DE102006035678A1

DE102006035678A1 - Linearmotor mit Kraftwelligkeitsausgleich

Info

Publication number: DE102006035678A1
Application number: DE102006035678A
Authority: DE
Inventors: Zeljko Dr. Jajtic; Christian Volmert
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-02-14
Also published as: US20090256428A1; WO2008015149A1; JP2009545940A; US8076804B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Primärteil (2) für eine elektrische Maschine (1), wobei das Primärteil (2) zumindest aus einem Blechpaket (3) gebildet ist und an oder beiden Stirnseiten (S1, S2) zumindest ein flussführendes Element (10) zur Reduktion der Kraftwelligkeit aufweist und wobei das Primärteil (2) von einem Sekundärteil (7) durch einen ersten Luftspalt (delta1) beabstandet ist, wobei das Primärteil (2) im Bereich des flussführenden Elements (10) zumindest einen Abschnitt (delta2) aufweist, wobei der Abschnitt (delta2) nicht elektrisch leitfähig ist (kappa<SUB>e1</SUB> = 0) und eine vernachlässigbare niedrige magnetische Leitfähigkeit aufweist (µ<SUB>r</SUB> ≅ 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Primärteil für eine elektrische Maschine, wobei das Primärteil zumindest aus einem Blechpaket gebildet ist und an einer oder beiden Stirnseiten zumindest ein flussführendes Element zur Reduktion der Kraftwelligkeit aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Linearmotor mit einem derartigen Primärteil.
Linearmotoren weisen ein Primärteil und ein Sekundärteil auf. Dem Primärteil steht insbesondere das Sekundärteil gegenüber. Das Primärteil ist zur Bestromung mit elektrischem Strom vorgesehen. Das Sekundärteil weist beispielsweise Permanentmagnete oder bestrombare Wicklungen auf. Sowohl das Primärteil als auch das Sekundärteil weisen aktive magnetische Mittel zur Generierung magnetischer Felder auf.
Permanenterregte Linearmotoren weisen konstruktionsbedingt Kraftschwankungen auf, welche sich nachteilig auf Gleichlauf und Dynamik auswirken. Die Kraftschwankungen lassen sich zum Teil auf eine kleinere induzierte Spannungen in den Randspulen zurückführen.
Um den magnetischen Fluss von Erregerfeld des Sekundärteils und Hauptfeld des Primärteils zu führen, werden beim wicklungstragenden Teil des Motors (Primärteil) üblicherweise gezahnte Bleche verwendet. Zwischen den Erregerpolen und der gezahnten Struktur des Hauptfeldes findet eine magnetische Wechselwirkung statt, die zu parasitären Rastkräften, auch passive Kraftwelligkeit genannt, führt. Die Folge sind Vibrationen, unruhiger Lauf sowie Schleppfehler bei Bearbeitungsprozessen. Des Weiteren sind die induzierten Spannungen, d.h. die elektromotorischen Kräfte (EMK), in der Anfangs- und Endspule an den Stirnseiten des Primärteils aufgrund eines fehlenden magnetischen Rückschlusses in der Regel geringer ausgeprägt als in den mittleren Spulen. Dies hat zur Folge, dass der Motor keine symmetrisch induzierte Spannung besitzt und sich neben Krafteinbußen eine zusätzliche stromabhängige Kraftwelligkeit, auch aktive Kraftwelligkeit genannt, ergibt.
Aus der US 6 831 379 B2 ist ein Linearmotor bekannt, dessen Primärteil an den Stirnseiten des Blechpakets zu den Hauptzähnen zusätzliche Hilfszähne aufweist, wobei die Hilfszähne von dem Luftspalt zwischen Primär- und Sekundärteil durch einen zusätzlichen Luftspalt beabstandet sind. Dadurch wird die passive Kraftwelligkeit des Linearmotors, d.h. die Rastkraft, reduziert.
Nachteilig dabei ist, dass zwar die Rastkraft des Linearmotors reduziert ist, das Primärteil jedoch keine symmetrisch induzierten Spannungen in den einzelnen Wicklungen bzw. Spulen aufweist, d.h. es findet keine Reduzierung der aktiven Kraftwelligkeit statt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen gattungsgemäßen Linearmotor derart weiterzubilden, dass neben der Reduzierung der Rastkräfte auch eine Symmetrierung der elektromotorischen Kräfte stattfindet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Unterschied zu rotierenden Maschinen besitzen Linearmotoren naturgemäß Endbereiche, in welchem der elektromagnetische Teil des Motors endet. Wird ein Linearmotor beispielsweise in Kurzstatorbauweise ausgeführt, ergeben sich für das Primärteil zwei Endbereiche, die im Einflussbereich des Sekundärteils liegen. Die Enden des Primärteils wechselwirken mit dem Sekundärteil derart, dass dies einen maßgeblichen Einfluss auf die aktive Kraftwelligkeit und die passive Kraftwelligkeit (Rastkraft) hat.
Erfindungsgemäß weist der Linearmotor ein Primärteil und ein Sekundärteil auf, wobei Primärteil und Sekundärteil durch einen ersten Luftspalt voneinander beabstandet sind. Das Sekundärteil weist eine Folge von durch Permanentmagneten gebildeten Polen auf. Das Primärteil ist aus einem oder mehreren Blechpaketen gebildet, wobei das Blechpaket aus einer Vielzahl von Blechen aufgebaut ist. Das Primärteil weist eine Vielzahl von Nuten und Zähnen auf, wobei die Nuten zur Aufnahme der Primärteil-Wicklungen oder Spulen dienen. Die Wicklungen sind beispielsweise als eine Drei-Phasen-Wicklung eines Drehstromnetzes bzw. eines dreiphasigen Wechselstromes ausgebildet.
Die Linearmotoren sind insbesondere mit Bruchlochwicklungen und Zahnspulen im Primärteil ausgebildet, wobei die Nutteilung des Primärteils ungleich der Polteilung des Sekundärteils ist. Beispielsweise beträgt das Verhältnis von Nutteilung zu Polteilung (Nutteilung/Polteilung) = 8/12, 10/12, 11/12, 13/12, 14/12, 16/12.
An einer oder beiden Stirnseiten der Bleche bzw. des Blechpakets ist ein flussführendes Element zur Reduktion der Kraftwelligkeit angeordnet. Im Bereich des flussführenden Elements ist zumindest ein Abschnitt angeordnet, welcher gering elektrisch leitfähig ist (κ_el ≅ 0) und eine vernachlässigbare niedrige magnetische Leitfähigkeit aufweist (μ_r ≅ 1). Dieser Abschnitt wird nachfolgend als ,zweiter Luftspalt' bezeichnet. Der Luftspalt erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Breite und Tiefe des flussführenden Elements. Die Breite erstreckt sich in Bewegungsrichtung des Primärteils und die Tiefe quer zur Bewegungsrichtung des Primärteils.
Die elektrische Leitfähigkeit κ_el ist eine physikalische Größe, die die Fähigkeit eines Stoffes angibt, elektrischen Strom zu leiten. Die elektrische Leitfähigkeit κ_el ist mit dem spezifischen elektrischen Widerstand ρ verknüpft, wobei die elektrische Leitfähigkeit der Kehrwert des spezifischen Widerstandes ist (κ_el = 1/ρ).
Nach der elektrischen Leitfähigkeit unterteilt man Stoffe in

– Leiter (insbesondere alle Metalle, κ_el > 0),
– Isolatoren oder Nichtleiter (die meisten Nichtmetalle, κ_el ≅ 0),
– Halbleiter (z.B. Silizium, Germanium), wobei die Leitfähigkeit im Bereich zwischen Leitern und Nichtleitern liegt sowie
– Supraleiter, deren Leitfähigkeit unterhalb einer materialabhängigen Sprungtemperatur quasi „unendlich" ist.

Die magnetische Permeabilität μ bestimmt die Durchlässigkeit von Materie für magnetische Felder und wird durch das Verhältnis der magnetischen Flussdichte B zur magnetischen Feldstärke H ausgedrückt (μ = B/H), wobei μ sich aus der magnetischen Feldkonstante μ₀ und der spezifischen Permeabilitätszahl des Stoffes μ_r zusammensetzt (μ = μ₀μ_r). Die Permeabilitätszahl μ_r wird häufig auch als relative Permeabilität bezeichnet.
Nach der relativen Permeabilität μ_r wird unterschieden in

– ferromagnetische Stoffe (z.B. Eisen, Kobalt, Nickel, u_r >> 1), die das magnetische Feld erheblich stärken;
– paramagnetische Stoffe (z.B. Aluminium, Luft, μ_r ≅ 1), die das magnetische Feld sehr gering stärken; und
– diamagnetische Stoffe (z.B. Silber, Kupfer, μ_r < 1), die das magnetische Feld sehr gering schwächen.

Das flussführende Element ist an den Stirnseiten der einzelnen Bleche bzw. des gesamten Blechpakets angebracht und befindet sich an bzw. neben der jeweils letzten Nut bzw. des letzten bewickelten Zahns des Primärteils. Das flussführende Element selbst trägt keine Wicklung oder Spule.
Durch die Anbringung eines solchen flussführenden Elements und die Ausbildung einen zweiten Luftspaltes ist, neben der Reduktion der passiven Kraftwelligkeit, auch eine Reduktion der aktiven Kraftwelligkeit möglich. Die induzierten Spannungen in den wicklungstragenden Endzähnen des Primärteils wer den angehoben, wobei hier das Ziel eine möglichst gleichförmige EMK in allen Spulen des Primärteils ist. Durch Position des Zusatzluftspaltes kann die Flussverkettung bzgl. der letzten Spule, d.h. der jeweiligen Randspule an den Stirnseiten des Primärteils, gesteuert werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das Blechpaket zusammen mit dem flussführende Element zweiteilig ausgebildet, wobei das flussführende Element so zum Blechpaket positioniert ist, dass der zweite Luftspalt zwischen dem Blechpaket und dem flussführenden Element im Endbereich des Blechpakets ausgebildet ist.
Das flussführende Element ist vorteilhafterweise kraft-, stoff- oder formschlüssig am Blechpaket anbringbar. Das flussführende Element ist durch geeignete Verbindungen, wie beispielsweise durch Kleben, Schrauben, Einhaken oder durch eine Schwalbenschwanzverbindung am Blechpaket angebracht. Das flussführende Element kann auch an das Blechpaket geklemmt oder geklipst sein.
Der zweite Luftspalt kann ungefüllt, d.h. es befindet sich Luft zwischen dem Blechpaket und dem flussführenden Element, oder mittels eines elektrisch nicht leitenden und magnetisch nicht leitenden Materials, wie beispielsweise Kunststoff, ausgebildet sein. Kunststoff ist ein kostengünstiger Werkstoff und einfach verarbeitbar.
Zunächst werden ein oder mehrere Blechpakete, aus denen das Primärteil aufgebaut ist, hergestellt. Ein Blechpaket besteht aus mehreren Einzelblechen, wobei die Einzelbleche zu einem Paket zusammengefügt werden, beispielsweise durch Verbacken mit Backlack oder durch Verpressen. Besteht das Primärteil aus mehreren Blechpaketen, so werden diese entsprechend zusammengefügt. Anschließend wird das flussführende Element, welches im Wesentlichen die Form eines Zahns des Primärteils aufweist, an die beiden Stirnseiten des Primärteils angebracht, wobei zwischen Blechpaket und flussführendem Element ein zweiter Spalt durch beispielsweise eine Kunststoffschicht oder eine Kunststoffplatte ausgebildet wird. Das flussführende Element und die Kunststoffplatte können durch Verkleben, Verschrauben oder durch Einhaken am Blechpaket angebracht werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform sind das Blechpaket und das flussführende Element einteilig ausgebildet. Das flussführende Element selbst weist dabei den zweiten Luftspalt auf. Das Blechpaket kann nur auf einer Stirnseite oder auf beiden Stirnseiten flussführende Elemente aufweisen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird das flussführende Element bereits bei Anfertigung der Bleche ausgebildet, d.h. es liegt ein einteiliger Blechschnitt vor. Anschließend wird der zweite Luftspalt beispielsweise durch Ausstanzen eines Teilbereichs des flussführenden Elements ausgebildet. Im Bereich der Ausstanzung weist das als Endzahn des Primärteils ausgebildete flussführende Element schmale Stege auf. Die schmalen Stege werden magnetisch gesättigt und haben somit nur geringe Auswirkungen auf die Funktion des flussführenden Elements.
Es besteht die Möglichkeit, nicht jedes Blech mit einem flussführenden Element zu versehen. Beispielsweise weist nur jedes zweite Blech ein flussführendes Element auf. Bei einteiligen Primärteilen, d.h. Primärteilen mit nur einem Blechpaket, ist es möglich, dass jedes Blech nur ein flussführendes Element an einem Endbereich des Bleches aufweist. Die einzelnen Bleche können dann beispielsweise so zum Blechpaket zusammengefügt werden, dass durch Drehen der einzelnen Bleche das flussführende Element einmal nach links oder nach rechts ausgerichtet ist. Die Kraftwelligkeit ist damit gegenüber den bisher bekannten Möglichkeiten ausreichend reduziert.
Das Primärteil des Linearmotors kann aus mehreren in Bewegungsrichtung hintereinander angeordneten Blechpaketen bestehen. Demnach weisen die mittig angeordneten Blechpakete keine flussführenden Elemente auf, sondern es sind erfindungsgemäß lediglich flussführende Elemente an den jeweiligen Enden, also den Stirnseiten des Primärteils angeordnet. Dabei wird beispielsweise durch Drehen eines Bleches mit rechtsseitigem Element ein Blech mit linksseitigem Element, so dass an den Stirnseiten dieser Primärteile lückenlose Elemente vorhanden sind. Bei Primärteilen mit nur einem Blechpaket, also einteiligen Primärteilen, können an jeder Stirnseite des Blechpaketes flussführende Elemente vorgesehen werden.
Der zweite Luftspalt ist gemäß der zweiten Ausführungsform als einfacher Luftspalt ausgebildet, kann aber auch mit einem Füllstoff, wie beispielsweise Kunststoff, ausgefüllt sein.
Vorzugsweise gilt für die Breite B_δ2 des zweiten Luftspaltes (δ2) gilt: 0 < B_δ2. Durch die Breite des Luftspaltes kann gezielt Einfluss auf den magnetischen Fluss im flussführenden Element genommen werden. Je größer der Luftspalt ausgebildet ist, desto geringer ist der magnetische Fluss im Bereich des flussführenden Elements und umgekehrt.
Eine vorteilhafte Einflussnahme auf den magnetischen Fluss in dem flussführenden Element kann beispielsweise durch eine nicht konstante Breite B_δ2 des zweiten Luftspalts erfolgen. Die Abschnitte im Bereich der flussführenden Elemente an den gegenüberliegenden Stirnseiten können zueinander parallel oder auch anders ausgeführt sein. Der Abschnitt bzw. der zweite Luftspalt selbst kann beliebige geometrische Formen, wie beispielsweise L- oder Z-Formen oder auch elliptische Formen annehmen. Der Luftspalt liegt somit nicht in einer Ebene.
Vorteilhafterweise ist der zweite Luftspalt schräg zum ersten Luftspalt ausgebildet. Der zweite Luftspalt beginnt vorzugsweise an der der letzten Spule zugewandten Seite des flussführenden Elements, möglichst in der Nähe des ersten Luftspaltes zwischen Primär- und Sekundärteil, und verläuft schräg oder stufenförmig über die Breite des flussführenden Elements zu dessen Außenseite im Bereich der dem ersten Luft spalt abgewandten Seite. Dadurch wird eine bessere Anpassung zwischen Rastkraftbildung und Flussverkettung mit der letzten, d.h. sich in der Nut der Stirnseite befindlichen, Spule oder Wicklung ermöglicht.
Vorzugsweise ist die dem ersten Luftspalt gegenüberliegende Fläche des flussführenden Elementes gerundet. Das flussführende Element beispielsweise abgerundete Ecken auf. Diese Maßnahme trägt zur Reduktion der Rastkräfte bei.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das flussführende Element nicht über die gesamte Breite eines Blechpakets ausgebildet. Die Breite des Blechpakets erstreckt sich quer zur Bewegungsrichtung des Primärteils. So erstreckt sich beispielsweise das flussführende Element nur über einen Teilbereich des Blechpakets, wobei das flussführende Element dann beispielsweise mittig am Blechpaket angeordnet sein kann. Durch die Ausbildung von nur teilweisen flussführenden Elementen kann die Anpassung zwischen passiver und aktiver Kraftwelligkeit gemäß den entsprechenden Anforderungen an den Linearmotor vorgenommen werden.
Beim erfindungsgemäßen Linearmotor wird durch die Position bzw. Einbringung des Zusatzluftspaltes im oder am flussführenden Element die aktive und passive Kraftwelligkeit reduziert. Insbesondere findet durch die Einbringung des zweiten Luftspaltes eine Symmetrierung der induzierten Spannung in den Wicklungen des Primärteils statt. Das flussführende Element dient zur Reduktion der Rastkraft über die Länge des Primärteils und zur Erhöhung der Nutzkraft des Linearmotors.
Das flussführende Element weist eine vorgebbare Breite auf, wobei sich die Breite des flussführenden Elements in Bewegungsrichtung des Primärteils erstreckt. Durch die Breite des flussführenden Elements kann der magnetische Fluss im flussführenden Element gezielt in einer vorteilhaften Weise beeinflusst werden.
Weiterhin weist das flussführende Element zu dem bzw. den benachbarten bewickelten Zähnen des Blechpakets einen Abstand auf. Vorteilhafterweise wird der Abstand des flussführenden Elements zu dem bzw. den benachbarten Zähnen so gewählt, dass dieser der Polteilung des Sekundärteils entspricht, damit eine möglichst hohe Flussverkettung mit der letzten Spule und somit eine gewollte Anhebung der induzierten Spannung der letzten Spule erfolgt.
Für eine bauraumoptimierte Ausführung des Linearmotors werden eine minimale Breite sowie ein möglichst geringer Abstand des flussführenden Elements angestrebt. Dadurch ergibt sich ein optimaler Abstand des flussführenden Elements vom benachbarten bewickelten Zahn, der kleiner als die Polteilung des Sekundärteils ist.
Wird beispielsweise ein hohe Anziehungskraft zwischen Primär- und Sekundärteil angestrebt, beispielsweise zwecks Vorspannkraft bei einer Luftlagerung, ist der optimale Abstand des flussführenden Elements vom benachbarten Zahn größer als die Polteilung des Sekundärteils ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Primärteil ist vorzugsweise für einen Linearmotor vorgesehen. Das Primärteil kann aber auch in rotatorischen Maschinen eingesetzt werden, wobei der Stator Endbereiche aufweist, wie beispielsweise segmentierte rotatorische Motoren.
In der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine erste Ausführungsform eines Linearmotors mit einer ersten Ausgestaltung eines flussführenden Elementes;
2 einen Ausschnitt eines Primärteils des Linearmotors gemäß 1 mit einer zweiten Ausgestaltung des flussführenden Elementes;
3 einen weiteren Ausschnitt eines Primärteils des Linearmotors gemäß 1 mit einer dritten Ausgestaltung des flussführenden Elementes;
4 eine zweite Ausführungsform eines Linearmotors mit einer vierten Ausgestaltung des flussführenden Elementes;
5 einen Ausschnitt eines Primärteils des Linearmotors gemäß 4 mit einer fünften Ausgestaltung des flussführenden Elements; und
6 einen weiteren Ausschnitt eines Primärteils des Linearmotors gemäß 4 mit einer sechsten Ausgestaltung des flussführenden Elements.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearmotors 1 mit einer ersten Ausgestaltung eines flussführenden Elementes 10. 1 zeigt eine Seitenansicht eines prinzipiell dargestellten Synchronlinearmotors 1, der ein oder mehrere Blechpakete 3 aufweist, deren jeweilige Bleche parallel zur Zeichenebene geschichtet sind und die das Primärteil 2 bilden. Die Bewegungsrichtung des Linearmotors 1 ist durch den Pfeil R angegeben. Das Primärteil 2 weist ferner die Spulen 4 auf. Die Spulen 4 umschließen die Zähne 5 des Primärteils 2 derart, dass sich in einer Nut 6 unterschiedliche Spulen 4 befinden. Weiterhin weist der Linearmotor 1 das Sekundärteil 7 mit den Permanentmagneten 8 auf. Das Sekundärteil 7 ist auf einem nicht näher dargestellten Maschinenbett positioniert. Die Permanentmagnete 8 sind mit der Polteilung τ_M angeordnet. Die Polteilung τ_M kann sich aber auch durch elektrische Erregung einer im Sekundärteil 7 angeordneten Erregerwicklung ausbilden. Primärteil 2 und Sekundärteil 7 sind durch den ersten Luftspalt δ1 voneinander beabstandet.
An den Stirnseiten S1 und S2 des Blechpakets 3 ist jeweils ein flussführendes Element 10 zur Reduktion der Kraftwellig keit angeordnet, wobei am flussführenden Element 10 ein zweiter Luftspalt δ2 ausgebildet ist. Das flussführende Element 10 weist beispielsweise die gleichen geometrischen Abmessungen wie ein Zahn 5 des Blechpakets 3 auf, wobei die dem ersten Luftspalt δ1 gegenüberliegende Fläche 11 des flussführenden Elementes 10 gerundet ist. Die Fläche 11 kann auch nur abgerundete Ecken mit einem vorgegebenen Radius aufweisen.
Das Blechpaket 3 und das flussführende Element 10 sind zweiteilig ausgebildet. Das Element 10 ist kraft-, stoff- oder formschlüssig am Blechpaket 3 anbringbar. Das flussführende Element 10 ist durch geeignete Verbindungen, wie beispielsweise durch Kleben, Schrauben, Einhaken oder durch eine Schwalbenschwanzverbindung am Blechpaket 3 angebracht. Das flussführende Element 10 kann auch an das Blechpaket 3 geklemmt oder geklipst sein. Der zweite Luftspalt δ2 ist mittels eines elektrisch und magnetisch nicht leitenden Materials, wie beispielsweise einer Kunststoffplatte, ausgebildet.
Das flussführende Element 10 weist die vorgebbare Breite B₁₀ auf, wobei sich die Breite B₁₀ des flussführenden Elements 10 in Bewegungsrichtung des Primärteils 2 erstreckt.
Weiterhin weist das flussführende Element 10 zu dem benachbarten bewickelten Zahn 5 des Blechpakets 3 einen Abstand τ_F auf. Für eine bauraumoptimierte Ausführung des Linearmotors 1 werden eine minimale Breite B₁₀ sowie ein möglichst geringer Abstand τ_F des flussführenden Elements 10 zum benachbarten Zahn 5 angestrebt.
2 und 3 zeigen verschiedene Ausgestaltungen des Primärteils 2 und des flussführenden Elementes 10 sowie des am Element 10 befindlichen zweiten Luftspaltes δ2.
2 zeigt ein flussführendes Element 10, dessen Breite B₁₀ der Breite B₅ eines Zahns 5 des Blechpaktes 3 entspricht. Der Luftspalt δ2 ist senkrecht zum nicht dargestellten Luftspalt δ1 zwischen Primärteil 2 und nicht dargestelltem Sekundärteil 7 angeordnet.
3 zeigt ein flussführendes Element 10, welches an der dem nicht gezeigten Luftspalt δ1 zugewandten Seite keine abgerundeten Ecken aufweist. Der zweite Luftspalt δ2 ist so ausgestaltet, dass das flussführende Element 10 am Blechpaket eingehakt werden kann. Der Abstand τ_F des flussführenden Elements 10 zu dem benachbarten bewickelten Zahn 5 entspricht der Nutteilung τ_N des Primärteils 2.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform des Linearmotors 1, wobei Blechpaket 3 und flussführendes Element 10 einteilig ausgebildet sind. Das flussführende Element 10 selbst weist dabei den zweiten Luftspalt δ2 auf. Der Luftspalt δ2 wird beispielsweise durch Ausstanzen eines Teilbereichs des Elementes 10 gebildet. Im Bereich der Ausstanzung weist das als Endzahn des Primärteils 2 ausgebildete flussführende Element 10 schmale Stege 9 auf. Die schmalen Stege 9 werden nach Inbetriebnahme des Motors 1 magnetisch gesättigt und haben somit fast keine Auswirkung auf die Funktion des flussführenden Elements 10. Der zweite Luftspalt δ2 ist gemäß der zweiten Ausführungsform nach 4 als einfacher Luftspalt ausgebildet, kann aber auch mit einem Füllstoff, wie beispielsweise Kunststoff, ausgefüllt sein.
Wie aus 4 ersichtlich, ist der zweite Luftspalt δ2, insbesondere bei der einteiligen Ausführungsform von Blechpaket 3 und Element 10, schräg zum ersten Luftspalt δ1 ausgebildet. Der zweite Luftspalt δ2 verläuft schräg über die Breite B₁₀ des flussführenden Elements 10. Dadurch wird eine bessere Anpassung zwischen Rastkraftbildung und Flussverkettung mit der letzten, d.h. sich in der Nut 6 der Stirnseite S2 befindlichen, Spule oder Wicklung 4 ermöglicht.
5 und 6 zeigen weitere Ausgestaltungen des flussführenden Elements 10. Der Abschnitt bzw. der zweite Luftspalt δ2 selbst kann beliebige geometrische Formen, wie beispielsweise L- oder Z-Formen oder auch elliptische Formen annehmen.

Claims

Primärteil (2) für eine elektrische Maschine (1), wobei das Primärteil (2) zumindest aus einem Blechpaket (3) gebildet ist und an einer oder beiden Stirnseiten (S1, S2) zumindest ein flussführendes Element (10) zur Reduktion der Kraftwelligkeit aufweist, und wobei das Primärteil (2) von einem Sekundärteil (7) durch einen ersten Luftspalt (δ1) beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärteil (2) im Bereich des flussführenden Elements (10) zumindest einen Abschnitt (δ2) aufweist, wobei der Abschnitt (δ2) gering elektrisch leitfähig ist (κ_el ≅ 0) und eine vernachlässigbare niedrige magnetische Leitfähigkeit aufweist (μ_r≅ 1).
Primärteil (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (3) zusammen mit dem flussführenden Element (10) einteilig oder zweiteilig ausgebildet ist.
Primärteil (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flussführende Element (10) kraft-, stoff- oder formschlüssig am Blechpaket (3) anbringbar ist.
Primärteil (2) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (δ2) mittels Kunststoff ausgebildet ist.
Primärteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Breite B_δ2 des zweiten Luftspaltes (δ2) gilt: 0 < B_δ2.
Primärteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das flussführende Element (10) durch einen vorgebbaren Abstand (τ_F) von einem benachbarten Zahn (5) des Primärteils (2) beabstan det ist, wobei für den Abstand (τ_F) gilt: τ_F = τ_M, wobei τ_M die Polteilung des Sekundärteils (7) ist.
Primärteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flussführende Element (10) durch einen vorgebbaren Abstand (τ_F) von einem benachbarten Zahn (5) des Primärteils (2) beabstandet ist, wobei für den Abstand (τ_F) gilt: τ_F < τ_M oder τ_F > τ_M, wobei τ_M die Polteilung des Sekundärteils (7) ist.
Primärteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem ersten Luftspalt (δ1) zugewandte Fläche (11) und/oder Ecken des flussführenden Elementes (10) mit einem vorgebbaren Radius abgerundet ausgebildet sind.
Linearmotor (1) mit mindestens einem Primärteil (2) und mindestens einem Sekundärteil (7), wobei Primärteil (2) und Sekundärteil (7) durch einen ersten Luftspalt (δ1) voneinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor (1) ein Primärteil (2) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.