a der Statorzähne 19. Die anderen vorspringenden Zähne P1, P2, P4, P5, P7 und P8 weisen an deren Spitze einen großen Innenradius auf und bilden die Zahnunterseiten 19b der Statorzähne 19. Die vorspringenden Zähne P3 und P6, die den geringen Innenradius aufweisen, sind mit einem Winkel von 135 Grad dazwischen angeordnet. Die acht vorspringenden Pole sind in der Reihenfolge P1, P2, P3, ... P8 angeordnet und bilden eine vorspringende Polgruppe.
  • Das Ausführungsbeispiel stellt den Fall dar, bei dem ein Wert der ganzen Zahl k gleich k=1 beträgt, d.h. die aus den vorspringenden Polen P1, P2, ... P8 zusammengesetzte vorspringende Polgruppe bildet einen Satz, während in dem Fall, bei z.B. k=2, zwei vorspringende Gruppen, die in der Reihenfolge der vorspringenden Pole P1, P2, ... P8 angeordnet sind, Seite an Seite in Umfangsrichtung angeordnet, und die vorspringenden Pole der vorspringenden Polgruppe, die den geringen Innenradius aufweisen, sind in einem Winkel von 135/k Grad, das sind 67,5 Grad zueinander, angeordnet.
  • Fig. 4 stellt die Statorzähne 19, die die vorspringenden Pole 11, 12, 13, ... 18 enthalten, die ausgebildet sind, wenn Statorkernelemente 26 durch Laminieren mit einer vorbestimmten Anzahl von Statoreisenplatten 25 gebildet sind, dar, die um eine Dicke von t aufzuweisen, mit den Elementen laminiert sind, die um einen Winkel von 135/k Grad gedreht sind, d.h. gesehen vom Antrieb 3 um 135 Grad bei k=1. Schraffierte Abschnitte stellen die Zahnoberseiten 19a und leere oder unschraffierte Abschnitte stellen die Zahnunterseiten 19b dar. Durch Laminieren der Statorkernelemente 26 mit sequentieller Drehung, werden die Statorzähne 19, die den Zahnabstand von 8t aufweisen (die Dicke des Zahns beträgt 2t und die Dicke der Zahnunterseite beträgt 6t), in jedem der vorspringenden Pole 11, 12, 13, ... 18 gebildet. Demgemäß beträgt der Abstand der Dauermagnetpole 31, die auf dem Antriebskern 30 angeordnet sind 4t (halber Statorzahnabstand).
  • Weiterhin beträgt, der verhältnismäßige Relativversatz der Zähne der vorspringenden Pole vom vorspringenden Pol 11 zum vorspringenden Pol 12 3/8, zum vorspringenden Pol 13 6/8, zum vorspringenden Pol 14 9/8 (das ist 1/8), zum vorspringenden Pol 15 4/8, zum vorspringenden Pol 16 7/8, zum vorspringenden Pol 17 10/8 (das sind 2/8) und zum vorspringenden Pol 18 5/8.
  • In Fig. 2 bilden zwei Paare zueinander benachbarter vorspringender Pole 11, 12 und 15, 16 N/2m Sätze, d.h. 2 Sätze für m=2 und N=8k=8 weisen eine Beziehung auf, daß sie einheitlich in einem Winkel von 720m/N Grad angeordnet sind, d.h. 180 Grad für m=2 und N=8k=8 und die zwei Sätze bilden einen Satz einer vorspringenden Polgruppe. Die vorspringenden Pole 13, 14 und 17, 18 bilden andere zwei Sätze, die dieselbe Anordnungsbeziehung aufweisen, und die zwei Sätze bilden einen Satz einer vorspringenden Polgruppe, so daß m=2 Sätze vorspringender Polgruppen insgesamt gebildet sind.
  • Wicklungen W1, W2, W6 und W3, W4, W7 sind um {(N/m)-1} oder drei vorspringende Pole gewickelt, d.h. die vorspringenden Pole 11, 12, 16 und 13, 14, 17 der zwei Sätze vorspringender Polpaare, die die vorspringenden Polgruppen bilden, sind wie in Fig. 5 verbunden, um jeweils A- und B-Phasen zu bilden, um dadurch einen zweiphasigen Motor zu bilden.
  • Bei den Wicklungen für die A- und B-Phasen sind, wie in Fig. 5 dargestellt ist, die Wicklungen W1 und W2, die um die vorspringenden Pole 11 und 12 gewickelt sind, die zueinander benachbart angeordnet sind, um das Paar zu bilden, miteinander verbunden, um entgegengesetzte Polaritäten zueinander aufzuweisen, und die Wicklungen W2 und W6, die um die vorspringenden Pole 11 und 16 gewickelt sind, die zwischen den vorspringenden Polen 17 und 18 der anderen Phase zwischenliegend angeordnet sind, sind dazwischen verbunden, um dieselbe Phase aufzuweisen, um die A-Phase zu bilden. Entsprechend sind die Wicklungen W3 und W4, die um die vorspringenden Pole 13 und 14 gewickelt sind, die zueinander benachbart angeordnet sind, um das Paar zu bilden, verbunden, um entgegengesetzte Polaritäten zueinander aufzuweisen, und die Wicklungen W4 und W7, die um die vorspringenden Pole 14 und 17 gewickelt sind, die zwischen den vorspringenden Polen 15 und 16 der anderen Phase dazwischen angeordnet sind, sind dazwischen verbunden, um dieselbe Polarität aufzuweisen, um die B-Phase zu bilden.
  • Weiterhin bilden die vorspringenden Pole 15 und 18, die nicht an der Phasenbildung der vorspringenden Polgruppe beteiligt sind und die Wicklungen W5 und W8 daraufjeweils Sensorpole SA und SB.
  • Mit der zuvorgenannten Anordnung bildet jedes Paar einen geschlossenen Magnetpfad, wenn die vorspringenden Polpaare 11, 12; 15, 16; 13, 14; und 17, 18 der vorspringenden Polgruppe erregt sind, und jeder der geschlossenen Magnetpfade ist so ausgebildet, daß er keinen gemeinsamen Magnetpfad aufweist.
  • Die Sensorpole SA und SB werden mittels eines nicht dargestellten Hochfrequenzoscillators erregt und können eine Induktivität erfassen, die sich gemäß einer Lagebeziehung der Dauermagnetpole 31 des Antriebs 3 und der Zähne 19 der Sensorpole SA und SB verändert. Insbesondere wenn die Zahnoberseiten 19a der Sensorpole SA und SB den Dauermagnetpolen 31 gegenüberstehen, ist die Induktivität maximal und wenn die Zahnunterseiten 19b der Sensorpole SA und SB den Dauermagnetpolen mit einem Raum dazwischen gegenüberstehen, ist die Induktivität minimal. Da weiterhin die Zähne 19, die in den Sensorpolen SA und SB angeordnet sind, in Wellenrichtung in Phase versetzt sind, wie vorhergehend beschrieben ist, können die Sensorpole Antriebslagesignale erzeugen, die in Phase um einen elektrischen Winkel von 90 Grad versetzt sind.
  • Mit der zuvorgenannten Anordnung kann demgemäß ein zylindrischer Linearimpulsmotor vom Typ mit zweiphasigem Dauermagneten aufgebaut werden. In diesem Fall beträgt das Grundbewegungsausmaß für jeden Schritt ein viertel Zahnabstand der Statorzähne 19, d.h. 2t (wobei t die Dicke des Statorkernelementes 26 ist). Da die Sensorpole SA und SB zusätzlich zum Erfassen der Lage und der Bewegungsrichtung des Antriebs 3 vorgesehen sind, ist der Linearmotor als ein bürstenloser Gleichstromservomotor betreibbar
  • Fig. 6 bis 9 stellen ein anderes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Linearmotors dar. Fig. 6 ist eine Querschnittansicht, die Fig. 2 des Ausführungsbeispiels in Fig. 1 entspricht.
  • Das Ausführungsbeispiel stellt den Fall dar, bei dem die Phasenzahl m und die ganze Zahl k jeweils m=3 und k=1 betragen und demgemäß die Anzahl N der Statorvorsprungspole N=12k=12 beträgt. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 6 ist, mit der Ausnahme in der nachfolgenden Beschreibung, dasselbe wie das Ausführungsbeispiel in Fig. 1.
  • In Fig. 6 sind mehrere Statorzähne 53 (Zahnoberseiten 53a und Zahnunterseiten 53b) in Wellenrichtung an Innenumfangsflächen von 12 vorspringenden Polen 41, 42, 43, ... 52 mit gleichem Winkel von einem Statorkern 40 radial einwärts ausgebildet. Weiterhin sind Statorwicklungen W41, W42, W43, ... W52 jeweils um 12 vorspringende Pole 41, 42, 43, ... 52 gewickelt.
  • Fig. 7 stellt ein Beispiel einer Statoreisenplatte 54 dar, die den Statorkern 40 bildet. In Fig. 7 weisen die vorspringenden Pole P44 und P49 der 12 vorspringenden Pole P41, P42, P43, P52 der Statoreisenplatte 54 einen geringen Innenradius an der Spitze daran auf und bilden die Zahnoberseiten 53a der Statorzähne 53. Die anderen vorspringenden Pole P41 ... P43, P45 ... P48, und P50 ... P52 weisen an deren Spitzen einen großen Innendurchmesser auf und bilden die Zahnunterseiten 53b der Statorzähne 53. Die vorspringenden Pole P44 und P49, die den geringen Innendurchmesser aufweisen, sind mit einem Winkel von 150/k = 150 Grad dazwischen angeordnet und die 12 vorspringenden Pole sind in der Reihenfolge P41, P42, P43, ... P52 angeordnet und bilden eine vorspringende Polgruppe.
  • Fig. 8 stellt die Statorzähne 53 einschließlich der vorspringenden Pole 41, 42, 43, ... 52, die gebildet sind, wenn Statorkernelemente 55 durch Laminieren einer vorbestimmten Anzahl von Statoreisenplatten 54 gebildet werden, um eine Dicke t aufzuweisen, dar, die laminiert sind, wobei die Elemente um einen Winkel von 150/k Grad gedreht sind, d.h. vom Antrieb 3 gesehen um 150 Grad bei k=1. Schraffierte Abschnitte stellen die Zahnoberseiten 53a und leere oder unschraffierte Abschnitte stellen die Zahnunterseiten 53b dar. Durch Laminieren der Statorkernelemente 55 mit sequentieller Drehung sind die Statorzähne 53 mit einen Zahnabstand von 12t (die Zahndicke beträgt 2t und die Dicke der Zahnunterseite beträgt 10t) an den vorspringenden Polen 41, 42, 43, ... 52 ausgebildet. Demgemäß beträgt der Abstand der Dauermagnetpole 31, die am Antriebskern angeordnet sind, 6t (halber Statorzahnabstand).
  • In Fig. 6 bilden zwei Paare vorspringender Pole 41, 42 und 47, 48, die nebeneinander liegen, N/2m Sätze, d.h. 2 Sätze für m=3 und N=12k=12 weisen eine Beziehung auf, daß sie einheitlich in einem Winkel von 720m/N Grad angeordnet sind, d.h. 180 Grad bei m=3 und N=12k=12, und die zwei Sätze bilden einen Satz einer vorspringenden Polgruppe. Die vorspringenden Pole 43, 44 und 49, 50 und die vorspringenden Pole 45, 46 und 51, 52 bilden andere zwei Sätze, die dieselbe Lagebeziehung aufweisen und die zwei Sätze bilden einen Satz einer vorspringenden Polgruppe, so daß m=3 Sätze vorspringender Polgruppen insgesamt gebildet werden.
  • Wie in Fig. 9 dargestellt ist, sind die Wicklungen W41, W42, W47; W45, W46, W51; und W49, W50, W43 um {(N/m)-1} oder drei vorspringende Polpaare gewickelt, d.h. die vorspringenden Pole 41, 42, 47; 45, 46, 51; und 49, 50, 43 der zwei Sätze vorspringender Polpaare, die die vorspringenden Polgruppen bilden, sind wie in Fig. 9 dargestellt verbunden, um jeweils A-, B- und C-Phasen zu bilden, um damit einen dreiphasigen Motor zu bilden.
  • Die Wicklungen für die A-, B- und C-Phasen sind, wie in Fig. 9 dargestellt ist, in derselben Weise wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel verbunden. Die vorspringenden Pole 44, 48 und 52 und die Wicklungen W44 W48 und W52 daran, die nicht an der Phasenbildung der vorspringenden Polgruppe beteiligt sind, bilden jeweils die Sensorpole SC, SA und SB.
  • Demgemäß kann mit der zuvor angegebenen Anordnung der zylindrische Linearimpulsmotor vom Typ mit dreiphasigem Dauermagneten gebildet werden. In diesem Fall beträgt das Grundbewegungsausmaß für jeden Schritt ein viertel Zahnabstand der Statorzähne 53, d.h. 3t (wobei t eine Dicke des Statorkernelementes 55 ist). Da weiterhin die Sensorpole SA, SB und SC zum Erfassen der Lage und der Bewegungsrichtung des Antriebs 3 vorgesehen sind, ist der Motor als ein bürstenloser Gleichstromservomotor betreibbar.
  • Die Technik der Erfindung ist nicht auf die Technik des Ausführungsbeispiels beschränkt und kann andere Mittel zum Erreichen entsprechender Funktionen aufweisen.
  • Wie aus der vorhergehenden Beschreibung verständlich ist, kann der Linearmotor vom Typ mit zwei- oder dreiphasigem Dauermagneten aufgebaut werden, und die um die vorspringenden Pole gewickelten Wicklungen sind am Statorkern in Umfangsrichtung angeordnet.
  • Demgemäß ist der Wicklungsaufnahmeabschnitt vergrößerbar, um die Stromleitung unabhängig vom Zahnabstand zu erhöhen, so daß der kleine Linearmotor mit großer Antriebskraft aufgebaut werden kann.
  • Da weiterhin eine vorbestimmte Anzahl von Statoreisenplatten laminiert werden kann, um die Statorkernelemente zu bilden, und die Statorkernelemente mit sequentieller Drehung um einen vorbestimmten Winkel laminiert werden können, um den Statorkern zu bilden, ist dessen Rentabilität hervorragend.
  • Da zusätzlich die Sensorpole zu Erfassen der Lage und der Bewegungsrichtung des Antriebs enthalten sind, kann das Linearservosystem ohne Aufwand als bürstenloser Gleichstromlinearmotor gebildet werden, ohne der Notwendigkeit getrennt Erfassungsmittel, wie beispielsweise Kodierer und Funktionsdrehmelder, vorzusehen.

Claims (3)

1. Ein Linearmotor mit einem Stator (1), der einen Statorkern (10;40), der eine geradzahlige Anzahl vorspringender bzw. ausgeprägter Pole (11-18; 41-52), die in gleichem Winkel radial einwärts angeordnet sind, und mehrere Statorzähne (19, 52) aufweist, die an Innenumfangsflächen der vorspringenden Pole in Wellenrichtung ausgebildet sind, und Wicklungen (W1-W8; W41-W52) aufweist, die einzeln um die vorspringenden Pole (11-18; 41-52, jew.) gewickelt sind, und mit einem Antrieb (3), der mit einem Antriebskern (30) versehen ist, der innerhalb des Stators angeordnet und in Wellenrichtung bewegbar getragen ist, und der mehrere Dauermagnetpole (31) aufweist, die an dessen Außenumfang in Wellenrichtung mit einem Abstand, der gleich einem halben Statorzahnabstand
beträgt, angeordnet sind, und die in radialer Richtung magnetisiert sind, um in Wellenrichtung abwechselnd unterschiedliche Polaritäten aufzuweisen, dadurch gekennzeichnet, daß
der Statorkern Statorkernelemente enthält, die durch Laminieren mit einer vorbestimmten Anzahl an Statoreisenplatten (25; 54) des Statorkernes (10;40) ausgebildet sind, und wobei die Statorkernelemente mit Elementen laminiert sind, die nacheinanderfolgend um einen vorbestimmten Winkel gedreht sind, der durch eine Anordnung der vorspringenden Pole (11-18; 41-52) der Statoreisenplatten (25; 54, jew.) bestimmt ist, um den Statorkern zu bilden, wobei die vorspringenden Statorpole aus Paaren vorspringende Pole gebildet sind, die einander benachbart sind und m Sätze vorspringender Polgruppen enthalten, die aus (N/2m) Sätzen vorspringender Polpaare zusammengesetzt sind, die einheitlich in einem Winkel von (720m/N) Grad angeordnet sind, wobei N die Anzahl der Statorvorsprungspole und m die Anzahl der Motorphasen sind, wobei die auf (N/m)-1 oder (N/m)-2 vorspringenden Polen gewickelten Wicklungen, die zu den vorspringenden Polgruppen gehören, so verbunden sind, daß sie entgegengesetzte Polaritäten zueinander zwischen dem Paar vorspringender Pole aufweisen, und so miteinander verbunden sind, daß sie dieselbe Polarität zwischen den vorspringenden Polen aufweisen, die nicht das Paar vorspringender Pole bilden, und so angeordnet sind, daß sie zwischen die vorspringenden Pole der anderen Phase zwischengesetzt sind, um Phasenwicklungen für m Phasen dazwischen zu bilden, wobei die verbleibenden vorspringenden Pole, die nicht an der Phasenbildung der vorspringenden Polgruppe für die Phasen beteiligt sind, zum Erfassen einer Lage in der Wellenrichtung und einer Bewegungsrichtung des Antriebs (3) als Sensorpole SA und SB; SC, SA, SB) angeordnet sind, wodurch der Linearmotor als ein m-phasiger Linearimpulsmotor oder als bürstenloser Gleichstrommotor betreibbar ist.
2. Linearmotor nach Anspruch 1, bei dem die Statoreisenplatten (25) des Statorkernes (10) 8k vorspringende Pole (11-18) enthalten, wenn die Anzahl der Phasen m 2 beträgt und k eine ganze Zahl gleich oder größer als 1 ist, und wobei k Sätze vorspringender Polgruppen, die mit zwei vorspringenden Polen, die einen geringen Innenradius aufweisen, und sechs vorspringenden Polen gebildet sind, die einen großen Innenradius an der Spitze der vorspringenden Pole gegenüber dem Antrieb (3) aufweisen, wie vom Antrieb aus gesehen, in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die zwei vorspringenden Pole, die den geringen Innenradius aufweisen mit einem Winkel von (135/k) Grad zueinander angeordnet sind, wobei der Statorkern (10) aus Statorkernelementen laminiert mit einer sequentiellen Drehung von (135/k) Grad gebildet ist, wobei ein Anordnungsabstand der Dauermagnetpole (31), die auf dem Antriebskern (30) angeordnet sind, 4t beträgt, wenn eine Dicke des Statorkernelementes in Wellenrichtung t beträgt.
3 Linearmotor nach Anspruch 1, bei dem die Statoreisenplatten (54) des Statorkernes (40) 12k vorspringende Pole (41-52) enthalten, wenn die Anzahl der Phasen m 3 beträgt und k eine ganze Zahl gleich oder größer als 1 ist, und wobei k Sätze vorspringender Polgruppen aus zwei vorspringenden Polen, die einen geringen Innenradius aufweisen und zehn vorspringende Polen gebildet sind, die an der Spitze der vorspringenden Pole gegenüber dem Antrieb (3) einen großen Innenradius aufweisen, gesehen vom Antrieb, in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die zwei vorspringenden Pole, die einen geringen Innenradius aufweisen in einem Winkel von (150/k) Grad zueinander angeordnet sind, wobei der Statorkern (40) mit Statorkernelementen mit sequentieller Drehung um (150/k) Grad laminiert gebildet ist, wobei ein Anordnungsabstand der Dauermagnetpole (31), die am Antriebskern angeordnet sind, 6t beträgt, wenn eine Dicke des Statorkernelementes in Wellenrichtung t beträgt.
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