DE2151907A1

DE2151907A1 - Linearmotoreinrichtung fuer Tuerantrieb

Info

Publication number: DE2151907A1
Application number: DE19712151907
Authority: DE
Inventors: Klaus Bremer
Original assignee: CONZ ELECTRICITAETS GmbH
Current assignee: CONZ ELECTRICITAETS GmbH
Priority date: 1971-10-19
Filing date: 1971-10-19
Publication date: 1972-11-16
Also published as: FR2157386A5; CH547422A; SE386706B; DE2151907B2; IT969613B; GB1406316A

Description

CONZ Elektricitäts-Gesellschaft 14. Oktober 197I mit "beschränkter Haftung Conz 22 - Dru/le

2 Hamburg-Bahrenfeld, Gasstraße 6/10

Linearmotoreinrichtung für Türantrieb

Die Erfindung bezieht eich auf eine Lineannotoreinrichtung für Türantriebe, wobei ein mit Mehrphasenstrom gespeister Linearmotor in Doppelkammausführung mit seiner Zugkraft auf einen dagegen verschiebbaren Sekundärteil aus Nichteisenmetall die Tür bewegt und ein in Bewegungsrichtung neben dem Linearkamai angebrachter, mit veränderbarem Gleichstrom gespeister Magnet als Wirbelstrombremse die Türgeschwindigkeit steuert.

Türantriebe und Linearmotoren sind bereits bekannt geworden (US-PS 1 95O 6Ί1). Hierbei übernahm der Linearmotor a\xßer der Funktion des Türantriebs noch diejenige eines magnetischen Bremslüfters für eine durch Federkraft wirkende Mechanisch© Bremse. Letztere sorgte e.uch für die Offen- und Zu-Haltung der Tür in den End-Stellungen. Bei dieser bekannten Einrichtung waxen natürlich die Bremsenteile einer mechanischen Abnutzung unterworfen und die Bremseinrichtung inu3fce öfters nachgestellt werden.

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Weiterhin sind Linearmotoren bekannt geworden (DT-PS 970 676), bei denen durch ein zum Wanderfeld zusätzliches oder dem Wanderfeld überlagertes Gleichfeld die Geschwindigkeit des Sekundärteils durch Wirbelatrombremsung beeinflußt wird. Die bei Türantrieben "besonders stark auftretenden speziellen Probleme, wie das Offen- und Zu-Halten der Tür sowie ihr wechselnder Reibungswiderstand, wurden jedoch in diesen früheren Veröffentlichungen nicht angesprochen und auch kein Weg zur Losung dieser Probleme angegeben.

Ferner wird bei diesen früheren Einrichtungen mit Wirbelstrombremsung durch Gleichstromerregung nichts dagegen unternommen, daß bei kleinen Türgeschwindigkeiten die Bremskraft der Wirbelstrombremse auf die Tür stark abnimmt und unbrauchbar klein wird, sofern man die Gleichstromwicklung in Nuten und auf Eisenquerschnitten von der Größe derjenigen der Betriebswicklung des Linearkamms unterbringt. Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art ergibt sich so eine nachteilige Abhängigkeit der kleinen Türgeschwindigkeiten von der augenblicklichen Reibung und von zufälligen Klemmungen.

Weiterhin gibt es seit langer Zeit zusätzliche elektromagnetisch betätigte Türsperren und Klinken, die alle eines besonderen Netzes für die Kontaktbetätigung bedürfen, das bei Antrieb durch einen Linearmotor zusätzlich zu dessen Stromversorgung hinzukäme.

Demgegenüber stellt sich die Erfindung die Aufgabe, mit Hilfe der sowieso vorhandenen Wirbelstrombremse ohne zusätzliche Stromkreise auch die Funktion der Offen- und Zu-HaItung der Tür auszuüben. Die Zu- und Offen-Haltung der Tür soll auch in Dauereinschaltung ohne Überhitzung der Wicklung der Wirbelstrombremse möglich sein. Die neue Bremseinrichtung soll abnutzungs- und wartungsfrei

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Bein· Obendrein soll die Größe der Kräfte für die Zu- und Offen-Haltrung auch einstellbar sein· In einer Ausgestaltung dieser Grundaufgabe soll weiter die Türge- " sehwindigkeit bei kleinen Veiten derselben unabhängig von Jeweils wechselnden Türreibungen und -klemmungen sein.

Die Erfindung lost diese Aufgabe dadurch, daß in den Türendstellungen über den (die) Eisenkern(e) der Wirbelstrombremse(n), über seine (ihre) Poletücke und über an Sekundärteil fest angebrachte(n) Eisenanker der magnetische Fluß zur Erzeugung einer stellbaren magnetischen Zuhalte- (Offenhalte)-Kraft gebildet wird, wobei gleichseitig durch die Anordnung dieser Eisenanker gegenüber dem Nichteisen-Sekundärteil und gegenüber diesen Folstücken (ein) Teilweg(e) dieses magnetischen Flusses im Nichteisenmetall oder in Luft erzwungen und gangbar ist (sind)·

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Einrichtung sind den Ansprüchen zu entnehmen, weiter die Ausgestaltung der Erfindung mit einer an sich bekannten Wirbelstrombremse speziell für die Beherrschung der kleinen Türgeschwindigkeiten und der Endstellungen.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1a die Einrichtung nach der Erfindung durch bis nc zusammenwirken von an sich bekannte«

Linearmotor in Doppelkammausführung und Wirbelstrombremse mit dem erfindungsgemäßen Merkmal der Doppelfunktion der Wirbelstrombremse als Bremse und gleichzeitig als Zu- uiid Offenhalte-Organ,

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Pig. 2a die Einrichtung nach der Erfindung mit ^Xß zungenförinig gestaltetem Eisenanker, wobei dieser in die eisenfreie Fläche des Sekundärteils eingelassen ist,

Fig. 3a die Einrichtung nach der Erfindung gemäß ¹⁸ ^ mit auf der Oberkante und/oder Unterkante

des Sekundärteils rasterförmig angeordnetem(n) Eisenanker(n),

Pig. 4 das Diagramm, der Kräfte auf die üPür hinweisend ohne und mit Wirbelstrombremse und die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Virbelstrombremsen-Abmessungen erreichbare Gesamtkraft P-W.

Anhand dieser Figuren werden nachfolgend die Einzelheiten der Erfindung beschrieben:

Fig. 1a zeigt in der Seitenansicht den an sich bekannten Linearmotor 2 in Doppelkammausführung, mit üblichen Nutgrößen, Nutteilungen, Polteilungen und Spulenweiten sowie einen ebenfalls bekannten Sekundärteil 8. Nahe dem Kamm 2 liegt in Bewegungsrichtung des Sekundärteils 8 eine als solche nach ihrer Funktion ohne die erfinderischen Ausgestaltungen ebenfalls bekannte Wirbelstrombremse 11, die aber nach der Erfindung neben ihrer Funktion als Bremse noch diejenige einer Zu- und Offen-Halteeinrichtung übernimmt. In der Enc&ellung 4 legt sich ein Eisenanker 5» der quer zur relativen Bewegungsrichtung des Sekundärteils 8 auf".letzterem befestigt ist, in sehr kleinem Abstand vor die Polötücke *> der Wirbelstrombremse 11» Ein mechanisches Berühren bzw. ein Stoß braucht damit nicht verbunden zu sein; die Entfernung zwischen Folkanten J und Eisenanker soll aber doch Kcglichtit klein sein. Auf der Rückseite dea

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Sekundärteils 8 liegt ein gleicher Eisenanker 6, der demzufolge vom Eisenanker 5 durch den eisenfreien Sekundärteil 8 getrennt ist. In der Endstellung 4 bildet sich also unter dem Einfluß des vom Gleichstrom der Spule 16 erregten Kerns 13 der Wirbelstrombremse 11 und seinen Polenden 3 ein magnetisches PeId aus, welches vom Polende 3 zum Eisenanker 5 verläuft, also im wesentlichen senkrecht zum Betriebsfluß der Bremse 11 gerichtet ist. Vom Eisenkern 5 verläuft dieser magnetische Fluß für die Haltekraft quer durch das Nichteisenmetall des Sekundärteils 8 zum Eisenanker 6 durch den Pfad 9 zur Polkante 3 des gegenüberliegenden Pols der Wirbelstrombremse 11. Hierdurch wird eine magnetische Haltekraft erzeugt, ohne Zuhilfenahme einer der bekannten zusätzlichen Einrichtungen elektromechanischer Art, wie Sperren und Klinken. Durch den Pfad 9 wird magnetisches Kleben verhindert.

Pig. 1b zeigt diese Variante der Erfindung im Schnitt und Pig. 1c in der Draufsicht.

Bei den bekannten Einrichtungen mit Steuerung der Geschwindigkeit des Sekundärteils eines Linearmotors durch eine Wirbelstrombremse wird die Wicklung der letzteren durchweg entweder in dieselben Ruten des Linearkamms oder in einem zweiten Paket mit vom ersten Paket nicht grundsätzlich ganz oder nicht in ganz bestimmter Hinsicht abgewandelten Hut-, Zahn- und Blechquerschnitts-Verliältniöaen untergebracht. Dies hat Unvollkoromenheiten, namentlich bei Türantrieben, zur Folge» Die Forderung, bei kleineren Türgeschwindigkeiten letztere unabhängig von Klemiaungen der Tür bzw» von zufälligen Reibungaunterschieden zu machen, führt zu Untersuchungen, die anhand von Fig. 4· erläutert werden. Ist V eine gewünschte kleine Türgeechwindigkeit, so müßte ohne Zuhilfenahme einer Wirbelstrcmbre-n3e durch reins Spannungssteuerung des Linearkarams

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die Charakteristik 2 eingestellt werden, wenn die Gegenkraft Gg vorhanden ist. Bei einer Schwankung der Gegenkraft und dem geänderten Vert G^ müßte die Charakteristik eingestellt werden, um dasselbe V zu erhalten. Kit einer gemäß der Erfindung dimensionierten Wirbelstrombremse kann jedoch die Charakteristik V/ und die Gesamtcharakteristik P-W eingestellt werden, die wunschgemäß die Charakteristiken G^ und Gp fast senkrecht schneidet und eine definierte Geschwindigkeit V unabhängig von der Schwankung G^. - G^ ergibt. Der gewünschte Verlauf von P-V bedingt eine große Kraft der Wirbelstrombremse 11, welche durch gegenüber dem Linearkamm großen Bktrauan15f, großen Polquerschnitt 13, große Polteilung 17 und größere Eisenpaketbreite erzielt wird. Diese Merkmale macht sich die Erfindung in einer Ausgestaltung zunutze. Diese Merkmale erlauben auch, die Wicklung der Wirbelstrombremse für dauernde Zu- oder Offen-Haltung eingeschaltet lassen zu können.

Dabei macht sich.die Erfindung weiter zunutze, daß durch die Erregung der Wirbelstrombremse 11 mit Gleichstrom die Eisenverluste im Kern 13 und Joch 14 durch TJmmagnetisierung entfallen, so daß ein massiver Eisenkern und ein massives Joch 14 für die Wirbelstrombremse 11 tragbar ist, umsoaiehr, als die magnetische Zeitkonstante der massiven Bauart für Türbedienungszwecke noch ausreichend klein ist. Andererseits hat die Kalkulation der beiden Herstellungsarten: Einerseits (massiver Eisenkern und in Spulen 18)eingewickelte Erregerwicklung 16 und andererseits (lameliierter genuteter Kern und eingewickelte Ein- oder Zwei-Schicht-Uicklung), ergeben, daß die erstere billiger ist.

Aus allen diesen Gründen benutzen dit Varianten dor Lr- ■ findung zur weiteren Verbesserung der TürGeschwindigkeits-Verhältnisse und der Haltekräfte·in den Endstellungen

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die aus den Pig. 1 bis 3 ersichtlichen, im Vergleich zu den entsprechenden Größen des Linearmotors großen Nuten, Polquerechnitte und Polteilungen. Umfangreiche Optimierungsrechnungen haben zu diesen Merkmalen geführt,und Messungen haben ihren Wert bestätigt.

Andere Varianten der Erfindung werden durch Pig. 2a bis 2d beschrieben. Hierbei wird der Eisenanker 7» 7* in das Nichteisenmetall des Sekundärteils 8 eingelassen.Er greift zungenförmig in den Luftspalt 19 zwischen den Polstücken 3 der Wirbelstrombremse 11 ein und bedeckt in der Endlage 4 die Polflächen der Bremse nur bo weit, daß eine hineinziehende magnetische Kraft übrig bleibt. Dabei kann ein einziger Eisenanker 7 oder auch zwei Eisenefnker 7» 7' in passendem Abstand voneinander angeordnet werden.

Fig. 2a neigt diese Anordnung in der Seitenansicht, Fig. 2b zeigt sie im Querschnitt. Hieraus ist die Einlassung des Eisenankers 7» 7¹ in den Nichteisen-Sekundärteil 8 erkenntlich.

Fig. 2c zeigt die Eisenanker 7» 7¹ in der Endlage zwischen den Polstücken 3. Aus den·Figuren 2a bis 2d sind die zusätzlichen Merkmale der gegenüber dem Kamm 2 großen Polteilung 17» des großen Nutraumes 15 und die großen Polquerschnitte 3» 13 der Wirbelstrombremse 11 ersichtlich. In diesen Varianten 2a bis 2d dient der Luftspalt 19 als Teilpfad zur Verhinderung magnetischen Klebens.

Fig. 3a bis 3d zeigen eine weitere Variante der Erfindung, bei welcher der (die) Eisenanker 7» 7¹ über und/oder unter den Polctücken 3 relativ zu denselben sich bewegen. Dabei zeigt die Fig. 3a diejenige Endstellung 4 der Tür,

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die bei feststehendem Sekundärteil einer Zuhaltung und Fig. 3d diejenige Endstellung, die bei feststehender Schiene einer Offenhaltung der Tür entspricht. Fig. Ja zeigt in Seitenansicht den Eisenanker 7 als Reiter auf dem Nichteisen-Sekundärteil 8, wobei zwei Varianten dieses Reiters dargestellt sind. Diese beiden Varianten sind auch aus Fig. Jb und 3c ersichtlich. Hach der in Fig* 3b dargestellten Variante umfaßt der Eisenanker 7 den ganzen Oberteil des Nichteisen-Sekundärteils 8; nach der Variante Fig. 3c ist der Nichteisen-Sekundärteil 8 an der Stelle des Reiters 7 ausgespart. Aus Fig. 3d wird das Offenhalten der Tür ersichtlich, wobei man den Nichteisen-Sekundärteil 8 mit seinem darauf befestigten Heiter 7 im Raum stillstehend, und die Einrichtung (2,11) an der Tür befestigt und mit dieser im Raum beweglich anzunehmen hat. Bei den Varianten Fig. 3a bis 3d wird magnetisches Kleben der Tür durch den Luftspalt 9 verhindert.

Die figürliche Ausgestaltung der Eisenanker 7 im einzelnen und ihre Zuordnung zu den Polstücken 3 der Wirbelstrombremse^) 11 kann dabei von der in den Figuren 1 bis 3 gezeichneten im Bedarfsfall auch etwas verschieden sein, wobei aber stets die erfindung3gemäße Doppelfunktion des gleichstroroerregten Teils 11 als Wirbelstrombremse und als Offen- bzw. Zu-HaIte-Einrichtung erhalten bleibt.

Mit der Erfindung ist es möglich, eine durch Linearmotor bewegte Tür in ihrer Geschwindigkeit, namentlich bei kleinen Werten derselben» ohne Zuhilfenahme von Geschwindigkeitomeßgliedern, mittels der nach den Merkmalen ausgestalteten Wirbelstrombremse bei schwankender Türreibung, gut zu boherrrc¹ · - und dazu<ci<0 Tür in iliren Endstellungen zu und offen r,d hüifcon oiine Klinken und zusätzliche elektromagnetische Einrichtungen, wobei cußerdeia diese Haltokräfto

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stellbar sind und wobei insbesondere keinerlei Verschleiß auftritt, wie er an den bekannten mechanischen Bremsenteilen auftritt. Die früher erforderliche Nachstellung solcher mechanischer bzw. elektromechanischer Bremsen infolge Verschleiß ist durch·die Erfindung entbehrlich geworden, ebenso sind Störungen durch Klemmen von Sperren und Klinken vermieden. Die zusätzlich zur Wirbelstrombremse erforderlichen Eisenanker 5» 6, 7 am Sekundärteil 8 sind einfache Eisenblechstreifen, deren Herstellungsund Anbringungskosten minimal sind. Die Erfindung bringt somit auch einen bedeutenden Vorteil hinsichtlich der Herstellungskosten.

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Claims

Patentansprüche

Λ. J Linearmotoreinrichtung für Türantrieb, bei dem ein mit Mehrphasenstrom gespeister Linearmotor in Doppelkammausführung mit seiner Zugkraft auf einen dagegen verschiebbaren Sekundärteil aus Nichteisenmetall die Tür bewegt und(ein) in Bewegungsrichtung neben dem Linearkamm angebracht e(r), ,mit veränderbarem Gleichstrom geepeiste(r) Magnet(e) als Wirbelstrombremse(n) die Türgeschwindigkeit steuert (steuern), dadurch gekennzeichnet,
daß in den Tür-Endstellungen (4) über den (die) Eisenkern(e) (3) der Wirbelstrombremse^) (11), über seine (ihre) Polstücke (3) und über am Sekundärteil (8) fest angebrachte(n) Eisenanker (5,6,7) si* diesem eisenfreien Sekundärteil und zu diesen Polstücken (3) (ein) Teilweg(e) (9) dieses magnetischen Flusses in dem Nichteisenmetall oder in der Luft erzwungen und gangbar ist (sind).
2. Linearmotoreinrichtung nach Anspruch 1, * dadurch gekennzeichnet, ^

daß der (die) am Sekundärteil angebrachte(n) Eisenanker (5,6,7) aus zwei senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordneten, zu beiden Seiten des Sekundärteils (8) befestigten, in den Endstellungen (4) in Bewegungsrichtung an die Polstücke (3) der Wirbelstrombremse(n) angrenzenden Eisenblechstücken (5,6,7) ■b-'i-rhen, die in der (den) Endstellung(en) (3) ei-,j ;..-{jnetischen Fluß für die Zuhaltung und Offenhaltung senkrecht zur Richtung des Betriebsflusses entstehen lassen, wobei das Nichteisen-

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material des Sekundärteils (8) gleichzeitig die Unterbrechung (9) zur Verhinderung masnetischen Klebens bildet und wobei $e eine Wirbelstrombremse für die Offen- und für die Zuhaltung rechts und links vom Linearkamm (2) angeordnet ist.
3. Linearmotoreinriehtung nach Anspruch:^, dadurch, gekennzeichnet,

daß der (die) am Sekundärteil angebrachte(n) Eisen-^ anker (7) in die Nichteisen-Fläche des Sekundärteils ' (8) eingelassen ist (sind), wobei er (sie) in der (den) Endstellung(en) (4) in Richtung der Bewegung an die Polstücke (5) der Wirbelstrombremse(n) angrenzt (angrenzen), wobei der Fluß für die Offen- und Zuhaltung in etwa derselben Richtung wie der Betriebsfluß verläuft, wobei ferner der (die) in Bewegungsrichtung sich erstreckende(n) Eisenankor (7) als Zunge(n) (19) in den Raum zwischen zwei einander gegenüberliegenden Polstücken (3) der Wirbelstrombremse^) hineinragt (ragen) und magnetisches Kleben durch den (die) Luftspalt(e) zwischen den Polstücken (3) und Anker (7) verhindert ist.
4. Linearmotoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der (die) Eisenanker (7) für den magnetischen Kreis des Offen- bzw. Zuhalte-Flusses über und/oder unter den Polstücken (3) der Wirbelstrombremse(n) in der Nähe der Ober-und/oder Unterkante (12) des ßekundärteils (8) angeordnet ist (sind) und wobei eine einzige Wirbelstrombremse für Offen- und Zuhaltung benutzt wird.
5. Linearmotoreinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4_T dadurch gekennzeichnet,

daß zur Verstärkung der Zuhalte- und Bremskraft der WirbelBtrombremse(n) deren Polntücke (3) aus T-föricigon massiven eisernen Formatücken (13) bestehen, die an ein Joch bildendes flaches ΪΌπη-

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stück (14) angeschraubt sind, wobei der gegenseitige Abstand dieser Formstücke (13), der durch sie gebildete Hutraum (15) für die Erregerwicklung (16) und damit die Polteilung (1?) für das Gleichstromfeld ein Mehrfaches der entsprechenden Größen des Kammes (2) aufweisen, wobei weiter die Erreger-. wicklung (16) in die Formstücke (3) umfassende Isolierkörper (18) gewickelt ist und wobei die Paketbreite größer als diejenige des Linearmotors (2) ist. . -
6. Linearmotoreinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,

daß der aus Joch (14) und Formstücken (13) gebildete Eisenkern in an sich bekannter Fertigungsmethode lamelliert und aus Blech hergestellt ist.
7· Linearmotoreinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der nichteiserne Sekundärteil (8) in an sich bekannter Weise aus Kupfer, oder Aluminium, oder einem Material ähnlicher elektrischer Leitfähigkeit besteht,
8. Linearmotoreinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7_t dadurch gekennzeichnet,

daß in an sich bekannter Weise entweder der Sekundärteil (8) stillsteht und die Tür (1) mit dem Linearmotor (2) und der Bremse (3) sich bewegt, oder der Linearmotor (2) mit der Einrichtung (3) feststeht, und der Sekundärteil (8) mit der Tür (1) sich bewegt.

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