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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.
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Fig. 10 ist eine erfindungswesentliche Schnittansicht in
Längsrichtung, die einen zylindrischen Linearmotor mit
Dauermagneten darstellt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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(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.
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(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.
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(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.
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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.
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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
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Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen
Linearmotors,
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Fig. 2 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie II-II in
Fig. 1,
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Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Statoreisenplatte, die einen
Statorkern bildet,
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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,
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Fig. 5 ist ein Anschlußdiagramm der Statorwicklungen,
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Fig. 6 ist eine Querschnittansicht, die ein anderes
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Linearmotors (3-
phasig) darstellt,
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Fig. 7 ist eine Draufsicht auf eine Statoreisenplatte, die einen
Statorkern in Fig. 6 bildet,
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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,
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Fig. 9 ist ein Anschlußdiagramm der Statorwicklungen in Fig. 6,
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Fig. 10 ist eine Längsschnittansicht eines bekannten
zylindrischen Linearmotors vom Typ mit Dauermagneten, und
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Fig. 11 ist ein Anschlußdiagramm der Statorwicklungen in Fig.
10.
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Bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele werden
nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf die dazugehörenden
Zeichnungen erläuternd beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Technik der Erfindung ist nicht auf die Technik des
Ausführungsbeispiels beschränkt und kann andere Mittel zum
Erreichen entsprechender Funktionen aufweisen.
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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.
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Demgemäß ist der Wicklungsaufnahmeabschnitt vergrößerbar, um
die Stromleitung unabhängig vom Zahnabstand zu erhöhen, so daß
der kleine Linearmotor mit großer Antriebskraft aufgebaut werden
kann.
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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.
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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.