DE2540908A1 - Expansion compensation for eddy current drives - has driving unit surface divided by slots bridged by conductors - Google Patents

Abstract

The driving unit surface (16) interacting with the inductor coil unit has slots (15, 15') dividing it into individual sections (6'). They extend over the zone convered by the coil. The surface (6) has conducting bridges across the slots which allow a change of position and size of the slots w.r.t. the driving unit. This is cheaper and simpler than using a coolant to prevent distortion of the driving unit by eddy current heat loss.

Description

Dehnungsausgleich an Wirbelstromantrieben Die erfindung betrifft einen Dehnungsausgleich an Wirbelstromantrieben mit mindestens einem als Induktorkamm ausgebildeten Spulenaggregat, dem eine Antriebseinheit mit einer mit dem Induktorkamm zusammenwirkenden Gegenfläche aus elektrisch leitendem Material zugeordnet ist.Expansion compensation on eddy current drives The invention relates to a Expansion compensation on eddy current drives with at least one as an inductor comb trained coil unit, which has a drive unit with one with the inductor comb cooperating mating surface made of electrically conductive material is assigned.

In der Gegenfläche, die beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer besteht, werden mittels des Induktorkamms bzwO der Induktorkämme Wirbelströme erzeugt, und die damit verbundene Kraftwirkung zwischen dem ortsfesten und dem beweglichen Bestandteil des Wirbelstromantriebs zur Erzeugung einer geradlinigen Bewegung (Linear-Antrieb) oder einer Umlaufbewegung (Scheibenläufer-Antri eb) ausgenutzt.In the opposite surface, which is made of aluminum or copper, for example, Eddy currents are generated by means of the inductor comb or the inductor comb, and the associated force between the stationary and the movable component of the eddy current drive to generate a linear movement (linear drive) or an orbital movement (pancake drive).

Das gut leitende Material der Gegenfläche wird durch die Wirbelströme aufgeheizt und dehnt sich infolgedessen aus. Die auftretenden Dehnungen führen zu Verwerfungen und Materialspannungen innerhalb der Wirbelstromantriebe, deren Leistung infolgedessen zur Vermeidung betrieblicher Schwierigkeiten begrenzt werden muß.The highly conductive material of the opposing surface is caused by the eddy currents heated up and expanded as a result. The elongations that occur lead to Distortions and material tension within the eddy current drives, their performance consequently, it must be limited in order to avoid operational difficulties.

Die durch die Aufheizung bedingte Störanfälligkeit ist deshalb besonders schwerwiegend, weil das gut leitende Material im Regelfall eine im Vergleich zu seiner Flächenausdehnung geringe Materialstärke (Dicke) aufweisen muß.The susceptibility to failure caused by the heating is therefore special serious because the highly conductive material is usually a compared to its surface area must have low material thickness (thickness).

Zur Vermeidung der oben angeführten Schwierigkeiten ist bereits vorgeschlagen worden, die Wärmeausdehnung des gut leitenden Materials der Gegenfläche durch eine intensive Kühlung - beispielsweise durch Kühlung mit einer Kuhlflüssigkeit in einem geschlossenen Gehäuse - gering zu halten. Die Verwendung beispielsweise eines Öl-Kreislaufs ist jedoch in konstruktiver Hinsicht aufwendig und in vielen Fällen wirtschaftlich nicht mehr vertretbar.In order to avoid the difficulties listed above, this has already been proposed been, the thermal expansion of the good conductive material of the opposite surface through intensive cooling - for example through cooling with a cooling liquid in a closed housing - to be kept low. The use for example an oil circuit is, however, complex from a structural point of view and in many ways Cases no longer economically justifiable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wirbelstromantriebe - die als Linear-Antriebe oder Drehantriebe ausgebildet sind - in der Weise weiterzuentwickeln, daß durch Ausbildung eines Dehnungsausgleichs an den einer Erwärmung unterworfenen Bestandteilen die obengeschilderten Nachteile, insbesondere zusätzlicher konstruktiver Aufwand, vermieden werden.The invention is based on the task of eddy current drives - the are designed as linear drives or rotary drives - to be further developed in such a way that that by forming an expansion compensation on the subject to heating Components of the disadvantages outlined above, in particular additional constructive ones Effort to be avoided.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Gegenfläche durch in Bewegungsrichtung aufeinanderfolgende Einschnitte zumindest an ihrer Oberfläche in Einzelabschnitte unterteilt ist, wobei die Einschnitte sich mindestens über den von der Spule erfaßten Breitenbereich der Gegenfläche erstrecken, und daß die Gegenfläche im Bereich der Einschnitte elektrisch leitende Überbrückungseinrichtungen aufweist, welche eine Veränderung der Lage und Größe der Einschnitte bezüglich der Antriebseinheit zulassen.The problem is solved in that the mating surface by successive incisions in the direction of movement at least on their surface is divided into individual sections, the incisions at least over the the width range of the opposing surface covered by the coil extend, and that the opposing surface has electrically conductive bridging devices in the area of the incisions, which changes the position and size of the incisions with respect to the drive unit allow.

Das Wesen der Erfindung besteht also darin, daß die elektrisch leitende Gegenfläche zum Ausgleich der Wärmedehnung zumindest an ihrer Oberfläche in Einzelabschnitte unterteilt ist, wobei die Einzelabschnitte zur Vermeidung allzu großer Leistungsverluste elektrisch leitend überbrückt sind.The essence of the invention is that the electrically conductive Counter surface to compensate for the thermal expansion, at least on its surface in individual sections is subdivided, with the individual sections to avoid excessive power losses are electrically bridged.

Die Einschnitte können dabei in der Weise ausgebildet sein, daß sie entweder nur linienhafte Vertiefungen bilden, deren Tiefe nur einem Teil der Materialstärke (Dicke) der Gegenfläche entspricht, oder als Schlitze, in deren Bereich die Gegenfläche in vollständig voneinander getrennte Einzelabschnitte aufgeteilt ist. The incisions can be designed in such a way that they either only form linear depressions, the depth of which is only part of the material thickness (Thickness) corresponds to the mating surface, or as slots in the area of which the mating surface is divided into completely separate individual sections.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Einschnitte eine Buge bilden, in deren Bereich sich die voneinander getrennten Einzelabschnitte unter Bildung von Berührungsflächen gegenseitig überlappen.One embodiment of the invention is that the incisions Form a bend, in the area of which the separate individual sections are located overlap each other to form contact surfaces.

Zweckmäßigerweise sind die Einzelabschnitte jeweils in der Nähe des eine Berührungsfläche bildenden, überkragenden Endstücks an der Antriebseinheit befestigt. The individual sections are expediently each in the vicinity of the protruding end piece forming a contact surface on the drive unit attached.

Diese Befestigungsart hat den Vorteil, daß das von der Befestigungsstelle entfernt liegende Endstück sich bezüglich des zugehörigen überkragenden Endstücks des benachbarten Einzelabschnitts verschieben kann, Die Bildung von Verwerfungen, welche die Betriebssicherheit des Wirbelstromantriebs in Frage stellen, ist damit praktisch ausgeschlossen.This type of fastening has the advantage that the fastening point distant end piece with respect to the associated cantilevered end piece of the adjacent individual section can move, the formation of faults, which question the operational safety of the eddy current drive is thus practically impossible.

Bei Drehantrieben mit scheibenförmig ausgebildeter, drehbar gelagerter Antriebseinheit wird der Dehnungsausgleich vorteilhaft in der Weise ausgebildet, daß die Einschnitte als radiale Schlitze ausgebildet und am Umfang der Gegenfläche die Schlitze überspannende, elastisch verformbare Verbindungselemente aus elektrisch leitendem Material befestigt sind.In the case of rotary drives with a disk-shaped, rotatable bearing Drive unit, the expansion compensation is advantageously designed in such a way that that the incisions are designed as radial slots and on the circumference of the mating surface the slots spanning, elastically deformable connecting elements made of electrically conductive material are attached.

Die Verbindungselemente können dabei am Umfang beider benachbarter Einzelabschnitte befestigt sein; es ist jedoch auch möglich, die Verbindungselemente lediglich an einem Einzelabschnitt zu befestigen und sie in der Weise auszubilden, daß sie elastisch und frei beweglich am Umfang des benachbarten Einzelabschnitts anliegen.The connecting elements can be adjacent to the circumference of both Individual sections be attached; however, it is also possible to use the connecting elements only to be attached to a single section and designed in such a way that that they are elastic and freely movable on the circumference of the adjacent individual section issue.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des Dehnungsausgleichs für Drehantriebe besteht darin, daß die radialen Einschnitte jeweils paarweise, in Umfangsrichtung der Gegenfläche gesehen, in geringem Abstand nebeneinander liegen und von verschiedenen Oberflächen der Gegenfläche ausgehen, so daß zwischen den zusammengehörigen Einschnitten ein dehnungsweicher Abschnitt vorhanden ist, der Teil des Materials der Gegenfläche ist0 Bei dieser Ausführungsform ist also eine durch wechselseitig angeordnete Einschnitte unterteilte, jedoch im wesentlichen nicht unterbrochene Gegenfläche vorhanden.Another useful embodiment of the expansion compensation for Rotary drives consists in that the radial incisions are each paired in the circumferential direction seen from the opposite surface, lie next to each other at a small distance and are different from each other Surfaces of the mating surface go out, so that between the related Cuts a stretchable section is present, the part of the material of the mating surface ist0 In this embodiment there is one through mutually arranged incisions subdivided, but essentially uninterrupted, opposing surface is present.

Die in dieser Weise ausgebildete Gegenfläche läßt Verformungen zu, weist dabei aber gleichzeitig eine gut elektrisch leitende oberbrUckungseinrichtung auf, welche aus dem durch ein Einschnitt-Paar begrenzten dehnungsweichen Abschnitt besteht0 Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The mating surface formed in this way allows deformations, but at the same time has a highly electrically conductive bridging device which consists of the stretchable section delimited by a pair of incisions consists0 The subject matter of the invention is illustrated below with the aid of some in the drawing illustrated embodiments explained in more detail.

Es zeigen.Show it.

Fig. 1 eine Ansicht eines als Linear-Antrieb ausgebildeten Wirbelstromantriebs, Fig. 2 einen Schnitt durch den Wirbelstromantrieb nach Linie II - II in Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht eines mit radialen Sohlitzen versehenen Scheibenläufer-Antriebs, Fig. 4 eine Draufsicht eines mit dehnungsweichen Abschnitten versehenen Scheibenläufer-Antriebs, und Fig, 5 eine Ansicht der Ausfiihrungsform gemäß Fig. 4 in Richtung des Pfeiles V. 1 shows a view of an eddy current drive designed as a linear drive, FIG. 2 shows a section through the eddy current drive along line II - II in FIG. 1, 3 shows a plan view of a disk armature drive provided with radial sole seats, 4 shows a plan view of a disk armature drive provided with flexible sections; and FIG. 5 shows a view of the embodiment according to FIG. 4 in the direction of the arrow V.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Linear-Antrieb weist einen Induktorkamm 1 mit einer Spulenwicklung 1t und einem Spulenkern iii auf, welcher mittels Schrauben 2 an einer Halterung 3 befestigt ist.The linear drive shown in FIGS. 1 and 2 has an inductor comb 1 with a coil winding 1t and a coil core iii, which is attached to a bracket 3 by means of screws 2.

Dem Induktorkamm 1 ist eine Antriebseinheit 4 zugeordnet, welche im wesentlichen aus einer als Tragelement dienenden U-Schiene 5 und einer dem Spulenkamm gegen-Uberliegenden Gegenfläche 6 aus elektrisch gut leitendem Material (AluminiumS Kupfer) besteht.The inductor comb 1 is assigned a drive unit 4, which in the essentially of a U-rail 5 serving as a support element and one of the coil comb Opposite mating surface 6 made of material with good electrical conductivity (aluminum S. Copper).

In der Gegenfläche 6 werden mittels des Induktorkamms 1 Wirbelströme erzeugt, die es ermöglichen, die Antriebseinheit 4 nach links oder rechts zu bewegen (Doppelpfeil 7).Eddy currents are created in the opposing surface 6 by means of the inductor comb 1 generated that make it possible to move the drive unit 4 to the left or right (Double arrow 7).

Zur Vermeidung von Betriebsstörungen durch die in der Gegenfläche erzeugte Wärme ist diese durch Fugen 8 in Einzelabschnitte 62 unterteilt, welche sich im Bereich der Fugen unter Bildung von BerEhrungsSlächen 6'' bzw.To avoid malfunctions caused by the counter surface The heat generated is divided into individual sections 62 by joints 8, which in the area of the joints with the formation of 6 '' or

6"' gegenseitig überlappen. Die überkragenden Sndstücke, dvh. in der Abbildung die linksseitigen Endstücke der Einzelabschnitte 6', sind dabei jeweils mit 6" bezeichnet.6 "'overlap each other. The protruding end pieces, i.e. in the The left-hand end pieces of the individual sections 6 'are shown in each case denoted by 6 ".

Die Einzelabschnitte 6' der Gegenfläche 6 sind Jeweils in der Nähe der überkragenden Endstücke 6tt an der Antriebseinheit 4, d.h. an der Schiene 5 befestigt.The individual sections 6 'of the opposing surface 6 are each in the vicinity of the projecting end pieces 6tt on the drive unit 4, i.e. on the rail 5 attached.

Im Ausführungsbeispiel finden als Befestigungselemente Nieten 9 Verwendung.In the exemplary embodiment, rivets 9 are used as fastening elements.

Die Fugen 8 und die sich gegenseitig überlappenden Endstücke 6" bzw. 6ttt lassen eine Verschiebung der Einzelabschnitte 6' bezüglich der U-Sehiene 5 zu, ohne daß der elektrische Kontakt zwischen den Einzelabschnitten 6' in größerem Umfang unterbrochen wird.The joints 8 and the mutually overlapping end pieces 6 "or 6ttt allow the individual sections 6 ′ to be displaced with respect to the U-shaped rail 5 to, without the electrical contact between the individual sections 6 'in greater Scope is interrupted.

Der in Fig. 3 dargestellte Scheibenläufer-Antrieb weist vier Induktorkämme 1 auf, die paarweise zu beiden Seiten der scheibenförmigen Gegenfläche 6 angeordnet sind. Diese ist über eine Nabe 11 und eine dieser gegenüberliegende Klemmscheibe 12 mit einer Welle lo verbunden (vgl. dazu Fig. 5). Die Verwendung zweier sich bezüglich der Gegenfläche paarweise gegenüberliegender Induktorkämme hat den Vorteil, daß Schwankungen des Abstands zwischen der Gegenfläche und den Induktorkämmen sich nicht auf das Laufverhalten des Antriebs auswirken.The pancake drive shown in Fig. 3 has four inductor combs 1, which are arranged in pairs on both sides of the disk-shaped counter surface 6 are. This is via a hub 11 and a clamping disk opposite this 12 with a wave lo connected (cf. FIG. 5). The usage two inductor combs opposite one another in pairs with respect to the mating surface has the advantage that fluctuations in the distance between the opposing surface and the Inductor combs do not affect the running behavior of the drive.

Die scheibenförmige Gegenfläche 6 ist durch radiale Schlitze 13 - die sich zweckmäßigerweise annähernd bis an die Nabe 11 erstrecken - in Einzelabschnitte 6' unterteilt.The disk-shaped counter surface 6 is through radial slots 13 - which expediently extend approximately to the hub 11 - in individual sections 6 'divided.

Zur Vermeidung allzu großer Leistungsverluste ist jeder Schlitz 13 am Umfang der Gegenfläche mit einem elastisch verformbaren elektrisch leitenden Verbindungsblech 14 versehen, dessen Enden 14t am Umfang der benachbarten Einzelabschnitte 6 befestigt sind.To avoid excessive power losses, each slot is 13 on the circumference of the mating surface with an elastically deformable electrically conductive Connecting plate 14 provided, the ends 14t on the circumference of the adjacent individual sections 6 are attached.

Bei der AusfUhrungsform gemäß Fig0 4 und 5 ist die elektrisch leitende Gegenfläche 6 durch paarweise radiale Einschnitte 15 und 15 in Einzelabschnitte 6 unterteilt.In the embodiment according to FIGS. 4 and 5, it is electrically conductive Opposite surface 6 through pairs of radial incisions 15 and 15 in individual sections 6 divided.

Die zusammengehörigen Einsohnitte 15 und 15' -deren Tiefe geringer ist als die Materialstärke (Dicke) der Gegenfläche 6 - gehen dabei von verschiedenen Seiten der Gegenfläche aus, die Einschnitte 15 beispielsweise von der rechten Seite der Gegenfläche 6, die Einschnitte 15t von der linken Seite (val, Fig. 5). Die Gegenfläche wird im Bereich ihrer Oberflächen durch die Einschnitte 15 und 15t zwar in Einzelabschnitte 6t unterteilt, jedoch nicht durchgetrennt. The associated single center 15 and 15 '- the depth of which is less is than the material thickness (thickness) of the mating surface 6 - go by different Sides of the mating surface, the incisions 15, for example, from the right side the counter surface 6, the incisions 15t from the left side (val, Fig. 5). The opposite surface is in the area of their surfaces through the incisions 15 and 15t in individual sections 6t divided, but not severed.

Die Einsohnitte 15 uns 150 sind, in Umfangsrichtung der Gegenfläche 6 gesehen, gegeneinander versetzt angeordnet, so daß zwischen ihnen ein geringer Abstand 16 vorhanden ist, der durch das nicht weggeschnittene Material der Gegenfläche 6 gebildet wird0 Dieses nicht weggeschnittene Material 17, welches die Einzelabschnitte 6 miteinander verbindet, stellt einen dehnungsweichen Abschnitt dar, welcher es gestattet, die in der Gegenfläche auftretende Wärmedehnung in Umfangsrichtung durch Biegeverformung zu kompensieren.The Einohnitte 15 and 150 are in the circumferential direction of the opposite surface 6 seen, arranged offset from one another, so that a small amount between them Distance 16 is present, through the material of the opposing surface that has not been cut away 6 is formed 0 This not cut away material 17, which the individual sections 6 with each other connects, represents a stretchable section which allows the thermal expansion occurring in the opposite surface in the circumferential direction to compensate by bending deformation.

Die mit paarweisen Einschnitten versehene Ausführungsform, bei welcher die Gegenfläche 6 durch Schrauben 18 zwischen einer Klemmscheibe 12 und einer Nabe 11 festgehalten ist, hat den Vorteil, daß zwischen den Einzelabschnitten 6t auf der ganzen Breite der Gegenfläche 6 eine elektrische Verbindung zwischen den Einzelabschnitten 6' vorhanden ist und demzufolge die Wirbelstrombildung besonders wenig beeinträchtigt wird.The paired cut embodiment in which the mating surface 6 by screws 18 between a clamping disc 12 and a hub 11 is recorded, has the advantage that between the individual sections 6t on the entire width of the counter surface 6 an electrical connection between the individual sections 6 'is present and consequently affects the eddy current formation particularly little will.

Wie der Darstellung gemäß Fig. 4 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Einschnitte 15 und 15 über den Außendurchmesser der Nabe 11 hinaus bis in den Bereich der Klemmschrauben 18. As can be seen from the illustration according to FIG. 4, extend the incisions 15 and 15 beyond the outer diameter of the hub 11 into the Clamping screw area 18.

- Ansprüche - - Expectations -

Claims (5)

Aniprüche ½ 1.JDehnungsausgleich an Wirbelstromantrieben mit mindestens einen als Induktorkamm ausgebildeten Spulenaggregat, dem eine Antriebseinheit mit einer mit dem Induktorkamm zusammenwirkenden Gegenfläche aus elektrisch leitendem Material zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche (6) durch in Bewegungsrichtung aufeinanderfolgende Einschnitte (8, 13, 15, 15') zumindest an ihrer Oberfläche in Einzelabschnitte (6t) unterteilt ist, wobei die Einschnitte sich mindestens über den von der Spule erfaßten Breitenbereich der Gegenfläche erstrecken, und daß die Gegenfläche im Bereich der Einschnitte elektrisch leitende Uberbrückungseinrichtungen (6'', 6tut, 14, 17) aufweist, welche eine Veränderung der Lage und Größe der Einschnitte bezüglich der Antriebseinheit (4) zulassen. Anipreche ½ 1. Expansion compensation on eddy current drives with at least a coil unit designed as an inductor comb with a drive unit an electrically conductive counter surface that interacts with the inductor comb Material is assigned, characterized in that the mating surface (6) by in Movement direction successive incisions (8, 13, 15, 15 ') at least its surface is divided into individual sections (6t), the incisions extend at least over the width of the mating surface covered by the coil, and that the opposing surface in the region of the incisions has electrically conductive bridging devices (6 '', 6tut, 14, 17), which changes the position and size of the incisions allow with respect to the drive unit (4). 2. Dehnungsausgleich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte eine Fuge (8) bilden, in deren Bereich sich die voneinander getrennten Einzelabschnitte (62) unter Bildung von Berührungsflächen (6tut, 6"1) gegenseitig überlappen. 2. expansion compensation according to claim 1, characterized in that the incisions form a joint (8), in the area of which the mutually separated Individual sections (62) with the formation of contact surfaces (6tut, 6 "1) with each other overlap. 3. Dehnungsausgleich nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelabschnitte (62) Jeweils in der Nähe des eine Berührungsfläche bildenden, überkragenden Endstückes (62t) an der Antriebseinheit (4) befestigt sind0 3. expansion compensation according to claim 2, characterized in that the individual sections (62) each in the vicinity of the one forming a contact surface, projecting end piece (62t) are attached to the drive unit (4) 0 4. Dehnungsausgleich nach Anspruch 1, mit scheibenförmig ausgebildeter, drehbar gelagerter Antriebseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte als radiale Schlitze (13) ausgebildet und am Umfang der Gegenfläche (6) die Schlitze überspannende, elastisch verformbare Verbindungselemente (14) befestigt sind.4. Expansion compensation according to claim 1, with disk-shaped, rotatably mounted drive unit, characterized in that the incisions are designed as radial slots (13) and on the circumference of the mating surface (6), elastically deformable, spanning the slots Connecting elements (14) are attached. 5. Iebnungsausgleich nach Anspruch 1, mit scheibenförmig ausgebildeter, drehbar gelagerter Antriebseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Einschnitte jeweils paarweise, in Umfangsrichtung der Gegenfläche (6) gesehen, in geringem Abstand (16) nebeneinander liegen und von verschiedenen Oberflächen der Gegenfläche ausgehen, so daß zwischen den zusammengehörenden Einschnitten (15, 15') ein dehnungsweicher Abschnitt (17) vorhanden ist, der Teil des Materials der Gegenfläche (6) ist.5. leveling compensation according to claim 1, with disc-shaped, rotatably mounted drive unit, characterized in that the radial incisions in pairs, viewed in the circumferential direction of the counter surface (6), at a small distance (16) lie side by side and emanate from different surfaces of the opposite surface, so that between the mating incisions (15, 15 ') a soft stretch Section (17) is present, which is part of the material of the counter surface (6).