WO2011073021A2 - Kurzhubaktor - Google Patents

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WO2011073021A2
WO2011073021A2 PCT/EP2010/068393 EP2010068393W WO2011073021A2 WO 2011073021 A2 WO2011073021 A2 WO 2011073021A2 EP 2010068393 W EP2010068393 W EP 2010068393W WO 2011073021 A2 WO2011073021 A2 WO 2011073021A2
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WO
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pole elements
pole
kurzhubaktor
comb structure
elements
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PCT/EP2010/068393
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English (en)
French (fr)
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WO2011073021A3 (de
Inventor
Marc Abele
Stefan Hakspiel
Michael Pantke
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Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1653—Magnetic circuit having axially spaced pole-pieces

Definitions

  • the present invention relates to a Kurzhubaktor according to the preamble of claim 1.
  • the present invention seeks to overcome the disadvantages described above and to propose a cost-effective, easy-to-operate Kurzhubaktor, which achieves a high power density.
  • the invention proposes a Kirhubaktor, in particular a Kurzhublinearmotor comprising a primary part with a first return element and a secondary part with a second return element, wherein the secondary part for reciprocating movement in a direction of movement relative to the primary part by an air gap spaced therefrom, said from Primary part first pole elements in a first comb structure adjacent to each other towards the Se projecting part, wherein each two adjacent first pole elements are formed to form opposite magnetic poles due to energization, and projecting from the secondary second Polimplantation in a second comb structure towards the primary part, wherein the first and the second comb structure by means of the pole elements in the direction of movement relative to each other interlock, such that in each case a second pole element is arranged between two adjacent first pole elements.
  • two adjacent second pole elements are respectively formed on the secondary part to form opposite magnetic poles as a result of current supply.
  • the first and the second comb structure have an equal number of pole elements.
  • the first pole elements of the first comb structure are at a distance from one another which corresponds to the spacing of the second pole elements of the second comb structure and / or the teeth of the pole elements of the first comb structure are at a distance from one another which corresponds to the spacing of the teeth Pole elements of the second comb structure corresponds.
  • the Kurzhubaktors the first and / or second pole elements each have exactly one tooth and / or exactly one tooth coil for forming the magnetic poles.
  • each tooth coil has exactly one winding strand.
  • two adjacent first or second pole elements have tooth coils on opposite winding directions.
  • a short-stroke actuator wherein a pole element has a toroidal coil as a toothed coil, in particular a toroidal coil with exactly one current path. It is also provided that all pole elements each have a toroidal coil.
  • the first and second pole elements overlap in the direction of movement outside of their toothed coils.
  • a closed magnetic circuit can be formed by two first and two second pole elements as well as by first and second return element.
  • a short-stroke actuator is furthermore proposed, wherein the first pole elements each have identically formed tooth coils and teeth and / or the second pole elements have identically formed tooth coils and / or teeth.
  • the distance between two first pole elements in the overlap region is greater than the width of a second pole element in the overlap region, in particular a second pole element arranged between two first pole elements.
  • the short-stroke actuator 1 (an actuator is an element for converting an input variable into a different output variable in order to achieve a desired action or effect, English: Actuator) generates in the present case by means of electrical energy, a magnetic attraction and repulsion and thus a movement of the secondary part 3 relative to the primary part 2.
  • the Kurzhubaktor 1 is eg designed to perform control tasks with low range of motion or very small stroke movements (short stroke), where high forces are required.
  • the Kurzhubaktor 1 can be designed as a linear motor or linear actuator or as a rotary actuator for movement about an axis of rotation.
  • the primary part 2 is e.g. fixedly arranged.
  • the secondary part 3 is spaced apart with an air gap 4a arranged such that the secondary part 3 relative to the primary part 2 in a direction of movement (eg longitudinally parallel to the primary and secondary part, arrow 5) back and forth is movable (eg in Fig. 1 from right to left or vice versa).
  • the primary part 2 and the secondary part 3 each have a return element 6, 7, followed by the first 6 and second 7 return element, which each serves to receive and guide a magnetic flux 8 to be guided in the Kurzhubaktor 1.
  • a return element 6, 7 is, for example, each integrally formed with the primary or secondary part 2 or 3, and consists of magnetically conductive material.
  • pole elements 9 Two or more pole elements 9, for example three pole elements 9, are arranged adjacent to one another on the primary part 2, the distal ends 9 a of which point in the direction of the opposite secondary part 3, but do not contact the latter.
  • first pole elements 9 two adjacent pole elements 9 of the primary part 2, hereinafter referred to as first pole elements 9, designed to form mutually opposite magnetic poles, ie a first pole element 9 forms magnetic poles (North Pole N or South Pole S) whose arrangement or alignment on the pole element 9 (eg NS), in particular, for example whose length L is opposite to that of the adjacent first pole element 9 (eg SN).
  • the first pole elements 9 protrude, in particular over their length L, parallel to each other from the return element 6 or the primary part 2 substantially perpendicularly away in the direction of the secondary part 3 and thus form a first comb structure.
  • the pole elements 9 are preferably arranged equidistantly in the direction of movement 5.
  • the formation opposite magnetic poles of two adjacent first pole elements 9 is effected by energization, for example, such that a pole element 9 in a first direction and an adjacent pole element 9 in an opposite direction with electrical power is supplied (Fig. 1: X / ⁇ ).
  • energization for example, such that a pole element 9 in a first direction and an adjacent pole element 9 in an opposite direction with electrical power is supplied (Fig. 1: X / ⁇ ).
  • This can e.g. be achieved by a suitable energization with correspondingly different current direction in a single control of the pole elements 9, or in electrical series connection of similar pole elements 9, e.g. in that the input and output pin assignments of one pole element 9 are inverted with respect to the adjacent similar pole element 9.
  • pole elements 9 could be provided which have coils with opposite winding sense at the same current direction.
  • the first pole elements 9 are e.g. remagnetizable, e.g. reversible by reversing the current direction (from, for example, N-S to S-N over its length L), such that adjacent pole elements 9 after magnetic reversal again have opposite polarity.
  • remagnetization e.g. a reciprocating movement of the secondary part 3 relative to the primary part 2 are generated.
  • the pole elements 9 of the first return element 6 are embodied, for example, as individual electromagnets, each first pole element 9 having eg one, in particular exactly one, tooth coil 10, which eg has a tooth 1 1 or core of magnetically conductive material, in particular at its return element 6 facing end, which is arranged in the interior of the coil 5a.
  • a conventional Ring coil in a known manner generates a magnetic field, such that form in the tooth 1 1 magnetic poles along the length of the pole member 9 and the length L of the tooth 1 1, ie magnetic North (field lines occur) or South (field lines occur) ,
  • the tooth coil 10 has exactly one winding strand, each pole element 9, for example, exactly one tooth 11.
  • the first pole elements 9 are arranged adjacent to one another in the direction of movement 5, an air gap 4b being formed between the first pole elements 9 in the direction of movement 5.
  • the first pole elements 9, together with the first return element 6, form the magnetic flux 8 in the primary part 2 when their poles, which are in pairs opposite to one another, are formed.
  • a second pole element 12 may form magnetic poles (North Pole N and South Pole S, respectively) whose orientation on polarizing element 12 (e.g., N-S), e.g. over its length L is opposite to that of the adjacent second pole element (e.g., S-N).
  • the second pole elements 12 protrude, in particular over their length L, parallel to each other from the return element 7 or the secondary part 3 substantially perpendicularly away in the direction of the primary part 2 and thus likewise form a comb structure (second comb structure).
  • the second pole elements 12 are preferably arranged equidistantly in the direction of movement 5, preferably with a spacing which corresponds to the spacing of the first pole elements 9 of the primary part.
  • the pole elements 12 on the secondary part 3 may be designed to form opposite magnetic poles as a result of energization, as was explained above for the first pole elements 9, but may also be provided for exclusively passive magnetization, for example by adjacently arranged first pole elements 9.
  • the second pole elements 12 on the second return element 7 and the secondary part 3 are for example identical to the first pole elements 9 as described above formed, for example, also as a single, for example, independent, electromagnets executed, each second pole element 12, for example, one, in particular exactly one, tooth coil 1 0, which, for example, a tooth 1 1 of magnetically conductive material, in particular at its the second return element 7 end facing comprises, which is arranged in the interior of the coil 10.
  • the second pole elements 12 are also arranged adjacent to each other in the direction of movement 5, wherein in turn an air gap 4b is formed between the pole elements 12 in the direction of movement 5.
  • Pole elements 12 are preferably arranged in the same number and at the same distance from one another on the second return element 7 or the secondary part 3 as on the primary part 2.
  • the pole elements 12 of the secondary part 3 can be formed in the same way as those of the primary part 2 have, for example same length L as that of the primary part 2 or e.g. same air gap width between adjacent teeth 1 1.
  • the inference elements 6, 7 of primary part 2 and secondary part 3 are preferably also formed identically.
  • the first and second comb structures are in this respect e.g. identical structural features.
  • the first and the second comb structure interlock, in particular by means of their respective pole elements 9 and 1 respectively. 2.
  • a respective second pole element 12 is arranged between each two (adjacent) first pole elements 9.
  • the pole elements 1 2 are arranged relative to the pole elements 9 in the direction of movement 5 back and forth or movable.
  • First pole elements 9 form, for example, a stop for second pole elements 1 2 in the direction of movement 5 or vice versa.
  • the first 9 and second 12 Poletti overlap au ßerished their tooth coils 1 0 (towards the distal end 9 a and 12 a out ßercher), ie only by means of their teeth, for example, so that compared to the teeth 1 1 larger tooth coils 10 does not affect the Hubzischer.
  • the first pole elements 9 in the overlapping area Ü have a distance A (in the air gap 4b, for example, mentioned above) from each other in the direction of movement 5, which is greater than the width B of, e.g. to be moved second pole element 1 2 in the overlapping area Ü.
  • the second pole elements 1 2 in the overlapping area Ü have a distance A (in the form of the above-mentioned air gap 4b) from each other in the direction of movement 5, which is greater than the width B of a first pole element 12 in the overlap area Ü.
  • first pole elements 9 have the same distance A from each other
  • all second pole elements 12 have the same distance A from each other, preferably a distance A identical to that of the first pole elements 9.
  • first 9 and second 12th Pole elements in the overlapping area Ü each have the same width B.
  • first pole element 9 For generating a movement of the secondary part 3 in the direction of movement 5 relative to the primary part 2, for example, forms a first pole element 9 in the overlapping area Ü or the air gap 4a between the primary part 2 and secondary part 3 as a result of energization a magnetic north pole N and an adjacent first pole element 9 in - follow energizing a magnetic south pole S adjacent to it.
  • the first pole elements 9 form this now opposite polarized magnetic poles.
  • a magnetic force of attraction is exerted on the second pole element 12 by the removed first pole element 9, which now forms a north pole N as a result of the magnetization reversal.
  • a movement of the secondary part 3 opposite to the first direction of movement 5a takes place.
  • the magnetic circuit can be designed so that the magnetic field lines point in the direction of the adjacent magnetic poles, so that the entire magnetic flux 8 is used for force generation and no vector components are lost, i. Flow and force are in the stroke direction, i. the direction of movement 5, in the example shown, the first direction of movement 5a.
  • the secondary part 3 moves with the second return element 7 and the pole elements 12 arranged thereon, eg, to the left, for example with the first return element 6 stationarily arranged primary part 2, eg the distance between the first 9 and second pole elements 12 is reduced, a local air gap, for example, decreases.
  • the movement is stopped, for example, by abutment or abutment of a second 12 at a first 9 pole element, the range of motion (stroke) thus limited.
  • the magnetic flux 8 can be performed in a closed Magnet Vietnamese 3, ie by means of the first 6 and second 7 return element, and each adjacent pole elements 9 and 12 of the first 6 and second 7 return element.

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Abstract

Kurzhubaktor (1), insbesondere ein Kurzhublinearmotor, enthaltend ein Primärteil (2) mit einem ersten Rückschlusselement (6) sowie ein Sekundärteil (3) mit einem zweiten Rückschlusselement (7), wobei das Sekundärteil (7) zur Hin- und Herbewegung in einer Bewegungsrichtung (5) relativ zum Primärteil (2) durch einen Luftspalt (4a) von diesem beabstandet angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass vom Primärteil (2) erste Polelemente (9) in einer ersten Kammstruktur benachbart zueinander hin zum Sekundärteil (3) ragen, wobei jeweils zwei benachbarte erste Polelemente (9) zur Ausbildung entgegen gesetzter Magnetpole infolge einer Bestromung ausgebildet sind, und wobei vom Sekundärteil (3) zweite Polelemente (12) in einer zweiten Kammstruktur hin zum Primärteil (2) ragen, wobei die erste und die zweite Kammstruktur mittels der Polelemente (9, 12) in Bewegungsrichtung (5) relativ zueinander beweglich ineinander greifen, derart, dass zwischen zwei ersten Polelementen (9) jeweils ein zweites Polelement (12) angeordnet ist.

Description

Kurzhubaktor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kurzhubaktor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
Im Stand der Technik sind Aktoren in Form von Linearmotoren, sog. Wanderfeldmaschinen, bekannt. Ein Linearmotor versetzt z.B. ein Objekt mittels eines wandernden Magnetfelds in eine geradlinige Bewegung. Ferner sind Aktoren bekannt, welche nach demselben Prinzip arbeiten, um einen rotatorischen Antrieb zu erzielen.
Auf dem Gebiet der Linearmotoren sind auch sogenannte Kurzhubaktoren bekannt, welche vorrangig in Bereichen eingesetzt werden, in denen eine hohe Dynamik bei kurzen Verfahrwegen nötig ist. Ein solcher, speziell auf hohe Dynamik ausgelegter, Kurzhubaktor ist z.B. der Druckschrift DE 10 2006 061 1 36 A1 zu entnehmen. Die bekannten Lösungen haben jedoch den Nachteil, dass kostenintensive Permanentmagnete verbaut werden müssen, die Ansteuerung aufwändig ist oder die Aktoren kompliziert aufgebaut sind.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, vorstehend geschilderte Nachteile zu überwinden und einen kostengünstigen, einfach zu betreibenden Kurzhubaktor vorzuschlagen, welcher eine hohe Leistungsdichte erreicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Kurzhubaktor, insbesondere ein Kurzhublinearmotor, enthaltend ein Primärteil mit einem ersten Rückschlusselement sowie ein Sekundärteil mit einem zweiten Rückschlusselement, wobei das Sekundärteil zur Hin- und Herbewegung in einer Bewegungsrichtung relativ zum Primärteil durch einen Luftspalt von diesem beabstandet angeordnet ist, wobei vom Primärteil erste Polelemente in einer ersten Kammstruktur benachbart zueinander hin zum Se- kundarteil ragen, wobei jeweils zwei benachbarte erste Polelemente zur Ausbildung entgegen gesetzter Magnetpole infolge einer Bestromung ausgebildet sind, und wobei vom Sekundärteil zweite Polelemente in einer zweiten Kammstruktur hin zum Primärteil ragen, wobei die erste und die zweite Kammstruktur mittels der Polelemente in Bewegungsrichtung relativ zueinander beweglich ineinander greifen, derart, dass zwischen zwei benachbarten ersten Polelementen jeweils ein zweites Polelement angeordnet ist.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kurzhubaktors sind am Sekundärteil jeweils zwei benachbarte zweite Polelemente zur Ausbildung entgegen gesetzter Magnetpole infolge Bestromung ausgebildet.
Bei noch einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kurzhubaktors, weist die erste und die zweite Kammstruktur eine gleiche Anzahl an Polelementen auf.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kurzhubaktors weisen die ersten Polelemente der ersten Kammstruktur zueinander einen Abstand auf, welcher dem Abstand der zweiten Polelemente der zweiten Kammstruktur entspricht und/oder die Zähne der Polelemente der ersten Kammstruktur zueinander einen Abstand aufweisen, welcher dem Abstand der Zähne der Polelemente der zweiten Kammstruktur entspricht.
Bei noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kurzhubaktors weisen die ersten und/oder zweiten Polelemente jeweils genau einen Zahn und/oder genau eine Zahnspule zur Ausbildung der Magnetpole auf.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Kurzhubaktor vorgeschlagen, wobei jede Zahnspule jeweils genau einen Wicklungsstrang aufweist.
Bei einem Aspekt des erfindungsgemäßen Kurzhubaktors weisen zwei benachbarte erste oder zweite Polelemente Zahnspulen zueinander entgegen gesetzten Wicklungssinns auf. Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß auch ein Kurzhubaktor, wobei ein Polelement als Zahnspule eine Ringspule aufweist, insbesondere eine Ringspule mit genau einem Strompfad. Dabei ist auch vorgesehen, dass alle Polelemente je eine Ringspule aufweisen.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kurzhubaktors überlappen sich die ersten und zweiten Polelemente in Bewegungsrichtung au ßerhalb ihrer Zahnspulen.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kurzhubaktors ist durch je zwei erste und je zwei zweite Polelemente sowie durch erstes und zweites Rückschlusselement ein geschlossener Magnetkreis bildbar.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß weiterhin ein Kurzhubaktor, wobei die ersten Polelemente jeweils identisch gebildete Zahnspulen und Zähne aufweisen und/oder die zweiten Polelemente identisch gebildete Zahnspulen und/oder Zähne aufweisen.
Bei einem Aspekt eines erfindungsgemäßen Kurzhubaktors ist der Abstand zwischen zwei ersten Polelementen im Überlappungsbereich jeweils größer als jeweils die Breite eines zweiten Polelements im Überlappungsbereich, insbesondere eines zwischen zwei ersten Polelementen angeordneten zweiten Polelements.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 exemplarisch einen Kurzhubaktor gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung;
In der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
Fig. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Kurzhubaktor 1 mit einem Primärteil 2 und einem Schlittenelement bzw. einem Sekundärteil 3. Der Kurzhubaktor 1 (ein Aktor ist ein Element zur Umwandlung einer Eingangsgröße in eine andersartige Ausgangsgröße, um eine gewünschte Aktion oder einen Effekt zu erzielen, englisch: actuator) erzeugt vorliegend mittels elektrischer Energie eine magnetische Anziehungs- und Abstoßungskraft und insofern eine Bewegung des Sekundärteils 3 relativ zum Primärteil 2. Der Kurzhubaktor 1 ist z.B. dazu ausgebildet, Stellaufgaben mit geringem Bewegungsumfang bzw. sehr kleinen Hub-Bewegungen (Kurzhub) zu erledigen, bei welchen hohe Kräfte erforderlich sind. Der Kurzhubaktor 1 kann dabei als Linearmotor bzw. Linearaktor oder als Drehaktor zur Bewegung um eine Drehachse ausgebildet sein.
Das Primärteil 2 ist z.B. ortsfest angeordnet. Das Sekundärteil 3 ist dazu beabstandet mit einem Luftspalt 4a angeordnet derart, dass das Sekundärteil 3 relativ zu dem Primärteil 2 in einer Bewegungsrichtung (z.B. in Längsrichtung parallel zu Primär- und Sekundärteil, Pfeil 5) hin- und her bewegbar ist (z.B. in Fig. 1 von rechts nach links oder umgekehrt). Das Primärteil 2 als auch das Sekundärteil 3 weisen jeweils ein Rückschlusselement 6, 7 auf, nachfolgend erstes 6 und zweites 7 Rückschlusselement, welches jeweils der Aufnahme und Führung eines zu führenden magnetischen Flusses 8 in dem Kurzhubaktor 1 dient. Ein Rückschlusselement 6, 7 ist zum Beispiel jeweils integral mit dem Primär- oder Sekundärteil 2 bzw. 3 gebildet, und besteht aus magnetisch leitfähigem Material.
An dem Primärteil 2 sind benachbart zueinander zwei oder mehrere Polelemente 9, z.B. drei Polelemente 9, angeordnet, deren distale Enden 9a in Richtung zum gegenüberliegenden Sekundärteil 3 weisen, dieses jedoch nicht kontaktieren. Erfindungsgemäß sind jeweils zwei benachbarte Polelemente 9 des Primärteils 2, nachfolgend als erste Polelemente 9 bezeichnet, dazu ausgebildet, benachbart zueinander entgegen gesetzte Magnetpole auszubilden, i.e. ein erstes Polelement 9 bildet Magnetpole (Nordpol N bzw. Südpol S) aus, deren Anordnung bzw. Ausrichtung am Polelement 9 (z.B. N-S), insbesondere z.B. über dessen Länge L, entgegen gesetzt zu der des benachbarten ersten Polelements 9 (z.B. S-N) ist. Die ersten Polelemente 9 ragen, insbesondere über ihre Länge L, parallel zueinander von dem Rückschlusselement 6 bzw. dem Primärteil 2 im Wesentlichen senkrecht weg in Richtung Sekundärteil 3 und bilden somit eine erste Kammstruktur. Dabei sind die Polelemente 9 in Bewegungsrichtung 5 vorzugsweise gleichbeabstandet angeordnet.
Die Ausbildung entgegen gesetzter Magnetpole zweier benachbarter erster Polelemente 9 erfolgt durch Bestromung, z.B derart, dass ein Polelement 9 in einer ersten Richtung und ein benachbartes Polelement 9 in einer entgegen gesetzten Richtung mit elektrischem Strom versorgt wird (Fig. 1 : X/·). Dies kann z.B. bei einer einzelnen Ansteuerung der Polelemente 9 durch geeignete Bestromung mit entsprechend unterschiedlicher Stromrichtung erreicht werden, oder bei elektrischer Reihenschaltung gleichartiger Polelemente 9 z.B. dadurch, dass die Eingangs- und Ausgangspinbelegung eines Polelements 9 gegenüber dem benachbarten gleichartigen Polelement 9 invertiert ist. Alternativ könnten Polelemente 9 vorgesehen sein, die Spulen mit entgegen gesetztem Wicklungssinn bei gleicher Stromrichtung aufweisen.
Die ersten Polelemente 9 sind z.B. ummagnetisierbar, z.B. durch Umsteuerung der Stromrichtung ummagnetisierbar (von z.B. N-S nach S-N über ihre Länge L), derart dass jeweils benachbarte Polelemente 9 nach Ummagnetisierung wiederum entgegen gesetzte Polarität aufweisen. Durch Ummagnetisierung kann z.B. eine Hin- und Herbewegung des Sekundärteils 3 relativ zum Primärteil 2 erzeugt werden.
Die Polelemente 9 des ersten Rückschlusselements 6 sind z.B. als einzelne Elektromagnete ausgeführt, wobei jedes erste Polelement 9 z.B. eine, insbesondere genau eine, Zahnspule 10 aufweist, welche z.B. einen Zahn 1 1 bzw. Kern aus magnetisch leitfähigem Material, insbesondere an dessen dem Rückschlusselement 6 zugewandten Ende, umfasst, welcher im Inneren der Spule 5a angeordnet ist. Bei Bestromung des Polelements 9 wird durch die Zahnspule 10, z.B. eine herkömmliche Ringspule auf bekannte Weise ein Magnetfeld erzeugt, derart, dass sich im Zahn 1 1 Magnetpole entlang der Länge des Polelements 9 bzw. der Länge L des Zahns 1 1 ausbilden, i.e. magnetisch Nord (Feldlinien treten aus) bzw. Süd (Feldlinien treten ein). Die Zahnspule 10 weist z.B. genau einen Wicklungsstrang auf, jedes Polelement 9 z.B. genau einen Zahn 1 1 .
Die ersten Polelemente 9 sind in Bewegungsrichtung 5 benachbart zueinander angeordnet, wobei ein Luftspalt 4b zwischen den ersten Polelementen 9 in Bewegungsrichtung 5 gebildet ist. Die ersten Polelemente 9 führen zusammen mit dem ersten Rückschlusselement 6 bei Ausbildung ihrer jeweils paarweise entgegen gesetzten Pole den magnetischen Fluss 8 im Primärteil 2.
An dem Sekundärteil 3 sind in gleicher Weise benachbart zueinander zwei oder mehrere Polelemente 12, z.B. wie vorliegend drei Polelemente 1 2, angeordnet, deren distale Enden 12a in Richtung zum gegenüberliegenden Primärteil 2 weisen, dieses jedoch nicht kontaktieren. Erfindungsgemäß sind jeweils zwei benachbarte Polelemente 1 2 des Sekundärteils 3, nachfolgend zweite Polelemente 12, angeordnet, benachbart zueinander entgegen gesetzte Magnetpole auszubilden, i.e. ein zweites Polelement 12 kann Magnetpole (Nordpol N bzw. Südpol S) ausbilden, deren Anordnung bzw. Ausrichtung am Polelement 12 (z.B. N-S), z.B. über dessen Länge L, entgegen gesetzt zu der des benachbarten zweiten Polelements (z.B. S-N) ist.
Die zweiten Polelemente 12 ragen, insbesondere über ihre Länge L, parallel zueinander von dem Rückschlusselement 7 bzw. dem Sekundarteil 3 im Wesentlichen senkrecht weg in Richtung Primärteil 2 und bilden somit ebenfalls eine Kammstruktur (zweite Kammstruktur). Dabei sind die zweiten Polelemente 12 in Bewegungsrichtung 5 vorzugsweise gleichbeabstandet angeordnet, vorzugsweise mit einem Abstand, welcher dem Abstand der ersten Polelemente 9 des Primärteils entspricht. Die Polelemente 12 am Sekundärteil 3 können dabei zur Ausbildung von entgegen gesetzten Magnetpolen infolge Bestromung ausgebildet sein, wie dies für die ersten Polelemente 9 oben erläutert wurde, können jedoch auch zur ausschließlich passiven Magnetisierung vorgesehen sein, z.B. durch benachbart angeordnete erste Polelemente 9. Die zweiten Polelemente 12 am zweiten Rückschlusselement 7 bzw. des Sekundärteils 3 sind z.B. identisch zu den ersten Polelementen 9 wie oben beschrieben gebildet, z.B. ebenfalls als einzelne, z.B. eigenständige, Elektromagnete ausgeführt, wobei jedes zweite Polelement 12 z.B. eine, insbesondere genau eine, Zahnspule 1 0 aufweist, welche z.B. einen Zahn 1 1 aus magnetisch leitfähigem Material, insbesondere an dessen dem zweiten Rückschlusselement 7 zugewandten Ende, umfasst, welcher im Inneren der Spule 10 angeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, die Polelemente 12 ohne Zahnspule 10 auszubilden, wobei eine Magnetisierung eines einzelnen zweiten Polelements 12 infolge dessen Bestromung z.B. nicht vorgesehen ist.
Die zweiten Polelemente 12 sind in Bewegungsrichtung 5 ebenfalls benachbart zueinander angeordnet, wobei wiederum ein Luftspalt 4b zwischen den Polelementen 12 in Bewegungsrichtung 5 gebildet ist. Die zweiten Polelemente 1 2 führen zusammen mit dem zweiten Rückschlusselement 7 bei Ausbildung ihrer jeweils paarweise entgegen gesetzten Pole den magnetischen Fluss 8 im Sekundärteil 7.
An dem zweiten Rückschlusselement 7 bzw. dem Sekundärteil 3 sind erfindungsgemäß Polelemente 12 vorzugsweise in gleicher Anzahl und in gleichem Abstand zueinander angeordnet wie am Primärteil 2. Die Polelemente 12 des Sekundärteils 3 können auf gleiche Weise gebildet sein wie die des Primärteils 2. Die Polelemente 12 weisen z.B. gleiche Länge L auf wie die des Primärteils 2 oder z.B. gleiche Luftspaltbreite zwischen benachbarten Zähnen 1 1 . Die Rückschlusselemente 6, 7 von Primärteil 2 und Sekundärteil 3 sind vorzugsweise ebenfalls identisch gebildet. Die erste und zweite Kammstruktur weisen insofern z.B. identische strukturelle Merkmale auf. Durch jeweils identische Erhöhung der Anzahl der ersten 9 und zweiten 12 Polelemente und Verlängerung der Rückschlusselemente 6, 7 kann die vom Kurzhubaktor 1 ausübbare Kraft in gewünschter Weise erhöht werden.
Erfindungsgemäß greifen die erste und die zweite Kammstruktur ineinander, insbesondere mittels ihrer jeweiligen Polelemente 9 bzw. 1 2. Infolge des Ineinandergreifens ist zwischen je zwei (benachbarten) ersten Polelementen 9 ein, insbesondere genau ein, zweites Polelement 12 angeordnet. Dabei werden z.B. die ersten Polelemente 9 in Bewegungsrichtung 5 benachbart zu den zweiten Polelementen 12 angeordnet, derart, dass sich eine Überlappung von ersten 9 und zweiten 12 Polelementen in Bewegungsrichtung 5 ergibt (Überlappungsbereich). Dabei sind die Polelemente 1 2 relativ zu den Polelementen 9 in Bewegungsrichtung 5 hin- und herbeweglich bzw. bewegbar angeordnet. Durch das Ineinandergreifen der ersten und zweiten Kammstrukturen bzw. deren Überlappung wird der Bewegungsumfang (Hub) einer möglichen Relativbewegung von ersten 9 und zweiten 12 Polelementen zueinander jedoch beschränkt. Erste Polelemente 9 bilden z.B. einen Anschlag für zweite Polelemente 1 2 in Bewegungsrichtung 5 oder umgekehrt. Vorzugsweise überlappen sich die ersten 9 und zweiten 12 Polelemente au ßerhalb ihrer Zahnspulen 1 0 (in Richtung zum distalen Ende 9a bzw. 12a hin au ßerhalb), i.e. lediglich mittels ihrer z.B. Zähne, so dass die im Vergleich zu den Zähnen 1 1 größeren Zahnspulen 10 den Hubbewegungsumfang nicht beeinträchtigen.
Um eine Relativbewegung zu ermöglichen, weisen z.B. die ersten Polelemente 9 im Überlappungsbereich Ü einen Abstand A (in z.B. Form oben erwähnten Luftspalts 4b) voneinander in Bewegungsrichtung 5 auf, der größer ist als die Breite B eines z.B. dazwischen zu bewegenden zweiten Polelements 1 2 im Überlappungsbereich Ü. In gleicher weise weisen z.B. die zweiten Polelemente 1 2 im Überlappungsbereich Ü einen Abstand A (in z.B. Form oben erwähnten Luftspalts 4b) voneinander in Bewegungsrichtung 5 auf, der größer ist als die Breite B eines ersten Polelements 12 im Überlappungsbereich Ü. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass sämtliche ersten Polelemente 9 gleichen Abstand A voneinander aufweisen, als auch sämtliche zweiten Polelemente 12 gleichen Abstand A voneinander aufweisen, vorzugsweise einen Abstand A identisch dem der ersten Polelemente 9. Ferner ist vorgesehen, dass die ersten 9 und zweiten 12 Polelemente im Überlappungsbereich Ü jeweils die gleiche Breite B aufweisen. Somit lässt sich eine zur ersten Kammstruktur symmetrisch gebildete und in der ersten Kammstruktur in Bewegungsrichtung 5 hin- und herbewegbare zweite Kammstruktur ausbilden.
Zur Erzeugung einer Bewegung des Sekundärteils 3 in Bewegungsrichtung 5 relativ zum Primärteil 2, bildet z.B. ein erstes Polelement 9 im Überlappungsbereich Ü bzw. dem Luftspalt 4a zwischen Primärteil 2 und Sekundärteil 3 infolge Bestro- mung einen magnetischen Nordpol N und ein benachbartes erstes Polelement 9 in- folge Bestromung einen magnetischen Südpol S benachbart dazu aus. Bildet ein infolge des Ineinandergreifens der ersten und zweiten Kammstruktur benachbart zu diesen ersten Polelementen 9 im Überlappungsbereich Ü angeordnetes zweites Polelement 1 2 ebenfalls einen Südpol S aus, z.B. zwischen den ersten Polelementen 9, bewegt sich der Schlitten bzw. das Sekundärteil 3 infolge der Abstoßung der Südpole S und der Anziehung von Nordpol N und Südpol S in der ersten Bewegungsrichtung 5a hin zu dem Nordpol N.
Durch Ummagnetisierung, z.B. infolge Bestromung in umgekehrter Stromrichtung, beispielsweise der ersten Polelemente 9 bilden diese nunmehr entgegen gesetzt polarisierte Magnetpole. Die Polelemente 9, 12, die sich aufeinander zu bewegt haben, weisen nunmehr Magnetpole mit gleicher Polarität auf (Süd), so dass sie sich folglich magnetisch abstoßen. Gleichzeitig wird eine magnetische Anziehungskraft auf das zweite Polelement 12 durch das entfernte erste Polelement 9 ausgeübt, welches infolge der Ummagnetisierung nun einen Nordpol N ausbildet. Eine Bewegung des Sekundärteils 3 entgegen gesetzt zur ersten Bewegungsrichtung 5a erfolgt. Durch kontinuierliche magnetische Umpolung infolge z.B. elektrischer Umpolung kann somit eine andauernde Hin- und Herbewegung erreicht werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Kurzhubaktor 1 kann der Magnetkreis dahingehend gestaltet werden, dass die magnetischen Feldlinien in Richtung der benachbarten Magnetpole zeigen, so dass der gesamte magnetische Fluss 8 zur Krafterzeugung verwendet wird und keine vektoriellen Komponenten verloren gehen, d.h. Fluss und Kraft verlaufen in der Hubrichtung, d.h. der Bewegungsrichtung 5, im gezeigten Beispiel der ersten Bewegungsrichtung 5a.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung bewegt sich das Sekundärteil 3 mit dem zweiten Rückschlusselement 7 und den daran angeordneten Polelementen 12 bei z.B. mit erstem Rückschlusselement 6 ortsfest angeordnetem Primärteil 2 z.B. nach links, wobei z.B. der Abstand zwischen den ersten 9 und zweiten Polelementen 12 verringert wird, ein dortiger Luftspalt z.B. abnimmt. Die Bewegung wird z.B. durch Anschlag bzw. zur Anlage gelangen eines zweiten 12 an einem ersten 9 Polelement gestoppt, der Bewegungsumfang (Hub) somit begrenzt. Der magnetische Fluss 8 kann in einem geschlossenen Magnetkreisl 3 geführt werden, i.e. mittels erstem 6 und zweitem 7 Rückschlusselement, sowie jeweils benachbarten Polelementen 9 bzw. 12 von erstem 6 und zweitem 7 Rückschlusselement.
Bezuqszeichen
1 Kurzhubaktor
2 Primärteil
3 Sekundärteil
4a Luftspalt Primärteil-Sekundärteil
4b Luftspalt Polelement-Polelement
5 Bewegungsrichtung
5a erste Bewegungsrichtung
6 erstes Rückschlusselement
7 zweites Rückschlusselement
8 magnetischer Fluss
9 erstes Polelement
9a distales Ende erstes Polelement
10 Zahnspule
1 1 Zahn
12 zweites Polelement
12a distales Ende zweites Polelement
13 geschlossener Magnetkreis
A Abstand
L Länge
B Breite
Ü Überlappungsbereich

Claims

Patentansprüche
1 . Kurzhubaktor (1 ), insbesondere ein Kurzhublinearmotor, enthaltend ein Primärteil (2) mit einem ersten Rückschlusselement (6) sowie ein Sekundärteil (3) mit einem zweiten Rückschlusselement (7), wobei das Sekundärteil (7) zur Hin- und Herbewegung in einer Bewegungsrichtung (5) relativ zum Primärteil (2) durch einen Luftspalt (4a) von diesem beabstandet angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass vom Primärteil (2) erste Polelemente (9) in einer ersten Kammstruktur benachbart zueinander hin zum Sekundärteil (3) ragen, wobei jeweils zwei benachbarte erste Polelemente (9) zur Ausbildung entgegen gesetzter Magnetpole infolge einer Bestromung ausgebildet sind, und wobei vom Sekundärteil (3) zweite Polelemente (1 2) in einer zweiten Kammstruktur hin zum Primärteil (2) ragen, wobei die erste und die zweite Kammstruktur mittels der Polelemente (9, 1 2) in Bewegungsrichtung (5) relativ zueinander beweglich ineinander greifen, derart, dass zwischen zwei ersten Polelementen (9) jeweils ein zweites Polelement (12) angeordnet ist.
2. Kurzhubaktor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Sekundärteil (3) jeweils zwei benachbarte zweite Polelemente (12) zur Ausbildung entgegen gesetzter Magnetpole infolge Bestromung ausgebildet sind.
3. Kurzhubaktor (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kammstruktur eine gleiche Anzahl an Polelementen (9, 12) aufweist.
4. Kurzhubaktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Polelemente (9) der ersten Kammstruktur zueinander einen Abstand aufweisen, welcher dem Abstand der zweiten Polelemente (12) der zweiten Kammstruktur entspricht und/oder die Zähne (1 1 ) der Polelemente (9) der ersten Kammstruktur zueinander einen Abstand (A) aufweisen, welcher dem Abstand (A) der Zähne (1 1 ) der Polelemente (12) der zweiten Kammstruktur entspricht.
5. Kurzhubaktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (9) und/oder zweiten (12) Polelemente jeweils genau einen Zahn (1 1 ) und/oder genau eine Zahnspule (10) zur Ausbildung der Magnetpole aufweisen.
6. Kurzhubaktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zahnspule (10) jeweils genau einen Wicklungsstrang aufweist.
7. Kurzhubaktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte erste (9) oder zweite (12) Polelemente Zahnspulen (1 0) zueinander entgegen gesetzten Wicklungssinns aufweisen.
8. Kurzhubaktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polelement (9, 12) als Zahnspule (1 0) eine Ringspule aufweist, insbesondere eine Ringspule mit genau einem Strompfad.
9. Kurzhubaktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (9) und zweiten (1 2) Polelemente sich in Bewegungsrichtung (5) außerhalb ihrer Zahnspulen (1 0) überlappen.
10. Kurzhubaktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch je zwei erste (9) und je zwei zweite (12) Polelemente sowie durch erstes (6) und zweites (7) Rückschlusselement ein geschlossener Magnetkreis (13) bildbar ist.
1 1 . Kurzhubaktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Polelemente (9) jeweils identisch gebildete
Zahnspulen (1 0) und Zähne (1 1 ) aufweisen und/oder die zweiten Polelemente (12) identisch gebildete Zahnspulen (10) und/oder Zähne (1 1 ) aufweisen.
12. Kurzhubaktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) zwischen zwei ersten Polelementen (9) im Überlappungsbereich (Ü) jeweils größer ist als jeweils die Breite (B) eines zweiten Polelements (12) im Überlappungsbereich (Ü).
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2259472A1 (en) * 1974-01-30 1975-08-22 Valroger Pierre Polyphase linear motor for high-speed traction - has field coils fed with polyphase current controlled by thyristors
GB1528916A (en) * 1974-11-29 1978-10-18 Simms Group Res Dev Ltd Electro-magnetic devices
JP3492288B2 (ja) * 2000-06-16 2004-02-03 キヤノン株式会社 電磁アクチュエータ、該電磁アクチュエータの作製方法、該電磁アクチュエータを用いた光偏向器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006061136A1 (de) 2006-12-22 2008-07-03 Siemens Ag Kurzhublinearmotor

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