DE102009017549A1

DE102009017549A1 - Linear motor for operation with alternating current or rotary current, has primary part, secondary part and carrier with longitudinally extending flat surface, on which permanent magnets are arranged

Info

Publication number: DE102009017549A1
Application number: DE200910017549
Authority: DE
Inventors: Patrick Trolliet; Markus Sinner
Original assignee: Zollern Maschb Elemente & GmbH; Zollern Maschinenbauelemente & Cokg GmbH
Current assignee: Zollern Maschb Elemente & GmbH; Zollern Maschinenbauelemente & Cokg GmbH
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2010-10-21

Abstract

The linear motor (10) has a primary part (12), a secondary part (14) and a carrier (16) with a longitudinally extending flat surface, on which the permanent magnets (20) are arranged. Each of the magnet coils (22) has a straight section, which is at a distance to the permanent magnet and is parallel to the flat surface and runs transverse to the longitudinal direction.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearmotor zum Betrieb mit Wechselstrom oder Drehstrom mit einem Primärteil und einem Sekundärteil, welche mittels einer Führungseinrichtung relativ zueinander in einer Längsrichtung linear beweglich sind, wobei das Sekundärteil mindestens einen mit Permanentmagneten versehenen Träger aufweist, wobei das Primärteil mindestens zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete Magnetspulen sowie ein Joch aus weichmagnetischem Material aufweist, wobei das Joch in Längsrichtung hintereinander angeordnete Ausnehmungen aufweist, in denen die Magnetspulen wenigstens abschnittsweise aufgenommen sind, und wobei die Permanentmagnete in der Längsrichtung hintereinander mit abwechselnd dem Primärteil zugewandten Nord- und Südpolen angeordnet sind.The The invention relates to a linear motor for operation with alternating current or three-phase current with a primary part and a secondary part, which by means of a guide device relative to each other are linearly movable in a longitudinal direction, wherein the Secondary part at least one provided with permanent magnets Carrier, wherein the primary part at least two longitudinally successively arranged magnetic coils and a yoke of soft magnetic material, wherein the Yoke in the longitudinal direction successively arranged recesses in which the magnetic coils are received at least in sections are, and wherein the permanent magnets in the longitudinal direction one behind the other alternately with the primary part facing north and south poles are arranged.

Ein Linearmotor der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2005 053 042 A1 bekannt. Er weist ein zylinderförmiges Sekundärteil auf, an dessen Zylindermantelfläche außen eine Vielzahl von Permanentmagneten befestigt ist. Das Primärteil ist das Sekundärteil vollumfänglich umfassend ausgebildet und weist ein weichmagnetisches Joch auf, das in der Längsrichtung des Sekundärteils betrachtet hintereinander angeordnete Ausnehmungen aufweist. In jeder Ausnehmung sind die Wicklungen einer kreisrunden Ringspule aufgenommen, wobei in der so gebildeten Spulenanordnung mit mindestens zwei, vorzugsweise drei Phasen (Wechselstrom bzw. Drehstrom) ein axiales magnetisches Wanderfeld ausgebildet wird. Das Wanderfeld der Spulenanordnung wechselwirkt mit dem Magnetfeld der Permanentmagnete so, dass das Primärteil mit einer Kraft beaufschlagt wird, die es relativ zum Sekundärteil bewegt. Nachteilig an dem bekannten Linearmotor ist jedoch seine zylindrische Form. Die gekrümmte Außenfläche des Sekundärteils erschwert die Anbringung der Permanentmagnete, wenn diese beispielsweise flächig auf den Zylinder aufgeklebt werden. Dadurch ist die Herstellung des vorbekannten Linearmotors aufwendig und teuer.A linear motor of the type mentioned is from the DE 10 2005 053 042 A1 known. It has a cylindrical secondary part, on whose cylindrical outer surface outside a plurality of permanent magnets is attached. The primary part is the secondary part fully formed fully and has a soft magnetic yoke, which viewed in the longitudinal direction of the secondary part having successively arranged recesses. In each recess, the windings of a circular ring coil are accommodated, wherein in the thus formed coil arrangement with at least two, preferably three phases (alternating current or three-phase current) an axial magnetic traveling field is formed. The traveling field of the coil arrangement interacts with the magnetic field of the permanent magnets so that the primary part is acted upon by a force which moves it relative to the secondary part. However, a disadvantage of the known linear motor is its cylindrical shape. The curved outer surface of the secondary part complicates the attachment of the permanent magnets, for example, if they are glued flat on the cylinder. As a result, the production of the previously known linear motor is complicated and expensive.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Linearmotor der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass er günstiger hergestellt werden kann.It is therefore an object of the invention, a linear motor of the above so-called type in such a way that it cheaper can be produced.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mindestens eine Träger mindestens eine sich in Längsrichtung erstreckende ebene Oberfläche aufweist, auf der die Permanentmagnete angeordnet sind, und dass jede der Magnetspulen mindestens einen im Abstand zu den Permanentmagneten und im wesentlichen parallel zur ebenen Oberfläche und quer zur Längsrichtung verlaufenden geraden Abschnitt aufweist, wobei stets eine der Zahl der Magnetspulen entsprechende Zahl gerader Abschnitte in Längsrichtung hintereinander und zueinander im wesentlichen parallel verlaufen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The The object is achieved according to the invention that the at least one carrier at least one in Has longitudinally extending flat surface, on which the permanent magnets are arranged, and that each of the Magnetic coils at least one at a distance from the permanent magnets and substantially parallel to the planar surface and has a straight section running transversely to the longitudinal direction, always one of the number of magnetic coils corresponding number straighter Sections in the longitudinal direction one behind the other and to each other run substantially parallel. Advantageous developments The invention is the subject of the dependent claims.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass auf einer ebenen Oberfläche des Trägers standardmäßig quaderförmig hergestellte Permanentmagnete auf einfache Weise befestigt werden können, ohne dass es einer aufwendigen Nachbearbeitung der Permanentmagnete bedarf. Um den Luftspalt zwischen den Permanentmagneten und den Magnetspulen des Primärteils nicht unnötig groß auszugestalten, weist jede der Magnetspulen mindestens einen im Abstand zu den Permanentmagneten verlaufenden geraden Abschnitt auf, der im wesentlichen parallel zur ebenen Oberfläche verläuft, so dass der Luftspalt zwischen der Spule und den Permanentmagneten konstant gering ausgebildet sein kann. Es versteht sich von selbst, dass der Träger mehrere ebene Oberflächen aufweisen kann, auf denen Permanentmagnete in einer Reihe mit alternierenden, nach außen weisenden Nord- und Südpolen angeordnet sind. In diesem Fall weist jede der Spulen eine Anzahl von geraden Abschnitten auf, die der Anzahl der ebenen Oberflächen des Sekundärteils entspricht. Dabei ist stets eine Anzahl gerader Spulenabschnitte in der Längsrichtung hintereinander und im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnet.Of the Invention is based on the idea that on a flat surface the carrier standard cuboid produced permanent magnets are easily attached can, without it an elaborate post-processing of the Permanent magnets required. Around the air gap between the permanent magnets and the solenoid coils of the primary not unnecessary great design, each of the magnet coils has at least a straight section extending at a distance from the permanent magnets on, which is substantially parallel to the flat surface runs so that the air gap between the coil and the permanent magnet can be made constantly low. It understands itself, that the carrier has several flat surfaces may have, on which permanent magnets in a row with alternating, after arranged outside facing north and south poles are. In this case, each of the coils has a number of even ones Sections based on the number of flat surfaces of the secondary part corresponds. There is always a number straight coil sections in the longitudinal direction one behind the other and arranged substantially parallel to each other.

Es wird bevorzugt, dass die Magnetspulen eine identische Form aufweisen. Dies vereinfacht die Fertigung, indem beispielsweise vorgefertigte Magnetspulen bereitgestellt werden und beim Zusammenbau des Linearmotors in das Joch eingesetzt werden. Auch die Fertigung des Jochs wird dadurch vereinfacht, da es dann eine periodische Abfolge von identischen Ausnehmungen zur Aufnahme der Magnetspulen aufweisen kann.It It is preferred that the magnetic coils have an identical shape. This simplifies the production by, for example, prefabricated Solenoids are provided and during assembly of the linear motor be used in the yoke. Also the production of the yoke becomes simplified because it then a periodic sequence of identical Can have recesses for receiving the magnetic coils.

Es wird bevorzugt, dass die Führungseinrichtung ein Lager aufweist, an dem das Primärteil auf dem Sekundärteil aufliegt. Das Lager ist zweckmäßig ein Wälzlager oder ein Gleitlager. Die Reibung zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil wird dadurch reduziert, und die Magnetspulen kommen nicht mit Teilen des Sekundärteils in Berührung.It it is preferred that the guide means a bearing comprising, on which the primary part on the secondary part rests. The camp is appropriate a rolling bearing or a plain bearing. The friction between the primary part and the secondary part is thereby reduced, and the magnetic coils do not come into contact with parts of the abutment.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umgreift das Primärteil das Sekundärteil zumindest teilweise. Dabei wird bevorzugt, dass die Magnetspulen das Sekundärteil einschließende Ringspulen sind. Diese sind jedoch nicht kreisrund ausgebildet, wie bei vorbekannten Linearmotoren, sondern weisen erfindungsgemäß mindestens einen geraden Abschnitt auf. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei der der Träger im Querschnitt die Form eines Vielecks, vorzugsweise eines Rechtecks, aufweist und bei der die Magnetspulen jeweils eine der Zahl der Seiten des Vielecks entsprechende Zahl gerader Abschnitte aufweisen, die jeweils im wesentlichen parallel zu einer mit einer Reihe von Permanentmagneten versehenen Oberfläche des Trägers und im Abstand zu den Permanentmagneten verlaufen. Es ergibt sich somit eine Anordnung wie im vorbekannten Stand der Technik, wobei jedoch vorteilhaft die Permanentmagnete auf ebenen Flächen aufgebracht sind. Insbesondere bei der Rechteckform des Trägerquerschnitts wird der Vorteil erzielt, dass das Sekundärteil ringsum mit Permanentmagneten bestückt ist, so dass eine große Kraft zur Relativbewegung des Primärteils und des Sekundärteils erzielbar ist, wobei zusätzlich die Permanentmagnete aufgrund der Größe der für ihre Befestigung vorgesehenen Oberflächen am Träger große Abmessungen aufweisen können, so dass auch bei einfacher Fertigung große Magnetkräfte erzielt werden können.According to a preferred embodiment, the primary part at least partially surrounds the secondary part. It is preferred that the magnetic coils are the secondary part enclosing ring coils. However, these are not circular, as in previously known linear motors, but according to the invention have at least one straight section. Particularly advantageous is an embodiment in which the carrier in cross section has the shape of a polygon, preferably a rectangle, and in which the magnetic coils each one of the number of sides of the polygon corresponding number have straight portions, each extending substantially parallel to a provided with a series of permanent magnets surface of the carrier and at a distance from the permanent magnets. This results in an arrangement as in the prior art, but advantageously the permanent magnets are applied to flat surfaces. In particular, in the rectangular shape of the carrier cross-section, the advantage is achieved that the secondary part is fitted around with permanent magnets, so that a large force for relative movement of the primary part and the secondary part can be achieved, in addition, the permanent magnets due to the size of the intended for their mounting surfaces on the support can have large dimensions, so that even with simple production large magnetic forces can be achieved.

Stets dann, wenn jede der Magnetspulen mehrere gerade Abschnitte aufweist, wird bevorzugt, dass diese durch gekrümmte Abschnitte miteinander verbunden sind. Dies vereinfacht den Fertigungsaufwand weiter, da der Spulendraht dann nicht unter Bildung allzu kleiner Krümmungsradien gebogen werden muß.Always when each of the solenoids has multiple straight sections, it is preferred that these be interconnected by curved sections are. This further simplifies the manufacturing effort, since the coil wire then not with the formation of too small radii of curvature must be bent.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Primärteil nach einer Seite eine sich über seine gesamte Länge erstreckende Öffnung auf. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Linearmotor eine große Länge aufweisen muß, so dass es notwendig ist, das Sekundärteil an zwischen seinen Enden gelegenen Stellen abzustützen. Die Magnetspulen können dann nicht rings um das Sekundärteil verlaufen, da sie sonst mit den Stützen kollidieren würden. Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt, dass die Magnetspulen jeweils im Querschnitt U-förmig sind und das Sekundärteil an drei Seiten umgreifen. Diese drei Seiten weisen wiederum zweckmäßig sich in Längsrichtung erstreckende ebene Oberflächen auf, auf denen die Permanentmagnete befestigt sind. Dabei wird bevorzugt, dass die Magnetspulen jeweils drei gerade Abschnitte aufweisen, die im Abstand zu den Permanentmagneten und im wesentlichen parallel zu den ebenen Oberflächen des Trägers verlaufen. Alternativ ist es auch möglich, die Magnetspulen neben dem Sekundärteil anzuordnen, damit sie nicht mit den Stützen des Sekundärteils kollidieren. Dabei wird bevorzugt, dass sie paarweise an einander abgewandten Seiten des Sekundärteils angeordnet sind, um auf beiden Seiten des Trägers eine die Vorschubkraft des Linearmotors bewirkende magnetische Wechselwirkung zu erzielen.According to one Further advantageous embodiment, the primary part to one side one over its entire length extending opening. This is particularly advantageous if the linear motor must have a large length, so it is necessary to place the abutment on between support its ends. The magnetic coils then can not run around the abutment, otherwise they would collide with the columns. In this embodiment, it is preferred that the magnetic coils are each U-shaped in cross-section and the secondary part embrace on three sides. Again, these three pages are useful longitudinally extending flat surfaces on which the permanent magnets are mounted. It is preferred that the magnetic coils each have three straight sections, spaced apart from the permanent magnets and substantially parallel to the flat surfaces of the carrier. Alternatively, it is also possible, the magnetic coils next to to arrange the abutment so that it does not interfere with the supports of the abutment collide. It is preferred that in pairs on opposite sides of the abutment are arranged to on both sides of the carrier a the feed force of the linear motor causing magnetic interaction to achieve.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Sekundärteil zwei im Abstand zueinander parallel in Längsrichtung verlaufende Träger auf, und die Magnetspulen sind zwischen den Trägern angeordnet. Dabei sind die Träger vorteilhaft an ihren einander zugewandten Oberflächen mit den Permanentmagneten versehen.According to one further advantageous embodiment, the secondary part two spaced parallel to each other in the longitudinal direction carrier on, and the magnetic coils are arranged between the carriers. The carriers are advantageous at their facing each other Surfaces with the permanent magnets provided.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenin the The invention will now be described schematically with reference to the drawing illustrated embodiments explained in more detail. Show it

1a bis 1c ein erstes Ausführungsbeispiel eines Linearmotors in perspektivischer Darstellung, in Längsschnitt und im Querschnitt; 1a to 1c a first embodiment of a linear motor in a perspective view, in longitudinal section and in cross section;

2a bis 2d ein zweites Ausführungsbeispiel eines Linearmotors in perspektivischen Darstellungen von schräg oben und schräg unten, im Längsschnitt und im Querschnitt; 2a to 2d a second embodiment of a linear motor in perspective views obliquely from above and obliquely below, in longitudinal section and in cross section;

3a bis 3c ein drittes Ausführungsbeispiel eines Linearmotors in perspektivischer Darstellung, im Längsschnitt und im Querschnitt; 3a to 3c a third embodiment of a linear motor in a perspective view, in longitudinal section and in cross section;

4a bis 4c ein viertes Ausführungsbeispiel eines Linearmotors in perspektivischer Darstellung, im Längsschnitt und im Querschnitt; 4a to 4c a fourth embodiment of a linear motor in a perspective view, in longitudinal section and in cross section;

5a bis 5c ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Linearmotors in perspektivischer Darstellung, im Längsschnitt und im Querschnitt und 5a to 5c a fifth embodiment of a linear motor in perspective, in longitudinal section and in cross-section and

6a bis 6c ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Linearmotors in perspektivischer Darstellung, im Längsschnitt und im Querschnitt. 6a to 6c a sixth embodiment of a linear motor in a perspective view, in longitudinal section and in cross section.

Der Linearmotor 10 gemäß 1a bis 1c weist ein Primärteil 12 auf, das ein Sekundärteil 14 rings umschließt. Das Sekundärteil 14 weist einen langgestreckten Träger 16 mit rechteckförmigem, im gezeigten Ausführungsbeispiel quadratischem Querschnitt auf, an dessen vier nach außen gerichteten ebe nen Oberflächen 18 jeweils eine Reihe von Permanentmagneten 20 so angeordnet ist, dass bei in der Längsrichtung des Trägers 16 aufeinander folgenden Permanentmagneten 20 abwechselnd Nord- und Südpole von der jeweiligen Oberfläche 18 wegweisen. Beispielsweise folgt auf einen nach außen gerichteten Nordpol ein nach außen gerichteter Südpol und umgekehrt, oder auf zwei nach außen gerichtete Nordpole folgen in der Längsrichtung zwei nach außen gerichtete Südpole.The linear motor 10 according to 1a to 1c has a primary part 12 on, that is a secondary part 14 surrounds. The secondary part 14 has an elongate carrier 16 with a rectangular, in the embodiment shown square cross-section, at the four outwardly directed ebe NEN surfaces 18 each one row of permanent magnets 20 is arranged so that in the longitudinal direction of the carrier 16 consecutive permanent magnets 20 alternately north and south poles of the respective surface 18 face away. For example, an outward north pole is followed by an outward south pole, and vice versa, or two outward north poles are followed by two outward south poles in the longitudinal direction.

Das Primärteil 12 weist mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete Magnetspulen 22 auf, deren Wicklungen stets quer zur Längsrichtung verlaufen. Die Magnetspulen 22 werden zur Erzeugung eines axialen magnetischen Wanderfelds mit phasenversetztem Wechselstrom bzw. Drehstrom beaufschlagt, so dass das magnetische Wechselfeld mit dem Magnetfeld der Permanentmagnete 20 zur Erzeugung einer in Längsrichtung gerichteten Vorschubkraft und einer daraus resultierenden Linearbewegung des Primärteils 12 relativ zum Sekundärteil 14 wechselwirkt. Um den Luftspalt zwischen den Magnetspulen 22 und den Permanentmagneten 20 möglichst gering zu halten, weisen die identisch ausgebildeten Magnetspulen 22 jeweils vier gerade Abschnitte 26 auf, die an den Ecken durch gekrümmte Abschnitte 28 miteinander verbunden sind (vgl. 1c). Die geraden Abschnitte 26 verlaufen jeweils parallel zu den ebenen Oberflächen 18 und in geringem Abstand zu den auf den ebenen Oberflächen 18 angeordneten Permanentmagneten 20. Desweiteren sind in Längsrichtung eine der Anzahl der Magnetspulen 22 entsprechende Anzahl gerader Abschnitte 26 hintereinander und parallel zueinander verlaufend angeordnet.The primary part 12 has a plurality of longitudinally successively arranged magnetic coils 22 on, whose windings are always transverse to the longitudinal direction. The magnetic coils 22 are applied to generate an axial magnetic traveling field with phase-shifted alternating current or three-phase current, so that the alternating magnetic field with the magnetic field of the permanent magnets 20 for generating a longitudinal feed force and a resulting linear movement of the primary part 12 relative to the second därteil 14 interacts. Around the air gap between the magnetic coils 22 and the permanent magnet 20 To keep as low as possible, have the identically formed magnetic coils 22 four straight sections each 26 on, at the corners by curved sections 28 are interconnected (cf. 1c ). The straight sections 26 each run parallel to the flat surfaces 18 and in close proximity to those on the flat surfaces 18 arranged permanent magnets 20 , Furthermore, one of the number of magnetic coils in the longitudinal direction 22 corresponding number of straight sections 26 arranged one behind the other and parallel to each other.

Die Magnetspulen 22 sind in einem Joch 30 aufgenommen, das aus einem weichmagnetischen Material gefertigt ist, beispielsweise aus Eisenblechen oder aus einem Eisenkörner aufweisenden Sintermaterial. Das Joch 30 ist im Längsschnitt (1b) kammförmig gestaltet und weist die Magnetspulen 22 aufnehmende, in Längsrichtung hintereinander angeordnete Ausnehmungen 32 auf. Die Ausnehmungen 32 können zu den Permanentmagneten 20 randoffen sein oder, beispielsweise mittels eines Abdeckelements, das ebenfalls aus weichmagnetischem Material besteht, abgedeckt oder auf andere Weise geschlossen sein. Das Joch 30 ist aus mehreren Jochsegmenten 34 zusammengesetzt, wobei jeder gerade Abschnitt 26 von einem der Jochsegmente 34 aufgenommen wird. In 1a sind der Anschaulichkeit halber die die Jochsegmente miteinander verbindenden, in 1c dargestellten Verbindungselemente 35 aus Aluminium nicht dargestellt. Der Aufbau des Jochs 30 aus Jochsegmenten 34 hat den Vorteil, dass die Magnetspulen 22 vorgefertigt werden können und in vorgefertigter Form in das Joch 30 eingesetzt werden können. Das Primärteil 12 ruht an einer Führungseinrichtung auf dem Sekundärteil 14, welche Lagerelemente 36 eines Wälz- oder Gleitlagers aufweist.The magnetic coils 22 are in a yoke 30 taken, which is made of a soft magnetic material, for example, iron sheets or from an iron grains having sintered material. The yoke 30 is in longitudinal section ( 1b ) comb-shaped and has the magnetic coils 22 receiving, longitudinally successively arranged recesses 32 on. The recesses 32 can to the permanent magnets 20 be open-edged or, for example, by means of a cover, which also consists of soft magnetic material, covered or otherwise closed. The yoke 30 is made up of several yoke segments 34 composed, each straight section 26 from one of the yoke segments 34 is recorded. In 1a are the sake of clarity, the yoke segments interconnecting, in 1c illustrated fasteners 35 not shown in aluminum. The construction of the yoke 30 from yoke segments 34 has the advantage that the magnetic coils 22 can be prefabricated and in prefabricated form in the yoke 30 can be used. The primary part 12 rests on a guide device on the secondary part 14 , which bearing elements 36 having a rolling or sliding bearing.

Auch bei den weiteren Ausführungsbeispielen gemäß 2 bis 6 ist das oben dargestellte Prinzip verwirklicht, dass der Träger 16 an mindestens einer ebenen Oberfläche 18 mit Permanentmagneten 20 bestückt ist und dass die Magnetspulen 22 zu jeder mit Permanentmagneten 20 bestückten ebenen Oberfläche 18 einen geraden Abschnitt 26 aufweisen, der im Abstand zu den Permanentmagneten 20 im wesentlichen parallel zur ebenen Oberfläche 18 verläuft. Lediglich die Geometrie des Primärteils 12 und/oder des Sekundärteils 14 ist unterschiedlich zum ersten Ausführungsbeispiel, so dass im folgenden gleichwirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1a bis 1c. Dagegen wurde auf die Darstellung der Führungseinrichtung in 2 bis 4 verzichtet.Also in the other embodiments according to 2 to 6 the principle presented above is realized that the carrier 16 on at least one level surface 18 with permanent magnets 20 is equipped and that the magnetic coils 22 to everyone with permanent magnets 20 equipped flat surface 18 a straight section 26 have, in the distance to the permanent magnet 20 essentially parallel to the flat surface 18 runs. Only the geometry of the primary part 12 and / or the abutment 14 is different from the first embodiment, so that in the following equivalent components are provided with the same reference numerals as in the first embodiment according to 1a to 1c , By contrast, the presentation of the management facility in 2 to 4 waived.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel (2a bis 2d) wurde der Tatsache Rechnung getragen, dass bei Verwendung eines langen Sekundärteils 14 dieses aufgrund des Eigengewichts und gegebenenfalls des Gewichts des auf ihm geführten Primärteils 12 nicht nur an seinen Enden abgestützt werden kann, sondern auch an Stützstellen zwischen den Enden abgestützt werden muß. Das Primärteil 12 des Linearmotors 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist somit nicht rings um das Sekundärteil 14 geführt, um an dessen Unterseite Platz für Abstützelemente frei zu lassen. Der Träger 16 ist an zwei einander abgewandten ebenen Seitenflächen 18 in der Weise mit Permanentmagneten 20 versehen, wie der Träger 16 im ersten Ausführungsbeispiel. Die Magnetspulen 22 sind sattelförmig und weisen im Querschnitt eine U-Form auf, wobei die zueinander parallelen Schenkel des U parallel zu den ebenen Seitenflächen 18 verlaufen. Das Joch 30 weist nur zwei Jochsegmente 34 auf, in denen die geraden Abschnitte 26 aufgenommen sind. Zur Unterseite hin weist das Primärteil 12 eine Öffnung 38 auf, durch die an der Unterseite des Sekundärteils 14 angebrachte Abstützelemente verlaufen können. Die freien Enden der U-Schenkel der Wicklungen 26 sind durch gekrümmte Abschnitte 28 miteinander verbunden.In the second embodiment ( 2a to 2d ) accounted for the fact that when using a long abutment 14 this due to the dead weight and optionally the weight of the guided on it primary part 12 not only can be supported at its ends, but also at support points between the ends must be supported. The primary part 12 of the linear motor 110 according to the second embodiment is thus not around the secondary part 14 guided to leave at the bottom space for support elements. The carrier 16 is on two opposite flat side surfaces 18 in the way with permanent magnets 20 provided as the carrier 16 in the first embodiment. The magnetic coils 22 are saddle-shaped and have a U-shape in cross-section, wherein the mutually parallel legs of the U parallel to the flat side surfaces 18 run. The yoke 30 has only two yoke segments 34 on, in which the straight sections 26 are included. Towards the bottom, the primary part 12 an opening 38 on, through at the bottom of the abutment 14 attached support elements can run. The free ends of the U-legs of the windings 26 are through curved sections 28 connected with each other.

Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß 3a bis 3c ist eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels. Das Sekundärteil 14 des Linearmotors 210 ist weitgehendidentisch mit dem Sekundärteil 14 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Dagegen weist das Primärteil 12 neben dem Sekundärteil 14 angeordnete Magnetspulen 22 auf, die jeweils wiederum einen geraden Abschnitt 26 aufweisen, der quer zur Längsrichtung und parallel zu einer der ebenen Seitenflächen 18 verläuft. Die Magnetspulen 22 sind paarweise einander gegenüberliegend angeordnet, wobei stets eine erste Magnetspule 22 eines Spulenpaars mit ihrem geraden Abschnitt 26 entlang der einen Seitenfläche 18 des Trägers 16, die zweite Magnetspule 22 des Spulenpaars mit ihrem geraden Abschnitt 26 entlang der anderen Seitenfläche 18 des Trägers 16 verläuft. Das Joch 30 weist wiederum zwei Jochsegmente 34 auf, die durch ein in 3a der Anschaulichkeit halber nicht gezeigtes Verbindungselement miteinander verbunden sind.The third embodiment according to 3a to 3c is a variant of the first embodiment. The secondary part 14 of the linear motor 210 is largely identical to the secondary part 14 according to the second embodiment. In contrast, the primary part 12 next to the secondary part 14 arranged magnetic coils 22 on, each in turn a straight section 26 transverse to the longitudinal direction and parallel to one of the flat side surfaces 18 runs. The magnetic coils 22 are arranged in pairs opposite one another, always with a first magnetic coil 22 a pair of coils with their straight section 26 along the one side surface 18 of the carrier 16 , the second solenoid 22 of the coil pair with their straight section 26 along the other side surface 18 of the carrier 16 runs. The yoke 30 again has two yoke segments 34 on that by a in 3a sake of clarity, not shown connecting element are interconnected.

Der Linearmotor 310 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel (4a bis 4c) entspricht einer Umkehrung des Prinzips der ersten drei Ausführungsbeispiele. Das Sekundärteil 14 weist zwei Träger 16 auf, die an einander zugewandten, sich in Längsrichtung erstreckenden ebenen Seitenflächen 18 mit Permanentmagneten 20 versehen sind. Das Primärteil 12 ist zwischen den beiden Trägern 16 angeordnet und weist mehrere, in Längsrichtung hintereinander angeordnete Magnetspulen 22 auf, die als Ringspulen mit jeweils vier geraden Abschnitten 26 ausgebildet sind. Zwei der geraden Abschnitte 26 sind in Jochsegmenten 34 aufgenommen, die entsprechend den Jochsegmenten 34 der ersten Ausführungsbeispiele ausgebildet sind. Die Jochsegmente 34 sind über eine Verbindungsplatte 40 miteinander verbunden. Desweiteren sind an ihnen Führungselemente 42 befestigt, mit denen sich das Primärteil 12 auf Lagerelementen 36 eines Gleitlagers an den Trägern 16 abstützt.The linear motor 310 according to the fourth embodiment ( 4a to 4c ) corresponds to a reversal of the principle of the first three embodiments. The secondary part 14 has two carriers 16 on, facing each other, in the longitudinal direction extending flat side surfaces 18 with permanent magnets 20 are provided. The primary part 12 is between the two carriers 16 arranged and has a plurality of longitudinally successively arranged magnetic coils 22 on, as ring coils, each with four straight sections 26 are formed. Two of the straight sections 26 are in yoke segments 34 taken up according to the yoke segments 34 the first embodiments are formed. The yoke segments 34 are about a connection plate 40 connected with each other. Furthermore, they are guide elements 42 attached, with which the primary part 12 on storage elements 36 a sliding bearing on the carriers 16 supported.

Der Linearmotor 410 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel (5a bis 5c) weist einen nahezu identischen Aufbau auf wie der Linearmotor 310 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel. Lediglich die Magnetspulen 22 des Primärteils 12 sind anders gestaltet. Ähnlich wie beim dritten Ausführungsbeispiel liegen sich die Magnetspulen 22 paarweise gegenüber, wobei der gerade Abschnitt 26 einer ersten Magnetspule 22 jedes Spulenpaars in geringem Abstand zu den Permanentmagneten 20 am einen Träger 16, der gerade Abschnitt 26 der zweiten Magnetspule 22 des Spulenpaars in geringem Abstand zu den Permanentmagneten 20 am anderen Träger 16 verläuft.The linear motor 410 according to the fifth embodiment ( 5a to 5c ) has a nearly identical structure as the linear motor 310 according to the fourth embodiment. Only the magnetic coils 22 of the primary part 12 are designed differently. Similar to the third embodiment, the magnetic coils are 22 in pairs opposite, with the straight section 26 a first solenoid 22 each coil pair at a small distance from the permanent magnets 20 on one carrier 16 , the straight section 26 the second solenoid 22 of the coil pair at a short distance from the permanent magnets 20 on the other carrier 16 runs.

Der Linearmotor 510 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel (6a bis 6c) vereint die Prinzipien des zweiten Ausführungsbeispiels einerseits und des vierten bzw. fünften Ausführungsbeispiels andererseits miteinander. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel sind die Magnetspulen 22 sattelförmig und im Querschnitt U-förmig, mit dem Unterschied, dass das U nach oben hin offen ist. Das Primärteil 12 ist, wie beim vierten und fünften Ausführungsbeispiel, im Sekundärteil 14 aufgenommen, wobei die Permanentmagnete 20 an den im Abstand zueinander angeordneten Trägern 16 sowie einer die Träger 16 miteinander verbindenden Bodenplatte 44 angeordnet sind. Im übrigen ist der Aufbau identisch mit dem in 4 und 5 gezeig ten Aufbau, so dass gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.The linear motor 510 according to the sixth embodiment ( 6a to 6c ) combines the principles of the second embodiment on the one hand and the fourth and fifth embodiments on the other hand with each other. As in the second embodiment, the magnetic coils 22 saddle-shaped and in cross-section U-shaped, with the difference that the U is open at the top. The primary part 12 is, as in the fourth and fifth embodiments, in the secondary part 14 taken, the permanent magnets 20 at the spaced apart carriers 16 and one of the carriers 16 interconnecting bottom plate 44 are arranged. Otherwise, the structure is identical to that in 4 and 5 gezeig th structure, so that the same features are provided with the same reference numerals.

In allen gezeigten Ausführungsbeispielen verlaufen die geraden Abschnitte 26 der Magnetspulen 22 bei horizontaler Längserstreckung des Sekundärteils 14 vertikal. Es kann aber vorteilhaft sein, wenn die geraden Abschnitte 26 ein wenig gegen die Vertikale geneigt sind und zwar noch quer, aber nicht exakt senkrecht zur Längsrichtung verlaufen, so dass sie beispielsweise einen Spalt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Permanentmagneten 20 überbrücken. Dadurch wird eine noch bessere, ruckfreie Bewegung des Primärteils 12 bezüglich des Sekundärteils 14 erzielt. In allen Ausführungsbeispielen ist zudem gezeigt, dass das Sekundärteil 14 länger ist als das Primärteil 12 und zudem ortsfest angeordnet, also ein Langstator. Es ist jedoch auch möglich, das Primärteil 12 ortsfest anzuordnen und/oder länger auszuführen als das Sekundärteil 14 und dieses als Kurzstator auszubilden.In all embodiments shown, the straight sections run 26 of the magnetic coils 22 with horizontal longitudinal extension of the secondary part 14 vertical. However, it can be advantageous if the straight sections 26 are a little inclined to the vertical and although still transversely, but not exactly perpendicular to the longitudinal direction, so they, for example, a gap between two consecutive permanent magnets 20 bridged. This results in an even better, smooth movement of the primary part 12 concerning the abutment 14 achieved. In all embodiments, it is also shown that the secondary part 14 is longer than the primary part 12 and also arranged stationary, so a long-stator. However, it is also possible the primary part 12 To arrange stationary and / or longer than the secondary part 14 and train this as a short stator.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten:
Die Erfindung betrifft einen Linearmotor 10 zum Betrieb mit Wechselstrom oder Drehstrom mit einem Primärteil 12 und einem Sekundärteil 14, welche mittels einer Führungseinrichtung relativ zueinander in einer Längsrichtung linear beweglich sind, wobei das Sekundärteil 14 mindestens einen mit Permanentmagneten 20 versehenen Träger 16 aufweist, wobei das Primärteil 12 mindestens zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete Magnetspulen 22 sowie ein Joch 30 aus weichmagnetischem Material aufweist, wobei das Joch 30 in Längsrichtung hintereinander angeordnete Ausnehmungen 32 aufweist, in denen die Magnetspulen 22 wenigstens abschnittsweise aufgenommen sind, und wobei die Permanentmagnete 20 in der Längsrichtung hintereinander mit abwechselnd dem Primärteil 12 zugewandten Nord- und Südpolen angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Träger 16 mindestens eine sich in Längsrichtung erstreckende ebene Oberfläche 18 aufweist, auf der die Permanentmagnete 20 angeordnet sind, und dass jede der Magnetspulen 22 mindestens einen im Abstand zu den Permanentmagneten 20 und im wesentlichen parallel zur ebenen Oberfläche 18 und quer zur Längsrichtung verlaufenden geraden Abschnitt 26 aufweist, wobei stets eine der Zahl der Magnetspulen 22 entsprechende Zahl gerader Abschnitte 26 in Längsrichtung hintereinander und zueinander im wesentlichen parallel verlaufen.In summary, the following should be noted:
The invention relates to a linear motor 10 for operation with alternating current or three-phase current with a primary part 12 and a secondary part 14 which are linearly movable by means of a guide device relative to one another in a longitudinal direction, wherein the secondary part 14 at least one with permanent magnets 20 provided carrier 16 having, wherein the primary part 12 at least two longitudinally successively arranged magnetic coils 22 as well as a yoke 30 made of soft magnetic material, wherein the yoke 30 in the longitudinal direction successively arranged recesses 32 in which the magnetic coils 22 at least partially received, and wherein the permanent magnets 20 in the longitudinal direction one behind the other with alternately the primary part 12 facing north and south poles are arranged. According to the invention it is provided that the carrier 16 at least one longitudinally extending flat surface 18 on which the permanent magnets 20 are arranged, and that each of the magnetic coils 22 at least one at a distance from the permanent magnets 20 and substantially parallel to the planar surface 18 and transverse to the longitudinal direction straight section 26 always having one of the number of magnetic coils 22 corresponding number of straight sections 26 in the longitudinal direction one behind the other and to each other substantially parallel.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005053042 A1 [0002]

Claims

Linear motor for operation with alternating current or three-phase current with a primary part ( 12 ) and a secondary part ( 14 ) which are linearly movable by means of a guide device relative to one another in a longitudinal direction, wherein the secondary part ( 14 ) at least one with permanent magnets ( 20 ) ( 16 ), wherein the primary part ( 12 ) at least two longitudinally successively arranged magnetic coils ( 22 ) and a yoke ( 30 ) of soft magnetic material, wherein the yoke ( 30 ) in the longitudinal direction one behind the other arranged recesses ( 32 ), in which the magnetic coils ( 22 ) are received at least in sections, and wherein the permanent magnets ( 20 ) in the longitudinal direction one behind the other with alternately the primary part ( 12 ) facing north and south poles, characterized in that the at least one carrier ( 16 ) at least one longitudinally extending planar surface ( 18 ), on which the permanent magnets ( 20 ) are arranged, and that each of the magnetic coils ( 22 ) at least one at a distance from the permanent magnets ( 20 ) and substantially parallel to the flat surface ( 18 ) and transversely to the longitudinal direction extending straight section ( 26 ), wherein always one of the number of magnetic coils ( 22 ) corresponding number of straight sections ( 26 ) in the longitudinal direction one behind the other and extend substantially parallel to each other.

Linear motor according to claim 1, characterized in that the magnetic coils ( 22 ) have an identical shape.

Linear motor according to claim 1 or 2, characterized in that the guide device is a bearing ( 36 ), on which the primary part ( 12 ) on the abutment ( 14 ) rests.

Linear motor according to claim 3, characterized in that the bearing ( 36 ) is a rolling bearing or a plain bearing.

Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the primary part ( 12 ) the secondary part ( 14 ) at least partially encompasses.

Linear motor according to claim 5, characterized in that the magnetic coils ( 22 ) the secondary part ( 14 ) are enclosing ring coils.

Linear motor according to claim 5 or 6, characterized in that the carrier ( 16 ) has in cross section the shape of a polygon, preferably a rectangle, and that the magnetic coils ( 22 ) each one of the number of sides of the polygon corresponding number of straight sections ( 26 ), each substantially parallel to one with a series of permanent magnets ( 20 ) provided with a flat surface ( 18 ) of the carrier ( 16 ) and at a distance to the permanent magnets ( 20 ).

Linear motor according to claim 7, characterized in that the straight sections ( 26 ) of each of the magnetic coils ( 22 ) by curved sections ( 28 ) are interconnected.

Linear motor according to claim 5, characterized in that the primary part ( 12 ) to one side over its entire length extending opening ( 38 ) having.

Linear motor according to claim 9, characterized in that the magnetic coils ( 22 ) are each U-shaped in cross-section and the secondary part ( 14 ) on three sides.

Linear motor according to claim 9, characterized in that the magnetic coils ( 22 ) next to the secondary part ( 14 ) are arranged.

Linear motor according to claim 11, characterized in that the magnetic coils ( 22 ) in pairs on opposite sides (18) of the secondary part ( 14 ) are arranged.

Linear motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the secondary part ( 14 ) two spaced parallel in the longitudinal direction extending carrier ( 16 ) and that the magnetic coils ( 22 ) between the carriers ( 16 ) are arranged.

Linear motor according to claim 13, characterized in that the carriers ( 16 ) on their mutually facing surfaces ( 18 ) with the permanent magnets ( 20 ) are provided.