DE10041939A1 - Gleichstromlinearmotor für kurze Wege - Google Patents
Gleichstromlinearmotor für kurze WegeInfo
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- H02K41/035—DC motors; Unipolar motors
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Abstract
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kleinen Gleichstrommotor mit eisenbehafteter Wicklung für kurze Wege zu schaffen, der hinsichtlich der Gesamtmasse und der bewegten Eigenmasse ein Minimum aufweist und sich mit üblichen Servoreglern für Gleichstrommotoren betreiben lässt. Der Motor kann im Bedarfsfall mit einer Rückstellkraft ausgeführt werden, die den Läufer durch Magnetkraft im stromlosen Zustand in eine Endlage bringt bzw. in dieser hält. DOLLAR A Der Motor hat keine magnetische Rastung, wobei der mögliche Weg vom Verhältnis der Wicklungslänge des Primärteiles zur Länge der Magnetanordnung des Sekundärteiles abhängt. Da die Überdeckung zwischen Wicklung und Magnetanordnung über den gesamten Weg konstant gehalten wird, hat der Motor über den gesamten Weg einen konstanten Kraftfaktor. Der Motor ist so gestaltet, dass er keine eigene Lagerung aufweist, das Primärteil mit der Wicklung als Stator ausgebildet ist und dass eine sichere und einfache Transport- und Montagetechnologie ermöglicht wird.
Description
Üblicherweise werden zur Zeit für kurze Wege meist Hubmagnete eingesetzt, die hinsichtlich
der von ihnen ausgeübten Kraft nur schwer kontrollierbar sind. Grund hierfür ist, dass kein
gleichmäßiger Zusammenhang zwischen Motorstrom und Motorkraft über den Weg besteht.
Der herkömmliche Hubmagnet weist den Nachteil auf, dass am Weganfang oder Wegende der
Kraftfaktor des Motors abnimmt. Dieses hat besonders bei Anwendungen Nachteile, bei denen
an diesen Stellen größere Kräfte, z. B. zum Andrücken eines Niederhalters o. ä., benötigt wer
den.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kleinen Gleichstrommotor mit
eisenbehafteter Wicklung für kurze Wege zu schaffen, der hinsichtlich der Gesamtmasse und
der bewegten Eigenmasse ein Minimum aufweist und sich mit üblichen Servoreglern für
Gleichstrommotoren betreiben lässt. Der Motor soll im Bedarfsfall mit einer Rückstellkraft
ausgeführt werden, die den Läufer durch Magnetkraft im stromlosen Zustand in eine Endlage
bringt bzw. in dieser hält.
Der Motor soll keine magnetische Rastung über den Gesamtweg aufweisen, wobei der mögli
che Weg vom Verhältnis der Wicklungslänge des Primärteiles zur Länge der Magnetanordnung
des Sekundärteiles abhängen soll. Da die Überdeckung zwischen Wicklung und Magnetanord
nung über den gesamten Weg konstant zu halten ist, hat der Motor über den gesamten Weg
einen konstanten Kraftfaktor. Der Motor ist so zu gestalten, dass er keine eigene Lagerung auf
weist, das Primärteil mit der Wicklung als Stator ausgebildet ist und dass eine sichere und
einfache Transport- und Montagetechnologie ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Anordnung gelöst:
Der Aufbau des Motors erfolgt als Gleichstrommotor mit Permanenterregung. Der als Sekun
därteil gestaltete Läufer wird als rohrartiger, vorzugsweise quadratischer oder rechteckiger
Hohlkörper aus ferromagnetischem Material mit Permanentmagneten ausgeführt. In diesem Se
kundärteil ist das Primärteil als Stator angeordnet. Beim Primärteil sind Wicklungen auf einem
ferromagnetischem Wickelkörper isoliert aufgebracht. Das Primärteil und damit der Stator wird
zur Minimierung der bewegten Massen des Motors länger als das Sekundärteil gestaltet
(Langstatorbauweise).
Im Sekundärteil sind Magnete in mindestens zwei Gruppen innerhalb des rohrartigen Hohlkör
pers so angebracht, dass die Magnete jeder Gruppe der Wicklung mit gleicher magnetischer
Polarität gegenüberstehen und die Magnete der aufeinanderfolgenden Gruppen gegensinnig
magnetisch gepolt sind. Der Abstand zwischen den Magnetgruppen ist mindestens so groß wie
der Weg des Motors.
Bei einem z. B. mit zwei Magnetgruppen ausgeführtem Sekundärteil schließt sich der magneti
sche Kreis somit von den Magneten der ersten Magnetgruppe über den ferromagnetischen
Wickelkörper des Primärteils zu den gegensinnig gepolten Magneten der zweiten Magnetgrup
pe im Sekundärteil und weiter über den rohrartigen Hohlkörper des Sekundärteiles wieder zur
ersten Magnetgruppe.
Die Wicklung des Primärteiles besteht aus der gleichen Anzahl von Teilwicklungen wie Mag
netgruppen im Sekundärteil angeordnet sind. Aufeinanderfolgende Teilwicklungen sind
gegensinnig gewickelt und nacheinander auf dem ferromagnetischen Wickelkörper angeordnet.
Die minimale Länge jeder Teilwicklung entspricht der Magnetabmessung in Bewegungsrich
tung plus dem Weg des Motors.
Die optionale magnetische Rückstellkraft des Motors wird durch eine Verlängerung sowohl des
Primär- als auch des Sekundärteiles erreicht, wobei auf der Verlängerung des Primärteiles eine
geradzahlige Anzahl Magnete in auf dem Umfang wechselnder Polung angebracht werden, de
ren magnetischer Kreis durch die Verlängerung des Sekundärteiles geschlossen wird. Die
Rückstellkraft entsteht bei dieser Anordnung durch die Veränderung der magnetischen Reluk
tanz bei relativen Bewegungen zwischen dem Primär- und Sekundärteil des Motors.
Eine problemlose Montage und Demontage des Motors in der Anwendung wird durch eine
Transportsicherung erreicht, die so angebracht wird, dass sowohl die Befestigungsmöglichkei
ten des Primärteiles als auch des Sekundärteiles bei montierter Transportsicherung zugänglich
bleiben. Diese Transportsicherung verbindet das Primärteil mit dem Sekundärteil des lagerlosen
Motors. Bei Demontage des Motors wird die Transportsicherung vor dem Lösen der Verbin
dungen zwischen Motor und Anwendung wieder eingebaut.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung als Motor mit zwei Magnetgruppen
wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Detail erläutert:
Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Motor mit zwei Magnetgruppen und
einer magnetischen Rückstellung. Der Motor ist in der Lage dargestellt, durch die er
mittels der magnetischen Rückstellung gebracht wird.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch Ebene A und damit durch die magnetische Rückstellung des
in Fig. 1 dargestellten Motors.
Fig. 3 stellt den prinzipiellen Wicklungsaufbau eines solchen Motors dar.
Fig. 4 zeigt einen Motor mit einer montierten Transportsicherung.
Am in Fig. 1 dargestellten Motorquerschnitt soll der magnetische Kreis (1) des Motorteiles
(2) erläutert werden. Die Magnetlinien, welche z. B. aus den Nordpolen der Magneten (3) der
ersten Magnetgruppe austreten, verlaufen im ferromagnetischen Wickelkörper (4) des Primär
teiles zu den Südpolen der Magnete (5) der zweiten Magnetgruppe. Der magnetische Kreis
schließt sich über den ferromagnetischen Hohlkörper des Sekundärteiles (6) zu den Magneten
der ersten Gruppe (3).
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, liegen die aufeinanderfolgenden Teilwicklungen (10) des Primärtei
les unter gegensätzlichen magnetischen Polen. Um diese Teilwicklungen (10) elektrisch in
Reihe schalten zu können, ist eine Umkehrung des Wickelsinnes (8) zwischen den aufeinan
derfolgenden Teilwicklungen erforderlich.
Wie aus Fig. 1 erkennbar bleibt die Bedeckung der Wicklungen (10) durch die Permanentmag
nete (3) u. (5) bei relativen Bewegungen innerhalb des Weges (11) und damit auch der
Kraftfaktor des Motors konstant.
Im Teil des Motors (12), der die magnetische Rückstellung in eine Endlage übernimmt, ändert
sich dagegen die Bedeckung zwischen den auf dem Primärteil angeordneten Magneten (13)
und der diesen gegenüberstehenden Fläche des Sekundärteiles (7) innerhalb des Weges (11)
und damit die Reluktanz in diesem Magnetkreis. Diese Reluktanzänderung wird zur Erzeugung
der magnetischen Rückstellkraft genutzt.
In dem in Fig. 2 gezeigten Schnitt durch die magnetische Rückstellung des Motors ist am Ver
lauf des magnetischen Feldes (9) in diesem Funktionsteil zu erkennen, dass diese Feldlinien
durch die andere Anordnung der Magnete (13) gegenüber den Magneten des Motorteiles (3)
u. (5) das Feld des Motorteiles nicht beeinflussen.
Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Wicklungsaufbau bei einem Primärteil mit zwei Teilwicklungen.
Der Wicklungsanfang (14) wird z. B. in einer Nut zum Wickelanschlag (15) geführt. Zwi
schen diesem Wickelanschlag (15) und dem Wickelanschlag (16) wird eine einlagige oder
mehrlagige erste Teilwicklung mit ungeradzahliger Lagenanzahl aufgebracht, der Wickelsinn
wird zur Herstellung der zweiten Teilwicklung am Wickelanschlag (16) umgekehrt. Die
Drahtführung am Umkehrpunkt erfolgt vorzugsweise in einem Schlitz des Wickelanschlags
(16). Der Aufbau der zwischen den Wickelanschlägen (16) und (17) aufzubringenden zwei
ten Teilwicklung wird analog der ersten Teilwicklung durchgeführt. Das Ende (18) der
zweiten Teilwicklung befindet sich damit gegenüber vom Wickelanfang (14) der ersten Teil
wicklung auf der gleichen Seite des Primärteiles. Damit befinden sich die Motoranschlüsse auf
einer Seite des Motors und eine unproblematische Montage ist möglich.
In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßer Motor mit der Transportsicherung (19) dargestellt. Diese
ist mit den Schrauben (20) mit dem Sekundärteil (21) des Motors verbunden. Je nach Ein
bauverhältnissen kann diese auch mit den an der gegenüberliegenden Seite des Sekundärteiles
vorhandenen Gewinde gleichen Bohrbildes (22) befestigt werden. Die Verbindung mit dem
Primärteil (4) und damit die Sicherung für Transport und Montage erfolgt durch die Schrau
ben (23). Die Lage der elektrischen Anschlüsse des Motors (24) ist ebenfalls aus Fig. 4
ersichtlich.
Für die Verbindung des Primärteiles (4) mit dem feststehendem Teil der Anwenderkonstrukti
on sind die Bohrungen (25) vorgesehen. Die Verbindung des Sekundärteiles mit dem zu
bewegendem Teil des Anwenders werden die Gewinde (20) oder (22) je nach Montageort der
Transportsicherung verwendet.
Claims (4)
1. Gleichstromlinearmotor für kurze Wege, dadurch gekennzeichnet, dass der als Se
kundärteil gestaltete Läufer als rohrartiger, vorzugsweise quadratischer oder
rechteckiger Hohlkörper aus ferromagnetischem Material mit Permanentmagneten aus
geführt wird, in dem das Primärteil, bestehend aus einem ferromagnetischem
Wickelkörper, auf welchem Wicklungen isoliert aufgebracht sind und welches zur Mi
nimierung der bewegten Massen des Motors länger als das Sekundärteil gestaltet ist, als
Stator angeordnet wird, wobei die sich im Sekundärteil befindlichen Magnete in min
destens zwei Gruppen innerhalb des rohrartigen Hohlkörpers so angebracht sind, dass
die Magnete jeder Gruppe der Wicklung mit gleicher magnetischer Polarität gegenü
berstehen und die Magnete der aufeinanderfolgenden Gruppen gegensinnig magnetisch
gepolt sind und der Abstand zwischen den Magnetgruppen mindestens so groß ist wie
der Weg des Motors und auf dessen Primärteil die gleiche Anzahl von Teilwicklungen
wie Magnetgruppen im Sekundärteil angeordnet sind.
2. Gleichstromlinearmotor für kurze Wege nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass die auf dem Primärteil befindlichen aufeinanderfolgenden Teilwicklungen
gegensinnig gewickelt und nacheinander auf dem ferromagnetischen Wickelkörper an
geordnet sind, wobei die minimale Länge jeder Teilwicklung der Magnetabmessung in
Bewegungsrichtung plus dem Weg des Motors entspricht.
3. Gleichstromlinearmotor für kurze Wege nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die optionale magnetische Rückstellkraft des Motors durch eine
Verlängerung sowohl des Primär- als auch des Sekundärteiles erreicht wird, wobei auf
der Verlängerung des Primärteiles eine geradzahlige Anzahl Magnete in auf dem Um
fang wechselnder Polung angebracht sind, deren magnetischer Kreis durch die
Verlängerung des Sekundärteiles geschlossen wird und die Rückstellkraft bei dieser
Anordnung durch die Veränderung der magnetischen Reluktanz bei relativen Bewe
gungen zwischen dem Primär- und Sekundärteil des Motors entsteht.
4. Gleichstromlinearmotor für kurze Wege nach den Ansprüchen 1-3, dadurch
gekennzeichnet, dass eine problemlose Montage und Demontage des Motors in der
Anwendung dadurch erreicht wird, dass eine Transportsicherung, die das Primärteil mit
dem Sekundärteil des lagerlosen Motors verbindet, so angebracht ist, dass sowohl die
Befestigungsmöglichkeiten des Primärteiles als auch des Sekundärteiles mit der An
wenderkonstruktion bei montierter Transportsicherung zugänglich bleiben und das
Bohrbild am Primärteil und Sekundärteil so gestaltet ist, dass diese Transportsicherung
an verschiedenen Orten des Motors montiert werden kann, um sich unterschiedlichen
Einbauverhältnissen anzupassen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000141939 DE10041939A1 (de) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | Gleichstromlinearmotor für kurze Wege |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2000141939 DE10041939A1 (de) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | Gleichstromlinearmotor für kurze Wege |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10041939A1 true DE10041939A1 (de) | 2002-03-07 |
Family
ID=7653857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000141939 Withdrawn DE10041939A1 (de) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | Gleichstromlinearmotor für kurze Wege |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10041939A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1365498A2 (de) * | 2002-05-24 | 2003-11-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Linearer Schwingspulenbetätiger, diesen Betätiger enthaltende Vorrichtung, sowie Verfahren zu Herstellung |
EP1953903A1 (de) * | 2007-01-30 | 2008-08-06 | Magtronics Technology Inc. | Schwingspulenmotor und Verfahren zur Nutzung einer magnetischen Rückstellkraft zur Verschiebungssteuerung |
-
2000
- 2000-08-25 DE DE2000141939 patent/DE10041939A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1365498A2 (de) * | 2002-05-24 | 2003-11-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Linearer Schwingspulenbetätiger, diesen Betätiger enthaltende Vorrichtung, sowie Verfahren zu Herstellung |
EP1365498A3 (de) * | 2002-05-24 | 2006-07-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Linearer Schwingspulenbetätiger, diesen Betätiger enthaltende Vorrichtung, sowie Verfahren zu Herstellung |
EP1953903A1 (de) * | 2007-01-30 | 2008-08-06 | Magtronics Technology Inc. | Schwingspulenmotor und Verfahren zur Nutzung einer magnetischen Rückstellkraft zur Verschiebungssteuerung |
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