NL8701033A

NL8701033A - Linear DC electric motor - uses equispaced magnets along stator and moving conductive frame obviating contact brushes

Info

Publication number: NL8701033A
Application number: NL8701033A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-05-01
Filing date: 1987-05-01
Publication date: 1988-12-01

Abstract

The stator of the motor is the track along which the carriage containing the moving part of the motor will run. The stator is a magnetic path in which a magnetically conductive plate supports a series of permanent magnets of alternate polarity. The magnets are equi-spaced along the stator and are separated by non-magnetic spacers. The moving part of the motor consists of a magnetically conductive frame, with a series of twelve equi-spaced downward pointing teeth between two thicker end teeth. The activating coils of the motor are wound around each of the twelve teeth. The motion is caused by the difference between the spacing of the teeth and the spacing of the magnets. The pref. ratio is three teeth to every four magnets.

Description

I * VI * V

« • * PHN 12.094 1 N.V. Philips* Gloeilampenfabrieken fee Eindhoven "Lineaire borstelloze gelijkstroom motor.w t«• * PHN 12,094 1 N.V. Philips * Incandescent lamp factories fee Eindhoven" Linear brushless DC motor.w t

De uitvinding heeft betrekking op een lineaire borstelloze gelijkstroommotor, omvattende een eerste langgerekt motordeel en een tweede motordeel van kleinere lengte, welke motordelen in lengterichting ten opzichte van elkaar beweegbaar zijn, waarbij het eerste motor-5 deel is voorzien van een uit naast elkaar opgestelde permanente, afwisselend gepolariseerde magneten samengestelde magneetbaan, en het tweede motordeel is voorzien van electrische spoelen.The invention relates to a linear brushless DC motor, comprising a first elongated motor part and a second motor part of shorter length, which motor parts are movable in the longitudinal direction relative to each other, the first motor part being provided with a side-by-side permanent alternating polarized magnets composite magnetic path, and the second motor part is provided with electric coils.

Een dergelijke lineaire motor is bekend uit het tijdschrift Machine Design, August 7, 1986, p. 42. De bekende borstelloze gelijk- 10 stroommotor bestaat uit een rechtlijnig verplaatsbaar anker met spoelen en een stilstaande stator die samengesteld is uit twee langwerpige ijzeren plaatvormige statordelen en een aantal op een van de statorde- len aangebrachte permanente magneten. De statordelen lopen parallel aan elkaar en vormen tezamen met de magneten een ruimte, waarin het anker 15 beweegbaar is.Such a linear motor is known from Machine Design magazine, August 7, 1986, p. 42. The known brushless DC motor consists of a rectilinearly displaceable armature with coils and a stationary stator composed of two elongated iron plate-shaped stator parts and a number of permanent magnets mounted on one of the stator parts. The stator parts run parallel to each other and together with the magnets form a space in which the armature 15 is movable.

Een nadeel van de bekende lineaire motor is, dat de magnetische flux een relatief lange weg door lucht moet afleggen. Bovendien kan een niet onaanzienlijk deel van de magnetische flux onbenut weglekken. Door deze beide factoren is het rendement van de bekende motor be- 20 trekkelijk laag.A drawback of the known linear motor is that the magnetic flux has to travel a relatively long way through air. In addition, a not insignificant part of the magnetic flux can leak unused. Due to both these factors, the efficiency of the known motor is relatively low.

De uitvinding beoogt nu een lineaire borstelloze gelijk-stroommotor aan te geven van een zodanig ontwerp, dat een hoger rendement bereikbaar is dan met de bekende motor haalbaar is.The object of the invention is now to provide a linear brushless DC motor of such a design that a higher efficiency is attainable than is achievable with the known motor.

De lineaire borstelloze gelijkstroommotor volgens de uitvin-25 ding is daartoe gekenmerkt, doordat het tweede motordeel een magnetisch geleidende drager omvat, die is voorzien van een rij tegenover een aantal van de genoemde magneten van het eerste motordeel gepositioneerde tanden, om welke tanden de genoemde spoelen zijn aangebracht, en die voorts is voorzien van twee naar de magneetbaan toegekeerde niet-omwik-30 kelde tandvormige elementen, waartussen zich de genoemde tanden met de spoelen uitstrekken.The linear brushless DC motor according to the invention is characterized for this purpose in that the second motor part comprises a magnetically conductive carrier, which is provided with a row of teeth positioned opposite a number of said magnets of the first motor part, around which teeth the said coils and which is further provided with two non-wrapped tooth-shaped elements facing the magnetic path, between which said teeth with the coils extend.

De magnetisch geleidende getande vorm van de drager van het 8701 033 * « b PHN 12.094 2 tweede motordeel heeft het voordeel, dat de weg die de magnetische flux tussen het eerste en tweede motordeel moet afleggen zeer klein gehouden kan worden. De tanden behoeven zich immers met hun vrije einden slechts op geringe afstand van de poolvlakken van de magneten te bevinden, met 5 andere woorden de luchtspleet tussen de drager en de magneetbaan kan uiterst klein zijn. Bovendien gaat van de tanden een flux-concentreren-de werking uit, hetgeen het fluxverlies beperkt houdt. Beide voordelen maken een hoog rendement van de motor volgens de uitvinding mogelijk.The magnetically conductive toothed shape of the carrier of the second motor part 8701 033 * b PHN 12.094 2 has the advantage that the distance the magnetic flux has to travel between the first and second motor part can be kept very small. After all, the teeth need only be at a small distance from the pole faces of the magnets with their free ends, in other words the air gap between the carrier and the magnetic track can be extremely small. In addition, the teeth have a flux-concentrating effect, which keeps the flux loss limited. Both advantages enable a high efficiency of the motor according to the invention.

De lineaire motor volgens de uitvinding is, mede vanwege zijn hoge rendement, bijzonder geschikt voor toepassing in machines of systemen waarin servomotoren nodig zijn, die grotere vermogens, in de orde van grootte van enige honderden Watts, kunnen leveren. Het collec-torloze karakter van de motor volgens de uitvinding maakt de motor van-15 zelfsprekend zeer betrouwbaar.Partly because of its high efficiency, the linear motor according to the invention is particularly suitable for use in machines or systems in which servo motors are required, which can supply larger powers, on the order of several hundred Watts. The collector-less character of the motor according to the invention makes the motor, of course, very reliable.

De motor volgens de uitvinding is meerfasig, en zal om praktische redenen meestal als 3-fasen motor uitgevoerd worden. Gebleken is in een vroege ontwikkelingsfase van de motor volgens de uitvinding, dat het bewegende motordeel van een lineaire collectorloze meerfasige ge-2q lijkstroommotor van het soort waarop de uitvinding betrekking heeft, doch die het kenmerk, dat de drager is voorzien van de genoemde twee tandvormige elementen, niet vertoont, veel hinder ondervindt van magnetische voorkeursstanden als gevolg van door randeffecten optredende kleefkrachten tussen de omwikkelde tanden van de drager en de magneten 25 van de magneetbaan. Voorts is gebleken dat een dergelijke motor als gevolg van de randeffecten een verstoord, en derhalve asymmetrisch veo-tordiagram van de geïnduceerde spanningen vertoont, met het gevolg het optreden van kortsluitstromen in het tweede motordeel.The motor according to the invention is multi-phase, and for practical reasons will usually be designed as a 3-phase motor. It has been found in an early development phase of the motor according to the invention that the moving motor part of a linear collectorless multiphase DC motor of the kind to which the invention relates, but which is characterized in that the carrier is provided with said two tooth-shaped elements, does not exhibit, is greatly affected by magnetic positions of preference due to adhesive forces occurring between edge effects between the wrapped teeth of the carrier and the magnets of the magnetic track. Furthermore, it has been found that, due to the edge effects, such a motor has a distorted, and therefore asymmetrical, vector diagram of the induced voltages, with the result of the occurrence of short-circuit currents in the second motor part.

Verrassenderwijze is gevonden, dat het op de drager aanbren-30 gen van een tandvormig element aan weerszijden van de rij omwikkelde tanden een oplossing kan zijn voor de hierboven aangeduide problemen. Vastgesteld is namelijk, dat de aanwezige niet-omwikkelde tandvormige elementen het vectordiagram aanzienlijk kunnen verbeteren en dat de omvang van het effect van voorkeursstanden, ook wel "cogging-effect" ge-35 noemd, naar een aanvaardbaar niveau is te brengen. Een verklaring voor de verbetering van het vectordiagram is, dat de aangebrachte tandvormige elementen een zodanig gunstige invloed op het magnetische fluxver-loop hebben, dat de randeffecten afgezwakt worden. Wat betreft het 8701033 w ΡΗΝ 12.094 3 cogging-effect is gebleken, dat de vorm van de tandvormige elementen een belangrijke invloed heeft op de grootte daarvan. Proefondervindelijk kunnen namelijk dimensies vastgesteld worden, waarbij de resulterende kleefkraeht op de tanden en de tandvormige elementen praktisch 5 nul is.Surprisingly, it has been found that applying a tooth-shaped element to the wearer on either side of the row of wrapped teeth can solve the problems noted above. Namely, it has been determined that the non-wrapped tooth-shaped elements present can considerably improve the vector diagram and that the magnitude of the effect of preferred positions, also called "cogging effect", can be brought to an acceptable level. An explanation for the improvement of the vector diagram is that the applied tooth-shaped elements have such a favorable influence on the magnetic flux course that the edge effects are weakened. With regard to the 8701033 w ΡΗΝ 12.094 3 cogging effect, it has been found that the shape of the tooth-shaped elements has an important influence on their size. Namely, dimensions can be determined experimentally, the resulting adhesive strength on the teeth and the tooth-shaped elements being practically zero.

Een gunstige uitvoeringsvorm, welke om redenen van fabricage de voorkeur verdient, heeft het kenmerk, dat de tanden van elkaar en van de tandvormige elementen gescheiden zijn door in de drager aange-jg brachte groeven.A favorable embodiment, which is preferred for reasons of manufacture, is characterized in that the teeth are separated from each other and from the tooth-shaped elements by grooves arranged in the carrier.

Een andere gunstige uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat elk van de tanden omwikkeld is door een afzonderlijke spoel. Een voordeel van deze uitvoeringsvorm is, dat een hoge kopervulfactor bereikt kan worden, waardoor een optimaal gebruik gemaakt kan worden van de van de magneten afkomstige magnetische flux. Bij voorkeur heeft deze uit-15 voeringsvorm tevens het kenmerk, dat de om elke tand aangebrachte spoel een voorgewikkelde spoel is. De voorgewikkelde spoelen kunnen op spoel-kokers gewikkeld zijn of op een wikkelmal en door kleefmiddelen in de gewenste vorm worden gehouden. Met het oog op een zo hoog mogelijke 20 kopvulfactor kunnen de spoelen orthocyclisch gewikkeld zijn. Om het aanbrengen van de spoelen om de tanden te vergemakkelijken hebben de tanden bijvoorkeur een rechthoekige langsdoorsnede.Another favorable embodiment is characterized in that each of the teeth is wrapped by a separate coil. An advantage of this embodiment is that a high copper filling factor can be achieved, whereby optimum use can be made of the magnetic flux originating from the magnets. This embodiment is also preferably characterized in that the coil arranged around each tooth is a pre-wound coil. The pre-wound reels can be wound on reels or on a winding jig and held in the desired shape by adhesives. In order to ensure the highest possible head filling factor, the coils can be wound orthocyclically. In order to facilitate the application of the coils to facilitate the teeth, the teeth preferably have a rectangular longitudinal section.

Ter voorkoming van wervelstromen in het tweede motordeel wordt de drager met de tanden en de tandvormige elementen bijvoorkeur 2g uit lamellen samengesteld. Een weer andere gunstige uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de motor een 3-fasen motor is en dat per lengte-eenheid het aantal tanden van het tweede motordeel en het aantal magneten van het eerste motordeel zich verhouden als 3:4.In order to prevent eddy currents in the second motor part, the carrier with the teeth and the tooth-shaped elements is preferably composed of 2g of slats. Yet another favorable embodiment is characterized in that the motor is a 3-phase motor and that per unit length the number of teeth of the second motor part and the number of magnets of the first motor part are 3: 4.

De keuze van het aantal fasen is enerzijds bepaald geworden 30 door de gewenste motoreigenschappen en anderzijds door de toelaatbare kostprijs van de motor. Een vergroting van het aantal fasen kan weliswaar tot betere motoreigenschappen leiden, het leidt echter tevens tot een hogere kostprijs. Gebleken is, dat de lineaire motor volgens de uitvinding in een 3-fasen uitvoering het beste compromis is. Het aantal 35 omwikkelde tanden van het tweede motordeel bedraagt vanwege het gekozen 3-fasen systeem drie of een veelvoud daarvan. De keuze van het aantal magneten van het eerste motordeel wordt bepaald door de gewenste verplaatsing die het beweegbare motordeel moet kunnen uitvoeren, alsmede 8701033 V , PHN 12.09^ 4 > door het aantal magneten in het actieve gedeelte van het eerste motor-deel, dat is het gedeelte dat zich direct tegenover de rij tanden van het tweede motordeel bevindt. Vastgesteld is, dat zeer gunstige resultaten bereikbaar zijn, wanneer het aantal magneten in het genoemde ac-5 tieve gedeelte en het aantal genoemde tanden zich verhouden als 4:3.The choice of the number of phases is determined on the one hand by the desired motor properties and on the other by the permissible cost price of the motor. Although an increase in the number of phases can lead to better motor properties, it also leads to a higher cost price. It has been found that the linear motor according to the invention in a 3-phase version is the best compromise. Due to the chosen 3-phase system, the number of wrapped teeth of the second motor part amounts to three or a multiple thereof. The choice of the number of magnets of the first motor part is determined by the desired displacement which the movable motor part must be able to perform, as well as 8701 033 V, PHN 12.09 ^ 4> by the number of magnets in the active part of the first motor part, which is the part directly opposite the row of tines of the second engine part. It has been determined that very favorable results are achievable when the number of magnets in said active part and the number of said teeth are in the ratio of 4: 3.

Een verdere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat het eerste motordeel vast aan een motorgestel is bevestigd en dat het tweede motordeel beweegbaar ten opzichte van het genoemde motorgestel is gela-gerd. Deze uitvoeringsvorm zal om praktische redenen het meest toegepast worden.A further embodiment is characterized in that the first motor part is fixedly attached to a motor unit and the second motor part is mounted movably relative to said motor unit. This embodiment will be most widely used for practical reasons.

Volledigheidshalve wordt nog gewezen op een constructiede- tail van een geheel ander soort lineaire motor, nl. een lineaire induc- tiemotor. Lineaire inductiemotoren hebben zoals bekend verondersteld geen permanente magneten, doch zijn opgebouwd uit een primair deel en 15 een secundair deel. Het secundaire deel vertoont een lichaam van elec-trisch-geleidend materiaal en het primaire deel bestaat uit een magne-tiseerbaar blikpakket met groeven waarin spoelen zijn gelegd. Bij het aanbrengen van de groeven is aan weerszijden van het blikpakket een ópstaand randdeel ontstaan. Deze randdelen hebben, behalve een toevallige 20 oppervlakkige gelijkenis geen verwantschap met de niet-omwikkelde tand- vormige elementen van de gelijkstroommotor volgens de uitvinding.For the sake of completeness, reference is also made to a construction detail of a completely different type of linear motor, namely a linear induction motor. As is known, linear induction motors do not have permanent magnets, but are composed of a primary part and a secondary part. The secondary part has a body of electrically conductive material and the primary part consists of a magnetizable tin package with grooves in which coils are placed. When the grooves are made, an upright edge part is formed on both sides of the tin package. These peripheral parts, apart from an accidental superficial resemblance, have no relationship with the non-wrapped tooth-like elements of the DC motor according to the invention.

Bovendien doet de beschreven problematiek betreffende lineaire collec- torloze gelijkstroommotoren zich bij lineaire inductiemotoren niet voor. Een voorbeeld van een lineaire inductiemotor is te vinden in het 25Moreover, the described problems regarding linear collector-less DC motors do not arise with linear induction motors. An example of a linear induction motor can be found in the 25

Oostenrijkse octrooischrift 278963.Austrian Patent 278963.

De uitvinding zal bij wijze van voorbeeld nader beschreven worden aan de hand van de tekening, waarinThe invention will be further described by way of example with reference to the drawing, in which

Figuur 1 een schematische voorsteling is van de lineaire borstelloze gelijkstroommotor volgens de uitvinding,Figure 1 is a schematic representation of the linear brushless DC motor according to the invention,

Figuur 2 een bovenaanzicht is van een ten dele opengewerkte uitvoeringsvorm van de gelijkstroommotor volgens de uitvinding, en Figuur 3 een getrapte doorsnede III-III is van de uitvoeringsvorm van figuur 2.Figure 2 is a plan view of a partially cut away embodiment of the DC motor according to the invention, and Figure 3 is a stepped section III-III of the embodiment of Figure 2.

De in figuur 1 weergegeven lineaire borstelloze gelijk- 00 stroommotor volgens de uitvinding wordt electronisch gecommuteerd, en omvat een eerste motordeel 1 en een in de richtingen volgens de dubbele pijl P ten opzichte daarvan verplaatsbaar tweede motordeel 3· Het eer- 8701033 ίί «f ΡΗΝ 12.094 5 ste motordeel 1 is voorzien van een lange magneetbaan 5, die bestaat uit een aantal naast elkaar op een magnetisch geleidende plaat 7 aangebrachte permanente magneten N en S. Tussen de magneten N en S bevinden zich tussenruimten 9. De magneten zijn dwars op de genoemde verplaat-5 singsrichtingen georienteerd en afwisselend tegengesteld gemagnetiseerd en hebben elk een naar het tweede motordeel 3 toegekeerd poolvlak, waarvan de polariteit is aangeduid door middel van de reeds genoemde letters N en S.The linear brushless DC motor according to the invention shown in figure 1 is electronically commutated, and comprises a first motor part 1 and a second motor part 3 displaceable in the directions according to the double arrow P relative to it. The first 8701033 ίί «f ΡΗΝ 12.094 5 th motor part 1 is provided with a long magnetic track 5, which consists of a number of permanent magnets N and S arranged next to each other on a magnetically conductive plate 7. There are gaps 9 between magnets N and S. The magnets are transverse to the said displacement directions are oriented and alternately magnetized in opposite directions and each have a pole face facing the second motor part 3, the polarity of which is indicated by the letters N and S already mentioned.

Het tweede motordeel 3 is voorzien van een magnetisch gelei- 10 dende drager 11 en selectief doorverbonden spoelen 13· De drager 11 heeft een rij tanden 15, die door groeven 17 van elkaar zijn gescheiden en waaromheen de spoelen 13 zijn aangebracht. De omwikkelde tanden 15 bevinden zich met hun vrije einden 15A tegenover een aantal van de magneten van de magneetbaan 5 en vormen met die magneten zeer smalle 15 luchtspleten 19. In dit voorbeeld is de motor een 3-fasen motor en is het aantal omwikkelde tanden 15 gelijk aan twaalf. De direct tegenover de rij tanden 15 liggende magneten vormen het actieve deel van het eerste motordeel. Het aantal magneten van dat actieve deel bedraagt in dit voorbeeld zestien.The second motor part 3 is provided with a magnetically conductive carrier 11 and selectively interconnected coils 13. The carrier 11 has a row of teeth 15, which are separated from each other by grooves 17 and around which the coils 13 are arranged. The wrapped teeth 15 are with their free ends 15A opposite some of the magnets of the magnetic path 5 and with these magnets form very narrow air gaps 19. In this example, the motor is a 3-phase motor and the number of wrapped teeth 15 equal to twelve. The magnets directly opposite the row of teeth 15 form the active part of the first motor part. The number of magnets of that active part in this example is sixteen.

2020

Een belangrijk kenmerk van de motor volgens de uitvinding is voorts, dat de drager 11 twee niet-omwikkelde tandvormige elementen 21 heeft, die zich elk aan een einde van de drager 11 bevinden en de rij omwikkelde tanden 15 in lengterichting begrenzen. Tussen de tandvormige 25 elementen 21 en de buitenste tanden van de rij tanden zijn groeven 23 aanwezig. De vorm en de exacte plaats van de tandvormige elementen 21 ten opzichte van de tanden 15 worden ten behoeve van het zoveel mogelijk elimineren van cogging proefondervindelijk vastgesteld.An important feature of the motor according to the invention is also that the carrier 11 has two non-wrapped tooth-shaped elements 21, each of which is located at one end of the carrier 11 and delimits the row of wrapped teeth 15 in the longitudinal direction. Grooves 23 are present between the tooth-shaped elements 21 and the outer teeth of the row of teeth. The shape and the exact location of the tooth-shaped elements 21 relative to the teeth 15 are determined experimentally in order to eliminate cogging as much as possible.

Wat betreft de magneetbaan 5 wordt nog opgemerkt, dat de magneten N en S met hun lengterichting bijvoorkeur een hoek van onge-With regard to the magnetic path 5, it should be noted that the magnets N and S with their longitudinal direction preferably have an angle of approximately

vUvU

veer 86® maken met de verplaatsingsrichting volgens pijl P. Gebleken is namelijk dat die oriëntering van de magneten een bijdrage levert in het verminderen van cogging. Voors is gebleken, dat de magnetische flux in de tanden in hoge mate sinusvormig is, indien de verhouding tussen de __ breedte van de magneten N en S en de breedte van de tussenruimten 9 09 tussen de magneten gelijk is aan 2:1, gemeten in de verplaatsingsrichting volgens pijl P. Daardoor wordt een gelijkmatige inductieverdeling in de drager 11, alsmede een nog betere beheersbaarheid van cogging be- 8701033 PHN 12.094 6 * + reikt. Bij verplaatsing van het tweede motordeel 3 ten opzichte van het eerste motordeel 1 zal de magnetische veldsterkte in het materiaal van de drager 11 zich als een lopende golf verplaatsen, zonder ongewenste fluxconcentraties te vormen.make spring 86® with the direction of movement according to arrow P. It has been found that this orientation of the magnets contributes to reducing cogging. It has also been found that the magnetic flux in the teeth is highly sinusoidal if the ratio between the width of the magnets N and S and the width of the interspaces 9 09 between the magnets is 2: 1, measured in the direction of displacement according to arrow P. This results in a uniform induction distribution in the carrier 11, as well as an even better controllability of cogging. 8701033 PHN 12.094 6 * +. When the second motor part 3 is displaced relative to the first motor part 1, the magnetic field strength in the material of the carrier 11 will move as a traveling wave, without forming undesired flux concentrations.

55

De in de figuren 2 en 3 getoonde lineaire borstelloze ge-lijkstroommotor volgens de uitvinding is een practische uitvoeringsvorm van het motorprincipe volgens figuur 1. De motor omvat twee elementaire delen, te weten een eerste statisch motordeel 2 en een tweede dynamisch motordeel 4. Het statische motordeel 2 bestaat uit een vlakke ijzeren 10 plaat 6 en daarop bevestigde permanente magneten 8. Het dynamische motordeel 4 heeft een uit bliklamellen opgebouwde drager 10, die is voorzien van een rij tanden 38 met spoelen 12 en twee tandvormige elementen 40 aan weerszijden van de rij tanden 38. De aansturing van de motor, welke 3-fasig is, vindt eollectorloos plaats door een geschikt electro-15 nisoh commutatiesysteem. De hier getoonde uitvoeringsvorm is geschikt om een effectief vermogen te leveren van ongeveer 500 Watt en kan toegepast worden in machines waarmede snelle en nauwkeurige verplaatsingen uitgevoerd moeten kunnen worden, zoals bijvoorbeeld chip-montage-20 machines. Daarbij kan de motor in een door de gebruiker te bepalen rechtgeleiding geïntegreerd worden om de relatie tussen beide motorde-len tot stand te brengen.The linear brushless DC motor according to the invention shown in Figures 2 and 3 is a practical embodiment of the motor principle according to Figure 1. The motor comprises two elementary parts, namely a first static motor part 2 and a second dynamic motor part 4. The static motor part 2 consists of a flat iron plate 6 and permanent magnets 8 mounted thereon. The dynamic motor part 4 has a sheet steel carrier 10, which is provided with a row of teeth 38 with coils 12 and two tooth-shaped elements 40 on either side of the row teeth 38. The motor, which is 3-phase, is driven eollectorlessly by a suitable electro-nisoh commutation system. The embodiment shown here is suitable for providing an effective power of approximately 500 watts and can be used in machines with which fast and accurate movements must be possible, such as, for example, chip-mounting machines. In addition, the motor can be integrated in a straight guide to be determined by the user in order to establish the relationship between the two motor parts.

De op de plaat 6 van het statische motordeel 2 aangebrachte magneten 8 maken een hoek alpha van 86° met de bewegingsrichtingen, volgens pijl P*, van het dynamische motordeel 4, en liggen op enige af-25 stand van elkaar. Als magneetmateriaal komt bijvoorbeeld neodymium-ijzer-borium in aanmerking. De lengte van de door de plaat 6 en de magneten 8 gevormde magneetbaan wordt bepaald door de gewenste slaglengte van de motor. Bij voorkeur wordt ten behoeve van het snel kunnen wijzigen van de slaglengte het statische motordeel 2 modulair opgebouwd,The magnets 8 mounted on the plate 6 of the static motor part 2 make an angle alpha of 86 ° with the directions of movement, according to arrow P *, of the dynamic motor part 4, and are at some distance from each other. Neodymium-iron-boron is suitable as a magnetic material. The length of the magnetic path formed by the plate 6 and the magnets 8 is determined by the desired stroke length of the motor. Preferably, for the purpose of quickly changing the stroke length, the static motor part 2 is built up in a modular manner,

OUOU

waarbij de magneetbaan uit meerdere modulen kan bestaan.the magnetic path can consist of several modules.

De drager 10 van het dynamische motordeel 4 is opgebouwd uit een groot aantal lamellen van Si-ijzer die elk voorzien zijn van een isolatielaag om ijzerverliezen te minimaliseren. Bj voorkeur wordt ten 35 behoeve van het snel kunnen wijzigen van het te leveren vermogen het dynamische motordeel 4 uit een of meer modulen opgebouwd. In deze uitvoeringsvorm bestaat het dynamische motordeel uit één modul, omvattende twaalf tanden 38 en twaalf spoelen 12. De configuratie van tanden 38 en 8701033 * PHN 12.094 7 magneten 8 is zodanig, dat een relatie aantoonbaar is van drie tanden 10A met spoelen 12 en vier magneten 8. De spoelen 12 zijn orthocyelisch gewikkeld en op spoelkokers 14 aangebracht, die over de rechte tanden 5 10A zijn geschoven. De uitlopers 12A van de spoelen 12 zijn samenge bracht op een printplaat 16, waarop een gewenste spoelschakeling tot stand is gebracht. Door middel van electrische verbindingselementen 18 kan de motor electrisch aangesloten worden op een externe stroombron.The carrier 10 of the dynamic motor part 4 is made up of a large number of slats of Si iron, each of which is provided with an insulating layer to minimize iron losses. Preferably, for the purpose of quickly changing the power to be supplied, the dynamic motor part 4 is built up from one or more modules. In this embodiment, the dynamic motor part consists of one module, comprising twelve teeth 38 and twelve coils 12. The configuration of teeth 38 and 8701033 * PHN 12.094 7 magnets 8 is such that a relationship can be demonstrated of three teeth 10A with coils 12 and four magnets 8. The coils 12 are wound orthocyelically and placed on coil sleeves 14, which are slid over the straight teeth 5A. The leads 12A of the coils 12 are assembled on a printed circuit board 16 on which a desired coil circuit is established. The motor can be electrically connected to an external power source by means of electrical connection elements 18.

Door soortgelijke verbindingselementen 20 is het mogelijk de getekende 10 modul electrisch door te verbinden met een tweede modul.By means of similar connecting elements 20 it is possible to electrically connect the drawn 10 module to a second module.

De afmetingen en de positie van de tandvormige elementen 40 van de drager 10 zijn proefondervindelijk bepaald, waarbij het uitgangspunt tweeledig was, namelijk een goed vectordiagram van de geïnduceerde spanningen en een minimale hinder van kleefkrachten.The dimensions and the position of the tooth-shaped elements 40 of the support 10 were determined experimentally, the starting point being twofold, namely a good vector diagram of the induced stresses and a minimal nuisance of adhesive forces.

15 De drager 10 is door middel van een klem- en vormborgkon- struktie, waarvan alleen een bout 22 en een plaatvormig deel 24 zijn getoond, bevestigd aan een motorgestel 26. Het motorgestel 26 bestaat uit een montagedeel 26A en twee zijwanden 26B. De ruimte tussen de drager 10 en het motorgestel 26 is opgevuld met een inkapsel-materiaal 28, 20 zoals een epoxyhars. Het montagedeel 26A, dat voorzien kan zijn van koelmogelijkheden, zoals koelribben 30, en/of vloeistofkanalen 32, heeft montagegaten 34 voor de bevestiging van het dynamische deel 4 van de motor aan een te verplaatsen onderdeel van een machine.The carrier 10 is attached to a motor frame 26 by means of a clamping and form-locking construction, of which only a bolt 22 and a plate-shaped part 24 are shown. The motor frame 26 consists of a mounting part 26A and two side walls 26B. The space between the carrier 10 and the motor frame 26 is filled with an encapsulating material 28, 20 such as an epoxy resin. The mounting part 26A, which can be provided with cooling options, such as cooling ribs 30, and / or liquid channels 32, has mounting holes 34 for attaching the dynamic part 4 of the engine to a movable part of a machine.

Het statische motordeel 2 is door middel van aan de plaat 6 25 aangebrachte draadbussen 36 bevestigbaar aan een stilstaand onderdeel van een machine.The static motor part 2 can be attached to a stationary part of a machine by means of threaded bushes 36 arranged on the plate 6.

30 35 8701 03530 35 8701 035

Claims

Linear brushless DC motor, comprising a first elongated motor part and a second motor part of shorter length, which motor parts are movable in the longitudinal direction relative to each other, the first motor part being provided with a permanent, alternately polarized magnets composite magnetic track arranged next to each other , and the second motor part is provided with electric coils, characterized in that the second motor part comprises a magnetically conductive carrier, which is provided with a row of teeth positioned opposite a number of said magnets of the first motor part, around which teeth the said coils are provided, and which further comprises two non-wound tooth-shaped elements facing the magnetic path, between which said teeth with the coils extend.

Linear DC motor according to claim 1, characterized in that the teeth are separated from each other and from the tooth-shaped elements by grooves arranged in the carrier.

Linear DC motor according to claim 1 or 2, characterized in that each of the teeth is wrapped by a separate coil. 20,

Linear DC motor according to claim 3, characterized in that the coil arranged around each tooth is a pre-wound coil.

Linear DC motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier is laminated. 25,

Linear DC motor according to claim 1, characterized in that the motor is a 3-phase motor and that per unit length the number of teeth of the second motor part and the number of magnets of the first motor part are in the ratio of 3: 4.

Linear DC motor according to claim 1, characterized in that the first motor part is fixedly attached to a motor gear and the second motor part is mounted movably relative to said motor gear. 35 8701033