PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10357001A1 30.06.2005
Titel Magnetischer Linearantrieb
Anmelder ETO MAGNETIC KG, 78333 Stockach, DE
Erfinder Janisch, Werner, 78333 Stockach, DE
Vertreter Hiebsch und Kollegen, 78224 Singen
DE-Anmeldedatum 03.12.2003
DE-Aktenzeichen 10357001
Offenlegungstag 30.06.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.06.2005
IPC-Hauptklasse H02K 41/02
IPC-Nebenklasse H01F 7/16   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen magnetischen Linearantrieb mit einem Paar von in einem Statorgehäuse (10) vorgesehenen Statorwicklungen, die entlang einer Bewegungsrichtung eines mit den Statorwicklungen (12, 14) zusammenwirkenden, einen Permanentmagneten aufweisenden Ankers angeordnet und zum Erzeugen von Magnetfeldern einander entgegengesetzter Polarität zum Antreiben des Ankers (20) angesteuert werden, wobei das Statorgehäuse bezogen auf die Bewegungsrichtung zumindest einenends einen Endabschnitt (15, 16) aus magnetisch leitendem Material aufweist, der endseitig zum Zusammenwirken jenseits der Statorwicklungen mit dem Permanentmagneten (22) des Ankers oder einem mit dem Permanentmagneten verbundenen, magnetisch leitfähigen Flussleitelement (24, 26) so ausgebildet ist, dass in einer dem Endabschnitt benachbarten Endposition des Ankers ein eine Kraft-Weg-Kennlinie des Linearantriebs vergleichmäßigender magnetischer Fluss zwischen dem Endabschnitt sowie dem Permanentmagneten oder dem Flussleitelement geführt wird.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetischen Linearantrieb nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Eine derartige Vorrichtung ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und basiert auf dem Prinzip, dass ein in Wicklungen fließender elektrischer Strom eine Kraft auf einen (typischerweise in einem bewegbaren Anker gehaltenen) Permanentmagneten ausübt. Eine derartige Vorrichtung wird für zahlreiche Bewegungs- und Stellzwecke benutzt, insbesondere auch für Vorrichtungen, bei welchen permanente Hin- und Herbewegungen erforderlich sind.

Konkret sind in diesem Zusammenhang Vorrichtungen gebräuchlich, bei welchen ein zylindrisch realisiertes und axial zueinander ausgerichtetes Spulenpaar in einem Statorgehäuse gehalten ist, dem gegenüber zentrisch ein den Permanentmagneten aufweisender Anker axial längsbeweglich in der Mitte der Spulen geführt ist. Durch entsprechende, gegenpolige Verschaltung der Einzelwicklungen des Statorwicklungspaares und, je nach Bewegungsrichtung, Umpolen der Ansteuerung wird die Linearbewegung des Ankers hervorgerufen, wobei letztendlich der bekannte Lorentz-Effekt bzw. die daraus resultierende Kraft ausgenutzt wird.

Allerdings weist eine derartige, bekannte Vorrichtung den Nachteil auf, dass die den Anker antreibende Kraft in Richtung auf die Endbereiche des Linearantriebs nicht gleichmäßig ist; vielmehr bewirkt ein in den jeweiligen Endbereichen nicht vollständig in die Spulen eintretender magnetischer Fluss, dass hier magnetische Verluste durch unkontrollierte Feldlinien und mithin Krafteinbußen auftreten.

Insbesondere vor dem Hintergrund, über den gesamten Stellbereich (Hub) eines Linearantriebs eine annähernd gleichmäßige Stellkraft auf den Anker zu erhalten, werden daher üblicherweise Spulenanordnungen verwendet, welche auch in den endseitigen Anschlagbereichen des Ankers axial über den Anker hinausragen (so dass insoweit auch zusätzliche Feldlinien des aus dem Anker austretenden magnetischen Flusses erfasst werden können). Durch diese Maßnahme wird jedoch nicht nur zusätzlicher Aufwand erzeugt, auch verlängert sich dadurch die Gesamtanordnung in axialer Richtung (Bewegungsrichtung) über den tatsächlichen Hubbereich hinaus.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gattungsbildenden, aus dem Stand der Technik bekannten Linearantrieb im Hinblick auf eine Vergleichmäßigung des Kraft-Weg-Verlaufs entlang des gesamten Nutzhubes des Ankers zu verbessern und insbesondere eine Vorrichtung zu schaffen, welche bei gleichmäßigem Krafteintrag in den Anker entlang des gesamten Hubes und auch in den jeweiligen Endbereichen der Linearbewegung kompakt und in axialer Richtung mechanisch verkürzt werden kann.

Die Aufgabe wird durch den magnetischen Linearantrieb mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise wird durch die vorliegende Erfindung das Statorgehäuse endseitig, d.h. an seinen über die Statorwicklungen axial hinausreichenden Endbereichen, verwendet, um den magnetischen Kreis für diejenigen magnetischen Feldlinien zu schließen, welche seitlich und damit außerhalb der unmittelbaren Eintrittsmöglichkeit in die Statorwicklungen aus dem Anker heraustreten. Dadurch, dass auch für diese Bereiche des magnetischen Feldes der Permanentmagneteinheit im Anker der magnetische Kreis geschlossen werden kann, findet ein zusätzlicher Beitrag zur auf den Anker ausgeübten Kraft statt, mithin wird die aus dem Stand der Technik bekannte, nachteilige Eigenschaft des verminderten Krafteintrags auf den Anker im Endbereich wirksam überwunden, so dass eine Vergleichmäßigung der Kraft-Weg-Eigenschaften des Linearantriebs über den gesamten nutzbaren Hub bis hin zu einer vollständigen Linearisierung erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies durch die spezielle Ausbildung des Endabschnitts des Statorgehäuses jenseits der Statorwicklungen erreicht, relativ zur Ausgestaltung des Ankers in diesem Endbereich (wobei dieser, gemäß einer ersten, bevorzugten Variante, einen zentralen Permanentmagneten aufweist, an den sich, weiter bevorzugt beidseits, geeignet ausgeformte Flussleitteile beidseits zum Ende hin anschließen; alternativ ist eine Variante denkbar und von der Erfindung mitumfasst, bei welcher an jedem Endbereich des Ankers ein Permanentmagnet sitzt).

Da typischerweise die Realisierung der vorliegenden Erfindung im Rahmen einer radialsymmetrischen Anordnung erfolgt (d.h. die Statorwicklungen sind als Paar von axial zueinander angeordneten zylindrischen Wicklungen innerhalb des hohlzylindrischen Statorgehäuses realisiert, und der Anker bewegt sich koaxial in der Mitte der Statorwicklungen), sind die im Rahmen der Erfindung beschriebenen Geometrien typischerweise und bevorzugt als radialsymmetrische Querschnittsgeometrien zu verstehen.

So ist es in diesem Zusammenhang besonders günstig, den Endabschnitt des Statorgehäuses, bevorzugt beidseits, jochförmig auszugestalten und diesen weiter bevorzugt gegenüber der Bewegungsrichtung rechtwinkelig abzuwinkeln. Entsprechend wird in der radialsymmetrischen Realisierung hieraus eine Scheibenform, welche dann in geeigneter Weise mit denjenigen Endbereichen des Ankers zusammenwirkt, deren austretende magnetische Feldlinien nicht mehr unmittelbar in die Wicklungen eintreten können.

Auch kommt der geometrischen Ausgestaltung des gemäß einer bevorzugten Realisierungsform vorgesehenen Flussleitelements besondere Bedeutung zu, da hierdurch die geeignete Konzentration der Feldlinien und mithin die Effektivität der Vergleichmäßigung des Krafteintrags auf den Anker beeinflusst und gesteuert werden kann. So ist es zum einen bevorzugt, an dem Flussleitelement relativ zu der jeweiligen, gegenüberliegenden Statorwicklung Aus- bzw. Einformungen vorzunehmen (welche, in der radialsymmetrischen Realisierung, dann den Charakter von ringförmigen Absätzen, ringförmigen Einkerbungen bzw. Ringnuten erhalten), wobei diese Maßnahme insbesondere geeignet ist, die magnetischen Feldlinien des bevorzugt zentral angeordneten Permanentmagneten weg von der Mitte des Ankers hin zu dessen axialen Enden durch diese geometrische Maßnahme zu verlagern. Dementsprechend und zur Unterstützung dieser Maßnahmen ist es sinnvoll, die Ankergeometrie auch auf einer jeweiligen, den Wicklungen entgegengesetzten Seite zu variieren (wobei, im Fall einer radialsymmetrischen Realisierung, dies dann eine Innenform des Ankers bzw. des Flussleitelements beträfe). So ist es insbesondere bevorzugt, eine derartige, von den Spulen abgewandte Innenseite gestuft, schräg bzw. konisch auszubilden, so dass insoweit auch die magnetische Feldlinienkonzentration und deren Zusammenwirken mit dem gegenüberliegenden Endabschnitt des Statorgehäuses gesteuert bzw. beeinflusst werden kann.

Eine weitere, im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung günstige Möglichkeit zur Beeinflussung einer Linearität der auf den Anker wirkenden Kraft entlang seines gesamten Bewegungshubes in der Vorrichtung besteht darin, zwischen dem Paar von Statorwicklungen einen in magnetisch leitendem Kontakt mit dem Statorgehäuse stehenden Jochabschnitt vorzusehen. Zusätzlich wird hierdurch die günstige Möglichkeit einer Mittenzentrierung geboten, welche zusätzlich weiter verbessert wird, wenn der Jochabschnitt durch ein Permanentmagnet-Material ergänzt bzw. ersetzt wird. Durch diese Maßnahme kann dann sichergestellt werden, dass selbst in unbestromtem Zustand der Spulen der Anker eine Mittelstellung entlang seines Weges einnimmt, durch geeignetes Zusammenwirken des im Jochabschnitt wirkenden, statorseitigen Permanentmagneten mit dem entsprechend mittig im Anker vorgesehenen, ankerseitigen Permanentmagneten.

Eine weitere, vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass durch geeignete Ausbildung der jeweiligen endseitigen Geometrie zwischen Endabschnitt am Statorgehäuse und geeigneter Ausbildung der Flussleitelemente eine Mono- oder Bistabilität der Anordnung erreicht wird. Insbesondere dann nämlich, wenn in einer jeweiligen endseitigen Anschlagsposition durch geeignete Führung der magnetischen Feldlinien des Permanentmagneten eine hinreichende Haltekraft auf den Anker ausgeübt werden kann, wird dieser stabil in der Endposition gehalten, auch wenn die Statorspulen unbestromt sind. Dieser Effekt kann durch geeignete Dimensionierung entweder einends, oder aber beidends der Vorrichtung realisiert sein.

Besonders bedeutsam ist die Bistabilität bzw. die vorstehend diskutierte Mittenzentrierung auch im unbestromten Fall dann, wenn etwa durch Stromausfall oder dergleichen unvorhersehbare und damit unkontrollierbare Betriebsbedingungen eintreten.

Im Ergebnis entsteht durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ein durch Magnetkraft angetriebener Linearantrieb, welcher sowohl im Hinblick auf seine Bewegungseigenschaften, insbesondere bewirkt durch größere Homogenität des Krafteintrags auf den Anker, verbessert ist, als auch in seiner Geometrie, insbesondere betreffend seine durch die axiale Erstreckung der Spulen bedingte Längsabmessung verringert ist, was sich insbesondere in räumlich beengten Einbaubedingungen positiv auswirken kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie anhand der Zeichnungen; in diesen zeigen

1 die schematische Schnittansicht (rechte Hälfte im Längsschnitt einer radialsymmetrischen Anordnung) eines magnetischen Linearantriebs gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Paar koaxial übereinander angeordneter Statorspulen und einem einen zentralen Permanentmagneten tragenden, im Inneren der Spulen bewegbar geführten Anker in unbestromtem Zustand;

2 eine Schnittansicht der Ausführungsform gemäß 1 bei bestromtem Zustand der Statorwicklungen dergestalt, dass auf den Anker eine zusätzliche, aufwärts gerichtete Kraft ausgeübt wird;

3 eine Ansicht der Ausführungsform gemäß 1 in einem Ansteuerungszustand der Spulen, bei welchem auf den Anker eine in der Bildebene abwärts gerichtete Kraft ausgeübt wird;

4 eine Ansicht analog der Darstellung gemäß 1 in stromlosem Zustand der Wicklungen, wobei der Anker mittig zwischen den beiden Spulen steht;

5 eine Ansicht entsprechend der Position der 4, jedoch bei Bestromung der Spulen so, dass auf den Anker eine in der Zeichenebene aufwärts gerichtete Kraft ausgeübt wird;

6 eine Darstellung analog 4, 5 mit gegenüber 5 entgegengesetzter Polarität und entsprechend entgegengesetztem Krafteintrag;

7 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, jedoch in Position und Bestromung analog 5 mit zusätzlichem, zwischen dem Spulenpaar angeordnetem Magneten, wobei auf den Anker eine in der Zeichenebene aufwärts gerichtete Kraft ausgeübt wird;

8 eine Darstellung der zweiten Ausführungsform gemäß 7 bei unbestromten Spulen;

9 eine Darstellung der zweiten Ausführungsform gemäß 7, 8 bei im oberen Endhubbereich stehendem Anker und Ansteuerung der Spulen dergestalt, dass auf den Anker eine abwärts gerichtete Kraft (Zeichenebene) ausgeübt wird;

10 eine Darstellung analog der Position der 9 des zweiten Ausführungsbeispiels bei entgegengesetzt gepolter Ansteuerung und aufwärts gerichtetem Krafteintrag auf den Anker und

11 eine Darstellung analog 9, 10 mit unbestromtem Spulenpaar zur Verdeutlichung der zur Hubmitte gerichteten Rückstellkraft auf den Anker durch Wirkung des gemäß der zweiten Ausführungsform zusätzlich vorgesehenen, statorseitigen Permanentmagneten.

Bei der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Figuren werden für identische Funktionskomponenten jeweils identische Bezugszeichen verwendet, so dass eine Nicht-Darstellung bzw. Nicht-Erwähnung einzelner funktionaler Komponenten der jeweiligen Zeichnungen so zu verstehen ist, dass die Komponenten und deren Zusammenwirken mit jeweils den vorangegangenen Ausführungsbeispielen äquivalent sind.

So zeigt die 1 im Längsschnitt die rechte Hälfte einer radialsymmetrischen Anordnung zur Realisierung eines magnetischen Linearantriebs gemäß einer ersten Ausführungsform, bei welcher ein Statorgehäuse 10 ein Paar von koaxial zueinander und im Inneren des hohlzylindrischen Statorgehäuses 10 befestigten Statorspulen 12, 14 aufnimmt. Das Statorgehäuse 10 bildet beidends im Querschnitt rechtwinkelig abgewinkelte und jochförmige Endabschnitte 15 (in der Zeichenebene oben) bzw. 16 (in der Zeichenebene unten) aus, welche als ringförmige Scheiben einstückig am zylindrischen Bereich des Statorgehäuses 10 ansitzen. Innerhalb dieser Statorgehäuseanordnung ist (in nicht näher gezeigter, ansonsten bekannter Weise) ein Anker 20 längsbeweglich so gelagert, dass dieser von einer ersten, oberen Anschlagposition (etwa entsprechend der Darstellung der 1 gegenüber dem oberen Endabschnitt 15 des Gehäuses 10) sich linear bis zu einer entsprechenden abwärts gerichteten Endposition (gegenüber dem unteren Endabschnitt 16) bewegen kann. Der Anker 20 weist dabei einen mittig vorgesehenen Permanentmagnetabschnitt 22 auf, welcher beidends (d.h. oben und unten) von Flussleitelementen 24, 26 begrenzt ist. In der radialsymmetrischen Querschnittsgeometrie weist dabei der Anker 20 im Bereich des Permanentmagneten 22 und bis hinein in das obere und untere Flussleitelement 24, 26 einen dem Spulenpaar 12, 14 gegenüberliegenden ringnutenförmigen Einschnitt 28 auf, welcher zur Spreizung des Feldlinienverlaufs im Anker 20 hin zu den jeweiligen Endbereichen der Flussleitelemente 24, 26 dient. Auch weisen diese an ihren den Spulen 12, 14 entgegengesetzten (d.h. in der radialsymmetrischen Anordnung innenliegenden Flächen) jeweilige ringabsatzförmige Einschnitte 30, 32 auf, welche der Feldkonzentration, insbesondere im Hinblick auf die jeweils gegenüberliegenden Endabschnitte 14 bzw. 15 des Statorgehäuses 10 dienen.

Auf diese Weise wird, verdeutlicht durch die schematisch in die Zeichnungen eingetragenen magnetischen Feldlinienverläufe, eine Homogenisierung des Krafteintrags auf den Anker 20 entlang dessen gesamten Bewegungshubes erreicht, nämlich dadurch, dass in den herkömmlicherweise einem Kraftabfall ausgesetzten Endbereichen durch zusätzlichen Feldlinienschluß über die Endbereiche 14, 15 ein ergänzender Krafteintrag in den Anker erfolgt, mithin also eine Kraft-Weg-Kennlinie der Gesamtanordnung über den gesamten Weg (Hub) gegenüber dem Stand der Technik vergleichmäßigt ist, im Idealfall horizontal verläuft.

Die 1 verdeutlicht dabei den unbestromten Zustand; der gezeigte Feldlinienverlauf wird dabei ausschließlich hervorgerufen vom Permanentmagneten 22, welcher durch seine unsymmetrische Stellung relativ zum Statorgehäuse eine aufwärts gerichtete Kraft erfährt, so dass in dieser instabilen Stellung der Linearantrieb an seinen oberen Anschlag geführt wird. Demgegenüber zeigt die 4, wiederum im unbestromten Zustand, den Anker 20 in Mittelstellung, mit entsprechend symmetrischem Feldlinienverlauf. Hier würde der Anker in seiner Mittelstellung verbleiben, jedoch bereits geringe Auslenkungen und die dadurch bedingte Verzerrung bzw. Unsymmetrie des Verlaufs würde jedoch wiederum die Vorrichtung an einen der beiden Endanschläge treiben.

Die 2 verdeutlicht, ausgehend von der Positionsdarstellung der 1, den zusätzlichen Einfluss einer Bestromung der Spulen 12, 14. Dabei wird mittels des üblichen Symbols 40 (bezogen auf die Spule 12) ein in die Zeichenebene hineinfließender Stromfluss der Spule 12 symbolisiert, während mittels des Symbols 42 ein aus der Zeichenebene heraustretender Stromfluss bezogen auf die zweite Spule 14 gezeigt wird. Gegenüber der Darstellung der 1 erhöht sich die aufwärts gerichtete Kraft auf den Anker 20; im Rahmen der vorliegenden Ausführung um etwa das Dreifache.

Die 3 zeigt bei der dargestellten Ausführungsform, wie, ausgehend von der Position gemäß 1, 2, durch Umpolung der Spulen 12, 14 eine abwärts gerichtete Kraft erzeugt wird. Da zusätzlich die durch den Permanentmagneten 22 bewirkte Anziehungs- bzw. Haltekraft überwunden werden muss, ist die mittels der umgepolten Spulen auf den Anker gebrachte Abwärtskraft geringer als die in 2 gezeigte aufwärts gerichtete Kraft.

Die 5 und 6 verdeutlichen, jeweils mit entgegengesetzter Polarität, den Krafteintrag in den Anker 20 ausgehend von der Mittelstellung der 4. Die Simulationsdarstellung mit den eingezeichneten Feldlinien verdeutlicht, wie jeweils durch Einfluss der bestromten Spulen das Magnetfeld beeinflusst wird; die simulatorische und praktische Überprüfung hat gezeigt, dass die auf den Anker wirkenden, aufwärts gerichteten Kräfte (5) bzw. abwärts gerichteten Kräfte (6) praktisch gleich sind.

Im Ergebnis zeigt damit die Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der 1 bis 6, dass zwar keine völlig identische, jedoch eine sehr homogene und damit für den praktischen Betrieb günstige Realisierung des Krafteintrags auf den Anker über dessen Gesamthubbereich erfolgen kann.

Anhand der 7 bis 11 wird nachfolgend ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. Dies unterscheidet sich vom vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass, bei ansonsten identischen Funktionskomponenten, zwischen den Spulen 12, 14 ein zusätzlicher Permanentmagnet 44 am Statorgehäuse 10 befestigt ist. Die 7 verdeutlicht zunächst den Anker 20 in der Mittelstellung, wobei der Permanentmagnetabschnitt 22 des Ankers 20 dem zusätzlichen, statorseitigen Permanentmagneten 44 gegenübersteht. Bei Bestromung der Spulen 12, 14 erfährt der Anker 20 eine aufwärts gerichtete Kraft mit entsprechender Verschiebung des Feldlinienbildes; dagegen verdeutlicht die Darstellung der 8 wiederum den stromlosen Zustand. Im Gegensatz zum relativ instabilen Zustand der 4 des ersten Ausführungsbeispiels ist dieser Mittenzustand jedoch deutlich stabiler und, da er, bedingt durch den zusätzlichen Permanentmagneten 44, eine permanentmagnetische Mittenzentrierung erfährt (vergleiche dazu den Feldlinienverlauf im mittleren Bereich durch den Permanentmagneten sowie den Vergleich von 8 zur 11, auch hier ist der unbestromte Zustand gezeigt, jedoch erfährt durch Wirkung des Magneten 44 der Anker eine -- geringe -- Kraftbeaufschlagung in abwärts und somit zentrisch gerichteter Weise).

Die 9 bzw. 10 verdeutlichen noch, dass zusätzlich und vorteilhaft der Magnet 44 zu einer weiteren Vergleichmäßigung des Krafteintrags auf den Anker 20 beiträgt, denn trotz entgegengesetzter Bewegungsrichtungen (Abwärtsrichtung in 9, Aufwärtsrichtung in 10) ist der Krafteintrag in den Anker 20, bei jeweils leicht aufwärts ausgelenkter Position, vergleichbar.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist insbesondere eine Realisierungsform denkbar, bei welcher der zentrisch vorgesehene Permanentmagnet 22 im Anker durch mehrere endseitig vorgesehene Permanentmagneten am Anker (typischerweise als Ringe realisiert) ersetzt werden kann, und auch andere Magnet-Flussleitelement-Konfigurationen sind denkbar.

Auch ist die gezeigte Querschnittsgeometrie von Anker und Statorgehäuse im endseitigen Jochbereich nicht auf die gezeigte Form beschränkt; so sind etwa zahlreiche andere Varianten denkbar, wie insbesondere der Anker günstig ausgeformt werden kann, damit in der beabsichtigten Weise die vorgesehene Homogenisierung des Krafteintrags in den Anker entlang des gesamten Hubweges erfolgen kann. Auch ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Endabschnitte des Statorgehäuses nicht etwa, wie in den Figuren dargestellt, abgewinkelt vorzusehen, sondern beispielsweise das Statorgehäuse über die Spulen hinaus in axialer Richtung zu verlängern.


Anspruch[de]
  1. Magnetischer Linearantrieb mit einem Paar von in einem Statorgehäuse (10) vorgesehenen Statorwicklungen, die entlang einer Bewegungsrichtung eines mit den Statorwicklungen (12, 14) zusammenwirkenden, einen Permanentmagneten aufweisenden Ankers angeordnet und zum Erzeugen von Magnetfeldern einander entgegengesetzter Polarität zum Antreiben des Ankers (20) angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass

    das Statorgehäuse bezogen auf die Bewegungsrichtung zumindest einends einen Endabschnitt (15, 16) aus magnetisch leitendem Material aufweist, der endseitig zum Zusammenwirken jenseits der Statorwicklungen mit dem Permanentmagneten (22) des Ankers oder einem mit dem Permanentmagneten verbundenen, magnetisch leitfähigen Flussleitelement (24, 26) so ausgebildet ist,

    dass in einer dem Endabschnitt benachbarten Endposition des Ankers ein eine Kraft-Weg-Kennlinie des Linearantriebs vergleichmäßigender magnetischer Fluss zwischen dem Endabschnitt sowie dem Permanentmagneten oder dem Flussleitelement geführt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (15, 16) im Längsschnitt entlang der Bewegungsrichtung jochförmig, und bevorzugt rechtwinkelig abgewinkelt ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits eines zentralen Permanentmagnetabschnitts des Ankers ein bezogen auf den Permanentmagnetabschnitt symmetrisches Flussleitelement vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussleitelement auf seiner den Statorwicklungen zugewandten Seite mit einem Absatz (28), einer Einkerbung und/oder einer Nut versehen ist, die so ausgebildet ist, dass sie eine magnetische Feldlinienkonzentration in Richtung auf die Enden des Ankers bezogen auf die Bewegungsrichtung bewirkt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussleitelement auf seiner den Statorwicklungen entgegengesetzten Seite endseitig mit einem Absatz (30, 32), einer Abschrägung oder Abflachung versehen ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker beidends endseitig einen ringförmig ausgebildeten Permanentmagneten aufweist, der zum flussmäßigen Zusammenwirken sowohl mit einer gegenüberliegenden der Statorwicklungen, als auch einem benachbarten Endabschnitt des Statorgehäuses ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen zwischen den Statorwicklungen am Statorgehäuse vorgesehenen, zum flussmäßigen Zusammenwirken mit dem Anker ausgebildeten Jochabschnitt (44).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochabschnitt (44) einen Permanentmagneten aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet des Jochabschnitts so ausgebildet ist, dass er im Zusammenwirken mit dem Permanentmagneten (22) des Ankers (20) eine Mittenzentrierung des Ankers in einem unbestromten Zustand der Statorwicklung bewirkt.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet des Ankers, das Flussleitelement und/oder der Endabschnitt geometrisch so ausgebildet sind, dass der Linearantrieb durch Permanentmagnetkraft in der Endposition stabil in unbestromtem Zustand der Statorwicklungen ist, insbesondere beidends bistabil ist.
Es folgen 11 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com