WO2008015140A1 - Linearmotor mit kraftwelligkeitsausgleich - Google Patents

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WO2008015140A1
WO2008015140A1 PCT/EP2007/057678 EP2007057678W WO2008015140A1 WO 2008015140 A1 WO2008015140 A1 WO 2008015140A1 EP 2007057678 W EP2007057678 W EP 2007057678W WO 2008015140 A1 WO2008015140 A1 WO 2008015140A1
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WO
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primary part
laminated core
linear motor
primary
damping element
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PCT/EP2007/057678
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Zeljko Jajtic
Christian Volmert
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
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    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems

Definitions

  • the invention relates to a primary part for an electrical
  • the primary part is formed at least from a laminated core and having at least one element for reducing the Kraftwel- lotti at one or both of its respective end faces. Furthermore, the invention relates to a linear motor with such a primary part.
  • Linear motors have a primary part and a secondary part.
  • the primary part is in particular the secondary part opposite.
  • the primary part is intended to be supplied with electric current.
  • the secondary part has, for example Permanentmag ⁇ designated or energizable windings. Both the primary part and the secondary part have active magnetic means for generating magnetic fields.
  • Permanent-magnet linear motors have a design-related nature
  • toothed plates are usually used in the active part, ie in the active winding-carrying part (primary part) of the motor.
  • a magnetic interaction takes place, which leads to parasitic detent forces, also called passive force ripples.
  • the result is vibrations, restless running and tracking errors in machining processes.
  • the induced voltages, ie the electromotive forces (EMF) in the start and end coil on the front sides of the primary part due to a lack of magnetic remindschlus ⁇ ses usually smaller than in the middle coil. This has the consequence that the induced voltages of the motor do not form a symmetrical system and besides force losses an additional current-dependent force ripple, also called active force ripple results.
  • Object of the present invention is to develop a generic linear motor such that in addition to the reduction of the cogging forces and a balancing of the electromotive forces takes place.
  • linear motors In contrast to rotating machines, linear motors naturally have end regions in which the electromagnetic part of the motor ends. Is a linear motor constructed, for example in short stator, will be apparent to the primary part two end portions which are beyond the control of the secondary ⁇ part. The ends of the primary interact with the secondary part in such a way that this has a significant influence on the active force ripple and the passive latching force.
  • the linear motor to a primary part and a secondary part, the primary part and secondary part are spaced apart by ei ⁇ NEN air gap.
  • the secondary part has a series of poles formed by permanent magnets.
  • the primary part is formed from one or more laminated cores, wherein the laminated core is composed of a plurality of sheets.
  • the primary part has a multiplicity of grooves and teeth, the grooves serving to receive the primary part windings or coils.
  • the windings are designed, for example, as a three-phase winding of a three-phase network or of a three-phase alternating current.
  • the linear motors are formed in particular with Bruchlochwicklitch and tooth coils in the primary part, wherein the Nuttei ⁇ ment of the primary part is not equal to the pole pitch of the secondary part.
  • the ratio of grooving to pitch division (slot pitch / pole pitch) 8/12, 10/12, 11/12, 13/12, 14/12, 16/12.
  • At least one element which is designed as an active vortex ⁇ current damping element, arranged to reduce the force ripple on one or both end faces of the motor or the Blechpa- ketets and is located at or adjacent to the respective last groove or the last wound Tooth of the primary part.
  • the element which is also referred to below as 'damping element', is electrically conductive ( ⁇ ei > 0) and has a negligible low magnetic conductivity
  • the electrical conductivity ⁇ ei is a physical large ⁇ SSE, indicating the ability of a substance to conduct electric current.
  • the damping effect of the damping element is effected by eddy currents, which are induced in the damping element due to its elec ⁇ trical conductivity in the movement of the primary part via the magnetic track of the secondary part.
  • the ⁇ We belströme act as "reactive brake" in the primary part.
  • the damping effect is frequency- or speed-dependent. The higher the speed at which the primary part moves, the more eddy currents occur in the damping element and the greater the damping effect. Thus, the damping effect is good at high speeds and correspondingly lower at lower speeds.
  • the active eddy current damping element improves the force ripple of the linear motor. Inventions by a damping element according to a space-optimal and kos ⁇ -effective solution is created.
  • the damping element is arranged on a carrier ⁇ element for mechanical coupling and thermal connection.
  • the function of the carrier element is a mechanical fastening ⁇ tion and a thermal connection of the damping element the laminated core of the primary part.
  • the entire primary part is usually attached via the laminated core and cooled. Therefore , it makes sense to realize the mechanical and thermal connection of the damping element via the laminated core, preferably in that the carrier element is designed in one piece with the magnetically active laminar section of the motor. Due to the fact that the carrier element is part of the laminated core, which is magnetically conductive, the carrier element is necessarily also magnetically conductive ( ⁇ r >> 1).
  • the carrier element should not protrude into the magnetically active region of the secondary part magnets, but should have a sufficiently large distance to the magnetic surface of Se ⁇ kundärteils. This distance should be greater than the distance of the laminated core to the magnet surface, ie as the air gap between the primary and secondary part.
  • Such a sufficiently large distance is automatically achieved because in this magnetically active area in the vicinity of the magnets, the damping element itself is to achieve the desired damping ⁇ effect by induced eddy currents when moving in the strong magnetic field of the secondary part magnets.
  • the damping element must have a low magnetic conductivity, so that the magnetic flux of the motor is not distorted and thus the power generation of the motor is not adversely affected.
  • the damping element is non-positively, material or positive fit to the supporting structure or on the carrier element, which is advantageously designed as a tooth of the sheet ⁇ cut, attachable.
  • the damping element is by suitable connections, such as by gluing, screwing, hooking or by a dovetail connection on the support element, which is designed as a support tooth of Blechpa ⁇ kets mounted.
  • the carrier element can also be clamped or clipped to the laminated core.
  • the damping element is arranged such that between the carrier element and damping element takes place heat from ⁇ exchange.
  • the laminated core is integrally formed together with the tra ⁇ ing element.
  • the supporting element is already formed when making the sheets, ie there is a one-piece sheet metal section, whereby a simple and cost-effective production of the individual sheets with supporting elements is possible.
  • Laminated core and carrier element can also be formed in two parts, wherein the carrier element force, substance or form ⁇ conclusively on the laminated core can be attached.
  • the damping element is made of solid aluminum ⁇ minium (Al) or copper (Cu). These materials have a high electrical conductivity, are cost ⁇ low and easy to process.
  • the active damping element is solid, so that the damping effect due to the induced eddy currents in the damping element can be achieved by movement of the primary part over the Magne ⁇ te of the secondary part.
  • the damping element must have a low magnetic conductivity ⁇ wise so that the magnetic flux of the motor does not distort and therefore the force form the motor is not adversely affected.
  • the carrier element is designed such that it is at least partially or entirely at an adjacent coil for heat exchange is applied. As a result, an improved cooling of the coil takes place.
  • the air gap facing surface of the damping element is rounded.
  • the damping element has in ⁇ example with a predetermined radius rounded corners. This measure contributes to the reduction of the cogging forces.
  • each plate has a carrier element.
  • only every second sheet has a carrier element.
  • each sheet only has a support member at an end portion of the sheet.
  • the individual sheets can then be joined together, for example, to form the laminated core so that the carrier element is aligned once to the left or to the right by turning the individual sheets. As a result, sufficient rigidity of the carrier element is achieved.
  • the damping member may also be arranged such that each have the first and last sheet of the sheet stack Suele ⁇ elements which correspond in length to the length of a main ⁇ tooth of the laminated core.
  • the long outer sheets each have an opening or a bore through which the damping element between the outer sheets can be arranged, for example by means of a pin.
  • the two outer plates with long carrier elements represent only a relatively small disturbance of the original Motorflus ⁇ ses or motor force formation.
  • a minimum width and the smallest possible distance of the supporting tooth (carrier element) to the electrically-magnetically active parts of the primary part (winding and laminated core) are aimed at.
  • the damping element to the or the neigh ⁇ beard wound teeth of the laminated core at a distance.
  • the distance of the damping element to the or the adjacent teeth is chosen so that it corresponds to the pole pitch of the secondary part, so that the highest possible Flußverkettung with the last coil and thus a ge desired increase in the induced voltage of the last coil.
  • a minimum width and the smallest possible distance of the damping element are sought. Characterized a optima ⁇ ler distance of the damping element to the neighboring bewickel ⁇ th tooth, which is smaller than the pole pitch of the secondary part results. The distance of the damping element can also be greater than the pole pitch of the secondary part.
  • the primary part of the linear motor may consist of several successively arranged in BEWE ⁇ supply direction laminated cores. Accordingly, the centrally arranged laminated cores have no damping elements, but there are according to the invention only borrowed damping elements at the respective ends, so the
  • the active damping element and / or the corresponding carrier element are not formed over the entire width of a laminated core.
  • the width of the laminated core extends transversely to the movement ⁇ direction of the primary part.
  • the damping element extends only over a portion of the Blechpa- ketets, wherein the damping element can then be arranged for example centrally on the laminated core. Due to the formation of only partial damping elements, the adaptation between see passive and active force ripple according to entspre ⁇ sponding requests are made to the linear motor.
  • the primary part according to the invention is preferably provided for a linear motor.
  • the primary part can also be used in rotary machines, wherein the stator has end regions, such as segmented rotato ⁇ hui motors.
  • FIG. 1 shows a side view of a linear motor ⁇ invention.
  • the primary part 2 also has the coils 4.
  • the coils 4 enclose the teeth 5 of the primary part 2 in such a way that different coils 4 are located in a groove 6.
  • the secondary part 7 is positioned on a machine bed, not shown.
  • Permanent magnets 8 are arranged with the pole pitch ⁇ M.
  • the pole pitch ⁇ M can also be formed by electrical excitation of an exciter winding arranged in the secondary part 7.
  • Primary part 2 and secondary part 7 are spaced apart by the air gap ⁇ .
  • the slot pitch of the ⁇ N primary part 2 is preferably not equal to the pole pitch ⁇ M of the secondary part.
  • an element 11 for reducing the force ripple is arranged in each case.
  • the element 11, also called damping element, is electrically conductive and has the lowest possible magnetic conductivity.
  • the damping element 11 is made of solid material, so that the eddy currents can form in the damping element 11.
  • the damping element 11 is attached to a carrier element 10, which is preferably designed as a tooth of Blechpa ⁇ ketes 3, attached.
  • the damping element 11 with the support tooth 10 the length L i0 , which corresponds to the length L 5 of a main tooth 5 ent ⁇ .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Primärteil (2) für eine elektrische Maschine (1), wobei das Primärteil (2) zumindest aus einem Blechpaket (3) gebildet ist und an einer oder beiden seiner jeweiligen Stirnseiten (S1,S2) zumindest ein Element (11) zur Reduktion der Kraftwelligkeit aufweist, wobei das Element (11) elektrisch leitfähig ist (κel > 0) und eine vernachlässigbare niedrige magnetische Leitfähigkeit aufweist (µr ≅ 1).

Description

Beschreibung
Linearmotor mit Kraftwelligkeitsausgleich
Die Erfindung betrifft ein Primärteil für eine elektrische
Maschine, wobei das Primärteil zumindest aus einem Blechpaket gebildet ist und an einer oder beiden seiner jeweiligen Stirnseiten zumindest ein Element zur Reduktion der Kraftwel- ligkeit aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen Linear- motor mit einem derartigen Primärteil.
Linearmotoren weisen ein Primärteil und ein Sekundärteil auf. Dem Primärteil steht insbesondere das Sekundärteil gegenüber. Das Primärteil ist zur Bestromung mit elektrischem Strom vor- gesehen. Das Sekundärteil weist beispielsweise Permanentmag¬ nete oder bestrombare Wicklungen auf. Sowohl das Primärteil als auch das Sekundärteil weisen aktive magnetische Mittel zur Generierung magnetischer Felder auf.
Permanenterregte Linearmotoren weisen konstruktionsbedingt
Kraftschwankungen auf, welche sich nachteilig auf Gleichlauf und Dynamik auswirken.
Um den magnetischen Fluss von Erregerfeld des Sekundärteils und Hauptfeld des Primärteils zu führen, werden beim aktiven Teil, d.h. beim aktiven wicklungstragenden Teil (Primärteil), des Motors üblicherweise gezahnte Bleche verwendet. Zwischen den Erregerpolen und der gezahnten Struktur des Primärteils findet eine magnetische Wechselwirkung statt, die zu parasi- tären Rastkräften, auch passive Kraftwelligkeit genannt, führt. Die Folge sind Vibrationen, unruhiger Lauf sowie Schleppfehler bei Bearbeitungsprozessen. Des Weiteren sind die induzierten Spannungen, d.h. die elektromotorischen Kräfte (EMK) , in der Anfangs- und Endspule an den Stirnseiten des Primärteils aufgrund eines fehlenden magnetischen Rückschlus¬ ses in der Regel kleiner als in den mittleren Spulen. Dies hat zur Folge, dass die induzierten Spannungen des Motors kein symmetrisches System bilden und sich neben Krafteinbußen eine zusätzliche stromabhängige Kraftwelligkeit, auch aktive Kraftwelligkeit genannt, ergibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsge- mäßen Linearmotor derart weiterzubilden, dass neben der Reduzierung der Rastkräfte auch eine Symmetrierung der elektromotorischen Kräfte stattfindet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprü¬ chen zu entnehmen.
Im Unterschied zu rotierenden Maschinen besitzen Linearmotoren naturgemäß Endbereiche, in welchem der elektromagnetische Teil des Motors endet. Wird ein Linearmotor beispielsweise in Kurzstatorbauweise ausgeführt, ergeben sich für das Primär¬ teil zwei Endbereiche, die im Einflussbereich des Sekundär¬ teils liegen. Die Enden des Primärteils wechselwirken mit dem Sekundärteil derart, dass dies einen maßgeblichen Einfluss auf die aktive Kraftwelligkeit und die passive Rastkraft hat.
Erfindungsgemäß weist der Linearmotor ein Primärteil und ein Sekundärteil auf, wobei Primärteil und Sekundärteil durch ei¬ nen Luftspalt voneinander beabstandet sind. Das Sekundärteil weist eine Folge von durch Permanentmagneten gebildeten Polen auf. Das Primärteil ist aus einem oder mehreren Blechpaketen gebildet, wobei das Blechpaket aus einer Vielzahl von Blechen aufgebaut ist . Das Primärteil weist eine Vielzahl von Nuten und Zähnen auf, wobei die Nuten zur Aufnahme der Primärteil- Wicklungen oder Spulen dienen. Die Wicklungen sind beispielsweise als eine Drei-Phasen-Wicklung eines Drehstromnetzes bzw. eines dreiphasigen Wechselstromes ausgebildet.
Die Linearmotoren sind insbesondere mit Bruchlochwicklungen und Zahnspulen im Primärteil ausgebildet, wobei die Nuttei¬ lung des Primärteils ungleich der Polteilung des Sekundärteils ist. Beispielsweise beträgt das Verhältnis von Nuttei- lung zu Polteilung (Nutteilung/Polteilung) = 8/12, 10/12, 11/12, 13/12, 14/12, 16/12.
An einer oder beiden Stirnseiten des Motors bzw. des Blechpa- kets ist zumindest ein Element, welches als aktives Wirbel¬ strom-Dämpfungselement ausgebildet ist, zur Reduktion der Kraftwelligkeit angeordnet und befindet sich an bzw. neben der jeweils letzten Nut bzw. des letzten bewickelten Zahns des Primärteils.
Das Element, welches nachfolgende auch als , Dämpfungselement' bezeichnet ist, ist elektrisch leitfähig (κei > 0) und weist eine vernachlässigbare niedrige magnetische Leitfähigkeit auf
(μr = D •
Die elektrische Leitfähigkeit κei ist eine physikalische Grö¬ ße, die die Fähigkeit eines Stoffes angibt, elektrischen Strom zu leiten. Die elektrische Leitfähigkeit κei ist mit dem spezifischen elektrischen Widerstand p verknüpft, wobei die elektrische Leitfähigkeit der Kehrwert des spezifischen Widerstandes ist (Kei = l/p) .
Nach der elektrischen Leitfähigkeit unterteilt man Stoffe in
- Leiter (insbesondere alle Metalle, κei > 0), - Isolatoren oder Nichtleiter (die meisten Nichtmetalle,
KeI = 0 ) ,
- Halbleiter (z.B. Silizium, Germanium), wobei die Leitfähigkeit im Bereich zwischen Leitern und Nichtleitern liegt sowie - Supraleiter, deren Leitfähigkeit unterhalb einer materialabhängigen Sprungtemperatur quasi „unendlich" ist.
Die magnetische Permeabilität μ bestimmt die Durchlässigkeit von Materie für magnetische Felder und wird durch das Ver- hältnis der magnetischen Flussdichte B zur magnetischen Feldstärke H ausgedrückt (μ = B/H) , wobei μ sich aus der magneti¬ schen Feldkonstante μ0 und der spezifischen Permeabilitäts¬ zahl des Stoffes μr zusammensetzt (μ = μoμr) • Die Permeabili- tätszahl μr wird häufig auch als relative Permeabilität be¬ zeichnet .
Nach der relativen Permeabilität μr wird unterschieden in - ferromagnetische Stoffe (z.B. Eisen, Kobalt, Nickel, μr >> 1), die das magnetische Feld erheblich stärken;
- paramagnetische Stoffe (z.B. Aluminium, Luft, μr = 1), die das magnetische Feld sehr gering stärken; und
- diamagnetische Stoffe (z.B. Silber, Kupfer, μr < 1), die das magnetische Feld sehr gering schwächen.
Die Dämpfungswirkung des Dämpfungselementes erfolgt durch Wirbelströme, die im Dämpfungselement aufgrund seiner elekt¬ rischen Leitfähigkeit bei der Bewegung des Primärteils über die Magnetspur des Sekundärteils induziert werden. Die Wir¬ belströme wirken als „reaktive Bremse" im Primärteil. Dadurch werden die Gleichlaufeigenschaften des Motors deutlich verbessert .
Die Dämpfungswirkung ist frequenz- bzw. geschwindigkeitsabhängig. Je höher die Geschwindigkeit ist, mit welcher sich das Primärteil bewegt, umso mehr Wirbelströme entstehen im Dämpfungselement und umso größer ist die Dämpfungswirkung. Demnach ist die Dämpfungswirkung bei hohen vorliegenden Ge- schwindigkeiten gut und bei kleineren Geschwindigkeiten entsprechend niedriger.
Mit dem aktiven Wirbelstrom-Dämpfungselement wird die Kraft- welligkeit des Linearmotors verbessert. Durch ein erfindungs- gemäßes Dämpfungselement wird eine bauraumoptimale und kos¬ tengünstige Lösung geschaffen.
Vorteilhafterweise ist das Dämpfungselement an einem Träger¬ element zur mechanischen Ankopplung und thermischen Anbindung angeordnet .
Die Funktion des Trägerelements ist eine mechanische Befesti¬ gung sowie eine thermische Anbindung des Dämpfungselements an das Blechpaket des Primärteils. Das gesamte Primärteil wird üblicherweise über das Blechpaket befestigt und gekühlt. Da¬ her ist es sinnvoll, die mechanische und thermische Anbindung des Dämpfungselements über das Blechpaket zu realisieren, vorzugsweise dadurch, dass das Trägerelement einteilig mit dem magnetisch aktiven Blechschnitt des Motors ausgeführt ist. Aufgrund der Tatsache, dass das Trägerelement Teil des Blechpaketes ist, welches magnetisch leitend ist, ist das Trägerelement zwangsläufig auch magnetisch leitend (μr >> 1) .
Um aber eine Beeinflussung des magnetischen Motorflusses und damit der Kraftbildung durch das Trägerelement zu vermeiden, sollte das Trägerelement nicht bis in den magnetisch aktiven Bereich der Sekundärteilmagnete hineinragen, sondern sollte einen ausreichend großen Abstand zur Magnetoberfläche des Se¬ kundärteils aufweisen. Dieser Abstand sollte größer als der Abstand des Blechpakets zur Magnetoberfläche, d. h. als der Luftspalt zwischen Primär- und Sekundärteil, sein. Solch ein genügend großer Abstand wird automatisch erreicht, da sich in diesem magnetisch aktiven Bereich in der Nähe der Magnete das Dämpfungselement selbst befindet, um die gewollte Dämpfungs¬ wirkung durch induzierte Wirbelströme bei Bewegung im starken Magnetfeld der Sekundärteilmagnete zu erzielen. Zugleich muss das Dämpfungselement eine niedrige magnetische Leitfähigkeit aufweisen, damit der Magnetfluss des Motors nicht verzerrt und damit die Kraftbildung des Motors nicht negativ beein- flusst wird.
Vorzugsweise ist das Dämpfungselement kraft-, Stoff- oder formschlüssig an der tragenden Konstruktion bzw. am Trägerelement, welches vorteilhafterweise als ein Zahn des Blech¬ schnitts ausgebildet ist, anbringbar. Das Dämpfungselement ist durch geeignete Verbindungen, wie beispielsweise durch Kleben, Schrauben, Einhaken oder durch eine Schwalbenschwanz- Verbindung am Trägerelement, das als Trägerzahn des Blechpa¬ kets ausgebildet ist, angebracht. Das Trägerelement kann auch an das Blechpaket geklemmt oder geklipst sein. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement so angeordnet, dass zwischen Trägerelement und Dämpfungselement ein Wärmeaus¬ tausch stattfindet. Es besteht eine thermische Anbindung bzw. Kopplung der Dämpfungselemente an das Blechpaket des Motors bzw. an die Einzelbleche, da Motorblech und Trägerelement insbesondere einteilig ausgebildet sind. Durch die im Dämp¬ fungselement induzierten Wirbelströme entsteht Wärme, die entsprechend abgeführt werden sollte, da sonst eine zu starke Wärmeentwicklung stattfindet, was u. U. zu einer Schädigung der Bauteile führen kann.
Vorteilhafterweise ist das Blechpaket zusammen mit dem tra¬ genden Element einteilig ausgebildet . Das tragende Element wird bereits bei Anfertigung der Bleche ausgebildet, d.h. es liegt ein einteiliger Blechschnitt vor, wodurch eine einfache und kostengünstige Herstellung der Einzelbleche mit tragenden Elementen möglich ist.
Blechpaket und Trägerelement können auch zweiteilig ausgebil- det sein, wobei das Trägerelement kraft-, Stoff- oder form¬ schlüssig am Blechpaket anbringbar ist.
Vorteilhafterweise ist das Dämpfungselement aus massivem Alu¬ minium (Al) oder Kupfer (Cu) hergestellt. Diese Werkstoffe weisen eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf, sind kosten¬ günstig und einfach verarbeitbar.
Das aktive Dämpfungselement ist massiv ausgeführt, damit die Dämpfungswirkung aufgrund der induzierten Wirbelströme im Dämpfungselement bei Bewegung des Primärteils über die Magne¬ te des Sekundärteils erreicht werden kann. Zugleich muss das Dämpfungselement eine niedrige magnetische Leitfähigkeit auf¬ weisen, damit der Magnetfluss des Motors nicht verzerrt und damit die Kraftbildung des Motors nicht negativ beeinflusst wird.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Trägerelement so ausgebildet, dass es zumindest teilweise oder ganz an einer be- nachbarten Spule zum Wärmeaustausch anliegt. Dadurch findet eine verbesserte Kühlung der Spule statt.
Vorzugsweise ist die dem Luftspalt zugewandte Fläche des Dämpfungselementes gerundet. Das Dämpfungselement weist bei¬ spielsweise mit einem vorgebbaren Radius abgerundete Ecken auf. Diese Maßnahme trägt zur Reduktion der Rastkräfte bei.
Es besteht die Möglichkeit, nicht jedes Blech mit einem Trä- gerelement zu versehen. Beispielsweise weist nur jedes zweite Blech ein Trägerelement auf. Bei einteiligen Primärteilen, d.h. Primärteilen mit nur einem Blechpaket, ist es möglich, dass jedes Blech nur ein Trägerelement an einem Endbereich des Bleches aufweist. Die einzelnen Bleche können dann bei- spielsweise so zum Blechpaket zusammengefügt werden, dass durch Drehen der einzelnen Bleche das Trägerelement einmal nach links oder nach rechts ausgerichtet ist. Dadurch wird eine ausreichende Steifigkeit des Trägerelements erreicht.
Das Dämpfungselement kann auch derart angeordnet sein, dass jeweils das erste und letzte Blech des Blechpakets Trägerele¬ mente aufweisen, die in ihrer Länge der Länge eines Haupt¬ zahns des Blechpakets entsprechen. Die langen Außenbleche weisen jeweils eine Öffnung oder eine Bohrung auf, durch die beispielsweise mittels eines Stiftes das Dämpfungselement zwischen den Außenblechen angeordnet werden kann. Die zwei äußeren Bleche mit langen Trägerelementen stellen nur eine verhältnismäßig geringe Störung des ursprünglichen Motorflus¬ ses bzw. Motorkraftbildung dar.
Für eine bauraumoptimierte Ausführung des Linearmotors werden eine minimale Breite sowie ein möglichst geringer Abstand des tragenden Zahns (Trägerelement) zu den elektrisch-magnetisch aktiven Teilen des Primärteils (Wicklung und Blechpaket) an- gestrebt.
Weiterhin weist das Dämpfungselement zu dem bzw. den benach¬ barten bewickelten Zähnen des Blechpakets einen Abstand auf. Vorteilhafterweise wird der Abstand des Dämpfungselements zu dem bzw. den benachbarten Zähnen so gewählt, dass dieser der Polteilung des Sekundärteils entspricht, damit eine möglichst hohe Flussverkettung mit der letzten Spule und somit eine ge- wollte Anhebung der induzierten Spannung der letzten Spule erfolgt .
Für eine bauraumoptimierte Ausführung des Linearmotors werden eine minimale Breite sowie ein möglichst geringer Abstand des Dämpfungselements angestrebt. Dadurch ergibt sich ein optima¬ ler Abstand des Dämpfungselements vom benachbarten bewickel¬ ten Zahn, der kleiner als die Polteilung des Sekundärteils ist. Der Abstand des Dämpfungselements kann aber auch größer als die Polteilung des Sekundärteils sein.
Das Primärteil des Linearmotors kann aus mehreren in Bewe¬ gungsrichtung hintereinander angeordneten Blechpaketen bestehen. Demnach weisen die mittig angeordneten Blechpakete keine Dämpfungselemente auf, sondern es sind erfindungsgemäß ledig- lieh Dämpfungselemente an den jeweiligen Enden, also den
Stirnseiten des Primärteils angeordnet. Dabei wird beispiels¬ weise durch Drehen eines Bleches mit rechtsseitigem Element ein Blech mit linksseitigem Element, so dass an den Stirnsei¬ ten dieser Primärteile lückenlose Elemente vorhanden sind. Bei Primärteilen mit nur einem Blechpaket, also einteiligen Primärteilen, sind an jedem Ende Dämpfungselemente vorzuse¬ hen .
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das aktive Dämpfungselement und/oder das entsprechende Trägerelement nicht über die gesamte Breite eines Blechpakets ausgebildet. Die Breite des Blechpakets erstreckt sich quer zur Bewegungs¬ richtung des Primärteils. So erstreckt sich beispielsweise das Dämpfungselement nur über einen Teilbereich des Blechpa- kets, wobei das Dämpfungselement dann beispielsweise mittig am Blechpaket angeordnet sein kann. Durch die Ausbildung von nur teilweisen Dämpfungselementen kann die Anpassung zwi- sehen passiver und aktiver Kraftwelligkeit gemäß den entspre¬ chenden Anforderungen an den Linearmotor vorgenommen werden.
Das erfindungsgemäße Primärteil ist vorzugsweise für einen Linearmotor vorgesehen. Das Primärteil kann aber auch in rotatorischen Maschinen eingesetzt werden, wobei der Stator Endbereiche aufweist, wie beispielsweise segmentierte rotato¬ rische Motoren.
In der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:
FIG 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Linear¬ motors .
FIG 1 zeigt eine Seitenansicht eines prinzipiell dargestell¬ ten Synchronlinearmotors 1, der ein oder mehrere Blechpakete 3 aufweist, deren jeweilige Bleche parallel zur Zeichenebene geschichtet sind und die das Primärteil 2 bilden. Die Bewe¬ gungsrichtung des Linearmotors 1 ist durch den Pfeil R ange- geben. Das Primärteil 2 weist ferner die Spulen 4 auf. Die Spulen 4 umschließen die Zähne 5 des Primärteils 2 derart, dass sich in einer Nut 6 unterschiedliche Spulen 4 befinden. Weiterhin weist der Linearmotor 1 das Sekundärteil 7 mit den Permanentmagneten 8 auf. Das Sekundärteil 7 ist auf einem nicht näher dargestellten Maschinenbett positioniert. Die
Permanentmagnete 8 sind mit der Polteilung τM angeordnet. Die Polteilung τM kann sich aber auch durch elektrische Erregung einer im Sekundärteil 7 angeordneten Erregerwicklung ausbilden. Primärteil 2 und Sekundärteil 7 sind durch den Luftspalt δ voneinander beabstandet.
Die Nutteilung des τN Primärteils 2 ist vorzugsweise ungleich der Polteilung τM des Sekundärteils ist. An den Stirnseiten Sl und S2 des Blechpakets 3 ist jeweils ein Element 11 zur Reduktion der Kraftwelligkeit angeordnet. Das Element 11, auch Dämpfungselement genannt, ist elektrisch leitend und weist eine möglichst geringe magnetische Leitfä- higkeit auf. Das Dämpfungselement 11 ist aus Massivmaterial ausgeführt, damit sich die Wirbelströme im Dämpfungselement 11 ausbilden können. Das Dämpfungselement 11 ist an einem Trägerelement 10, welches vorzugsweise als Zahn des Blechpa¬ ketes 3 ausgebildet ist, befestigt.
Ferner weist das Dämpfungselement 11 mit dem Trägerzahn 10 die Länge Li0 auf, die der Länge L5 eines Hauptzahns 5 ent¬ spricht .
Für eine bauraumoptimierte Ausführung des Linearmotors 1 wer¬ den eine minimale Breite Bi0 sowie ein möglichst geringer Ab¬ stand, d.h. kleiner als die Polteilung τM, des Trägerelements 10 mit dem Dämpfungselement 11 zur letzten Spule 4 des Pri¬ märteils 2 angestrebt. Dadurch wird ein guter thermischer Kontakt der letzten Spule 4 zum Trägerelement 10 hergestellt, wodurch die letzte Spule 4 gut gekühlt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Primärteil (2) für eine elektrische Maschine (1), wobei das Primärteil (2) zumindest aus einem Blechpaket (3) gebil- det ist und an einer oder beiden seiner Stirnseiten (Sl, S2) zumindest ein Element (11) zur Reduktion der Kraftwelligkeit aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Element (11) elektrisch leitfähig ist (κei > 0) und eine vernachlässigbare niedrige magnetische Leitfähigkeit aufweist (μr = 1) .
2. Primärteil (2) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Element (11) an einem Trägerelement (10) zur mechanischen Ankopplung und thermi- sehen Anbindung angeordnet ist.
3. Primärteil (2) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Trägerelement (10) am Blechpaket (3) angeordnet ist, wobei das Trägerelement (10) zusammen mit dem Blechpaket (3) einteilig ausgebildet ist.
4. Primärteil (2) nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Element (11) kraft-, Stoff- oder formschlüssig am Trägerelement (10) anbringbar ist.
5. Primärteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Element
(11) aus massivem Aluminium oder Kupfer ist.
6. Primärteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Träger¬ element (10) zumindest teilweise an einer benachbarten Wick¬ lung oder Spule (4) anliegt.
7. Primärteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die dem Luftspalt (δ) zugewandte Fläche und/oder Ecken des Elementes (11) mit einem vorgebbaren Radius abgerundet ausgebildet sind.
8. Linearmotor (1) mit mindestens einem Primärteil (2) und mindestens einem Sekundärteil (7), wobei Primärteil (2) und Sekundärteil (7) durch einen Luftspalt (δ) voneinander beab¬ standet sind, und das Primärteil (2) zumindest aus einem Blechpaket (3) gebildet ist und an einer oder beiden seiner jeweiligen Stirnseiten (Sl, S2) zumindest ein Element (11) zur Reduktion der Kraftwelligkeit aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Linearmotor (1) ein Primärteil (2) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 aufweist .
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