WO2009132729A2 - Industrial device comprising a multiphase linear motor that can be equipped with several movable units - Google Patents

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WO2009132729A2
WO2009132729A2 PCT/EP2009/001717 EP2009001717W WO2009132729A2 WO 2009132729 A2 WO2009132729 A2 WO 2009132729A2 EP 2009001717 W EP2009001717 W EP 2009001717W WO 2009132729 A2 WO2009132729 A2 WO 2009132729A2
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magnets
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linear motor
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Stephane Pellegrini
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Etel S.A.
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion 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
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • HELECTRICITY
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    • H02K29/03Motors 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 present invention relates to an industrial device, in particular with a polyphase linear motor, which can be equipped along its magnetic track with a plurality of movable units.
  • the magnetic track has permanent magnets, which are arranged in the direction of displacement of the movable units of alternating polarity.
  • Each movable unit includes a plurality of windings arranged to respectively define a different phase of a polyphase linear motor formed of this movable unit and the magnetic track.
  • any of a linear motor may be mentioned here, which may be equipped with a plurality of movable units or with a plurality of linear motors, which are assigned to the plurality of movable units, which share a same magnetic track.
  • such a linear motor is incorporated in an industrial device which is intended to dispose a plurality of tools that are adjustable in a given direction of displacement.
  • each tool is associated with a movable unit which can be electrically operated above a magnetic track, which is formed from a plurality of magnets.
  • each movable unit may be provided with an auxiliary motor with which a part of this movable unit in another direction or along a further axis of the device, in particular perpendicular to said displacement direction can be actuated .
  • the arrangement of a conventional linear motor is shown schematically in Figures 1 and 2.
  • the linear motor 2 includes a magnetic track 4, the a plurality of permanent magnets 6 is formed, which are arranged with alternating polarity.
  • the magnetic period P is defined by a pair of reverse polarity magnets.
  • the movable part of the linear motor is shown in a simplified manner only partially with three windings 10, 11 and 12. These three windings define three respective phases P1, P2 and P3.
  • the windings are connected in a star-shaped configuration with the three windings having a common end to form a neutral point. They can also be connected in a triangular configuration.
  • the movable part is displaced along the displacement axis X.
  • the windings 11 and 12 are, for example, phase-shifted by-300 ° or + 300 ° with respect to the winding 10, which corresponds to a phase shift of +/- 60 °.
  • the type of engine considered is tooth-free.
  • the windings may or may not have a magnetic core. It is also possible to arrange a closing plate for closing the magnetic flux over the windings 10, 11 and 12. Other arrangements may be provided by those skilled in the art while maintaining the 120 ° shift between the phases of the three-phase linear motor.
  • the object of the present invention is to eliminate this significant disadvantage by reducing the dimension of the movable unit in its direction of displacement X, so that a magnetic track of a given length can be assigned a larger number of such mobile units and thus the center axes of two adjacent ones.
  • Zender units can be approximated, which are movably mounted in an industrial device according to the invention.
  • the tool mounted on a movable unit is preferably arranged in its central axis.
  • the aim of the invention is also to allow a tool to be operated at a short distance from another tool, which is arranged on an adjacent moving part.
  • the present invention relates to an industrial device having at least one movable unit, which is movable in a displacement direction of said at least one movable unit, and having a magnetic track with permanent magnets, which are arranged in the direction of displacement of alternating polarity, these magnets a main plane of the magnetic track define.
  • Each movable unit includes a plurality of windings arranged to respectively define a different phase of a polyphase linear motor formed of this movable unit and the magnetic track.
  • This device is characterized in that the plurality of windings with their respective center point are all substantially in a same plane perpendicular to the direction of displacement and that the permanent magnets of the magnetic track are arranged such that each winding of the plurality of windings with respect to the further windings thereof A plurality of windings is magnetically offset to define different phases of the polyphase linear motor ren. - A -
  • the industrial device according to the invention is characterized in that the plurality of windings are substantially equidistant from the magnetic track and arranged successively in a direction perpendicular to the direction of displacement of the movable part and parallel to the main plane of the magnetic track.
  • the moving parts may have a dimension in the displacement direction X which is substantially equal to the width of a single winding, since the centers of the windings defining the phases of the motor are no longer aligned in the displacement axis, but in lie substantially in a plane perpendicular to this direction X.
  • each movable part may according to the invention have a dimension in this displacement axis X corresponding to the width of a single winding.
  • FIG. 2 shows a sectional view along the line H-II from FIG. 1,
  • FIG. 3 partially shows the linear motor of a first embodiment of an industrial device according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic, perspective view of the first embodiment of the industrial device
  • FIG. 5 shows a variant of the first embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a partial view of the linear motor in elevation according to a second embodiment of an industrial device according to the invention
  • FIG. 7 shows a variant of the linear motor according to FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a partial view of the linear motor in elevation according to a third embodiment of an industrial device according to the invention
  • FIG. 9 shows a partial view of the linear motor in elevation according to a fourth embodiment of an industrial device according to the invention.
  • This motor 22 includes a plurality of magnets 6 forming a magnetic track 24.
  • This plurality of magnets 6 is arranged in a same main plane X-Z of the engine. These magnets are arranged on a carrier 26, which forms the frame of the industrial device 20.
  • three pluralities of magnets 28, 29, 30 are provided which form three respective rows of magnets which are parallel, the magnets of each plurality of magnets being arranged in alternating polarity.
  • the three rows of magnets oppose three respective windings 38, 39, 40 of the movable unit 32 (as well as the moving parts 34 and 36, which are also attached to the magnetic track 24). These three windings define three phases of the three-phase linear motor 22 so that each plurality of magnets 28-30 is associated with a different phase of the motor.
  • the movable unit 32 (or each of the other movable units 34 and 36) includes a plurality of windings 38, 39 and 40, the like are arranged to each define a different phase of the three-phase linear motor 22.
  • these with their respective center points 42, 43, 44 are all substantially in the same plane 46 perpendicular to the direction of displacement X of the movable unit.
  • the plurality of windings are arranged in succession in the direction Z, which runs parallel to the main plane XZ of the magnetic track 24.
  • the permanent magnets 6 of the magnetic track are arranged such that each winding 38 to 40 is magnetically offset with respect to the other two windings of this plurality of windings on the magnetic track to define the different phases of the three-phase linear motor.
  • the magnets of each magnetic line 28 to 30 with respect to the other two magnetic lines in the displacement direction X are magnetically offset or phase-shifted.
  • the magnetic lines 29 and 30 are + 120 ° or -120 ° relative to the central magnetic line 28 (FIG. equal + 240 °) magnetically.
  • each winding Since the three windings are aligned in the direction Z perpendicular to the displacement direction Y, each winding has a phase shift of +/- 120 ° with respect to the other two windings, when the current flows in these windings in the same direction as in the in FIG variant shown is the case.
  • the arrangement of the magnetic lines thus takes place such that the respective centers of the two magnets of the same polarity, which belong to the two respective magnetic lines 28 and 29, have a magnetic offset by 120 °.
  • the magnetic offset between the respective centers of the two magnets of the same polarity, which belong to the respective magnetic lines 28 and 30, is - 120 °.
  • the movable units are supported on two rails 48 and 49.
  • Each movable unit includes a sensor 50 for Measuring the displacement of the movable unit in the displacement direction X, which sensor is associated with a scale 52 which is arranged on the side of the rail 49.
  • the three windings are electrically arranged in a star-shaped configuration with their first ends joined together while their second ends form the three phases P1, P2 and P3 of the linear motor.
  • the three windings may also be arranged electrically in a triangular configuration.
  • the magnetic track of the linear motor according to the invention comprises at least two pluralities of permanent magnets of alternating polarity associated with two respective different phases of each mobile unit. These two pluralities of magnets form two respective magnetic lines or rows that are parallel and face two respective windings of the plurality of windings associated with these two respective phases.
  • the variant with only two pluralities of permanent magnets associated with two respective different phases of each mobile unit relates to the case of a two-phase linear motor. Care is taken to arrange the two rows of magnets so that a magnetic phase shift of 90 ° between the phases of the motor is achieved. In the variant shown in Figure 3, the centers of the three windings are aligned exactly along the axis Z.
  • the invention is not limited to this preferred configuration, but that a certain offset between the centers of the windings along the displacement axis X may be provided in less advantageous embodiments, with the magnetic displacements between the respective magnetic lines being selected in that a phase shift of 120 ° is maintained between the phases of the three-phase motor.
  • Such variations do not depart from the scope of the present invention and, insofar as these displacements remain largely under a magnetic phase shift of 120 °, are defined by the term "all substantially in a same plane perpendicular to the direction of displacement "to understand.
  • each movable unit 32 or 34 and 36 is formed of a lower part 72, in which the windings 38, 39 and 40 are arranged, as well as of an upper part 74, in which a motor module is arranged, which is intended to a Displacement of this part or an element 74 belonging to this element in the direction Z perpendicular to the direction of displacement X to allow.
  • it is provided to be able to displace the tool holder 76 associated with each movable unit along the axis Z.
  • These tool holders define the center axes 78 of the respective movable units. Due to the invention, the dimension of the movable unit in the displacement direction X is relatively small, i. H. significantly lower than that which results in a conventional linear motor.
  • the two central axes 78 of two adjacent movable units 34 and 36 can be approximated to a relatively small distance D, whereby the two tools which are mounted on the two movable units 34 and 36, respectively, operate side by side in a relatively short distance can.
  • FIG. 5 shows a variant of the first embodiment described above.
  • the linear motor 56 differs from the linear motor 22 of FIG. 3 in that the mean magnetic line 28, which is assigned to the winding 38 defining the first phase P1 of the motor, is rotated by 180 ° relative to this motor 22. is netted.
  • the current in the central winding 38 of the movable unit 32A has been reversed so that the electromagnetic phase of the first phase is identical for the two variants of FIGS. 3 and 5, respectively is.
  • FIG. 6 schematically shows a second embodiment of an industrial device according to the invention.
  • FIG. 6 shows the linear motor 60 of the industrial device according to this second embodiment.
  • the elements with the above-described reference symbols will not be described again here.
  • This second embodiment differs from the first embodiment essentially in that the magnetically offset rows of magnets have been replaced by a plurality of magnets 62, which are arranged obliquely to the displacement direction X or equivalently obliquely to the plane 46 which is perpendicular to this displacement direction ,
  • the orientation of these oblique magnets 62 is defined such that in the case of the plurality of windings 38, 39 and 40 they are magnetically offset relative to one another in order to define the different phases of the linear motor 60.
  • FIG. 6 in which the several windings are arranged with a current flowing in the same direction (which corresponds to the case from FIG.
  • the oblique magnets 62 have a longitudinal axis 64 which is aligned such that the two points 66 and 68 of this axis, which are aligned with the two centers 43 and 44 of the two outer windings 39 and 40 in the displacement direction X, have a magnetic offset of +/- 120 ° with respect to the point 70 of this longitudinal axis 64 having the center 42nd the middle winding 38 is aligned.
  • the three windings thus have an offset of 120 ° to each other.
  • FIG. 7 shows a variant of the second embodiment.
  • the movable unit is similar to the
  • FIG. 8 schematically shows the linear motor 80 of a third embodiment of an industrial device according to the invention. This third embodiment aims to solve a problem in the previous embodiments.
  • the arrangement of the windings in a direction perpendicular to the direction of displacement results in the two outer windings 39 and 40 having a resultant force exerted on the movable unit 32 not perpendicular to the center of gravity of the first and second embodiments moving unit is located.
  • This torque must be compensated mechanically by the device of the mobile unit associated with the displacement rail of this mobile unit. In certain cases and in certain applications, this can be a problem that is effectively solved with the third embodiment below.
  • the linear motor 80 is a three-phase motor whose movable portion 82 includes a first plurality of windings 38, 39 and 40A associated with the three respective phases of the motor.
  • This movable part 82 further includes a second plurality of further windings 84 and 86 associated with two respective phases of the motor.
  • the first plurality of windings is associated with three magnetic lines 28, 29 and 30A.
  • the magnetic line 30A is formed of magnets 6A having a length substantially equal to twice the length of the magnets 6 forming the two lines 28 and 29. The doubling of the length of the magnets 6A can be achieved with magnets of different sizes or by the juxtaposition of two standard sized magnets 6.
  • the magnetic track 24A further includes two magnetic lines or rows 88 and 89, which are associated with the two further windings 84 and 86, respectively.
  • the winding 84 is associated with the winding 38 to form a phase
  • the winding 86 of FIG Winding 39 is assigned to form another phase.
  • the winding 40A has a length which substantially corresponds to twice the length of the further windings. In a variant, it is also possible to provide two windings which are similar to the other windings for the magnetic line 3OA associated phase.
  • This center plane runs parallel to the displacement direction X and perpendicular to the main plane of the magnetic track 24A.
  • the center of gravity of the movable part 82 lies substantially in this center plane PM.
  • the magnetic lines are arranged such that two magnetic lines 28 and 88 or 29 and 89, which are assigned to two windings forming an identical phase, are magnetically in phase, ie they have no offset between the magnets of the same polarity in the direction of displacement X.
  • each movable unit has, in addition to the first plurality of windings, a plurality of further windings associated with the plurality of phases of the linear motor, two windings associated with a same phase being arranged in a direction perpendicular to the direction of displacement, then in that their respective center points lie substantially equidistant from a median plane of the mobile unit under consideration, in which essentially their center of gravity is located.
  • Two non-contiguous coils of a same phase are associated with two respective pluralities of magnets arranged so that these two coils are substantially in phase. In the particular case of a two-phase motor, only one of the phases of multiple windings can be formed.
  • FIG. 9 shows a fourth embodiment of an industrial device according to the invention, in which the magnets 74 and 94 are arranged obliquely to form the second embodiment described above.
  • the magnetic track 24B of the linear motor 92 includes a first magnetic row 96 whose magnets 74 have a negative slope corresponding to a phase shift of 60 ° between the windings 38 and 39.
  • the second magnetic row 98 is partially associated with the central winding 40A and the two windings 84 and 86.
  • the magnets 94 of this second row are arranged obliquely with a positive slope, which also corresponds to a phase shift of 60 ° between the windings 84 and 86.
  • the winding 4OA is superimposed on the two magnet rows 96 and 98.
  • the electromagnetic phase shift of the winding 40A with respect to the windings of the other two phases is always +/- 120 °.
  • Two windings associated with a same phase face two magnetized parts of the magnetic track 24B, which belong to the two magnet rows 96 and 98, respectively, which are magnetically in phase.

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Abstract

The invention relates to an industrial device comprising a multiphase linear motor (22) whose movable units (32) have a plurality of windings (38, 39, 40) which are all disposed with their respective centers (42, 43, 44) substantially in a same plane (46) perpendicular to the direction of displacement X of the movable part. In order to maintain the electromagnetic phase shift between the different phases of the motor, the permanent magnets (6) of the magnetic track (24) are arranged such that each winding associated to a different phase is magnetically offset in relation to the other windings associated to the other phases of the linear motor. In particular, three lines or rows of magnets (28, 29, 30) are provided, which are associated to the three respective windings defining the three phases of the three-phase motor, wherein each row is offset by +/- 120° in relation to the two other rows. In one variant, the rows are offset by 60°.

Description

Industrieeinrichtung mit einem mit mehreren beweglichen Einheiten ausstattbaren Mehrphasenlinearmotor Industrial equipment with a multiphase linear motor equipped with several movable units
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Industrieeinrichtung insbesondere mit einem Mehrphasenlinearmotor, der entlang seiner Magnetspur mit mehreren beweglichen Einheiten ausgestattet werden kann. Die Magnetspur weist Dauermagnete auf, die mit in Verlagerungsrichtung der bewegli- chen Einheiten wechselnder Polarität angeordnet sind. Jede bewegliche Einheit enthält eine Mehrzahl von Wicklungen, die so angeordnet sind, dass sie jeweils eine andere Phase eines Mehrphasenlinearmotors definieren, der aus dieser beweglichen Einheit und der Magnetspur gebildet ist. Es sei angemerkt, dass hier beliebig von einem Linearmotor die Rede sein kann, der mit mehreren beweglichen Einheiten oder mit mehreren Linearmotoren ausgestattet sein kann, die den mehreren beweglichen Einheiten zugeordnet sind, welche sich eine gleiche Magnetspur teilen.The present invention relates to an industrial device, in particular with a polyphase linear motor, which can be equipped along its magnetic track with a plurality of movable units. The magnetic track has permanent magnets, which are arranged in the direction of displacement of the movable units of alternating polarity. Each movable unit includes a plurality of windings arranged to respectively define a different phase of a polyphase linear motor formed of this movable unit and the magnetic track. It should be noted that any of a linear motor may be mentioned here, which may be equipped with a plurality of movable units or with a plurality of linear motors, which are assigned to the plurality of movable units, which share a same magnetic track.
Im allgemeinen ist ein solcher Linearmotor in einer Industrieeinrichtung eingebaut, bei welcher vorgesehen ist, mehrere Werkzeuge anzuordnen, die in einer gegebenen Verlagerungsrichtung verstellbar sind. Dazu ist jedes Werkzeug einer beweglichen Einheit zugeordnet, die oberhalb einer Magnetspur elektrisch betätigt werden kann, die aus einer Mehrzahl von Magneten gebildet ist.In general, such a linear motor is incorporated in an industrial device which is intended to dispose a plurality of tools that are adjustable in a given direction of displacement. For this purpose, each tool is associated with a movable unit which can be electrically operated above a magnetic track, which is formed from a plurality of magnets.
Es sei angemerkt, dass neben der Bewegung in Verlagerungsrichtung der beweglichen Einheiten jede bewegliche Einheit mit einem Zusatzmotor versehen sein kann, mit dem ein Teil dieser beweglichen Einheit in einer anderen Richtung oder entlang einer weiteren Achse der Einrichtung, insbesondere senkrecht zur genannten Verlagerungsrichtung betätigt werden kann. Die Anordnung eines herkömmlichen Linearmotors ist schematisch in Figur 1 und 2 dargestellt. Der Linearmotor 2 enthält eine Magnetspur 4, die aus einer Mehrzahl von Dauermagneten 6 gebildet ist, die mit wechselnder Polarität angeordnet sind. Die magnetische Periode P wird von einem Paar von Magneten mit umgekehrter Polarität definiert. Der bewegliche Teil des Linearmotors ist in vereinfachter Weise nur teilweise mit drei Wicklungen 10, 11 und 12 dargestellt. Diese drei Wicklungen definieren drei jeweilige Phasen P1 , P2 und P3. Im allgemeinen sind die Wicklungen in einer sternförmigen Konfiguration verbunden, wobei die drei Wicklungen ein gemeinsames Ende haben, um einen Neutralpunkt zu bilden. Sie können auch in einer dreieckförmigen Konfiguration verbunden sein. Der bewegliche Teil verlagert sich entlang der Verlagerungsachse X. Die Wicklungen 11 und 12 sind beispielsweise um - 300° bzw. + 300° gegenüber der Wicklung 10 phasenverschoben, was einer Phasenverschiebung um +/- 60° entspricht. Indem die Richtung des Stromflusses in der Wicklung 10 gegenüber den Wicklungen 11 und 12 umgekehrt wird, liegt schließlich eine elektromagne- tische Verschiebung von +/- 120° zwischen einer Wicklung und den beiden weiteren Wicklungen des beweglichen Teils vor.It should be noted that in addition to the movement in the displacement direction of the movable units, each movable unit may be provided with an auxiliary motor with which a part of this movable unit in another direction or along a further axis of the device, in particular perpendicular to said displacement direction can be actuated , The arrangement of a conventional linear motor is shown schematically in Figures 1 and 2. The linear motor 2 includes a magnetic track 4, the a plurality of permanent magnets 6 is formed, which are arranged with alternating polarity. The magnetic period P is defined by a pair of reverse polarity magnets. The movable part of the linear motor is shown in a simplified manner only partially with three windings 10, 11 and 12. These three windings define three respective phases P1, P2 and P3. In general, the windings are connected in a star-shaped configuration with the three windings having a common end to form a neutral point. They can also be connected in a triangular configuration. The movable part is displaced along the displacement axis X. The windings 11 and 12 are, for example, phase-shifted by-300 ° or + 300 ° with respect to the winding 10, which corresponds to a phase shift of +/- 60 °. By reversing the direction of current flow in the winding 10 with respect to the windings 11 and 12, there is finally an electromagnetic displacement of +/- 120 ° between one winding and the other two windings of the moving part.
Die betrachtete Art von Motor ist zahnfrei. Die Wicklungen können einen Magnetkern haben oder auch nicht. Auch ist es möglich, eine Schließplatte zum Schließen des Magnetflusses über den Wicklungen 10, 11 und 12 anzuordnen. Von dem Fachmann können weitere Anordnungen unter Beibehaltung der Verschiebung um 120° zwischen den Phasen des Dreiphasenlinearmotors vorgesehen werden.The type of engine considered is tooth-free. The windings may or may not have a magnetic core. It is also possible to arrange a closing plate for closing the magnetic flux over the windings 10, 11 and 12. Other arrangements may be provided by those skilled in the art while maintaining the 120 ° shift between the phases of the three-phase linear motor.
Die Anordnung dreier Wicklungen, die den drei jeweiligen Phasen des Linearmotors zugeordnet sind, entlang der Verlagerungsachse X hat zur Folge, dass der bewegliche Teil eine Abmessung L entlang dieser Verlagerungsachse aufweist, die relativ groß ist und im allgemeinen oberhalb mehrerer Magnete der Magnetspur verläuft. Dies führt zu einem bedeutenden Nachteil: Es wird nämlich die Anzahl an beweglichen Einheiten begrenzt, die auf einer Magnetspur mit bestimmter Länge angeordnet werden können. Die beweglichen Teile eines Linearmotors aus dem Stand der Technik sind somit aufgrund der Ausrichtung der Wicklungen entlang der Verlagerungsachse X relativ platzaufwendig.The arrangement of three windings associated with the three respective phases of the linear motor along the displacement axis X results in the movable member having a dimension L along this displacement axis which is relatively large and extends generally above a plurality of magnets of the magnetic track. This leads to a significant disadvantage: namely, it limits the number of movable units that can be arranged on a magnetic track of a certain length. The moving parts of a linear motor from the state of Technology are thus relatively space consuming due to the orientation of the windings along the displacement axis X.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, diesen bedeutenden Nachteil auszuräumen, indem die Abmessung der beweglichen Einheit in ihrer Ver- lagerungsrichtung X vermindert wird, so dass einer Magnetspur mit gegebener Länge eine größere Zahl von derartigen beweglichen Einheiten zugeordnet werden kann und somit die Mittelachsen zweier aneinandergren- zender Einheiten angenähert werden können, die in einer erfindungsgemäßen Industrieeinrichtung beweglich gelagert sind. Es sei angemerkt, dass das an einer beweglichen Einheit montierte Werkzeug vorzugsweise in ihrer Mittelachse angeordnet ist. Dabei ist das Ziel der Erfindung auch zu ermöglichen, dass ein Werkzeug in kurzem Abstand von einem weiteren Werkzeug betätigt werden kann, das an einem angrenzenden beweglichen Teil angeordnet ist. Dazu betrifft die vorliegende Erfindung eine Industrieeinrichtung mit zumindest einer beweglichen Einheit, die in einer Verlagerungsrichtung dieser zumindest einen beweglichen Einheit beweglich ist, und mit einer Magnetspur mit Dauermagneten, die mit in Verlagerungsrichtung wechselnder Polarität angeordnet sind, wobei diese Magnete eine Hauptebene der Mag- netspur definieren. Jede bewegliche Einheit enthält eine Mehrzahl von Wicklungen, die so angeordnet sind, dass sie jeweils eine andere Phase eines Mehrphasenlinearmotors definieren, der aus dieser beweglichen Einheit und der Magnetspur gebildet ist. Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Wicklungen mit ihrem jeweiligen Mittel- punkt alle im wesentlichen in einer gleichen Ebene senkrecht zur Verlagerungsrichtung liegen und dass die Dauermagnete der Magnetspur so angeordnet sind, dass jede Wicklung der Mehrzahl von Wicklungen bezüglich der weiteren Wicklungen dieser Mehrzahl von Wicklungen magnetisch versetzt ist, um verschiedene Phasen des Mehrphasenlinearmotors zu definie- ren. - A -The object of the present invention is to eliminate this significant disadvantage by reducing the dimension of the movable unit in its direction of displacement X, so that a magnetic track of a given length can be assigned a larger number of such mobile units and thus the center axes of two adjacent ones. Zender units can be approximated, which are movably mounted in an industrial device according to the invention. It should be noted that the tool mounted on a movable unit is preferably arranged in its central axis. The aim of the invention is also to allow a tool to be operated at a short distance from another tool, which is arranged on an adjacent moving part. To this end, the present invention relates to an industrial device having at least one movable unit, which is movable in a displacement direction of said at least one movable unit, and having a magnetic track with permanent magnets, which are arranged in the direction of displacement of alternating polarity, these magnets a main plane of the magnetic track define. Each movable unit includes a plurality of windings arranged to respectively define a different phase of a polyphase linear motor formed of this movable unit and the magnetic track. This device is characterized in that the plurality of windings with their respective center point are all substantially in a same plane perpendicular to the direction of displacement and that the permanent magnets of the magnetic track are arranged such that each winding of the plurality of windings with respect to the further windings thereof A plurality of windings is magnetically offset to define different phases of the polyphase linear motor ren. - A -
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die erfindungsgemäße Industrieeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Wicklungen im wesentlichen in gleichem Abstand von der Magnetspur liegen und in einer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, die senkrecht zur Verlagerungsrichtung des beweglichen Teils und parallel zur Hauptebene der Magnetspur verläuft.According to a preferred embodiment, the industrial device according to the invention is characterized in that the plurality of windings are substantially equidistant from the magnetic track and arranged successively in a direction perpendicular to the direction of displacement of the movable part and parallel to the main plane of the magnetic track.
Aufgrund der Merkmale der erfindungsgemäßen Industrieeinrichtung können die beweglichen Teile eine Abmessung in Verlagerungsrichtung X aufweisen, die im wesentlichen gleich der Breite einer einzigen Wicklung ist, da die Mittelpunkte der Wicklungen, welche die Phasen des Motors definieren, nicht mehr in der Verlagerungsachse fluchten, sondern im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu dieser Richtung X liegen. Dadurch kann bei einem Mehrphasenlinearmotor jedes bewegliche Teil anstatt einer Abmessung in der Verlagerungsachse, die zumindest gleich der Summe der Breiten der Wicklungen ist, erfindungsgemäß eine Abmessung in dieser Verlagerungsachse X aufweisen, die der Breite einer einzigen Wicklung entspricht. Indem die Anordnung der Wicklungen und der Magnete der Magnetspur geändert wird, wird somit eine bedeutende Verminderung des Platzbedarfs eines jeden entlang der Verlagerungsachse X beweglichen Teils erreicht.Due to the features of the industrial device according to the invention, the moving parts may have a dimension in the displacement direction X which is substantially equal to the width of a single winding, since the centers of the windings defining the phases of the motor are no longer aligned in the displacement axis, but in lie substantially in a plane perpendicular to this direction X. Thus, in a multi-phase linear motor, instead of a dimension in the displacement axis which is at least equal to the sum of the widths of the windings, each movable part may according to the invention have a dimension in this displacement axis X corresponding to the width of a single winding. By changing the arrangement of the windings and the magnets of the magnetic track, a significant reduction in the space requirement of each movable along the displacement axis X part is thus achieved.
Eine nähere Darlegung der erfindungsgemäßen Industrieeinrichtung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, die sich nur beispielhaft und keineswegs einschränkend versteht, worin zeigen: - Figur 1 , die bereits beschrieben wurde, schematisch einen Linearmotor aus dem Stand der Technik,A more detailed explanation of the industrial device according to the invention will become apparent from the following description, which refers to the accompanying drawings, given by way of non-limiting example, in which: Figure 1, already described, schematically illustrates a linear motor of the prior art .
- Figur 2 eine Schnittansicht entlang der Linie H-Il aus Figur 1 ,FIG. 2 shows a sectional view along the line H-II from FIG. 1,
- Figur 3 teilweise den Linearmotor einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Industrieeinrichtung, - Figur 4 eine schematische, perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der Industrieeinrichtung,FIG. 3 partially shows the linear motor of a first embodiment of an industrial device according to the invention, FIG. 4 shows a schematic, perspective view of the first embodiment of the industrial device,
- Figur 5 eine Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung,FIG. 5 shows a variant of the first embodiment of the invention,
- Figur 6 eine Teilansicht des Linearmotors im Aufriss nach einer zwei- ten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Industrieeinrichtung,6 shows a partial view of the linear motor in elevation according to a second embodiment of an industrial device according to the invention,
- Figur 7 eine Ausführungsvariante des Linearmotors nach Figur 6,FIG. 7 shows a variant of the linear motor according to FIG. 6,
- Figur 8 eine Teilansicht des Linearmotors im Aufriss nach einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Industrieein-richtung, und - Figur 9 eine Teilansicht des Linearmotors im Aufriss nach einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Industrieeinrichtung.8 shows a partial view of the linear motor in elevation according to a third embodiment of an industrial device according to the invention, and FIG. 9 shows a partial view of the linear motor in elevation according to a fourth embodiment of an industrial device according to the invention.
Mit Hilfe von Figur 3 und 4 wird nun eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Industrieeinrichtung beschrieben. Insbesondere wird der Linearmotor 22 der Industrieeinrichtung 20 beschrieben, der sche- matisch und perspektivisch in Figur 4 dargestellt ist. Dieser Motor 22 enthält eine Mehrzahl von Magneten 6, die eine Magnetspur 24 bilden. Diese Mehrzahl von Magneten 6 ist in einer gleichen Hauptebene X-Z des Motors angeordnet. Diese Magnete sind an einem Träger 26 angeordnet, der das Gestell der Industrieeinrichtung 20 bildet. Gemäß der Erfindung sind bei dieser ersten Ausführungsform drei Mehrzahlen von Magneten 28, 29, 30 vorgesehen, die drei jeweilige Zeilen bzw. Reihen von Magneten bilden, die parallel verlaufen, wobei die Magnete einer jeden Mehrzahl von Magneten mit wechselnder Polarität angeordnet sind. Die drei Magnetreihen liegen drei jeweiligen Wicklungen 38, 39, 40 der beweglichen Einheit 32 gegen- über (ebenso wie bei den beweglichen Teilen 34 und 36, die auch an der Magnetspur 24 angebracht sind). Diese drei Wicklungen definieren drei Phasen des Dreiphasenlinearmotors 22, so dass jede Mehrzahl von Magneten 28 bis 30 einer anderen Phase des Motors zugeordnet ist.With reference to Figures 3 and 4, a first embodiment of an industrial device according to the invention will now be described. In particular, the linear motor 22 of the industrial device 20 will be described, which is illustrated schematically and in perspective in FIG. This motor 22 includes a plurality of magnets 6 forming a magnetic track 24. This plurality of magnets 6 is arranged in a same main plane X-Z of the engine. These magnets are arranged on a carrier 26, which forms the frame of the industrial device 20. According to the invention, in this first embodiment, three pluralities of magnets 28, 29, 30 are provided which form three respective rows of magnets which are parallel, the magnets of each plurality of magnets being arranged in alternating polarity. The three rows of magnets oppose three respective windings 38, 39, 40 of the movable unit 32 (as well as the moving parts 34 and 36, which are also attached to the magnetic track 24). These three windings define three phases of the three-phase linear motor 22 so that each plurality of magnets 28-30 is associated with a different phase of the motor.
Die bewegliche Einheit 32 (bzw. jede der weiteren beweglichen Einheiten 34 und 36) enthält eine Mehrzahl von Wicklungen 38, 39 und 40, die so angeordnet sind, dass sie jeweils eine andere Phase des Dreiphasen- linearmotors 22 definieren. Erfindungsgemäß liegen bei dieser Mehrzahl von Wicklungen diese mit ihren jeweiligen Mittelpunkten 42, 43, 44 alle im wesentlichen in einer gleichen Ebene 46 senkrecht zur Verlagerungsrich- tung X der beweglichen Einheit. Insbesondre sind bei dieser ersten Ausfüh- rungsform die mehreren Wicklungen in Richtung Z aufeinanderfolgend angeordnet, die parallel zur Hauptebene X-Z der Magnetspur 24 verläuft.The movable unit 32 (or each of the other movable units 34 and 36) includes a plurality of windings 38, 39 and 40, the like are arranged to each define a different phase of the three-phase linear motor 22. According to the invention, in the case of this plurality of windings, these with their respective center points 42, 43, 44 are all substantially in the same plane 46 perpendicular to the direction of displacement X of the movable unit. In particular, in this first embodiment, the plurality of windings are arranged in succession in the direction Z, which runs parallel to the main plane XZ of the magnetic track 24.
Erfindungsgemäß sind die Dauermagnete 6 der Magnetspur so angeordnet, dass jede Wicklung 38 bis 40 bezüglich der beiden weiteren Wicklungen dieser Mehrzahl von Wicklungen magnetisch versetzt an der Magnetspur vorgesehen ist, um die verschiedenen Phasen des Dreiphasenlinearmotors zu definieren. Dazu sind die Magnete einer jeden Magnetzeile 28 bis 30 bezüglich der beiden anderen Magnetzeilen in Verlagerungsrichtung X magnetisch versetzt bzw. phasenverschoben. Damit eine elektromagne- tische Phasenverschiebung von 120° zwischen den drei Phasen des Motors 22 erzielt wird, ist bei der in Figur 3 dargestellten Variante vorgesehen, die Magnetzeilen 29 und 30 bezüglich der mittleren Magnetzeile 28 um + 120° bzw. um - 120° (gleich + 240°) magnetisch zu versetzen. Da die drei Wicklungen in Richtung Z senkrecht zur Verlagerungsrichtung Y fluchten, weist jede Wicklung eine Phasenverschiebung um +/- 120° bezüglich der beiden weiteren Wicklungen auf, wenn der Strom in diesen Wicklungen in der gleichen Richtung fließt, wie dies bei der in Figur 3 dargestellten Variante der Fall ist. Bei dieser Figur 3 ist festzustellen, dass die Anordnung der Magnetzeilen somit derart erfolgt, dass die jeweiligen Mittelpunkte der beiden Magnete gleicher Polarität, die den beiden jeweiligen Magnetzeilen 28 und 29 angehören, einen magnetischen Versatz um 120° aufweisen. Der magnetische Versatz zwischen den jeweiligen Mittelpunkten der beiden Magnete gleicher Polarität, die den jeweiligen Magnetzeilen 28 und 30 angehören, beträgt - 120°. In herkömmlicher Weise sind die beweglichen Einheiten an zwei Schienen 48 und 49 gelagert. Jede bewegliche Einheit enthält einen Sensor 50 zum Messen der Verlagerung der beweglichen Einheit in Verlagerungsrichtung X, wobei diesem Sensor ein Maßstab 52 zugeordnet ist, der auf der Seite der Schiene 49 angeordnet ist. Die drei Wicklungen sind elektrisch in einer sternförmigen Konfiguration angeordnet, wobei deren erste Enden miteinander verbunden sind, während ihre zweiten Enden die drei Phasen P1 , P2 und P3 des Linearmotors bilden. Die drei Wicklungen können auch elektrisch in dreieckförmiger Konfiguration angeordnet sein.According to the invention, the permanent magnets 6 of the magnetic track are arranged such that each winding 38 to 40 is magnetically offset with respect to the other two windings of this plurality of windings on the magnetic track to define the different phases of the three-phase linear motor. For this purpose, the magnets of each magnetic line 28 to 30 with respect to the other two magnetic lines in the displacement direction X are magnetically offset or phase-shifted. In order to achieve an electromagnetic phase shift of 120 ° between the three phases of the motor 22, in the variant illustrated in FIG. 3, the magnetic lines 29 and 30 are + 120 ° or -120 ° relative to the central magnetic line 28 (FIG. equal + 240 °) magnetically. Since the three windings are aligned in the direction Z perpendicular to the displacement direction Y, each winding has a phase shift of +/- 120 ° with respect to the other two windings, when the current flows in these windings in the same direction as in the in FIG variant shown is the case. In this figure 3 it should be noted that the arrangement of the magnetic lines thus takes place such that the respective centers of the two magnets of the same polarity, which belong to the two respective magnetic lines 28 and 29, have a magnetic offset by 120 °. The magnetic offset between the respective centers of the two magnets of the same polarity, which belong to the respective magnetic lines 28 and 30, is - 120 °. Conventionally, the movable units are supported on two rails 48 and 49. Each movable unit includes a sensor 50 for Measuring the displacement of the movable unit in the displacement direction X, which sensor is associated with a scale 52 which is arranged on the side of the rail 49. The three windings are electrically arranged in a star-shaped configuration with their first ends joined together while their second ends form the three phases P1, P2 and P3 of the linear motor. The three windings may also be arranged electrically in a triangular configuration.
Generell enthält die Magnetspur des Linearmotors erfindungsgemäß zumindest zwei Mehrzahlen von Dauermagneten mit wechselnder Polarität, die zwei jeweiligen verschiedenen Phasen einer jeden beweglichen Einheit zugeordnet sind. Diese beiden Mehrzahlen von Magneten bilden zwei jeweilige Magnetzeilen oder -reihen, die parallel verlaufen und zwei jeweiligen Wicklungen der Mehrzahl von Wicklungen gegenüberliegen, die zu diesen beiden jeweiligen Phasen gehören. Die Variante mit nur zwei Mehrzahlen von Dauermagneten, die zwei jeweiligen verschiedenen Phasen einer jeden beweglichen Einheit zugeordnet sind, betrifft den Fall eines Zweiphasen- linearmotors. Dabei wird darauf geachtet, die beiden Magnetreihen so anzuordnen, dass eine magnetische Phasenverschiebung um 90° zwischen den Phasen des Motors erreicht wird. Bei der in Figur 3 dargestellten Variante sind die Mittelpunkte der drei Wicklungen exakt entlang der Achse Z ausgerichtet. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf diese bevorzugte Konfiguration beschränkt ist, sondern dass ein bestimmter Versatz zwischen den Mittelpunkten der Wicklungen entlang der Verlagerungsachse X bei weniger vorteilhaften Ausführungen vorgesehen sein kann, wobei die magnetischen Verschiebungen zwischen den entsprechenden Magnetzeilen dann so gewählt sind, dass eine Phasenverschiebung um 120° zwischen den Phasen des Dreiphasenmotors beibehalten wird. Mit derartigen Varianten wird nicht der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen und sie sind, sofern diese Verschiebungen weitgehend unter einer magnetischen Phasenverschiebung von 120° bleiben, unter dem Ausdruck "alle im wesentlichen in einer gleichen Ebene senkrecht zur Verlagerungsrichtung liegend" zu verstehen.In general, the magnetic track of the linear motor according to the invention comprises at least two pluralities of permanent magnets of alternating polarity associated with two respective different phases of each mobile unit. These two pluralities of magnets form two respective magnetic lines or rows that are parallel and face two respective windings of the plurality of windings associated with these two respective phases. The variant with only two pluralities of permanent magnets associated with two respective different phases of each mobile unit relates to the case of a two-phase linear motor. Care is taken to arrange the two rows of magnets so that a magnetic phase shift of 90 ° between the phases of the motor is achieved. In the variant shown in Figure 3, the centers of the three windings are aligned exactly along the axis Z. It should be understood, however, that the invention is not limited to this preferred configuration, but that a certain offset between the centers of the windings along the displacement axis X may be provided in less advantageous embodiments, with the magnetic displacements between the respective magnetic lines being selected in that a phase shift of 120 ° is maintained between the phases of the three-phase motor. Such variations do not depart from the scope of the present invention and, insofar as these displacements remain largely under a magnetic phase shift of 120 °, are defined by the term "all substantially in a same plane perpendicular to the direction of displacement "to understand.
In Figur 4 ist jede bewegliche Einheit 32 bzw. 34 und 36 aus einem Unterteil 72 gebildet, in welchem die Wicklungen 38, 39 und 40 angeordnet sind, sowie aus einem Oberteil 74, in welchem ein Motormodul angeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, eine Verlagerung dieses Teils bzw. eines diesem Teil 74 angehörenden Elements in Richtung Z senkrecht zur Verlagerungsrichtung X zu ermöglichen. Insbesondere ist vorgesehen, den jeder beweglichen Einheit zugeordneten Werkzeughalter 76 entlang der Achse Z verlagern zu können. Diese Werkzeughalter definieren die Mittelachsen 78 der jeweiligen beweglichen Einheiten. Aufgrund der Erfindung ist die Abmessung der beweglichen Einheit in Verlagerungsrichtung X relativ klein, d. h. deutlich geringer als diejenige, die sich bei einem herkömmlichen Linearmotor ergibt. Somit können die beiden Mittelachsen 78 von zwei an- einandergrenzenden beweglichen Einheiten 34 und 36 auf einen relativ kleinen Abstand D einander angenähert werden, wodurch die beiden Werkzeuge, die an den beiden beweglichen Einheiten 34 bzw. 36 gelagert sind, in relativ kurzem Abstand nebeneinander arbeiten können. Bei einer aufwendigeren Variante ist es auch möglich, eine Bewegung eines Teils der beweglichen Einheiten entlang der Achse Y senkrecht zur Hauptebene der Magnetspur vorzusehen. Es ist somit festzustellen, dass es mit der vorliegenden Erfindung möglich ist, an einer gegebenen Magnetspur mit bestimmter Länge eine Anzahl von beweglichen Einheiten anzuordnen, die deutlich höher als die mit dem in Figur 1 und 2 dargestellten Motor aus dem Stand der Technik mögliche Anzahl ist.In Figure 4, each movable unit 32 or 34 and 36 is formed of a lower part 72, in which the windings 38, 39 and 40 are arranged, as well as of an upper part 74, in which a motor module is arranged, which is intended to a Displacement of this part or an element 74 belonging to this element in the direction Z perpendicular to the direction of displacement X to allow. In particular, it is provided to be able to displace the tool holder 76 associated with each movable unit along the axis Z. These tool holders define the center axes 78 of the respective movable units. Due to the invention, the dimension of the movable unit in the displacement direction X is relatively small, i. H. significantly lower than that which results in a conventional linear motor. Thus, the two central axes 78 of two adjacent movable units 34 and 36 can be approximated to a relatively small distance D, whereby the two tools which are mounted on the two movable units 34 and 36, respectively, operate side by side in a relatively short distance can. In a more complex variant, it is also possible to provide a movement of a part of the movable units along the axis Y perpendicular to the main plane of the magnetic track. It is thus to be noted that it is possible with the present invention to place on a given magnetic track of certain length a number of movable units which is significantly higher than the number possible with the prior art motor shown in Figs. 1 and 2 ,
In Figur 5 ist eine Variante der vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsform dargestellt. Die bereits vorangehend beschriebenen Bezugszeichen werden hier nicht erneut näher beschrieben. Der Linearmotor 56 unterscheidet sich vom Linearmotor 22 aus Figur 3 dadurch, dass die mittlere Magnetzeile 28, die der die erste Phase P1 des Motors definierenden Wicklung 38 zugeordnet ist, bezüglich dieses Motors 22 um 180° mag- netisch versetzt ist. Um einen Versatz von 120° zwischen den drei Phasen des Motors 56 beizubehalten, wurde der Strom in der mittleren Wicklung 38 der beweglichen Einheit 32A umgekehrt, so dass die elektromagnetische Lage der ersten Phase bei den beiden Varianten aus Figur 3 bzw. 5 iden- tisch ist.FIG. 5 shows a variant of the first embodiment described above. The above-described reference numerals will not be described again in detail here. The linear motor 56 differs from the linear motor 22 of FIG. 3 in that the mean magnetic line 28, which is assigned to the winding 38 defining the first phase P1 of the motor, is rotated by 180 ° relative to this motor 22. is netted. In order to maintain a 120 ° offset between the three phases of the motor 56, the current in the central winding 38 of the movable unit 32A has been reversed so that the electromagnetic phase of the first phase is identical for the two variants of FIGS. 3 and 5, respectively is.
In Figur 6 ist schematisch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Industrieeinrichtung dargestellt. Insbesondere zeigt Figur 6 den Linearmotor 60 der Industrieeinrichtung nach dieser zweiten Ausführungsform. Die Elemente mit den bereits vorangehend beschriebenen Be- zugszeichen werden hier nicht erneut näher beschrieben.FIG. 6 schematically shows a second embodiment of an industrial device according to the invention. In particular, FIG. 6 shows the linear motor 60 of the industrial device according to this second embodiment. The elements with the above-described reference symbols will not be described again here.
Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im wesentlichen dadurch, dass die magnetisch versetzten Magnetreihen durch eine Mehrzahl von Magneten 62 ersetzt wurden, die schräg zur Verlagerungsrichtung X bzw. in äquivalenter Weise schräg zur Ebene 46 angeordnet sind, die senkrecht zu dieser Verlagerungsrichtung verläuft. Erfindungsgemäß ist die Ausrichtung dieser schrägen Magnete 62 so definiert, dass bei der Mehrzahl von Wicklungen 38, 39 und 40 diese zueinander magnetisch versetzt sind, um die verschiedenen Phasen des Linearmotors 60 zu definieren. Bei der Variante in Figur 6, in welcher die mehreren Wicklungen mit einem in gleicher Richtung fließenden Strom angeordnet sind (was dem Fall aus Figur 3 entspricht), weisen die schrägen Magnete 62 eine Längsachse 64 auf, die so ausgerichtet ist, dass die beiden Punkte 66 und 68 dieser Achse, die mit den beiden Mittelpunkten 43 bzw. 44 der beiden äußeren Wicklungen 39 und 40 in Verlagerungsrichtung X fluchten, einen magnetischen Versatz von +/- 120° bezüglich des Punktes 70 dieser Längsachse 64 aufweisen, der mit dem Mittelpunkt 42 der mittleren Wicklung 38 fluchtet. Insgesamt weisen die drei Wicklungen somit einen Versatz von 120° zueinander auf.This second embodiment differs from the first embodiment essentially in that the magnetically offset rows of magnets have been replaced by a plurality of magnets 62, which are arranged obliquely to the displacement direction X or equivalently obliquely to the plane 46 which is perpendicular to this displacement direction , According to the invention, the orientation of these oblique magnets 62 is defined such that in the case of the plurality of windings 38, 39 and 40 they are magnetically offset relative to one another in order to define the different phases of the linear motor 60. In the variant in FIG. 6, in which the several windings are arranged with a current flowing in the same direction (which corresponds to the case from FIG. 3), the oblique magnets 62 have a longitudinal axis 64 which is aligned such that the two points 66 and 68 of this axis, which are aligned with the two centers 43 and 44 of the two outer windings 39 and 40 in the displacement direction X, have a magnetic offset of +/- 120 ° with respect to the point 70 of this longitudinal axis 64 having the center 42nd the middle winding 38 is aligned. Overall, the three windings thus have an offset of 120 ° to each other.
In Figur 7 ist eine Variante der zweiten Ausführungsform dargestellt. Bei dieser Variante ist die bewegliche Einheit in ähnlicher Weise wie dieFIG. 7 shows a variant of the second embodiment. In this variant, the movable unit is similar to the
Variante aus Figur 5 angeordnet. Die Richtung des Stroms der mittleren Wicklung 38 ist der Richtung des Stroms in den beiden äußeren Wicklungen 39 und 40 entgegengesetzt. Wie dies bei der in Figur 5 dargestellten Variante erläutert wurde, ermöglicht es die Anordnung der Wicklungen der beweglichen Einheit 32A, die den beiden äußeren Wicklungen 39 und 40 zugeordneten magnetischen Teile mit einem Versatz von 60° bezüglich des der mittleren Wicklung 38 zugeordneten magnetischen Teils anzuordnen. Somit weist bei dieser Variante die Längsachse 76 der schrägen Magnete 74 des Linearmotors 72 einen Winkel relativ zur Richtung Z auf, der geringer als der entsprechende Winkel der in Figur 6 dargestellten Variante ist. Der Versatz zwischen dem Mittelpunkt 70 der Längsachse 76 und der beiden Punkte 66 und 68, die mit den beiden Mittelpunkten 43 bzw. 44 der beiden äußeren Wicklungen in Richtung X fluchten, ist gleich +/- 60°. Diese Variante ist deshalb vorteilhaft, weil die Schwankung des Magnetflusses über die Länge einer Wicklung geringer ist. In Figur 8 ist schematisch der Linearmotor 80 einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Industrieeinrichtung dargestellt. Diese dritte Ausführungsvariante zielt darauf ab, ein Problem bei den bisherigen Ausführungsformen zu lösen. Die Anordnung der Wicklungen in einer Richtung senkrecht zur Verlagerungsrichtung hat nämlich bei der ersten und der zweiten Ausführungsform zur Folge, dass die beiden äußeren Wicklungen 39 und 40 eine resultierende Kraft haben, die auf die bewegliche Einheit 32 ausgeübt wird, die nicht lotrecht zum Schwerpunkt dieser beweglichen Einheit liegt. Dies hat somit zur Folge, dass die elektromagnetische Kraft der beiden entsprechenden Phasen ein gewisses Drehmoment in einer Ebene parallel zur Hauptebene X-Z der Magnetspur erzeugt. Dieses Drehmoment muss mechanisch durch die Vorrichtung der beweglichen Einheit kompensiert werden, die der Verlagerungsschiene dieser beweglichen Einheit zugeordnet ist. In bestimmten Fällen und bei bestimmten Anwendungen kann dies ein Problem darstellen, das mit der nachfolgend be- schhebenen dritten Ausführungsform wirkungsvoll gelöst wird. Der Linearmotor 80 ist ein Dreiphasenmotor, dessen bewegliches Teil 82 eine erste Mehrzahl von Wicklungen 38, 39 und 40A enthält, die den drei jeweiligen Phasen des Motors zugeordnet sind. Dieser bewegliche Teil 82 enthält ferner eine zweite Mehrzahl von weiteren Wicklungen 84 und 86, die zwei jeweiligen Phasen des Motors zugeordnet sind. Die erste Mehrzahl von Wicklungen ist drei Magnetzeilen bzw. -reihen 28, 29 und 3OA zugeordnet. Anzumerken ist, dass die Magnetzeile 3OA aus Magneten 6A mit einer Länge gebildet ist, die im wesentlichen der zweifachen Länge der die beiden Zeilen 28 und 29 bildenden Magnete 6 entspricht. Die Ver- doppelung der Länge der Magnete 6A kann mit Magneten unterschiedlicher Größe oder durch die Nebeneinanderordnung von zwei Magneten 6 mit Standardgröße erreicht werden. Die Magnetspur 24A enthält ferner zwei Magnetzeilen bzw. -reihen 88 und 89, die den beiden weiteren Wicklungen 84 bzw. 86 zugeordnet sind. Damit die resultierende Kraft, die von einer jeden Phase auf die bewegliche Einheit 82 ausgeübt wird, stets im wesentlichen in einer Mittelebene PM dieser beweglichen Einheit bleibt, ist die Wicklung 84 der Wicklung 38 zugeordnet, um eine Phase zu bilden, wohingegen die Wicklung 86 der Wicklung 39 zugeordnet ist, um eine weitere Phase zu bilden. Die Wicklung 40A weist eine Länge auf, die im wesentli- chen der zweifachen Länge der weiteren Wicklungen entspricht. Bei einer Variante ist es auch möglich, zwei Wicklungen vorzusehen, die den weiteren Wicklungen für die der Magnetzeile 3OA zugeordnete Phase ähnlich sind. Die Mittelpunkte zweier nicht aneinandergrenzender Wicklungen 38 und 84 bzw. 39 und 86, die eine gleiche Phase bilden, liegen im wesentli- chen auf gleichem Abstand von der Mittelebene PM. Diese Mittelebene verläuft parallel zur Verlagerungsrichtung X und senkrecht zur Hauptebene der Magnetspur 24A. Der Schwerpunkt des beweglichen Teils 82 liegt im wesentlichen in dieser Mittelebene PM. Die Magnetzeilen sind so angeordnet, dass zwei Magnetzeilen 28 und 88 bzw. 29 und 89, die zwei eine glei- che Phase bildenden Wicklungen zugeordnet sind, magnetisch in Phase sind, d. h. dass sie keinen Versatz zwischen den Magneten einer gleichen Polarität in Verlagerungsrichtung X aufweisen. Somit ist die dritte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass jede bewegliche Einheit neben der ersten Mehrzahl von Wicklungen mehrere weitere Wicklungen aufweist, die den mehreren Phasen des Linearmotors zugeordnet sind, wobei zwei einer gleichen Phase zugeordnete Wicklungen in Richtung senkrecht zur Verlagerungsrichtung angeordnet sind, so dass deren jeweilige Mittelpunkte im wesentlichen auf gleichem Abstand von einer Mittelebene der betrachteten beweglichen Einheit liegen, in welcher sich im wesentlichen deren Schwerpunkt befindet. Zwei nicht aneinandergrenzende Wicklungen einer gleichen Phase sind zwei jeweiligen Mehrzahlen von Magneten zugeordnet, die so angeordnet sind, dass diese beiden Wicklungen im wesentlichen in Phase sind. Im besonderen Fall eines Zweiphasenmotors kann nur eine der Phasen von mehreren Wicklungen gebildet werden.Variation of Figure 5 arranged. The direction of the current of the middle Winding 38 is opposite to the direction of the current in the two outer windings 39 and 40. As explained in the variant illustrated in FIG. 5, the arrangement of the windings of the movable unit 32A makes it possible to arrange the magnetic parts associated with the two outer windings 39 and 40 with an offset of 60 ° with respect to the magnetic part associated with the central winding 38 , Thus, in this variant, the longitudinal axis 76 of the oblique magnets 74 of the linear motor 72 at an angle relative to the direction Z, which is less than the corresponding angle of the variant shown in Figure 6. The offset between the center 70 of the longitudinal axis 76 and the two points 66 and 68, which are aligned with the two centers 43 and 44 of the two outer windings in the direction X is equal to +/- 60 °. This variant is advantageous because the fluctuation of the magnetic flux over the length of a winding is smaller. FIG. 8 schematically shows the linear motor 80 of a third embodiment of an industrial device according to the invention. This third embodiment aims to solve a problem in the previous embodiments. Namely, the arrangement of the windings in a direction perpendicular to the direction of displacement results in the two outer windings 39 and 40 having a resultant force exerted on the movable unit 32 not perpendicular to the center of gravity of the first and second embodiments moving unit is located. This has the consequence that the electromagnetic force of the two corresponding phases generates a certain torque in a plane parallel to the main plane XZ of the magnetic track. This torque must be compensated mechanically by the device of the mobile unit associated with the displacement rail of this mobile unit. In certain cases and in certain applications, this can be a problem that is effectively solved with the third embodiment below. The linear motor 80 is a three-phase motor whose movable portion 82 includes a first plurality of windings 38, 39 and 40A associated with the three respective phases of the motor. This movable part 82 further includes a second plurality of further windings 84 and 86 associated with two respective phases of the motor. The first plurality of windings is associated with three magnetic lines 28, 29 and 30A. It should be noted that the magnetic line 30A is formed of magnets 6A having a length substantially equal to twice the length of the magnets 6 forming the two lines 28 and 29. The doubling of the length of the magnets 6A can be achieved with magnets of different sizes or by the juxtaposition of two standard sized magnets 6. The magnetic track 24A further includes two magnetic lines or rows 88 and 89, which are associated with the two further windings 84 and 86, respectively. In order that the resultant force exerted on the movable unit 82 by each phase always remains substantially in a center plane PM of this movable unit, the winding 84 is associated with the winding 38 to form a phase, whereas the winding 86 of FIG Winding 39 is assigned to form another phase. The winding 40A has a length which substantially corresponds to twice the length of the further windings. In a variant, it is also possible to provide two windings which are similar to the other windings for the magnetic line 3OA associated phase. The centers of two non-contiguous windings 38 and 84 or 39 and 86, which form an identical phase, lie essentially equidistant from the center plane PM. This center plane runs parallel to the displacement direction X and perpendicular to the main plane of the magnetic track 24A. The center of gravity of the movable part 82 lies substantially in this center plane PM. The magnetic lines are arranged such that two magnetic lines 28 and 88 or 29 and 89, which are assigned to two windings forming an identical phase, are magnetically in phase, ie they have no offset between the magnets of the same polarity in the direction of displacement X. , Thus, the third embodiment of the invention is characterized in that each movable unit has, in addition to the first plurality of windings, a plurality of further windings associated with the plurality of phases of the linear motor, two windings associated with a same phase being arranged in a direction perpendicular to the direction of displacement, then in that their respective center points lie substantially equidistant from a median plane of the mobile unit under consideration, in which essentially their center of gravity is located. Two non-contiguous coils of a same phase are associated with two respective pluralities of magnets arranged so that these two coils are substantially in phase. In the particular case of a two-phase motor, only one of the phases of multiple windings can be formed.
In Figur 9 ist eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Industrieeinrichtung dargestellt, bei welcher die Magnete 74 und 94 schräg zur Gestaltung der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform angeordnet sind. Die Magnetspur 24B des Linearmotors 92 enthält eine erste Magnetreihe 96, deren Magnete 74 eine negative Neigung aufweisen, die einer Phasenverschiebung von 60° zwischen den Wicklungen 38 und 39 entspricht. Die zweite Magnetreihe 98 ist teilweise der mittleren Wicklung 40A und den beiden Wicklungen 84 und 86 zugeordnet. Die Magnete 94 dieser zweiten Reihe sind schräg mit einer positiven Neigung angeordnet, die auch einer Phasenverschiebung um 60° zwischen den Wicklungen 84 und 86 entspricht. Die Wicklung 4OA ist den beiden Magnetreihen 96 und 98 überlagert. Insgesamt beträgt die elektromagnetische Phasenverschiebung der Wicklung 40A bezüglich der Wicklungen der beiden anderen Phasen stets +/- 120°. Zwei einer gleichen Phase zugeordnete Wicklungen liegen zwei magnetisierten Teilen der Magnetspur 24B gegenüber, die den beiden Magnetreihen 96 bzw. 98 angehören, die magnetisch in Phase sind. FIG. 9 shows a fourth embodiment of an industrial device according to the invention, in which the magnets 74 and 94 are arranged obliquely to form the second embodiment described above. The magnetic track 24B of the linear motor 92 includes a first magnetic row 96 whose magnets 74 have a negative slope corresponding to a phase shift of 60 ° between the windings 38 and 39. The second magnetic row 98 is partially associated with the central winding 40A and the two windings 84 and 86. The magnets 94 of this second row are arranged obliquely with a positive slope, which also corresponds to a phase shift of 60 ° between the windings 84 and 86. The winding 4OA is superimposed on the two magnet rows 96 and 98. Overall, the electromagnetic phase shift of the winding 40A with respect to the windings of the other two phases is always +/- 120 °. Two windings associated with a same phase face two magnetized parts of the magnetic track 24B, which belong to the two magnet rows 96 and 98, respectively, which are magnetically in phase.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Industrieeinrichtung mit zumindest einer in einer Verlagerungsrichtung (X) beweglichen Einheit (32) und einer Magnetspur (24, 24A, 24B) mit Dauermagneten (6, 6A, 62, 74, 94), die mit in Verlagerungsrichtung wechselnder Polarität angeordnet sind, wobei diese Magnete eine Hauptebene (X-Z) der Magnetspur definieren, wobei jede bewegliche Einheit eine Mehrzahl von Wicklungen (38, 39, 40; 40A) enthält, die so angeordnet sind, dass sie jeweils eine andere Phase eines Mehrphasen- linearmotors definieren, der aus dieser beweglichen Einheit und der Magnetspur gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Wicklungen mit ihrem jeweiligen Mittelpunkt alle im wesentlichen in einer gleichen Ebene (46) senkrecht zur Verlagerungsrichtung liegen und dass die Dauermagneten der Magnetspur so angeordnet sind, dass jede Wicklung der Mehrzahl von Wicklungen bezüglich der weiteren Wicklungen dieser Mehr- zahl von Wicklungen magnetisch versetzt ist, um verschiedene Phasen des Mehrphasenlinearmotors zu definieren.1. industrial device having at least one movable in a displacement direction (X) unit (32) and a magnetic track (24, 24A, 24B) with permanent magnets (6, 6A, 62, 74, 94), which are arranged in the direction of displacement of alternating polarity, these magnets defining a major plane (XZ) of the magnetic track, each movable unit including a plurality of windings (38, 39, 40, 40A) arranged to respectively define a different phase of a multi-phase linear motor is formed of this movable unit and the magnetic track, characterized in that the plurality of windings with their respective center are all substantially in a same plane (46) perpendicular to the displacement direction and in that the permanent magnets of the magnetic track are arranged so that each winding of the plurality of Windings with respect to the other windings of this plurality of windings is magnetically offset to different phases of Mehrphasenlinearm otors to define.
2. Industrieeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Wicklungen in einer Richtung (Z) aufeinanderfolgend angeordnet ist, die senkrecht zur Verlagerungsrichtung (X) und parallel zur Hauptebene (X-Z) der Magnetspur verläuft.2. Industrial device according to claim 1, characterized in that the plurality of windings in a direction (Z) is arranged successively, which is perpendicular to the displacement direction (X) and parallel to the main plane (X-Z) of the magnetic track.
3. Industrieeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspur zumindest zwei Mehrzahlen (28, 29, 30) von Dauermagneten mit wechselnder Polarität aufweist, die zwei jeweiligen verschiedenen Phasen einer jeden beweglichen Einheit zugeordnet sind, wobei diese beiden Mehrzahlen von Magneten zwei jeweilige Magnetreihen bilden, die parallel verlaufen und zwei jeweiligen Wicklungen der Mehrzahl von Wicklungen gegenüberliegen, die zu diesen beiden jeweiligen Phasen gehören, wobei die Magnete der ersten Mehrzahl von Magneten bezüglich der zweiten Mehrzahl von Magneten in Verlagerungsrichtung magnetisch versetzt liegen.3. Industrial device according to claim 2, characterized in that the magnetic track has at least two pluralities (28, 29, 30) of permanent magnets with alternating polarity, which are associated with two respective different phases of each movable unit, wherein these two pluralities of magnets two respective Magnet rows form parallel and two opposite windings of the plurality of windings, which belong to these two respective phases, wherein the magnets of the first plurality of magnets with respect to the second plurality of magnets are magnetically offset in the displacement direction.
4. Industrieeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (62, 74) schräg zur Ebene angeordnet sind, die senkrecht zur Verlagerungsrichtung verläuft, so dass die mehreren Wicklungen zueinander magnetisch versetzt sind, um die verschiedenen Phasen des Linearmotors zu definieren.4. Industrial device according to claim 2, characterized in that the permanent magnets (62, 74) are arranged obliquely to the plane which is perpendicular to the displacement direction, so that the plurality of windings are magnetically offset from each other to define the different phases of the linear motor.
5. Industrieeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede bewegliche Einheit zumindest eine weitere Wicklung (84, 86) enthält, die jeweils zumindest einer Phase des Linearmotors zugeordnet ist, wobei zwei einer gleichen Phase zugeordnete Wicklungen in senkrechter Richtung (Z) angeordnet sind, so dass deren jeweilige Mittelpunkte im wesentlichen in gleichem Abstand von einer Mittelebene (PM) der betreffenden beweglichen Einheit liegen, die parallel zur Verlagerungsrichtung verläuft und in welcher im wesentlichen deren Schwerpunkt liegt, wobei zwei nicht aneinandergrenzende Wicklungen einer gleichen Phase zwei jeweiligen Mehrzahlen von Magneten zugeordnet sind, die so angeordnet sind, dass diese beiden Wicklungen im wesentlichen in Phase sind. 5. Industrial device according to claim 2, characterized in that each movable unit includes at least one further winding (84, 86) which is associated with at least one phase of the linear motor, wherein two of a same phase associated windings in the vertical direction (Z) are arranged such that their respective centers lie substantially equidistant from a center plane (PM) of the respective mobile unit which is parallel to the direction of displacement and in which is substantially its center of gravity, two non-contiguous coils of a same phase comprising two respective pluralities of magnets are arranged, which are arranged so that these two windings are substantially in phase.
6. Industrieeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von in Verlagerungsrichtung beweglichen Einheiten (32, 34, 36) enthält, die der Magnetspur zugeordnet sind.6. Industrial device according to one of the preceding claims, characterized in that it contains a plurality of movable in the direction of displacement units (32, 34, 36) which are associated with the magnetic track.
7. Industrieeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine bewegliche Einheit ferner ein Motormodul aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine Verlagerung eines Teils (76) dieser Einheit in einer Richtung senkrecht zur Verlagerungsrichtung zu gestatten. 7. Industrial device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one movable unit further comprises a motor module which is provided to allow a displacement of a part (76) of this unit in a direction perpendicular to the displacement direction.
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