DE7733574U1

DE7733574U1 - Elektromagnetischer linear-motor

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Publication number: DE7733574U1
Application number: DE19777733574U
Authority: DE
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1976-11-03
Filing date: 1977-11-02
Publication date: 1978-08-03
Also published as: SE7712407L; DE2748873A1; US4144514A; FR2370383B1; IL53239A; SE431927B; FR2370383A1; IL53239A0; IT1087805B; GB1572547A

Description

jS" Elektromagnetischer Linear-Motor

Die Neuerung bezieht sich auf elektromagnetische Motoren und insbesondere auf Linear-Motoren, die einen Permanent-Magneten und elektrische Spulen verwenden, um eine lineare Bewegung in einer von zwei entgegengesetzten Richtungen zu erzeugen.

Ein Beispiel für einen Linear-Motor ist in der US-PS 3 755 699 beschrieben. Zur Erzeugung einer Bewegung wird eine elektrische Spule, die auf einem von einer nicht-magnetischen Welle angebrachtem Anker montiert ist, erregt, um eine bestimmte Polarität an den Endbacken des Ankers zu bilden. Der Anker bewegt sich dann zwischen Magnetpolen, die durch Permanent-Magnete ausgebildet werden. Zwei federnde Trennscheiben, die auf jedem Ende des Motorgehäuses angebracht sind, sorgen für eine Halterung des Ankers und die nicht-magnetische Welle und liefern auch eine Rückstellkraft, um den Anker in eine Mittel-

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position zwischen zwei entgegengesetzt gepolten Polstücken zurückzuführen, wenn in der Spule kein Strom fließt.

,ine andere lineare Motoranordnung, die zur Steuerung eines Ventils verwendet wird, ist in der US-PS 3 772 540 beschrieben. D.ese Anordnung weist eine linear bewegbare Welle auf, auf der ein Anker „ontiert ist. Ein magnetisches Glied ist « den Umfang des bewegbaren Ankers hero* angebracht, und ein kreisförmiger Pedant-Magnet ,st U_1n den Umfang des magnetischen Gliedes herum befestigt. Xn dem Gehäuse sind zwei Spulen montiert, wobei sich jeweils eine Spule auf _jeder £*ite des Permanent-Magneten befindet. Die Spulen werden dazu verwendet, den Anker zwischen seinen zwei Betriebspositionen hxn- _und herzuschauen. Der Anker wird von einer ersten Position ,weiten Position umgeschaltet, indem die eine Spule erregt w.rd zur Erzeugung eines Flusses, der den den Anker in der ersten Posit.on senden PIuB des Pe_-Magneten aufhebt, und indem die entgegensetzte Spule erregt wird zur Erzeugung eines Flusses, der dem in der Richtung der zweiten Position fließenden permanenten Flusse hinzuaddiert. Der Anker wird dann in der zweiten Position durch _den Fluß des Permanent-Hagneten verriegelt und die elektrischen Spulen werden entregt. Eine auf der Welle angebrachte Hülsenfed.ranordnung ist ,it einer ausreichenden Elastizität versehen, um e.ne Ventilschließung sicherzustellen, und sie besitzt eine ausrechende Steifigkeit, um dem Zurückprellen des Ventiles oder der Welle zu w,-derstehen.

Diese bekannten Anordnungen stellten ein Problem dar bezüglich der Erzeugung eines brauchbaren Magnetfeldes mit ausreichender Große, um eine adäguate Ausgangskraft zu erzeugen, während trotzdem e« kompakter Motoraufbau beibehalten wird. Die Anordnung mit de» ge-,rennten Magneten und den Polstücken gemäß der US-PS 3 77S W tragt _zu einem Streufluß bei_; somit wird das nutzbare Magnetfeld und da_aurch der Wirkungsgrad des Motors gesenkt. Die Verwendung eines magnetischen leitenden Materials gemäß der US-PS 3 772 54O zwischen _dem kreisförmigen Permanent-Magneten und dem Anker vergrößert den Streufluß und der darin beschriebene kreisförmige Aufbau des Permanent-Magneten verhindert die Verwendung von Samarium-Kobalt.

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He bekannten Anordnungen waren auch problematisch bezüglich der Feststellung einer defekten Spule und eines vollständig fehlerhaften Motors, wenn eine Spule defekt war. Die Anordnung gemäß der US-PS 3 775 699 verwendet nur eine einzige elektrische Spule; somit macht eine fehlerhafte Spule diese Vorrichtung unwirksam. Die Anordnung gemäß der US-PS 3 772 540 verwendet' zwei Spulen, die in Reihe geschaltet sind. Somit macht eine fehlerhafte Spule auch diese Vorrichtung unwirksam.

Eine der Neuerung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen kompakten elektrischen Linear-Motor zu schaffen, bei dem die oben genannten Probleme überwunden sind und der einen hohen Wirkungsgrad besitzt. Er soll eine höhere Magnetfeldkonzentration als bekannte Anordnungen vergleichbarer Größe besitzen und eine maximale Ausnutzung dieses höheren Magnetfeldes gestatten. Weiterhin beinhaltet die Erfindung einen elektromagnetischen Motor mit einer Ausgangsbewegung, die im Verhältnis zu einem elektrischen Eingangssignal kontinuierlich steuerbar ist. Der elektromagnetische Motor soll mit Mitteln versehen sein, um eine Verriegelung des Motors zu verhindern.

Neuerungsgemäß wird ein elektromagnetischer Motor geschaffen zur Erzeugung einer linearen Bewegung in einer von zwei entgegengesetzten Richtungen. In einem Motorgehäuse ist eine nicht-magnetische Welle mit einem darauf angebrachten Anker montiert. Der Anker und die Welle werden durch ein elektromagnetisches Feld bewegt, das durch einen Fermanent-Magneten und zahlreiche elektrische Spulen entwickelt wird, die in dem Gehäuse montiert sind. Der Permanent-Magnet ist aus Samarium-Kobalt hergestellt und weist radialeSeg-_ mente auf, die derart angeordnet sind, daß die radialen Flächen von jedemYän einer radialen Fläche von jedem benachbarten Segment anstoßen. Es wird eine Anordnung aus linearen und nicht-linearen Federn, deren vereinigter Kraftgradient größer als der magnetische Kraftgradient ist, verwendet, um eine Ausgangsbewegung über die nicht-magnetische Motorwelle zu erhalten, die dem den Spulen zugeführten Strom proportional ist. Die Anordnung aus den linearen und nicht-linearen Federn verhindert auch eine Verriegelung des Motors.

Es wird eine Vielzahl elektrischer Spulen verwendet, wobei wenigstens eine Spule auf jeder Seite des Permanent-Magneten angebracht ist. Eine Fehlerabtastschaltung stellt einen Spulenfehler fest, indem der Strom in jeder Spule auf der einen Seite des Magneten mit dem Strom in einer entsprechenden Spule verglichen wird, die auf der entgegengesetzten Seite des Magneten angebracht

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ist. Es sind dann Ausgangssignale erzeugbar, um die defekte Spule abzutrennen und einen Alarm auszulösen. Feraer ist auch ein Fehler der Leistungseinspeisung und des Motorpositionswandlers feststellbar, indem deren entsprechende Ausgangsspannungssignale mit vorbestimmten Bezugsspannungen verglichen werden. Der Motor kann trotz eines spulenfehlere kontinuierlich arbeiten durch Schaffung eine" redundanten Spulenanordnung, wenn wenigstens zwei Spulen auf jeder Seite des Permanent-Magneten angeordnet werden.

Die Neuerung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

_Figur 1 stellt den grundsätzlichen Aufbau des elektromagnetischen Motors dar.

Figur 2 ist eine Teilansicht von Figur 1 und stellt den segmentierten Permanent-Magneten dar.

Figur 3 ist eine Ansicht von einer nicht-linearen Auslegerfeder, die in dem Motor gemäß der Erfindung verwendet ist.

Figur 4 stellt die Beziehungen der positiven Magnetkraft und der Federkräfte innerhalb des Motors dar.

Figur 5 ist eine schematische Darstellung des Flußverlaufes, der innerhalb des Motors gemäß Figur 1 entwickelt wird.

Figur 6 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel des Motors gemäß Figur 1 unter Verwendung von Anschlägen dar.

Wie in Figur 1 gezeigt ist, weist ein elektromagnetischer Motor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel z«^e3- ¹^ ^we~ sentlichen symmetrische Gehäuseendabschnitte 12 und 14 auf, die mit einer magnetischen Untereinheit 16 aus Silizium-Eisen in Verbindung stehen. Eine nicht-magnetische Welle 18 mit Wellenabschnitten 2O, 22 und 24 ist in und von zwei Lagern 26 gehalten gleitend angebracht, wobei jeweils ein Lager in jedem Gehäuseabschnitt montiert ist. Der Wellenabschnitt 20 ist. ein Drehstab und innerhalb des Wellenabschnittes 22 angeordnet. Der Drehstab erstreckt sich durch den Gehäuseabschnitt 12 hindurch, wobei sein außerhalb des Gehäuses gelegenes Ende zum Verbinden des Motors mit einer außen angeordneten

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Vorrichtung verwendet wird. Eine Schraubenstellvorrichtung 28 ist auf dem Ende ΐ

des Drehstabes angebracht, um eine derartige Verbindung zu gewährleisten. Der ;

Eintritt von Schmutz, Wasser und anderen Fremdteilchen im Gehäuse-Abschnitt 12 r

wird durch einen Gummi schuh 3O verhindert, der zwischen dem Drehstab und dem |

Gehäuseabschnitt angeordnet ist. *

Ein aus einem elektromagnetisch leitenden Material gebildeter Anker 32 ist durch die nicht-magnetische Welle 18 etwa in der Mitte des Gehäuses IO gehaltert. Zwei Stifte 34 und 36 erstrecken sich in radialer Richtung durch den Anker, um für eine starre Verbindung zwischen dem Anker und der nicht-magnetischen Welle 18 zu sorgen und um auch die drei Wellenabschnitte 20, 22 und 24 zu einer integralen Struktur zur Bildung der nicht-magnetischen Welle 18 zu verbinden. Der Stift 34 erstreckt sich in radialer Richtung durch den Anker, durch den Wellenabschnitt 22 und durch den Drehstab 20 zur Bildung einer starren Verbindung. Der Stift 36 erstreckt sich in radialer Richtung durch den Anker und den Wellenabschnitt 24, um ebenfalls eine starre Verbindung zu bilden.

Um den Anker und die nicht-magnetische Welle in einer normalerweise zentrierten Position innerhalb des Motorgehäuses IO zu halten, wird eine Federanordnung auf jeder Seite des Ankers innerhalb der Gehäuseabschnitte 12 und 14 verwendet. Innerhalb des Gehäuseabschnittes 12 umfaßt diese Federanordnung eine Faderkappe 38, von der das eine Ende eine Vertiefung 4O zur Aufnahme des Endes des Wellenabschnittes | 22 aufweist. Das andere Ende davon hat einen Abschnitt mit einem |

verkleinerten Durchmesser 42 und einen mit einer Schulter versehenen { Abschnitt 43 zur Aufnahme einer Schraubendruckfeder 44. Das andere Ende der Druckfeder stützt sich gegen Ausgleichsscheiben 46 ab. Die Federkappe, die Druckfeder und die Ausgleichsscheiben werden durch eine Endkappe 48 in ihrer Lage gehalten, die durch eine Befestigungsschraube 50 an dem Gehäuseabschnitt 12 befestigt ist.

Eine ähnliche Federanordnung ist in dem Gehäuse 14 verwendet. Es ist eine zweite Federkappe 52 vorgesehen, von der das eine Ende eine Vertiefung 54 zur Aufnahme des Wellenabschnittes 24 aufweist und von der das andere Ende einen Abschnitt 56 mit einem verminderten Durchmesser und einem mit einer Schulter versehenen Abschnitt 57 aufweist zur Aufnahme einer zweiten Schraubendruckfeder 58. Das andere Ende der

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zweiten Druckfeder stützt sich gegen eine zweite Gruppe von Ausgleichsscheiben 60 ab. Die zweite Federkappe, die zweite Druckfeder und die zweiten Ausgleichsscheiben werden durch eine zweite Endkappe 62 in ihrer Lage erhalten, die an dem Endgehäuse 14 des Motors durch eine Befestigungsschraube 64 befestigt ist.

Wie bereits ausgeführt wurde, hat die Druckfederanordnung auf jeder Seite des Ankers den Zweck, daß eine Halterung des Ankers in einer normalerweise zentrierten Position sichergestellt ist. Die Befestigungsschrauben 50, 54 sorgen für eine Halterung jeder Federanordnung. Die Ausgleichsscheiben 46, 6O sorgen für eine Justierung der Kompression der Schraubenfedern 44 bzw. 58, wodurch eine Mitteljustierung für den Anker gebildet wird.

Der Anker und die nicht-magnetische Welle werden innerhalb des Motorgehäuses durch ein elektromagnetisches Feld bewegt bzw. verschoben, das durch einen Permanent-Magneten 66 und vier elektrische Spulen 68, 70, 72 und 74 entwickelt wird. Um die Ausgangskraft und die Bewegungslänge des Motors zu vergrößern, während trotzdem sein kompakter Aufbau beibehalten wird, ist der Permanent-Magnet aus Samarium-Kobalt gebildet. Samarium-Kobalt kann einen Fluß mit einer viel höheren magneto-motorischen Kraft als übliche Magnete erzeugen. Diese höhere magneto-motorische Kraft ermöglicht es dem Motor auch, mit größeren Luftspalten zu arbeiten und somit eine größere Bewegungsstrecke zu erzeugen als dies mit einem herkömmlichen Magnet erzielbar wäre. Ein zusätzlicher Vorteil von Samarium-Kobalt besteht darin, daß es eine höhere Entmagnetisierungskraft erfordert als andere Magnetmaterialien, wodurch die Möglichkeit einer zufälligen bzw. unbeabsichtigten Entmagnetisierung vermindert wird. Der Magnet bildet einen Teil der magnetischen Unterbaueinheit 16 und ist um den umfang des bewegbaren Ankers 32 herum angebracht. Der Magnet ist mit einer radial nach innen gerichteten Polarisierung in Richtung auf den bewegbaren Anker versehen. Durch Anbringen des Permanent-Magneten

direkt neben dem sich bewegenden Anker ist der Streufluß auf ein I

j Minimum herabgesetzt, da die einzige Streuung um den Magneten herum von dem Rand des Innendurchmessers des Magneten zum äußeren Gehäuse auftritt. Um einen Flußpfad zwischen dem Perraanent-Magneten und den äußeren Gehäuseabschnitten 12 und 14 zu bilden, ist der verbleibende

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Abschnitt 76 der magnetischen Unterbaueinheit 16 aus Silizium-Eisen gebildet und um den Umfang des Permanent-Magneten herum angebracht.

Es ist eine zahlreiche oder redundante spuleiiumfassende Anordnung, d. h. zwei Spulen auf jeder Seite des Permanent-Magneten, vorgesehen, um eine Bewegung bzw. Verschiebung des Ankers und der nicht-magnetischen Welle zu erzeugen und um einen kontinuierlichen Motorbetrieb trotz eines Fehlers in einer der elektrischen Spulen zu ermöglichen. Tatsächlich kann der Motor arbeiten, selbst wenn nur eine elektrische Spule in Betrieb ist; unter derartigen Umständen kann der Motor jeüoch nur eine kleinere als maximale Kraft ausüben und eine kleinere Last antreiben, als wenn zwei oder mehrere Spulen in Betrieb sind. Die elektrischen Spulen 68 und 70 sind innerhalb des Gehäuseabschnittes 12 auf der einen Seite des Permanent-Magneten fest angebracht, und die elektrischen Spulen 72 unö 74 sind innerhalb des Gehäuseabschnittes 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Pormanent-Magneten fest angebracht. Jede Spule ist so ausgelegt, daß sie ein ausreichendes Stromführungsvermögen besitzt, um einen kontinuierlichen Mctorbetrieb trotz eines Fehlers in einer oder f

mehreren Spulen zu ermöglichen, wenn eine geeignete Schaltungs- ~~

anordnung vorgesehen ist, die später beschrieben wird.

Um die Stellung bzw. Position der nicht-magnetischen Welle abzutasten, sind Motorpositionswanülur 80, 81 (81 ist in Figur 1

nicht gezeigt), vorgesehen. -

Der Wandler 80 ist an der Endkappe 62 angebracht und greift an einem Arm 82 an. Der Arm ist auf dem Ende des Wellenabschnittes 24 angebracht und bewegt sich mit diesem. Es sind Lager 84 und eine Mutter 86 verbunden, um den Arm am Ende des Wellenabschnittes zu befestigen. Zur Verhinderung einer Beschädigung an den Wandlern und um ferner einen Eintritt von Fremdteilchen in den Motor zu verhindern, ist eine Aluminiumabdeckung 68 um die Wandleranordnung herum vorgesehen und durch eine Schraube 90 an der Endkappe 62 befestigt. Der Wandler 81, der symmetrisch entgegengesetzt zum Wandler 80 montiert ist, wird durch den oben beschriebenen Arm 82 betätigt

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Wie am besten aus Figur 2 zu ersehen ist, ist der Permanent-Magnet 66 um den Außenumfang des Ankers 32 herum angebracht, wobei sich zwischen dem Permanent-Magneten und dem Anker ein radialer Luftspalt 92 befindet. Der Permanent-Magnet ist aus Samarium-Kobalt gebildet und umfaßt zahlreiche Segmente 94, die in einer im wesentlichen kreisförmigen Anordnung ausgebildet sind. Wie bereits ausgeführt wurde, wird Samarium-Kobalt verwendet, um eine höhere magnetomotorische Kraft zu erzeugen, als sie mit einem üblichen Permanent-Magneten erzeugt werden könnte. Somit erzeugt der Motor eine hohe Ausgangskraft, während trotzdem sein kompakter Aufbau beibehalten wird. Zusätzlich erlaubt die höhere magnetomotorische Kraft die Verwendung größerer Luftspalte, die zur Erzeugung grösserer Motorbewegungsstrecken verwendet werden. Zur Erzeugung einer maximalen magnetomotorischen Kraft und zur Verminderung des Streuflusses auf ein Minimum, ist jedes Samarium-Kobalt-Segment mit zwei radialen Oberflächen 96 direkt neben einem anderen Samarium-Kobalt-Segnient angebracht, das ebenfalls radiale Oberflächen 96 aufweist, sodaß jede radiale Oberfläche von jedem Segment an einer radialen Oberfläche des benachbarten Segmentes anliegt.

Die Verschiebung der nicht-magnetischen Welle und des Ankers des elektromagnetischen Motors ist proportional zu den den elektrischen Spulen zugeführten Strömen. Um diese proportionale Relation zu erzielen, sind die Druckfedern 44, 50 und die Auslegerfedern 78, die beide in Figur 1 dargestellt sind, derart ausgelegt, daß sie eine kombinierte, der Ankerverschiebung entgegengesetzte Federkraft erzeugen, die größer als die positive magnetische Kraft ist und die in Bezug auf die positive magnetische Kraft innerhalb des Motors linear zunimmt. Die positive Magnetkraft wächst nicht-linear an, wenn sich der Anker einer maximalen Auslenkung aus der Mittelposition nähert. Die Druckfedern hab».n 2in*e lineare Kennlinie der Kraft über der Auslenkung. Somit können sie nicht selbst den nicht-linearen Zuwachs in der positiven Magnetkraft kompensieren, die aus der Annäherung des Ankers an die maximale Auslenkung resultiert. Jedoch sind die Auslegerfedern, die eine nicht-lineare Kennlinie der Kraft über der Auslenkung besitzen, gemäß Figur 1 derart angeordnet, daß sie der Ankerbewegung entgegenwirken, wenn sich der

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Anker der maximalen Verschiebung nähert, wodurch sie mit den Druckfedern zusammenarbeiten, um den nicht-linearen Zuwachs in der Magnetkraft zu kompensieren. Somit wird aine proportionale Relation zwischen der Ankerverschiebung und dem den Spulen zugeführten Strom erhalten.

Der strukturelle Aufbau der Auslegerfeder 78 ist in Figur 3 ge- |

zeigt. Die Auslegerfeder weist eine Befestigungsplatte 98 mit einer *

öffnung 100 zur Aufnahme der nicht-magnetischen Welle 18 auf. Vier f

Blattfedern 102 sind im Abstand von 9O auf der Befestigungsplatte , angebracht. Jede Blattfeder hat eine Spitze oder einen Vorsprung 104 auf seinem der Befestigungsplatte gegenüberliegenden Ende für

einen Eingriff mit Motorgehäuseflächen 105, die in Figur 1 gezeigt Ϊ

sind. ,.

Die Wirkung einer Verwendung sowohl der lin'saren Druckfedern als |

auch der nicht-linearen Auslegerfedern zur Erzeugung einer Ankerverschiebung im Verhältnis zu den Strömen in den elektrischen Spu- f len ist am besten in Figur 4 dargestellt. Die Kurve A stellt die Kraft der linearen Druckfedern dar. Die Kurve B stellt die posi- * tive Magnetkraft dar, die im Motor in Relation zur Ankerverschiebung entwickelt wird. Es ist hinzuweisen auf die nicht-lineare I Vergrößerung der positiven Magnetkraft bei der Annäherung an ein | Maximum von 1,4 mm Ankerverschiebung. Die Kurve C stellt die Dif- | ferenz zwischen der Druckfederkraft, Kurve A, und der positiven | Magnetkraft, Kurve B, dar. Mit anderen Worten stellt die Kurve C § die resultierende Kraft dar, die auf die Mitte des Ankers inner- I halb des Motors wirkt. Wie aus der Kurve C ersichtlich ist, nimmt f die resultierende Kraft zum Zentrieren des Ankers ab bei einer | Annäherung des Ankers an die maximale Verschiebung. Somit würde 1

die Ankerbewegung nicht proportional zum Strom sein, der den elektrischen Spulen zugeführt wird. Um diese Abnahme in der resultierenden Zentrierungskraft zu kompensieren, sind nicht-lineare Auslegerfedern verwendet. Kurve D stellt die kombinierte Kraft dar, die durch Verwendung sowohl der linearen Druckfedern als auch der nicht-linearen Auslegerfedern erzielt wird. Kurve E stellt die resultierende Zentrierungskraft für die Differenz zwischen der Kurve

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D und der Kurve B dar. Wie aus der Kurve E ersichtlich ist, nimmt die resultierende Zentrierungskraft linear zu, wenn sich der Anker der maximalen Verschiebung nähert. Somit ist die Bewegung des Ankers proportional zu dem strom, der den elektrischen Spulen zugeführt wird.

Die Arbeitsweise des elektromagnetischen Motors kann am besten anhand der schematischen Darstellung in Figur 5 beschrieben werden. Wenn in den elektrischen Spulen 68, 70, 72, 74 kein Strom fließt, wird der Anker durch die Druckfedern 44 und 52 in seiner gezeigten Mittelposition gehalten. Mit anderen Worten, die axialen Lu£tspalten 106 und 108 sind gleich, wobei der axiale Luftspalt 106 der Abstand zwischen der Innenseite des Ankers und dem Gehäuseabschnitt 12 und der axiale Luftspalt 108 der Abstand zwischen der entgegengesetzten Ankerseite und dem Gehäuseabsehnitt 14 ist. Der Permanent-Magnet 66 erzeugt einen Flußverlauf innerhalb des Motors, der durch die Flußlinien HO und 112 dargestellt ist. Die Flußlinie 110 verläuft von dem Magneten über den radialen Luftspalt 92, den Anker, über den axialen Luftspalt 106 und kehrt zurück zum Magneten über den Gehäuseabsehnitt 12 und den aus Silizium-Eisen gebildeten Abschnitt 76. Die Flußlinie 112 verläuft von dem Magneten über den radialen Luftspalt 92, durch den Anker, über den axialen Luftspalt 1O8 und kehrt zurück zum Magneten über den Gehäuseabsehnitt 14 und den Abschnitt 76, der aus Silizium-Eisen-Material gebildet ist. Die Flußlinien HO und 112 sind gleich, wenn die axialen Luftspalten Io6 und Io8 die gleiche Größe haben. Eine Bewegung des Ankers wird dadurch herbeigeführt, daß Ströme durch die elektrischen Spulen geschickt werden. Um den Anker nach rechts zu bewegen, werden die Ströme in den elektrischen Spulen in der Richtung zugeführt, die durch die Pfeile 114 angegeben sind. Die Ströme erzeugen einen zusätzlichen Fluß, der durch die Flußlinie 116 gezeigt ist. Die Flußlinie 116 verläuft in einem geschlossenen Pfad Ober den axialen Luftspalt 106 durch den Anker 66, über den axialen Luftspalt Io8, durch den Gehäuseabsehnitt 114, über den aus Silizium-Eisen-Material gebildeten Abschnitt 76 und durch den Gehäuseabsehnitt 12. Der resultierende Fluß über den axialen Luftspalt 106 wird durch den Fluß 116 vermindert, der entgegengesetzt

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zu dem permanenten Magnet-Fluß 110 fließt. Der resultierende Fluß am axialen Luftspalt 108 wird jedoch vergrößert, da der Magnet-Fluß 112 und der durch die Spule erzeugte Fluß 116 in der gleichen Richtung fließen. Somit ist eine resultierende Kraft nach rechts erzeugt, um den Anker zu bewegen bzw. zu verschieben. Diese Bewegungsstrecke ist proportional zu dem den elektrischen Spulen zugeführten Strom aufgrund der kombinierten Federkräfte, die durch die Druckfedern 44, 52 und die Auslegerfedern 78 ausgeübt werden, wie es vorstehend in Bezug auf Figur 4 beschrieben wurde. Wenn sich der Anker nach rechts bewegt, nimmt der axiale Luftspalt 108 ab, wodurch ein Teil des in der Linie 110 fließenden permanenten Magnetflusses in die Flußlinie 112 abgeleitet wird. Die durch diesen abgeleiteten Fluß erzeugte Kraft ist jedoch proportional ausgeglichen durch die Vergrößerung in der kombinierten Federkraft, die durch die Druckfedern und die Auslegerfedern ausgeübt wird. Deshalb ist die Ankerbewegung proportional zu den Strömen in den elektrischen Spulen.

Figur 6 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel des elektromagnetischen Motors gemäß der Erfindung dar. In diesem Ausführungsbeispiel sind Anschläge 118 verwendet, um die Bewegung des Ankers und der nicht-magnetischen Welle 18 anstelle der Auslegerfedern 78 zu begrenzen, wie es in Figur 1 gezeigt ist. Die Anschläge sind aus einem nicht-magnetischen Material mit einer Dicke gebildet, die etwa die Hälfte der Luftspalte 106, 108 beträgt, wenn der Anker zentriert ist, und sie sind an jeder Seite des Ankers befestigt.

Claims

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General Electric Company

Anst) rüche

1. Elektromagnetischer Motor zr.r Erzeugung einer linearen Bewegung in einer von zwei entgegengesetzten Riehtungen,
gekennzeichnet durch

(a) ein Gehäuse (12, I¹I) aus elektromagnetisch leitendem Material,

(b) eine nicht-magenetische Welle (18), die für eine lineare Bewepmg in einer von zwei entgegengesetzten Richtungen
in dem Gehäuse angebracht ist,

(c) einen Ringanker (32) aus magnetisch leitendem Material,
der mit der Welle (18) verbunden ist,

(d} eine Federanordnung mit einer ersten Feder (44), die auf der einen Seite des Ankers angebracht ist, und einer zweiten Feder (58), die auf der anderen Seite des Ankers angebracht ist, wobei von jeder Feder das eine Ende an der Welle (l8) und das andere Ende an dem Gehäuse (12, 14)
angreift,

(e) Mittel (78; 118) zum Begrenzen der Bewegung bzw. Verschiebung des Ankers in beiden Richtungen, wobei ein erstes Teil (78) zwischen der einen Seite des Ankers und dem Gehäuse und ein zweites Teil (78) zwischen der entgegengesetzten Seite des Ankers auf dem Gehäuse angeordnet ist, und ferner einen ringförmigen Permanentmagneten (66) aus Samarium-Kobalt, der in dem Gehäuse befestigt ist und sich um den Umfang des Ankers herum erstreckt und zwischen dem Magneten und dem Anker einen radialen Luftspalt bildet, und

(g) zahlreiche elektrische Spulen (68,70, 72, 74,), die in
dem Gehäuse fest angebracht sind und von denen wenigstens eine Spule auf jeder Seite des Permanentmagneten (66) angebracht ist.

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I 2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

1 zeichnet, daß die Mittel zur Begrenzung der Bewegung

des Ankers eine erste Feder (78), die zwischen der einen Seite des Ankers und dem Gehäuse angeordnet ist, und eine zweite

; Feder (78) umfassen, die zwischen der gegenüberliegenden An-

; kerseite und dem Gehäuse angeordnet ist.

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

'■« zeichnet, daß die Mittel zur Begrenzung der Anker—

I bewegung einen ersten magnetisch nicht-leitenden Anschlag (118)

\ der zwischen der einen Seite des Ankers und dei. Gehäuse ange-

I ordnet ist, und einen zweiten magnetisch nicht-leitenden An-

^; schlag (Il8) umfassen, der zwischen der gegenüberliegenden

Ankerseite und dem Gehäuse angeordnet ist.

4. Motor nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Magnet (66) aus zahlreichen radial anliegenden Segmenten (9*0 aus Sarnarium-Kobalt gebildet ist.

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