EP0873586A1 - Antriebsvorrichtung mit mehreren flachen linearmotoren - Google Patents

Antriebsvorrichtung mit mehreren flachen linearmotoren

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EP0873586A1
EP0873586A1 EP97900980A EP97900980A EP0873586A1 EP 0873586 A1 EP0873586 A1 EP 0873586A1 EP 97900980 A EP97900980 A EP 97900980A EP 97900980 A EP97900980 A EP 97900980A EP 0873586 A1 EP0873586 A1 EP 0873586A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive device
rotor
plate
linear motors
windings
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97900980A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter-Klaus Budig
Klaus Peschke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel Dorus GmbH and Co KG
Original Assignee
Dr Rudolf Schieber GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19700392A external-priority patent/DE19700392A1/de
Application filed by Dr Rudolf Schieber GmbH and Co KG filed Critical Dr Rudolf Schieber GmbH and Co KG
Publication of EP0873586A1 publication Critical patent/EP0873586A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B15/00—Details of, or auxiliary devices incorporated in, weft knitting machines, restricted to machines of this kind
    • D04B15/32—Cam systems or assemblies for operating knitting instruments
    • D04B15/36—Cam systems or assemblies for operating knitting instruments for flat-bed knitting machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings

Definitions

  • the invention relates to a drive device with a plurality of flat linear motors which are arranged next to one another and each have a plate-shaped stator, a plate-shaped rotor and at least one magnet generating a magnetic field or windings through which current flows.
  • a knitting machine with such a drive device is known from US Pat. No. 4,768,357, with which the individual needles of the knitting machine are moved back and forth.
  • permanent magnets are fastened on the outer surfaces of the plate-shaped rotors which move the needles.
  • Coil windings are attached to the sides of the stators facing the rotors.
  • the invention is therefore based on the object of providing a drive device with linear motors which has very flat linear motors and thus a large number of linear motors per centimeter and which can be operated with a low power consumption.
  • the object is achieved according to the invention in that the windings are inserted in the rotor. Since the windings are much lighter than permanent magnets, the weight of the rotors can be reduced considerably, with the result that the energy to be applied to accelerate and decelerate the rotor, but also the mechanical stress and wear on the linear motors, are significantly lower is so that the linear motors can be built simpler and lighter and have a longer service life. By inserting or embedding the windings in the rotor, there is again a reduction in the width of the linear motor.
  • An embodiment of the invention is particularly advantageous in which the rotor consists of an insulating material in which the windings are inserted or embedded.
  • the insulating material should have the lowest possible specific weight. It is advantageous here to use a printed circuit board that is provided with windings, be it through printed lines or wires that run in corresponding grooves or bores in the printed circuit boards.
  • the stated object is additionally or alternatively also achieved in that the magnets are inserted in a plate of the stator. Since the relatively heavy magnets are now part of the stator and do not have to be accelerated and braked, it is possible to borrow less energy for the drive.
  • the drive device is significantly increased.
  • the drive device has significantly more linear motors per centimeter, that is to say a higher density than conventional drive devices, because the magnets are not arranged on the surface of a stator plate, but instead are inserted into the plate, and the linear motors can thereby be constructed much narrower.
  • the magnets can also be attached to or in magnetic flux return plates of the stators, it is particularly advantageous to manufacture the plate into which the magnets are inserted from a non-magnetic material. This is particularly advantageous if - as will be described in the following - a drive device is selected as described in the unpublished DE-A-195 04 641, namely to combine several linear motors into one package and to allow the magnetic flux to flow through the linear motors of the package in series connection.
  • the width or thickness of the plate is less than or equal to the width of the magnets.
  • the plate does not add to the width of the individual linear motors. It is advantageous to keep the width of the magnets small, insofar as this is possible with regard to the magnetic field to be generated by the magnet.
  • the magnets which according to the invention are arranged on the stator side, are preferably permanent magnets. However, it is also possible to use electromagnets if this is advantageous in terms of construction or in view of the operation of the arrangement.
  • linear motors are combined to form a package, as described in the previously mentioned, not previously published DE-A-195 04 641.
  • the inner yoke plates can be omitted and only yoke plates are provided on the outside of the package. Additionally or alternatively, however, inner yoke plates are also provided for each individual linear motor, the inner yoke plates of at least some of the linear motors in a package being thinner than the outer yoke plates. The thickness of the inner yoke plates is only to be selected with regard to the magnetic load.
  • the magnets are arranged on the inner yoke plates or are inserted or embedded in the inner yoke plates.
  • the yoke plates have recesses in which the permanent magnets with the magnetically insulating regions surrounding them are inserted.
  • bearing and / or guide elements are additionally or alternatively provided for the runners in accordance with the invention in order to keep the wear and in particular also the frictional forces during operation of the drive device as small as possible.
  • the storage and / or guide elements are preferred as sliding sleeves and / or rotating elements, such as wheels or rollers, the outer peripheries of which preferably have a circumferential groove for guiding the rotor.
  • the bearing and / or guide elements are provided on the rotor, but it is also possible to provide them on the stator, in which the rotor then slides or rolls.
  • at least the edges of the rotor are preferably made of a special material and / or the bearing and / or guide elements are made of a particularly abrasion-resistant, resistant material.
  • a bearing and / or guide element is provided at the end regions of the edges of the runner, which are in particular glued to the runner and / or are mechanically fastened in some other way.
  • the drive device according to the invention can be used for a wide variety of applications. However, their use for driving needles of a knitting machine, in particular a flat knitting machine, is particularly advantageous.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a linear motor element of the drive device according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section along the section line II-II shown in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of the rotor according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of a stator plate with inserted permanent magnets
  • 5 shows a schematic cross-sectional illustration of a plurality of linear motors combined to form a package
  • FIG. 7 is a perspective, schematic representation of a bearing and / or guide element
  • Fig. 9 is a side view of the rotor with attached storage and / or guide elements.
  • FIG. 10 shows a cross section along the section line X-X shown in FIG. 9.
  • a rotor 1 is provided with windings 2 inserted or attached therein, which is movable with respect to fixed permanent magnets 3 assigned to a stator.
  • the stator has magnetic return plates 4, 5, which enable magnetic flux feedback of the magnetic flux formed by the permanent magnets 3.
  • the front yoke plate 5 is omitted in FIG. 1.
  • the structure of linear motors and their mode of operation is generally known and is described, for example, in the book Budig "Linearmotoren", Verlagtechnik, Berlin, 1977, or in the article by Y. Kanu et al. in Electrical Engineers of Japan, Vol. MAG-85, No. 111-119, pages 77-86 described in detail. In order to avoid repetition, reference is made to these publications and in this respect made them the content of the present application.
  • the permanent magnets 3 are attached to the yoke plates 4, 5 of the stators.
  • the windings 2 are also mounted on the runners 1.
  • the width, ie the dimensions in the X direction, of each individual linear motor becomes enlarged by the applied magnets and windings.
  • the windings in this embodiment of the invention are inserted or embedded in rotor 1, so that the width of rotor 1 and thus also the mechanical air gap ⁇ is reduced by the dimension 2d ⁇ .
  • the width of the linear motor can thus also be reduced by 2d ⁇ .
  • the width of the linear motors, rotors, yoke plates or the drive device As the width of the linear motors, rotors, yoke plates or the drive device, the dimension perpendicular to the direction of movement of the rotors, i. H. understood in the X direction shown in FIG. 2.
  • the motor width or pitch t of a packet can be further reduced by the fact that the permanent magnets 3, which in the embodiment shown in FIG , 5 are arranged, are now inserted or embedded in a plate made of non-magnetic material.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the drive device according to the invention with a plurality of linear motors combined in a package, in which the return plates 4, 5 can be made much thinner than is the case with conventional linear motors due to the package arrangement.
  • the dimensioning of the material thickness for the yoke plates 4, 5 must correspond to the magnetic interfacial forces occurring between them
  • Vs / Am A area m 2
  • B magnetic induction Vs / m 2
  • the yoke plates 4, 5 are therefore wider or thicker than is necessary due to the magnetic load.
  • a reduction in the thickness of the linear motors ie smaller dimensions in the x direction shown in FIG. 2, can be achieved by combining several motors to form a "module" or package. Since the yoke plates 7 located inside are only subjected to the magnetic stresses, they can be made thinner and thus n * (d 2 -d 3 ) can be saved or reduced in the x direction, ie the motor width, whereby n is the number of linear motors per package, d 2 is the thickness of the conventional, "thick" return plates 4, 5, and d 3 is the thickness of the inner, "thin” return plates 7.
  • the dimensions from linear motor to linear motor within a package that is to say the division t of the package or module, can thus be significantly reduced with the features according to the invention.
  • FIG. 6 shows two packages 8, 9 of linear motors in two planes one above the other. If the pitch of the assemblies to be driven, for example the needles of a knitting machine, is smaller than that of the linear motor package, the motors must be offset in the y-direction from one another in order to couple all of these assemblies, that is to say arranged in two or more planes. Multi-dimensionally shaped coupling pieces are then required to actuate the assemblies, for example the needles of a knitting machine.
  • the rotor 1 ie the insulating part provided with windings or its edge 10
  • the rotor 1 is guided and held in a guide groove or slideway 11 of a bearing and guide element 12.
  • the bearing and guide element 12, like the edge of the rotor 1, can consist of a mechanically resistant material and have good sliding properties.
  • a rotary element or roller bearing 13 is provided as the bearing and guide element, which has a circumferential groove 14 between outer rings, in which the edge of the rotor 1 runs, and the rotary element 13 yourself a
  • Rotation axis 15 rotates.
  • the friction is low, so that not only the wear and abrasion remain low, but also the effort required for the movement is low and the power consumption of the linear motors and their acquisition can thus be kept low.
  • bearing and guide elements 16 made of a wear-resistant and / or good sliding material are arranged in such a way that they guide the rotor 1 over the entire rotor stroke.
  • the bearing and guide elements 16 can, depending on the structural conditions and requirements, be provided both on the rotor 1 and on the stator, or only on the rotor 1 or only on the stator.
  • the bearing and guide elements 16 are sliding shoes fastened to the rotor 1, which are guided and stored either in sliding sleeves of complementary design or in roller bearings.

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Abstract

Bei einer Antriebsvorrichtung mit mehreren flachen Linearmotoren, die nebeneinander angeordnet sind und jeweils einen plattenförmigen Stator (4, 5, 6) und einen plattenförmigen Läufer (1) sowie wenigstens einen ein Magnetfeld erzeugenden Magneten (3) oder stromdurchflossene Wicklungen (2) aufweisen, können die Abmessungen der Antriebsvorrichtung insbesondere quer zur Antriebsbewegung der Antriebsvorrichtung dadurch verkleinert und die Lebensdauer dadurch erhöht werden, daß die Wicklungen (2) im Läufer (1) eingelegt sind. Zusätzlich oder alternativ dazu sind die Magnete (3) in einer Platte (6) des Stators eingelegt. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, die Linearmotoren zu einem Paket zusammenzufassen. Besonders vorteilhaft sind Zwei-Phasen-Synchronmotoren als Linearmotoren.

Description

Antriebsvorrichtung mit mehreren flachen Linearmotoren
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit meh¬ reren flachen Linearmotoren, die nebeneinander angeordnet sind und jeweils einen plattenförmigen Stator, einen plattenförmigen Läufer, sowie wenigstens einen ein Mag¬ netfeld erzeugenden Magneten oder stromdurchflossene Wicklungen aufweisen.
Aus der US-A-4 768 357 ist eine Strickmaschine mit einer derartigen Antriebsvorrichtung bekannt, mit der die ein¬ zelnen Nadeln der Strickmaschine hin- und herbewegt wer¬ den. Bei dieser bekannten Anordnung sind Permanentmagnete auf den Aussenflachen der plattenförmigen Läufer be¬ festigt, die die Nadeln bewegen. Auf den den Läufern zu¬ gewandten Seiten der Statoren sind Spulenwicklungen ange¬ bracht. Bei derartigen Antriebseinrichtungen ist es er¬ forderlich, möglichst flach zu bauen, damit möglichst viele Linearmotoren pro Zentimeter nebeneinander angeord¬ net werden können. Eine weitere Forderung besteht darin, die Linearmotoren mit möglichst geringer Leistung zu be¬ treiben, um neben der Energieeinsparung insbesondere auch die Wärmeentwicklung der Antriebseinrichtungen möglichst klein zu halten. Mit der bekannten Antriebseinrichtung sind diese Erfordernise nicht oder nur unzureichend zu verwirklichen, weil die einzelnen Linearmotoren relativ breit sind und auf Grund der großen Masse des Läufers durch die daran angebrachten Permanentmagneten eine hohe kinetische Energie beim Beschleunigen und Abbremsen der Läuferbewegung aufgebracht werden muß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An¬ triebseinrichtung mit Linearmotoren zu schaffen, die sehr flache Linearmotoren und damit eine große Anzahl von Li¬ nearmotoren pro Zentimeter aufweist, und die mit einer geringen Leistungsaufnahme betrieben werden kann. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge¬ löst, daß die Wicklungen im Läufer eingelegt sind. Da die Wicklungen wesentlich leichter als Permanentmagnete sind, kann das Gewicht der Läufer mit der Folge wesentlich re¬ duziert werden, daß die aufzubringende Energie zum Be¬ schleunigen und Abbremsen des Läufers, aber auch die mechanische Beanspruchung und der Verschleiß der Linear¬ motoren wesentlich geringer ist, so daß die Linearmotoren einfacher und leichter gebaut werden können und eine hö¬ here Lebensdauer aufweisen. Durch das Einlegen oder Ein¬ betten der Wicklungen in den Läufer ergibt sich wiederum eine Reduzierung der Breite des Linearmotors.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Zwei-Phasen- Synchronmotoren als Linearmotoren und/oder Zwei-Phasen¬ wicklungen als Wicklungen auf bzw. in den Läufern.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfin- düng, bei der der Läufer aus einem isolierenden Material besteht, in das die Wicklungen eingelegt oder eingebettet sind. Das isolierende Material sollte dabei zur Reduzie¬ rung des Läufergewichts ein möglichst geringes spezifi¬ sches Gewicht aufweisen. Vorteilhaft ist hierbei die Ver- wendung einer Leiterplatte, die mit Wicklungen versehen ist, sei es durch gedruckte Leitungen oder Drähte, die in entsprechenden Nuten oder Bohrungen der Leiterplatten verlaufen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß zusätzlich oder alternativ auch dadurch gelöst, daß die Magneten in einer Platte des Stators eingelegt sind. Da die relativ schweren Magnete nunmehr Teil des Stators sind und nicht beschleunigt und abgebremst werden müssen, ist es mög- lieh, mit weniger Energie für den Antrieb auszukommen.
Durch die Gewichtsverringerung des Läufers auf Grund der statorseitigen Anbringung der Magneten sind auch die Reibungs- und Führungskräfte zwischen Läufer und Stator geringer, so daß die Führungs- und Gleitbereiche zwischen Läufer und Stator weniger schnell verschleißen, wodurch insbesondere im Hinblick auf die vielen Hin- und Herbewe- gungen der Läufer die Lebensdauer der erfindungsgemäßen
Antriebsvorrichtung wesentlich erhöht wird. Darüberhinaus weist die Antriebsvorrichtung pro Zentimeter wesentlich mehr Linearmotoren, also eine höhere Dichte auf, als herkömmliche Antriebseinrichtungen, weil die Magnete nicht auf der Oberfläche einer Statorplatte angeordnet, sondern in die Platte eingelegt sind und dadurch die Linearmotoren wesentlich schmaler gebaut werden können. Obgleich die Magneten auch an oder in Magnetfluß-Rück¬ führungsplatten der Statoren angebracht werden können, ist es besonders vorteilhaft, die Platte, in die die Magnete eingelegt sind, aus einem nicht-magnetischen Material herzustellen. Dies ist insbesondere dann vor¬ teilhaft, wenn - wie dies im weiteren noch beschrieben werden wird - eine Antriebseinrichtung gewählt wird, wie sie in der nicht vorveröffentlichten DE-A-195 04 641 be¬ schrieben ist, nämlich mehrere Linearmotoren zu einem Paket zusammenzufassen und den magnetischen Fluß rei¬ henschaltungsmäßig durch die Linearmotoren des Pakets hindurchfließen zu lassen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Breite oder Dicke der Platte kleiner oder gleich der Breite der Magneten. Dadurch trägt die Platte nicht zur Breite der einzelnen Linearmotoren bei. Vorteilhaft ist es dabei, die Breite der Magneten - so¬ weit dies im Hinblick auf das von dem Magneten zu er¬ zeugende magnetische Feld möglich ist - klein zu halten.
Die Magnete, die gemäß der Erfindung statorseitig ange- ordnet sind, sind vorzugsweise Permanentmagnete. Es ist jedoch auch möglich, Elektromagnete zu verwenden, wenn dies konstruktionsmäßig oder im Hinblick auf das Betrei¬ ben der Anordnung vorteilhaft ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Linearmotoren zu einem Paket zu¬ sammengefaßt, wie dies in der bereits erwähnten, nicht vorveröffentlichten DE-A-195 04 641 beschrieben ist. Die inneren Rückschlußplatten können dabei weggelassen werden und lediglich auf der Außenseite des Pakets sind Rück- schlußplatten vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ sind jedoch auch innere Rückschlußplatten für jeden einzelnen Linearmotor vorgesehen, wobei die inneren Rückschlußplat¬ ten von wenigstens einigen der Linearmotoren eines Pakets dünner sind als die außenliegenden Rückschlußplatten. Die Dicke der inneren Rückschlußplatten ist dabei lediglich noch im Hinblick auf die magnetische Belastung zu wählen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Magnete auf den inneren Rückschlußble- chen angeordnet bzw. in die inneren Rückschlußbleche ein¬ gelegt oder eingebettet. Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Rückschlußbleche Ausnehmungen auf, in denen die Permanentmagnete mit sie umgebenden magnetisch isolierenden Bereichen eingesetzt sind.
Wie bereits ausgeführt wurde, ist die mechanische und reibungsmäßige Beanspruchung von Stator und Rotor der Linearmotoren auf Grund der sehr zahlreichen Hübe sehr hoch, so daß die Lebensdauer der Linearmotoren zu wün¬ schen übrig läßt. Neben den Maßnahmen für eine Verrin¬ gerung des Läufergewichts sind gemäß der Erfindung zu¬ sätzlich oder alternativ Lagerungs- und/oder Führungsele¬ mente für die Läufer vorgesehen, um den Verschleiß und insbesondere auch die Reibungskräfte beim Betrieb der Antriebsvorrichtung möglichst klein zu halten. Die La¬ gerungs- und/oder Führungselemente sind dabei Vorzugs- weise Gleithülsen und/oder Drehelemente, beispielsweise Räder oder Walzen, deren Außenumfänge vorzugsweise eine Umfangs-Nut zur Führung des Läufers aufweisen. Aus her¬ stellungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, die Lagerungs- und/oder Führungselemente am Läufer vorzu¬ sehen, es ist jedoch auch möglich, diese am Stator vorzu¬ sehen, in denen dann der Läufer gleitet oder abrollt. Wenigstens die Kanten des Läufers sind dabei zur Verrin¬ gerung des Verschleißes vorzugsweise aus einem besonderen Material und/oder die Lagerungs- und/oder Führungselemen¬ te sind aus einem besonders abriebfesten, widerstands¬ fähigen Material hergestellt. Gemäß einer besonders vor¬ teilhaften Ausführungsform der Erfindung ist jeweils ein Lagerungs- und/oder Führungselement an den Endbereichen der Kanten des Läufers vorgesehen, die an den Läufer ins¬ besondere angeklebt und/oder in einer sonstigen Weise me¬ chanisch befestigt sind.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist für die ver- schiedensten Anwendungsfälle einsetzbar. Besonders vor¬ teilhaft ist jedoch deren Verwendung zum Antreiben von Nadeln einer Strickmaschine, insbesondere einer Flach¬ strickmaschine.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Aus¬ führungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Linearmotor-Elements der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der in Fig. l einge¬ zeichneten Schnittlinie II-II, Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Läufers, Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Statorplatte mit eingelegten Permanentmagneten, Fig. 5 eine schematische Querschnittsdarstellung mehrerer zu einem Paket zusammengefaßten Linearmotoren,
Fig. 6 Pakete von Linearmotoren, die in verschiedenen Ebenen angeordnet sind, Fig. 7 eine perspektivische, schematische Darstellung eines Lagerungs- und/oder Führungselements,
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Lage¬ rungs- und/oder Führungselement,
Fig. 9 eine Seitenansicht des Läufers mit angebrachten Lagerungs- und/oder Führungselementen, und
Fig. 10 einen Querschnitt entlang der in Fig. 9 einge¬ zeichneten Schnittlinie X-X.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearmotors synchroner Bauart ist ein Läufer 1 mit darin eingelegten oder angebrachten Wicklungen 2 vorgesehen, der bezüglich feststehenden, einem Stator zugeordneten Permanentmagneten 3 beweglich ist. Der Stator weist magnetische Rückschlußplatten 4, 5 auf, die eine Magnetfluß-Rückführung des von den Perma¬ nentmagneten 3 gebildeten magnetischen Flusses ermögli¬ chen. Der Übersichtlichkeit und Deutlichkeit halber ist in Fig. 1 die vordere Rückschlußplatte 5 weggelassen. Der Aufbau von Linearmotoren sowie deren Funktionsweise ist allgemein bekannt und beispielsweise in dem Buch Budig "Linearmotoren", Verlag Technik, Berlin, 1977, oder in dem Artikel von Y. Kanu et al. in Electrical Engineers of Japan, Vol. MAG-85, No. 111-119, Seiten 77-86 im einzel¬ nen beschrieben. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf diese Druckschriften Bezug genommen und diese insofern zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Permanentmagnete 3 an den Rückschlußplatten 4 , 5 der Sta- toren angebracht. Auch die Wicklungen 2 sind jeweils auf den Läufern 1 angebracht. Die Breite, d. h. die Abmessun¬ gen in X-Richtung, jedes einzelnen Linearmotors wird durch die aufgebrachten Magnete und Wicklungen entspre¬ chend vergrößert.
Wie Fig. 3 zeigt, sind die Wicklungen in dieser Ausfüh¬ rungsform der Erfindung im Läufer 1 eingelegt oder einge¬ bettet, so daß sich die Breite des Läufers 1 und damit auch der mechanische Luftspalt δ um das Maß 2dχ verrin¬ gert. Die Breite des Linearmotors läßt sich somit eben¬ falls um 2d^ verringern.
Als Breite der Linearmotoren, Läufer, Rückschlußplatten oder der Antriebsvorrichtung wird dabei die Abmessung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Läufer, d. h. in der in Fig. 2 eingezeichneten X-Richtung verstanden.
Wie aus der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform er¬ sichtlich ist, läßt sich die Motorbreite bzw. Teilung t eines Pakets weiter dadurch verringern, daß die Perma¬ nentmagnete 3, die bei der in Fig. 2 dargestellten Aus- führungsform auf den Rückschlußplatten 4, 5 angeordnet sind, nunmehr in einer Platte aus nicht magnetischem Ma¬ terial eingelegt oder einzubettet sind.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsgform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit mehreren zu einem Paket zusammen¬ gefaßten Linearmotoren, bei denen die Rückführplatten 4, 5 auf Grund der Paketanordnung wesentlich dünner ausge¬ führt werden können, als dies bei herkömmlichen Linearmo¬ toren der Fall ist. Bei herkömmlichen Anordnungen muß die Bemessung der Materialdicke für die Rückschlußplatten 4, 5 den zwischen diesen auftretenden magnetischen Grenz¬ flächenkräften
F = l/(2μ0)-A-B2
mit μ0 = 1.256-10-6 Vs/Am A = Fläche m2 B = magnetische Induktion Vs/m2
Rechnung tragen.
Die Rückschlußplatten 4, 5 sind daher breiter bzw. dicker als es von der magnetischen Belastung her notwendig ist. Eine Verringerung der Dicke der Linearmotoren, d. h. ge¬ ringere Abmessungen in der in Fig. 2 eingezeichneten x- Richtung, lassen sich dadurch erreichen, daß mehrere Mo- toren zu einem "Modul" bzw. Paket zusammengefaßt werden. Da die im Inneren liegenden Rückschlußplatten 7 nur den magnetischen Beanspruchungen unterworfen sind, können diese dünner ausgeführt werden und damit kann in x-Rich- tung, also die Motorbreite, dadurch n*(d2-d3) eingespart bzw. verringert werden, wobei n die Zahl der Linearmo¬ toren pro Paket, d2 die Dicke der herkömmlichen, "dicken" Rückschlußplatten 4, 5, und d3 die Dicke der inneren, "dünnen" Rückschlußplatten 7 ist. Die Abmessungen von Linearmotor zu Linearmotor innerhalb eines Pakets, also die Teilung t des Pakets bzw. Moduls läßt sich also mit den erfindungsgemäßen Merkmalen wesentlich reduzieren.
Fig. 6 zeigt zwei Pakete 8, 9 von Linearmotoren in zwei Ebenen übereinander. Ist die Teilung der anzutreibenden Baugruppen, beispielsweise der Nadeln einer Strickmaschi¬ ne, kleiner als die des Linearmotor-Pakets, so müssen zur Ankopplungen aller dieser Baugruppen die Motoren in der y-Richtung zueinander versetzt, also in zwei oder mehr Ebenen angeordnet werden. Zur Betätigung der Baugruppen, beispielsweise der Nadeln einer Strickmaschine, sind dann mehrdimensional geformte Ankoppelstücke erforderlich.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform der Er¬ findung ist der Läufer 1, d. h. der mit Wicklungen ver- sehene Isolierteil bzw. dessen Kante 10 in einer Führ¬ ungsnut oder Gleitbahn 11 eines Lagerungs- und Führungs¬ elements 12 geführt und gehalten. Das Material dieses Lagerungs- und Führungselements 12 kann dabei ebenso wie die Kante des Läufers 1 aus einem mechanisch widerstands¬ fähigen Material bestehen und gute Gleiteigenschaften aufweisen.
Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform der Er¬ findung ist als Lagerungs- und Führungselement ein Dreh¬ element oder Wälzlager 13 vorgesehen, das zwischen Außen¬ ringen eine Umfangsnut 14 aufweist, in der die Kante des Läufers 1 läuft, und das Drehelement 13 sich um eine
Drehachse 15 dreht. Durch diesen Drehvorgang ist die Rei¬ bung gering, so daß nicht nur der Verschleiß und der Ab¬ rieb gering bleibt, sondern auch der Kraftaufwand für die Bewegung gering ist und damit die Leistungsaufnahme der Linearmotoren und deren Erwerbung klein gehalten werden kann.
Die Fig. 9, 10 zeigen eine Ausführungsform, bei der aus einem verschleißfesten und/oder gut gleitendem Material bestehende Lagerungs- und Führungselemente 16 so angeord¬ net sind, daß sie den Läufer 1 über den gesamten Läufer¬ hub hinweg führen. Die Lagerungs- und Führungselemente 16 können je nach den konstruktiven Gegebenheiten und Erfor¬ dernissen sowohl am Läufer 1 als auch am Stator, oder auch nur am Läufer 1 oder nur am Stator vorgesehen sein. Die Lagerungs- und Führungselemente 16 sind bei diesem Ausfuhrungsbeispiel am Läufer 1 befestigte Gleitschuhe, die entweder in komplemtär ausgebildeten Gleithülsen oder in Walzlagern geführt und gelagert sind.
Die Erfindung wurde zuvor an bevorzugten Ausführungsbei¬ spielen der Erfindung erläutert. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Die in den Ansprüchen, insbesondere den nebengeordneten Ansprü¬ chen, angegebenen Merkmale sind sowohl additiv als auch kulminativ einsetzbar.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsvorrichtung mit mehreren flachen Linearmoto- ren, die nebeneinander angeordnet sind und jeweils einen plattenförmigen Stator (4, 5, 6) und einen plattenförmigen Läufer (1) sowie wenigstens einen ein Magnetfeld erzeugenden Magneten (3) oder strom¬ durchflossene Wicklungen (2) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (2) in einen Läufer (1) eingelegt sind.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Linearmotor ein Zwei-Phasen- Synchronmotor ist.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen Zwei-Phasenwick¬ lungen sind.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (1) aus einem isolierenden Material besteht.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (1) eine Leiterplatte ist.
6. Antriebsvorrichtung mit mehreren flachen Linearmoto- ren, die nebeneinander angeordnet sind und jeweils einen plattenförmigen Stator (4, 5, 6) und einen plattenförmigen Läufer (1) sowie wenigstens einen ein Magnetfeld erzeugenden Magneten (3) oder strom¬ durchflossene Wicklungen (2) aufweisen, dadurch ge- kennzeichnet, daß'die Magnete (3) in einer Platte (6) des Stators (4, 5, 6) eingelegt sind.
7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Platte (6) aus einem nicht magne¬ tischen Material besteht.
8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Platte (6) klei¬ ner oder gleich der Breite der Magnete (3) ist.
9. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (3) Per¬ manentmagnete sind.
10. Antriebsvorrichtung mit mehreren flachen Linearmoto¬ ren, die nebeneinander angeordnet sind und jeweils einen plattenförmigen Stator (4, 5, 6) und einen plattenförmigen Läufer (1) sowie wenigstens einen ein Magnetfeld erzeugenden Magneten (3) oder strom¬ durchflossene Wicklungen (2) aufweisen, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß mehrere Linearmotoren zu einem Paket zusammengefaßt sind.
11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Linearmotoren Zwei-Phasen- Synchronmotoren sind.
12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10 oder ll, da¬ durch gekennzeichnet, daß inneren Rückschlußplatten (6) von wenigstens einigen der Linearmotoren eines Pakets dünner sind als die außen liegenden Rück- schlußplatten (4, 5).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Dicke der inneren Rückschlußplatten (6) entsprechend der magnetischen Belastung gewählt ist.
14. Vorrichtung nach einem der AnsprüchelO bis 13, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Magnete (3) auf den inneren Rückschlußblechen (7) angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß Rückschlußplatten (4, 5) nur an den Außen¬ seiten des Linearmotoren-Pakets vorgesehen sind.
16. Antriebseinrichtung mit mehreren flachen Linearmoto- ren, die nebeneinander angeordnet sind und jeweils einen plattenförmigen Stator (4, 5, 6) und einen plattenförmigen Läufer (1) sowie wenigstens einen ein Magnetfeld erzeugenden Magneten (3) oder strom¬ durchflossene Wicklungen (2) aufweisen, gekennzeich- net durch Lagerungs- und/oder Führungselemente (12, 13, 16) für die Läufer (1).
17. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Lagerungs- und/oder Führungs- elemente Gleithülsen (12) sind.
18. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Lagerungs- und/oder Führungs¬ elemente Drehelemente (13) sind.
19. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Außenumfang der Drehelemente (13) eine Umfangsnut (14) zur Führung des Läufers (1) aufweist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Lagerungs- und/oder Führungselemente (12, 13, 16) am Läufer (1) ange¬ bracht sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Lagerungs- und/oder Führungselemente (12, 13, 16) angeklebt sind.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Lagerungs- und/oder Führungselemente (12, 13, 16) formschlüssig am Läufer (1) oder Stator befestigt sind.
23. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung zum Antreiben von Nadeln einer Strickmaschine.
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