DE10038950A1

DE10038950A1 - linear motor

Info

Publication number: DE10038950A1
Application number: DE2000138950
Authority: DE
Inventors: Christian Bub
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2002-03-07
Also published as: WO2002013358A1

Abstract

Linearmotor mit zwei oder mehreren Primärteilen (100, 400) und einem mit einer Folge von Magneten (310, 510) versehenen Sekundärteil (300, 500), wobei die Primärteile (100, 400) jeweils an dem Sekundärteil (300, 500) verschiebbar angeordnet sind, derart, daß mindestens ein erstes Primärteil (100) den auf einer Seite (311, 511) des Sekundärteils (300, 500) angeordneten Polen der Magnete (310, 510) des Sekundärteils (300, 500) wirkseitig zugewandt ist und mindestens ein zweites Primärteil (400) den jeweils anderen Polen der Magnete (310, 510) des Sekundärteils (300, 500) wirkseitig zugewandt ist.Linear motor with two or more primary parts (100, 400) and a secondary part (300, 500) provided with a series of magnets (310, 510), the primary parts (100, 400) each being slidably arranged on the secondary part (300, 500) are such that at least one first primary part (100) effectively faces the poles of the magnets (310, 510) of the secondary part (300, 500) arranged on one side (311, 511) of the secondary part (300, 500) and at least one second primary part (400) effectively faces the other poles of the magnets (310, 510) of the secondary part (300, 500).

Description

Herkömmliche Linearmotoren weisen ein bewegtes Primärteil und ein unbewegtes Sekundärteil auf. Das Primärteil kann mit Elektromagneten versehen sein und das Sekundärteil kann mit Permanentmagneten ausgerüstet sein. Die Pole der Permanentma gneten des Sekundärteils sind dabei in Längsrichtung des Se kundärteils mit alternierenden Polen angeordnet.Conventional linear motors have a moving primary part and an immobile secondary part. The primary part can with Electromagnets can be provided and the secondary part with Be equipped with permanent magnets. The poles of the permanentma gneten of the secondary part are in the longitudinal direction of the Se arranged with alternating poles.

Dieser Aufbau von herkömmlichen Linearmotoren erfordert je doch eine große Anzahl von Permanentmagneten im Sekundärteil. Permanentmagneten sind teuer und tragen daher zu einem Groß teil der Kosten eines derartigen Linearmotors bei. Außerdem können die Permanentmagneten bei einem derartigen Linearmotor nur an den Stellen einen Beitrag zur Kraftentfaltung des Li nearmotors liefern, an denen das Primärteil jeweils das Se kundärteil bedeckt. Es wurde daher versucht, mehrere Primär teile auf einem Sekundärteil anzuordnen. Hierbei ist eine verbesserte Ausnutzung der Permanentmagneten möglich.This construction of conventional linear motors requires but a large number of permanent magnets in the secondary part. Permanent magnets are expensive and therefore contribute to a large size part of the cost of such a linear motor. Moreover can the permanent magnets in such a linear motor only in those places a contribution to the development of strength of the Li deliver nearmotors on which the primary part each Se secondary part covered. An attempt was therefore made to primary several arrange parts on a secondary part. Here is one improved utilization of the permanent magnets possible.

Nachteilig ist dabei jedoch, daß der Verfahrbereich jedes einzelnen Primärteils stark eingeschränkt und von der Positi on der jeweils anderen Primärteile auf dem Sekundärteil ab hängig ist.The disadvantage, however, is that the travel range of each individual primary part severely restricted and from the positi on the other primary parts on the secondary part is pending.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Linearmotor anzuge ben, bei welchem eine verbesserte Ausnutzung der Magneten des Sekundärteils ohne Einschränkung des Verfahrweges der Primär teile möglich ist.It is an object of the invention to apply a linear motor ben, in which an improved utilization of the magnets of the Secondary section without restricting the travel of the primary parts is possible.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht. The object is achieved by the invention according to the independent Claim solved. Preferred embodiments of the invention are claimed in the dependent claims.

Erfindungsgemäß weist ein Linearmotor zwei oder mehr Primär teile und ein mit einer Folge von Magneten versehenes Sekun därteil auf, wobei die Primärteile jeweils an dem Sekundär teil verschiebbar angeordnet sind. Mindestens ein erstes Pri märteil ist den auf einer Seite des Sekundärteils angeordne ten Polen der Magnete des Sekundärteils wirkseitig zugewandt angeordnet. Mindestens ein zweites Primärteil ist den jeweils anderen Polen der Magnete des Sekundärteils wirkseitig zuge wandt angeordnet.According to the invention, a linear motor has two or more primary parts and a second with a series of magnets Därteil on, the primary parts each on the secondary are partially slidably arranged. At least a first pri The market section is arranged on one side of the secondary section The poles of the magnets of the secondary part effectively face arranged. At least one second primary part is each other poles of the magnets of the secondary part effectively supplied turns arranged.

Je nach Aufbau der Magnete des Sekundärteils ist es erfin dungsgemäß möglich, über beiden Polen der Magnete des Sekun därteils ein Primärteil so anzuordnen, daß es mit den Magne ten des Sekundärteils in Wirkverbindung treten kann. Bei spielsweise können die Magnete des Sekundärteils Permanentma gnete sein, welche stabförmig ausgebildet sind, so daß zu beiden Seiten des Sekundärteils, d. h. an zwei im wesentlichen zueinander parallelen Seiten des Sekundärteils, welche von einander abgewandt sind, Primärteile angeordnet sein können.Depending on the structure of the magnets of the secondary part, it is invented According to the invention, possible over both poles of the magnets of the second Arrange a primary part so that it is with the Magne ten of the secondary part can interact. at for example, the magnets of the secondary permanentma be gnete, which are rod-shaped, so that both sides of the secondary section, d. H. at two essentially mutually parallel sides of the secondary part, which of facing away from each other, primary parts can be arranged.

Es kommen jedoch auch andere Arten von Permanentmagneten für das Sekundärteil in Frage, welche eine von der Stabform ab weichende Form aufweisen. Hierbei sind die Primärteile erfin dungsgemäß in Ebenen angeordnet, welche einen Winkel zueinan der aufweisen.However, there are other types of permanent magnets for the secondary part in question, which one depends on the rod shape have softening shape. Here the primary parts are invented arranged according to the invention in planes which are at an angle to each other who have.

Das Sekundärteil kann beispielsweise mindestens eine Schiene aufweisen, welche mit einer Nut versehen ist, in der die Ma gnete des Sekundärteils befestigt sind. Insbesondere ist die Nut V-förmig ausgebildet. Die entsprechenden Magnete des Se kundärteils weisen einen der V-Form der Nut entsprechenden Querschnittsbereich auf, mittels welchem sie in der Nut des Sekundärteils befestigt werden können. Dadurch ist eine sta bile Anordnung der Permanentmagnete des Sekundärteils im we sentlichen ohne Zwischenräume möglich. The secondary part can, for example, at least one rail have, which is provided with a groove in which the Ma gnete of the secondary part are attached. In particular, the V-shaped groove. The corresponding magnets of the Se secondary parts have a V-shape corresponding to the groove Cross-sectional area by means of which they in the groove of the Secondary part can be attached. This makes a sta bile arrangement of the permanent magnets of the secondary part in the we considerably possible without gaps.

Das Sekundärteil kann auch aus einem Verbundwerkstoff, einem Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet sein, von welchem die Magnete wenigstens teilweise umschlos sen sind. Es ist auch möglich, die Magnete vollständig zu um schließen. Dies ermöglicht eine stabilere Konstruktion des Sekundärteils.The secondary part can also be made of a composite material, a Plastic or other suitable material be, of which the magnets are at least partially enclosed are. It is also possible to completely surround the magnets conclude. This enables a more stable construction of the Secondary part.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeich nung zeigen:The invention is described with reference to the drawing preferred embodiments explained in more detail. In the drawing show:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines Linearmotors nach dem Stand der Technik, Fig. 1 shows a schematic longitudinal section of a linear motor according to the prior art,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt eines Linearmotors nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 shows a schematic longitudinal section of a linear motor according to a preferred embodiment of the invention,

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt eines Linearmotors nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und Fig. 3 is a schematic cross section of a linear motor according to a preferred embodiment of the invention and

Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Line armotors nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 4 is a schematic perspective view of a line arm motor according to a further preferred embodiment of the invention.

Aus Fig. 1 ist ein herkömmlicher Linearmotor ersichtlich. Dieser weist ein Primärteil 100 mit einer Mehrzahl von Magne ten 120 auf. Außerdem weist er ein Sekundärteil 200 mit einer Mehrzahl von Permanentmagneten 210 auf. Das Primärteil ist relativ zu dem Sekundärteil in Längsrichtung des Sekundär teils verschiebbar. Die Elektromagneten des Primärteils 120 sind selektiv bestrombar, so daß das Primärteil relativ zu dem Sekundärteil 200 verfahrbar ist. Bei diesem herkömmlichen Linearmotor bleibt jedoch ein Großteil der Permanentmagnete 210 des Sekundärteils 200 zu jedem Betriebszeitpunkt unge nutzt.From FIG. 1, a conventional linear motor is shown. This has a primary part 100 with a plurality of magnets 120 . In addition, it has a secondary part 200 with a plurality of permanent magnets 210 . The primary part is movable relative to the secondary part in the longitudinal direction of the secondary part. The electromagnets of the primary part 120 can be energized selectively, so that the primary part can be moved relative to the secondary part 200 . In this conventional linear motor, however, a large part of the permanent magnets 210 of the secondary part 200 remains unused at every time of operation.

Aus Fig. 2 ist ein Linearmotor nach einer bevorzugten Aus führungsform der Erfindung ersichtlich. Diese weist ein Se kundärteil 300 mit einer Mehrzahl von Permanentmagneten 310 auf. Ein erstes Primärteil 100 mit einer Mehrzahl von Elek tromagneten 120 ist an einer Seite 311 des Sekundärteils 300 relativ zu diesem verschiebbar angeordnet. An der dieser Sei te abgewandten Seite 314 des Sekundärteils ist ein zweites Primärteil 400 ebenfalls relativ zu dem Sekundärteil 300 ver schiebbar angeordnet, welches ebenfalls eine Mehrzahl von Elektromagneten 420 aufweist. Die Pole der Magnete 310 des Sekundärteils sind bevorzugt den Seiten 311 und 314 zugeord net, jedoch sind auch andere Anordnungen, der Magnete 310 möglich, beispielsweise mittels ferromagnetischen Stoffen, von welchen die magnetischen Feldlinien des von den Magneten 310 eingeprägten Magnetfeldes jeweils beliebig zu den Seiten 311 und 314 geleitet werden können. Durch jeweils selektives Bestromen der Elektromagneten 120 des ersten Primärteils 100 sowie der Elektromagneten 420 des zweiten Primärteils 400 sind beide Primärteile 100 und 400 voneinander unabhängig re lativ zu dem Sekundärteil 300 verfahrbar. Mit der Stromrich tung des die Elektromagnete 120 bzw. 420 durchfließenden Stromes kann die Polarität der Elektromagnete festgelegt wer den, wie dies in den Figuren durch die beiden alternativen Polrichtungen N-S oder S-N für die eine Stromrichtung bzw. (S-N) oder (N-S) für die entgegengesetzte Stromrichtung dar gestellt ist. Da die Permanentmagnete 310 des Sekundärteils 300 derart angeordnet sind, daß sie sowohl mit dem ersten Primärteil 100, als auch mit dem zweiten Primärteil 400 in Werkverbindung treten können, können die Permanentmagneten 310 des Sekundärteils 300 vermehrt für das Bewegen von Pri märteilen 100 oder 400 ausgenutzt werden.From Fig. 2, a linear motor according to a preferred form of the invention is guiding visible. This has a secondary part 300 with a plurality of permanent magnets 310 . A first primary part 100 with a plurality of electromagnets 120 is slidably arranged on one side 311 of the secondary part 300 relative to the latter. On this side facing away from the side 314 of the secondary part, a second primary part 400 is also displaceably arranged ver relative to the secondary part 300 , which also has a plurality of electromagnets 420 . The poles of the magnets 310 of the secondary part are preferably assigned to the sides 311 and 314, however other arrangements of the magnets 310 are also possible, for example by means of ferromagnetic substances, of which the magnetic field lines of the magnetic field impressed by the magnets 310 can be arbitrarily to the sides 311 and 314 can be directed. By selective energization of the electromagnets 120 of the first primary part 100 and the electromagnets 420 of the second primary part 400 , both primary parts 100 and 400 can be moved independently of one another relatively to the secondary part 300 . With the current direction of the current flowing through the electromagnets 120 and 420 , the polarity of the electromagnets can be determined, as shown in the figures by the two alternative pole directions NS or SN for the one current direction or (SN) or (NS) for the opposite current direction is set. Since the permanent magnets 310 of the secondary part 300 are arranged such that they can come into contact with both the first primary part 100 and the second primary part 400 , the permanent magnets 310 of the secondary part 300 can be used increasingly for moving primary parts 100 or 400 become.

Aus Fig. 3 ist ein Querschnitt durch einen Linearmotor nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung er sichtlich. Dabei weist das Sekundärteil 300 einen Magnetträ ger 340, eine Mehrzahl von Permanentmagneten 310, jeweils ei nen oberen und einen unteren Träger 330, von welchem der Ma gnetträger 340 gestützt ist, sowie an dem oberen bzw. dem un teren Träger zu beiden Seiten des Magnetträgers angeordnete Linearlager 320 auf. Von den Linearlagern 320 jeweils einer Seite des Sekundärteils 300 ist jeweils das erste Primärteil 100 bzw. das zweite Primärteil 400 geführt. An jeder Seite des Sekundärteils 300 ist ein Primärteil 100 bzw. 400 mit ei ner Mehrzahl von Blechpaketen 150 bzw. 450 für die Elektroma gnete 120 bzw. 420 des jeweiligen Primärteils 100 bzw. 400 ersichtlich. Durch Bestromen der Primärteile 100 bzw. 400 können diese, da sie jeweils mit den Permanentmagneten 310 des Sekundärteils 300 in Wirkverbindung stehen, in Längsrich tung des Sekundärteils 300 relativ zu diesem verfahren wer den.From Fig. 3 is a cross section through a linear motor according to another preferred embodiment of the invention, it clearly. The secondary part 300 has a Magnetträ ger 340 , a plurality of permanent magnets 310 , each egg NEN upper and a lower support 330 , from which the Ma gnetträger 340 is supported, and on the upper and the lower carrier on both sides of the magnet carrier arranged linear bearing 320 . The first primary part 100 and the second primary part 400 are guided from the linear bearings 320 on each side of the secondary part 300 . On each side of the secondary part 300 , a primary part 100 or 400 with a plurality of laminated cores 150 or 450 for the electromagnets 120 or 420 of the respective primary part 100 or 400 can be seen. By energizing the primary parts 100 and 400 , since they are in operative connection with the permanent magnets 310 of the secondary part 300 , they can be moved in the longitudinal direction of the secondary part 300 relative to the latter.

Aus Fig. 4 ist ein Linearmotor nach einer weiteren bevorzug ten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. Aus dieser perspektivischen schematischen Ansicht sind ein erstes Pri märteil 100 und ein zweites Primärteil 400 ersichtlich, wel che jeweils an einer Seite 511 bzw. 514 eines Sekundärteils 500 angeordnet sind. Die Seite 511 bzw. 514 bezeichnet jene Seite des Sekundärteils 500, an welcher die Pole von in dem Sekundärteil 500 angeordneten Permanentmagneten 510 freilie gen und mit einem entsprechend angeordneten Primärteil in Wirkverbindung treten können. Das Sekundärteil 500 weist zwei Tragschienen 530 auf, welche jeweils mit einer V-förmigen Nut 540 versehen sind. Die Permanentmagnete 510 weisen jeweils an ihrem Randbereich einen der Querschnittsform der V-förmigen Nut 540 entsprechenden Querschnittsbereich 550 auf, mittels welchem die Permanentmagnete 510 in die V-förmige Nut 540 der beiden Schienen 530 eingreifen können und in dieser gehalten sind. Das erste Primärteil 100 und das zweite Primärteil 400 sind jeweils relativ zu dem Sekundärteil 500 durch Bestromen von in den Primärteilen vorgesehenen Elektromagneten in Längsrichtung verfahrbar.From Fig. 4, a linear motor according to a further ten Favor embodiment of the invention is apparent. From this perspective schematic view, a first primary part 100 and a second primary part 400 can be seen, which are each arranged on one side 511 and 514 of a secondary part 500 . The side 511 or 514 designates that side of the secondary part 500 on which the poles of permanent magnets 510 arranged in the secondary part 500 are exposed and can come into operative connection with a correspondingly arranged primary part. The secondary part 500 has two mounting rails 530 , which are each provided with a V-shaped groove 540 . The permanent magnets 510 each have at their edge area a cross-sectional area 550 corresponding to the cross-sectional shape of the V-shaped groove 540 , by means of which the permanent magnets 510 can engage in and are held in the V-shaped groove 540 of the two rails 530 . The first primary part 100 and the second primary part 400 can each be moved in the longitudinal direction relative to the secondary part 500 by energizing electromagnets provided in the primary parts.

Claims

1. A linear motor comprising two or more primary components and, as indicated by a series of magnets (310, 510) provided with secondary part (300, 500), wherein the primary parts are respectively disposed at the Se secondary part (300, 500) displaceable by, that at least a first primary part ( 100 ) on one side (311, 511) of the secondary part ( 300 , 500 ) angeord Neten poles of the magnets ( 310 , 510 ) of the secondary part ( 300 , 500 ) is arranged effectively facing and at least a second The primary part ( 400 ) is arranged effectively facing the other poles of the magnets ( 310 , 510 ) of the secondary part ( 300 , 500 ).

2. Linear motor according to claim 1, characterized in that the magnets ( 310 , 510 ) of the secondary part ( 300 , 500 ) are permanent magnets and the primary parts ( 100 , 400 ) have electromagnets ( 120 , 420 ).

3. Linear motor according to claim 1 or 2, characterized in that the secondary part ( 500 ) has at least one rail ( 530 ) each with a groove ( 540 ) and the magnet ( 510 ) in the grooves ( 540 ) are attached.

4. Linear motor according to claim 3, characterized in that the grooves ( 540 ) are V-shaped.

5. Linear motor according to claim 1 or 2, characterized in that the secondary part ( 300 ) is formed from a composite material or a plastic, of which the magnets ( 310 ) of the secondary part ( 300 ) are at least partially enclosed.

6. Linear motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the poles of the magnets ( 310 , 510 ) of the secondary part ( 300 , 500 ) are arranged alternately.