(57)【要約】  リニアモータの出力範囲を、特別な応用に一層良好に適合可能とすべく、二次部品（２）を、一次部品（１）の移動方向（１５）で少なくとも第１部分（３）と第２部分（４）とに区分する。二次部品（２）は第１部分（３）内では第２部分（４）内とは異なるように成形しおよび／又は別の材料から形成する。これにより、一次部品の駆動に係りなく移動区間上で一次部品（１）の異なる速度を実現できる。場合によっては１つの二次部品部分内に短絡巻線を嵌挿することができ、この二次部品部分は受動的制動に役立つ。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次部品（１）と、上方を移動する前記一次部品（１）と磁気的に結合された二次部品（２）とを有するリニアモータにおいて、
二次部品（２）が一次部品（１）の移動方向（１５）で少なくとも第１部分（３）と第２部分（４）に区分されており、二次部品（２）が第１部分（３）内では第２部分（４）内とは異なるように成形されおよび／又は別の材料から形成されているリニアモータ。
【請求項２】
第１部分（３）内の磁極歯間の溝幅が、第２部分（４）内の磁極歯間の溝幅とは異なる請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
第１部分内の磁極歯の歯幅が、第２部分内の磁極歯の歯幅とは異なる請求項１又は２記載のリニアモータ。
【請求項４】
第１部分内の一次部品、二次部品間の空隙（１１）が、第２部分内の空隙（１２）とは異なる請求項１から３の１つに記載のリニアモータ。
【請求項５】
第１部分内の磁極歯の歯形状が、第２部分内の磁極歯の歯形状と異なる請求項１から４の１つに記載のリニアモータ。
【請求項６】
移動方向（１５）を横切る二次部品の幅が、第１部分（１６）では第２部分（１７）内の二次部品の幅と異なる請求項１から５の１つに記載のリニアモータ。
【請求項７】
二次部品の両方の部分のうち、一方の部分の溝内に少なくとも１つの短絡巻線（２０）が設けられている請求項１から６の１つに記載のリニアモータ。
【請求項８】
溝にアルミニウムを流し込むことで短絡巻線（２０）が形成されている請求項７記載のリニアモータ。
【請求項９】
二次部品が第１部分では積層され、第２部分では中実に形成されている請求項１から８の１つに記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次部品と、上方を移動可能な前記一次部品と磁気的に結合された二次部品とを有するリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータは数多くの種々の用途で利用される。各用途において、リニアモータに対する要求は一般にごく特異的である。それに対処すべく、リニアモータの出力範囲が相応に適合される。モータの出力範囲は、力又はトルクと、速度又は回転数との積と見做される。この積は空隙、歯幅、溝幅等の数多くのパラメータに左右される。これは、特に一次側に励磁を配置した同期モータにおいても当てはまる。出力の適合は、例えば電源給電モータの場合、極数切換によって行われる。
【０００３】
リニアモータの制動も、各応用分野に適したブレーキで行わねばならない。例えば能動的制動は、電気的又は機械的に或る応用又は別の応用にとり好ましいことがある。例えば能動的短絡ブレーキを利用できる。別の応用には受動的ブレーキが有利であり得る。ブレーキの種類は、通常駆動装置に直接適合される。
【０００４】
独国特許出願第１０２００４０４５９９２号明細書は、電磁石も永久磁石も一次部品に配置した電気機械、特にリニアモータを開示する。その利点として、二次部品は磁性でなく、製造が容易である。併せて、リニアモータの長い移動経路を安価に実現できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、リニアモータの出力を各要求に簡単に適合可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によればこの課題は、一次部品と、上方を移動する前記一次部品と磁気的に結合された二次部品とを有するリニアモータにおいて、二次部品が一次部品の移動方向で少なくとも第１部分と第２部分とに区分され、二次部品が第１部分内では第２部分内と異なるように成形されおよび／又は別の材料から形成されたリニアモータにより解決される。
【０００７】
第１構成によれば、第１部分内の磁極歯間の溝幅が第２部分内の磁極歯間の溝幅とは異なることで出力適合を実現する。これと同様に歯幅も変更でき、第１部分内の磁極歯の歯幅は第２部分内の磁極歯の歯幅と異なる。溝幅、歯幅の変更により、例えばリニアモータの速度を変更できる。
【０００８】
本発明に係るリニアモータの他の１構成では、第１部分内の一次部品、二次部品間の空隙を第２部分内の空隙とは異なるものとなし得る。第１部分内の磁極歯の歯形状も、第２部分内の磁極歯の歯形状と異なるものにできる。空隙、歯形状等のパラメータにより、同様にリニアモータの速度を変更できる。
【０００９】
リニアモータの速度は、軌道幅、即ち移動方向を横切る二次部品の幅が第１部分では第２部分内の二次部品の幅とは異なることによっても変更可能である。
【００１０】
リニアモータの速度を調節する他の方法は、二次部品の材料の好適な選択による。例えば二次部品は、第１部分では低速用に中実に、また第２部分では高速用に積層して構成できる。
【００１１】
二次部品に対する一次部品の制動も、二次部品の特殊構成により実現できる。例えば二次部品の溝は第１部分では開口させておき、他方第２部分では少なくとも１つの短絡巻線で充填する。単数又は複数の短絡巻線は、好ましくは、溝にアルミニウムを流し込み、流し込まれた溝部分を相応に短絡することによって実現できる。
【００１２】
次に、添付図面に基づいて本発明を詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下で詳しく述べる実施例は、本発明の好ましい実施形態である。
【００１４】
リニアモータの出力範囲を、例えば極数切換によって調節するという冒頭で触れた方法は、利用可能な出力範囲に関し限界がある。それ故、本発明の根底には、利用可能な出力範囲を位置に関係して変更するとの一般的考えがある。特にリニアモータのリアクション部品又は二次部品を位置可変に構成することでこれを実現しようとするものである。固定された形状、固定された磁極ピッチおよび固定された電気的負荷を有する同じ一次部品を利用し、作業領域の様々な位置で、即ちリニアモータ移動経路の様々な箇所で、様々な二次部品部分を使用できる。それと共にリアクション部品の形状および／又は材料を位置に関係して変更することで、モータの出力範囲を所望の如くに変更できる。
【００１５】
図１に示すリニアモータは一次部品１と二次部品２から成る。ここでは二次部品２が３つの二次部品部分３、４、５に区分されており、全ての二次部品部分３〜５が磁極歯の同じ歯幅を有する。それに対し、移動方向１５での溝幅は個々の部分で異なっている。図１に示す例において、二次部品部分３内の溝幅は磁極歯の歯幅に概ね一致している。第２二次部品部分４内の溝幅は、二次部品部分３内よりも概ね２倍大きい。最後に、二次部品部分５内の２つの磁極歯間の溝幅は、二次部品部分３内におけるより概ね４倍大きい。個々の部分内の溝幅は、当然に任意の別の幅に選択でき、別の部分の整数倍には限定ない。同様に、二次部品部分の数も任意に選択できる。
【００１６】
二次部品部分３、４、５内の異なる溝幅から、一次部品１の様々な速度が生じる。一次部品への電力供給が同じ場合、二次部品部分３上では比較的低い速度が生じ、二次部品部分４上では中間速度が生じ、二次部品部分５上では比較的高い速度が生じる。つまりリニアモータの出力は、溝幅を相応に選択することで局所的に変更できる。二次部品部分３、４、５の内部でそれぞれの溝幅は同じである。
【００１７】
図２に示す第２実施形態の本発明に係るリニアモータは、同様に一次部品１と二次部品２とを有する。二次部品２はやはり３つの二次部品部分６、７、８に区分されている。第１二次部品部分６は、図１の二次部品部分３と同じ形状である。それに対し第２二次部品部分７は、第１二次部品部分６に対し２倍の歯幅を有する。第３二次部品部分８は、第１二次部品部分６と比べ磁極歯の歯幅が概ね４倍である。二次部品部分の内部では、磁極歯は同一幅である。
【００１８】
個々の二次部品部分６、７、８内で歯幅を変更することで、やはり一次部品１の電気的駆動に変化がない場合、各部分上で各々特定の速度が生ずる。一次部品１の速度は二次部品部分６上では比較的低く、二次部品部分７上では中程度、二次部品部分８上では高い。
【００１９】
歯幅の変更時にも、別の二次部品部分の整数倍に拘束されない。むしろ、各部分内の歯幅は任意に選択できる。付加的に、溝幅も個々の部分で変更できる。更に、二次部品の形成時、この例のように３つの二次部品部分に限定されず、２つ、４つ以上としてもよい。
【００２０】
位置に依存したリニアモータの出力は、一次部品１と二次部品２との間の空隙を移動区間で変更することでも変更できる。相応する例を図３に略示する。第１二次部品部分９と一次部品１との間に小さな空隙１１がある。それに対し、第２二次部品部分１０と一次部品１との間に大きな空隙１２がある。この結果、同じ駆動の場合、一次部品は第１二次部品部分９上では第２二次部品部分１０上よりも低い速度で移動する。その原因は、二次部品部分１０上で空隙１２の増大に伴い磁界が弱まることにある。
【００２１】
磁極歯の歯形状でもリニアモータの出力を変更できる。一次部品１と二次部品２を有するリニアモータを図４に示す。第１二次部品部分１３は図１〜３の二次部品部分３、６、９と同じ形状である。一次部品１の移動方向１５に関する縦断面における歯形状は、ここでは正方形又は長方形である。それに対し、第２二次部品部分１４では各歯が傾斜側面を有する。二次部品部分１４の歯形状は、二次部品部分１３の歯形状に対するあらゆる任意の形状変更を象徴している。
【００２２】
その場合にも、歯形状の違いにより二次部品部分１３、１４上で一次部品１の異なる速度が得られる。具体的事例において、二次部品部分１３上で一次部品１の低い速度が生じる一方、二次部品部分１４上では磁界の弱化に基づいて高い速度が生じる。
【００２３】
更に、二次部品の軌道幅の違いにより速度変更を達成することもできる。この点に関し図５にリニアモータを平面図で示しており、ここでも一次部品１は二次部品２上で方向１５に移動可能である。第１二次部品部分１６は、第２二次部品部分１７より大きな軌道幅を有する。第１二次部品部分１６内の大きな軌道幅に起因して、一次部品巻線のインダクタンスは小さな軌道幅を有する第２二次部品１７よりも高まる。従って、一次部品１は、第１二次部品部分１６上で二次部品部分１７上よりも低速で移動する。図５では、見易くするため、個々の磁極歯を示していない。
【００２４】
更に、リニアモータの速度調節は、二次部品の材料選択によっても達成できる。図６は中実に形成した二次部品を示す。材料としては、例えば鋼、鉄、銅、アルミニウム等と、それらの合金とが考慮の対象となる。更に、選択した材料はインダクタンスに影響し、従って一次部品の速度に影響する。
【００２５】
損失を減らしかつ速度を高めるべく、二次部品は図７に示すように積層して形成することもできる。本発明によれば、例えば移動経路に沿って自動的に異なる速度が生じるように積層二次部品部分と中実二次部品部分が組合せられる。また、所望の如くに位置に依存して速度を調節すべく、単に二次部品部分内で異なる材料を使用できる。
【００２６】
本発明の他の実施形態を図８に示す。ここでは、部分内の二次部品を自動制動に利用できるように形成している。ここでは、一次部品１が２つの二次部品部分１８、１９上を移動可能である。第１二次部品部分１８は通常どおりの構成であり、例えば先行実施形態の部分３、６、９、１３に一致している。しかし第２二次部品部分では、磁極歯の間の溝内に単数又は複数の短絡巻線を嵌挿している。こうして両方の二次部品部分１８、１９は広い意味でそれらの材料が異なる。
【００２７】
短絡巻線２０は、例えばアルミニウムや銅で構成できる。特に、短絡環を形成すべく、アルミニウムを溝に流し込むと有利である。場合によっては、短絡環又は短絡巻線２０を切換可能に構成してもよい。何れにしても、このような短絡ブレーキは二次部品２内で一次部品１内よりも簡単に実現できる。
【００２８】
それと共に、リニアモータの二次部品は位置に依存して任意に形成できる。それ故に、特定の応用では付加的ブレーキを省略でき、又は所要のブレーキを一層小さな寸法に設計できる。更に、駆動機能又はモータ機能を有する移動経路部分と受動的制動機能を有する移動経路部分を提供できる。このような受動的制動機能は、しばしば安全上の理由から優先すべきである。と言うのは、それが能動的駆動なしに、外部から提供され、渦電流力のみによって相応する制動作用を達成するからである。
【００２９】
本発明の特別有利な応用は、二次部品の局所的変更が容易に可能となるように電磁石も永久磁石も一次部品に配置されたリニアモータについて得られる。特に搬送技術、自動化技術の分野で、低速移動部分と高速移動部分がしばしば不可欠であるので、この分野では本発明に係るリニアモータを有効に利用できる。その具体的例は、荷物搬送装置、選別装置、自動産業車両、移動式店舗等である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】異なる溝幅を有するリニアモータの原理図である。
【図２】異なる歯幅を有するリニアモータの略図である。
【図３】異なる空隙を有するリニアモータの略図である。
【図４】二次部品内に異なる歯形状を有するリニアモータの略図である。
【図５】様々な幅の二次部品部分を有するリニアモータの平面図である。
【図６】中実二次部品部分を示す。
【図７】積層二次部品部分を示す。
【図８】１つの二次部品部分内に短絡巻線を有するリニアモータを示す。
【符号の説明】
【００３１】
１  一次部品、２  二次部品、３、４、１６、１７  部分、１１、１２  空隙、１５  移動方向、２０  短絡巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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