DE19606078A1

DE19606078A1 - Linear electric drive

Info

Publication number: DE19606078A1
Application number: DE1996106078
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Stemme
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 1997-10-23

Abstract

The electric drive, as in an earlier patent, has at least one component made of a soft magnetic material, in which at least one non-magnetic slit (631) is provided. The component may be provided by a soft magnetic rod (31) of iron or steel, provided along its length with alternating projections (37) and recesses (35), through which at least one slit extends parallel to the longitudinal axis of the rod.

Description

Das Patent (Patentanmeldung P 196 04 645.9), (nachfolgend Hauptpatent genannt), betrifft einen Elektro antrieb mit mindestens einer ersten Baueinheit und mindestens einer zweiten Baueinheit, die linear gegeneinander beweglich angeordnet sind, wobei die mindestens eine erste Baueinheit mindestens einen in einem weichmagnetischen Material ausge bildeten Kern sowie mindestens eine mit dem mindestens einen Kern fest verbundene, den mindestens einen Kern mindestens teilweise umschlingende Wicklung aufweist. Gemäß dem Hauptpa tent ist, unter Verwendung der Bezeichnungen des Hauptpatents, dieser Elektroantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kern 3, 3′, 3′′, 301, 302 mit einer Mittenachse 4 mindestens ein in einem weichmagnetischen Material ausgebildetes Seiten teil 11, 13, 11′, 13′, 11′′, 13′′, 11′′′, 13′′′ mit mindestens einer in einem über die mindestens eine Wicklung 5, 5′, 5′′ hinaus reichenden Bereich 15, 17 angebrachten, mindestens teilweise an ihrem Umfang geschlossenen Öffnung 16, 18, 16′, 18′, 16′′, 18′′, 118 aufweist, wobei die mindestens eine zweite Baueinheit 30, 130 mindestens eine in einem weichmagnetischen Material ausge bildete, mit einer Längsachse 33 außerhalb der Mittenachse 4 des mindestens einen Kerns 3, 3′, 3′′, 301, 302 liegenden Stan ge 31 mit an ihrer Außenseite angebrachten Vertiefungen 35 und Erhöhungen 37, 37′, 37′′, 37′′′, 37′′′′ aufweist, die, entlang der Mittenachse 4 des mindestens einen Kerns 3, 3′, 3′′, 301, 302 beweglich, durch die mindestens eine, mindestens teilweise an ihrem Umfang geschlossene Öffnung 16, 18, 16′, 18′, 16′′, 18′′, 118 geführt ist, wobei im Bereich der mindestens einen, min destens teilweise an ihrem Umfang geschlossenen Öffnung 16, 18, 16′, 18′, 16′′, 18′′, 118 ein nichtferromagnetischer Spalt 22, 24 zwischen der mindestens einen ersten Baueinheit 2, 2′, 2′′, 102, 102′, 102′′ und der mindestens einen zweiten Baueinheit 30, 130 ausgebildet ist.The patent (patent application P 196 04 645.9) (hereinafter referred to as the main patent) relates to an electric drive with at least one first structural unit and at least one second structural unit, which are arranged to be linearly movable relative to one another, the at least one first structural unit being made of at least one in a soft magnetic material formed core and at least one with the at least one core firmly connected, the at least one core at least partially wrapping winding. According to the Hauptpa tent, using the names of the main patent, this electric drive, characterized in that the at least one core 3 , 3 ', 3 '', 301 , 302 with a central axis 4 at least one side part 11 formed in a soft magnetic material. 11 , 13 , 11 ', 13 ', 11 '', 13 '', 11 ''', 13 ''' with at least one in a region 15 , 17 extending beyond the at least one winding 5 , 5 ', 5 '' attached, at least partially closed at its periphery opening 16 , 18 , 16 ', 18 ', 16 '', 18 '', 118 , wherein the at least one second assembly 30 , 130 formed at least one in a soft magnetic material, with a Longitudinal axis 33 outside the center axis 4 of the at least one core 3 , 3 ', 3 '', 301 , 302 lying Stan 31 with recesses 35 and elevations 37 , 37 ', 37 '', 37 ''', 37 on their outside '''' A ufendet, which, along the central axis 4 of the at least one core 3 , 3 ', 3 '', 301 , 302 movable, through the at least one, at least partially closed on its circumference opening 16 , 18 , 16 ', 18 ', 16 '', 18 '', 118 is guided, in the region of at least one, at least partially closed at its circumference opening 16 , 18 , 16 ', 18 ', 16 '', 18 '', 118 a non-ferromagnetic gap 22 , 24th is formed between the at least one first structural unit 2 , 2 ', 2 '', 102 , 102 ', 102 '' and the at least one second structural unit 30 , 130 .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Elektroantrieb nach dem Hauptpatent derart weiterzubilden, daß die Leistungsfähigkeit des Elektroantriebs weiter erhöht wird.The present invention is based on the object Develop electric drive according to the main patent in such a way that the performance of the electric drive is further increased.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patent anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved with the features of the patent claim 1 solved.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung weichmagnetischer Bauteile des Elektroantriebs mit nichtferromagnetischen Schlitzen wird eine Verminderung von wirbelstrombedingten energetischen Ver lusten in diesen Bauteilen und damit eine Steigerung der Lei stungsfähigkeit des Elektroantriebs erzielt.The inventive design of soft magnetic components of the electric drive with non-ferromagnetic slots a reduction of eddy current energetic ver leak in these components and thus an increase in lei Stability of the electric drive achieved.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem Patent anspruch 1 nachgeordneten Unteransprüchen.Embodiments of the invention result from the patent Claim 1 subordinate claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung nach dem vorliegenden Zusatz patent werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen, unter Benutzung der Bezeichnungen des Hauptpatents, näher be schrieben. Darin zeigen, jeweils in schematischer Wiedergabe,Embodiments of the invention according to the present addition are patented below using the attached drawings, using the designations of the main patent, closer be wrote. They show, each in a schematic representation,

Fig. 1 in einer Aufsichtdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bauteils für den Elektroantrieb gemäß dem Hauptpatent, Fig. 1 in a plan view of an embodiment of a device according to the invention designed for the electric drive according to the main patent,

Fig. 2 eine Seitenansichtdarstellung zu Fig. 1, Fig. 2 is a side view illustration of FIG. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung zu Fig. 3, Fig. 3 is a sectional view of FIG. 3,

Fig. 4 in einer Aufsichtdarstellung eine weitere Ausgestal tung dem erfindungsgemäß ausgebildeten Bauteils gemäß Fig. 1, Fig. 4 in a plan view of another Ausgestal the inventively embodied component processing shown in FIG. 1,

Fig. 5 eine Seitenansichtdarstellung zu Fig. 4, Fig. 5 is a side view illustration of FIG. 4,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung zu Fig. 4, Fig. 6 is a sectional view to Fig. 4,

Fig. 7 in einer Seitenansichtdarstellung ein Ausführungs beispiel eines weiteren erfindungsgemäß ausgebildeten Bauteils für den Elektroantrieb gemäß dem Hauptpatent, Fig. 7 is a side view illustration of an execution example of a further component according to the invention designed for the electric drive according to the main patent,

Fig. 8 in einer Aufsichtdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines weiteren erfindungsgemäß ausgebildeten Bauteils für den Elektroantrieb gemäß dem Hauptpatent, Fig. 8 in a plan view of an embodiment of a further component according to the invention designed for the electric drive according to the main patent,

Fig. 9 eine Schnittdarstellung zu Fig. 8, Fig. 9 is a sectional view of FIG. 8,

Fig. 10 in einer Aufsichtdarstellung eine weitere Ausgestal tung des erfindungsgemäß ausgebildeten Bauteils gemäß Fig. 8, Fig. 10 in a plan view of another Ausgestal the inventively embodied component processing shown in FIG. 8,

Fig. 11 eine Schnittdarstellung zu Fig. 10. Fig. 11 is a sectional view to Fig. 10.

Fig. 1 zeigt in einer Aufsichtdarstellung als Ausführungs beispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bauteils die mindestens eine, in einem weichmagnetischen Material - z. B. Eisen, Stahl - und mit Vertiefungen 35 mit einem Boden 35′ und Erhöhungen 37 ausgebildete Stange 31 mit der Mittenachse 33, die erfindungsgemäß mindestens einen nichtferromagnetischen Schlitz 631 aufweist. Der mindestens eine Schlitz 631 kann - wie auch die nachfolgend beschriebenen Schlitze 603, 603′, 603′′, 613, 631, 631′ - offen, d. h. als Luftschlitz ausgebildet sein oder, zur Erhöhung der mechanischen Stabilität vorteilhaft, an Stelle von Luft mit einem anderen nichtferromagnetischen, jedoch festen Material, z. B. einem Kunststoffmaterial, ausgefüllt ausgebildet sein. Den Erhöhungen 37 entsprechen die weiteren Erhöhungen 37′, 37′′, 37′′′, 37′′′′ gemäß dem Hauptpatent, die erfindungsgemäß vorteilhaft ebenfalls mit dem mindestens einen nichtferromagnetischen Schlitz 631 ausgebildet sein können. Fig. 1 shows a top view as an embodiment example of a component designed according to the invention, the at least one, in a soft magnetic material - z. B. iron, steel - and with recesses 35 with a bottom 35 'and ridges 37 formed rod 31 with the central axis 33 , which according to the invention has at least one non-ferromagnetic slot 631 . The at least one slot 631 can - like the slots 603 , 603 ', 603 '', 613 , 631 , 631 ' described below - be open, that is to say designed as an air slot or, to increase the mechanical stability, advantageously in place of air with another non-ferromagnetic but solid material, e.g. B. a plastic material to be filled. The increases 37 correspond to the further increases 37 ', 37 '', 37 ''', 37 '''' according to the main patent, which according to the invention can also advantageously be formed with the at least one non-ferromagnetic slot 631 .

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht, Fig. 3 einen Schnitt A-B des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a side view, FIG. 3 shows a section AB of the exemplary embodiment according to FIG. 1.

Der erfindungsgemäße mindestens eine Schlitz 631 ist vorzugs weise weitgehend parallel zur Längsachse 33 verlaufend ausge bildet. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise eine starke Verminderung von verlustbringenden, sich ringförmig um die Längsachse 33 ausbildenden Wirbelströmen erreicht, die mit beim Betrieb des erfindungsgemäßen Elektroantriebs gemäß dem Hauptpatent entlang der Längsachse 33 erfolgenden Änderungen des magnetischen Flusses einhergehen.The at least one slot 631 according to the invention preferably forms largely parallel to the longitudinal axis 33 . This results in a particularly advantageous manner in a large reduction in loss-generating eddy currents which are formed in a ring around the longitudinal axis 33 and which are associated with changes in the magnetic flux along the longitudinal axis 33 during operation of the electric drive according to the main patent.

Davon sind insbesondere bei vorzugsweiser Ausbildung der Stangen 31 als Hohlkreiszylinder (Rohr) und kreisringförmiger Ausbildung der Erhöhungen 37 gemäß dem Hauptpatent vor allem die Erhöhungen 37 betroffen, so daß durch eine in der Aufsichtdarstellung von Fig. 4 gezeigte Reduzierung des mindestens einen Schlitzes auf mindestens einen nichtferromagnetischen, im wesentlichen in den Erhöhungen 37 ausgebildeten Schlitz 631′ bereits eine erhebliche Verminderung der Wirbelströme in der mindestens einen Stange 31 - bei gleichzeitig vorteilhaft hoher mechanischer Stabilität - erzielt wird. Den Erhöhungen 37 entsprechen die weiteren Erhö hungen 37′, 37′′, 37′′′, 37′′′′ gemäß dem Hauptpatent, die erfin dungsgemäß vorteilhaft ebenfalls mit dem mindestens einen nicht-ferromagnetischen Schlitz 631′ ausgebildet sein können.Particularly in the case of preferred design of the rods 31 as a hollow circular cylinder (tube) and annular design of the elevations 37 according to the main patent, the elevations 37 are particularly affected, so that the at least one slot shown in the top view of FIG. 4 is reduced to at least one Non-ferromagnetic, essentially formed in the elevations 37 slot 631 'already a significant reduction in the eddy currents in the at least one rod 31 - with simultaneously advantageous high mechanical stability - is achieved. The increases 37 correspond to the further increases 37 ', 37 '', 37 ''', 37 '''' according to the main patent, which according to the invention can also advantageously be formed with the at least one non-ferromagnetic slot 631 '.

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht, Fig. 6 einen Schnitt A-B des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4. FIG. 5 shows a side view, FIG. 6 shows a section AB of the exemplary embodiment according to FIG. 4.

Fig. 7 zeigt in einer der Fig. 3 des Hauptpatents gemäßen Sei tenansicht als Ausführungsbeispiel eines weiteren erfindungs gemäß ausgebildeten Bauteils das mindestens eine in einem weich magnetischen Material - z. B. Eisen, Stahl - ausgebildete mindestens eine Seitenteil 13, dem die weiteren Seitenteile 11, 11′, 13′, 11′′, 13′′, 11′′′, 13′′′ gemäß dem Hauptpatent entspre chen, mit einem erfindungsgemäßen mindestens einen nichtferro magnetischen, vorteilhaft weitgehend radial verlaufend ausge bildeten Schlitz 613 mit dem erfindungsgemäß auch die weiteren Seitenteile 11, 11′, 13′, 11′′, 13′′, 11′′′, 13′′′ gemäß dem Haupt patent vorteilhaft ausgebildet sein können. Fig. 7 shows in one of Fig. 3 of the main patent Be tenansicht as an embodiment of a further component designed according to the Invention the at least one in a soft magnetic material - for. B. iron, steel - trained at least one side part 13 , the other side parts 11 , 11 ', 13 ', 11 '', 13 '', 11 ''', 13 ''' according to the main patent, with an inventive at least one non-ferro magnetic, advantageously largely radially extending slot 613 with the invention also the other side parts 11 , 11 ', 13 ', 11 '', 13 '', 11 ''', 13 ''' according to the main patent advantageous can be trained.

Fig. 8 zeigt in einer Aufsichtdarstellung als Ausführungsbei spiel eines weiteren erfindungsgemäß ausgebildeten Bauteils den in einem weichmagnetischen Material - z. B. Eisen, Stahl - aus gebildeten mindestens einen Kern 3, dem die weiteren Kerne 3′, 3′′, 301, 302 gemäß dem Hauptpatent entsprechen, mit einem erfindungsgemäßen mindestens einen nichtferromagnetischen, vorteilhaft weitgehend entlang der Mittenachse 4 des mindestens einen Kerns 3 verlaufend ausgebildeten Schlitz 603, mit dem erfindungsgemäß auch die weiteren Kerne 3′, 3′′, 301, 302 gemäß dem Hauptpatent vorteilhaft ausgebildet sein können. Fig. 8 shows a top view as a Ausführungsbei game of another component designed according to the invention in a soft magnetic material - z. B. iron, steel - formed from at least one core 3 , which correspond to the other cores 3 ', 3 '', 301 , 302 according to the main patent, with an inventive at least one non-ferromagnetic, advantageously largely along the central axis 4 of the at least one core 3rd extending slot 603 , with the invention also the other cores 3 ', 3 '', 301 , 302 can be advantageously formed according to the main patent.

Fig. 9 zeigt einen Schnitt A-B des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 8. FIG. 9 shows a section AB of the exemplary embodiment according to FIG. 8.

Fig. 10 zeigt in einer Aufsichtdarstellung eine weitere Ausbil dung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 8, bei dem der min destens eine Kern 3 mindestens zwei erfindungsgemäße nichtferro magnetische Schlitze 603′ und 603′′ aufweist. Fig. 10 shows a plan view of a further training of the embodiment of FIG. 8, in which the min least one core 3 has at least two non-ferromagnetic slots 603 'and 603 ''according to the invention.

Fig. 11 zeigt einen Schnitt A-B des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 10. FIG. 11 shows a section AB of the exemplary embodiment according to FIG. 10.

Die Schlitze 603, 603′, 603′′, 613, 631, 631′ können, magnetische Störungen vermeidend, besonders vorteilhaft sehr schmal ausge bildet sein, z. B. mit einer Breite im Bereich einiger zehntel Millimeter. Bei geringerem fertigungstechnischen Aufwand werden auch Schlitze größerer Breite ausgebildet, je nach Größe der Teile z. B. auch in Millimeterbereich.The slots 603 , 603 ', 603 '', 613 , 631 , 631 ' can be magnetic interference avoiding, particularly advantageously very narrow forms, z. B. with a width in the range of a few tenths of a millimeter. With less manufacturing effort, slots of greater width are formed, depending on the size of the parts such. B. also in the millimeter range.

In der obigen Beschreibung zu einer der offenbarten Ausführungs formen gelten, soweit sinnvoll und in sinnvoller Übertragung, jeweils auch für andere Ausführungsformen. Insbesondere liegt in diesen Angaben keine Einschränkung.In the above description of one of the disclosed embodiments shapes apply, if meaningful and in a meaningful transfer, each also for other embodiments. In particular lies no restriction in this information.

Claims

1. Electric drive according to patent (patent application P 196 04 645.9), characterized in that at least one component formed in a soft magnetic material with at least one non-ferromagnetic slot ( 603 , 603 ', 603 '', 613 , 631 , 631 ') is formed.

2. Electric drive according to claim 1, characterized in that at least one formed in a soft magnetic material rod ( 31 ) with depressions ( 35 ) and elevations ( 37 , 37 ', 37 '', 37 ''', 37 '''') has at least one non-ferromagnetic slot ( 631 ).

3. Electric drive according to claim 2, characterized in that the at least one slot ( 631 ) on at least one non-ferromagnetic slot ( 631 ') in at least one increase ( 37 , 37 ', 37 '', 37 ''', 37 '''') The at least one rod ( 31 ) is of reduced design.

4. Electric drive according to one of claims 2 and 3, characterized in that the at least one slot ( 631 , 631 ') along the longitudinal axis ( 33 ) of the at least one rod ( 31 ) is formed extending.

5. Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one formed in a soft magnetic material side part ( 11 , 13 , 11 ', 13 ', 11 '', 13 '', 11 ''', 13 ''' ) has at least one non-ferromagnetic slot ( 613 ).

6. Electric drive according to claim 5, characterized in that the at least one slot ( 613 ) radially in the at least one side part ( 11 , 13 , 11 ', 13 ', 11 '', 13 '', 11 ''', 13 ''') Is trained.

7. Electric drive according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one core formed in a soft magnetic material ( 3 , 3 ', 3 '', 301 , 302 ) at least one non-ferromagnetic slot ( 603 , 603 ', 603 '') having.

8. Electric drive according to claim 7, characterized in that the at least one slot ( 603 , 603 ', 603 '', 613 , 631 , 631 ') along the central axis ( 4 ) of the at least one core ( 3 , 3 ', 3 '', 301 , 302 ) is designed to run.