Ausgangspunkt für die Entwicklung dieses neuen Linearmotors (s. Zeichnung 1
und 2) war der Wunsch, eine Alternative zu herkömmlichen Pumpenantriebssy
stemen zu schaffen. Inbesondere wurde dabei der Schwerpunkt auf geräuschar
men Lauf und beliebig anpaßbaren Druckverlauf gelegt.Starting point for the development of this new linear motor (see drawing 1
and 2) was the desire to be an alternative to conventional pump drives
to create stemen. In particular, the focus was on noise
men run and customizable pressure history.
Der Servo-Linearmotor besteht aus einem Magnetsystem mit einem Kolben, der
mechanisch gelagert im energiereichen Luftspalt gleitet, wobei eine Pumpbewe
gung in beiden Richtungen möglich ist. Auf dem Kolben sind mehrere getrennte
Wicklungen in Nuten nebeneinander angeordnet. Hub, Hubgeschwindigkeit und
Kraft des Kolbens sind innerhalb einer Pumpperiode frei bestimmbar. Der Hub
wird über einen Absolut-Wegaufnehmer kontrolliert.The servo linear motor consists of a magnet system with a piston that
mechanically stored glides in the high-energy air gap, with a pump movement
is possible in both directions. There are several separate ones on the piston
Windings arranged in slots next to each other. Stroke, stroke speed and
The force of the piston can be freely determined within one pumping period. The hub
is controlled by an absolute displacement sensor.
Der neue Antrieb ist klein im Durchmesser, flach in der Bauweise und gering im
Gewicht. Seine Mechanik ist unkompliziert und hat nur wenige bewegte Teile. Die
Geräuschentwicklung des Antriebs ist sehr gering. Er läßt sich sehr sensibel und
genau steuern und regeln.The new drive is small in diameter, flat in construction and low in
Weight. Its mechanics are straightforward and have only a few moving parts. The
Noise development from the drive is very low. He can be very sensitive and
precisely control and regulate.
Während einer Pumpperiode fließt zu jedem Zeitpunkt, in Abhängigkeit von der
Bewegungsgeschwindigkeit und der zu überwindenden Gegenkraft, nur so viel
Strom wie nötig. Dabei sind keine zusätzlich eingebauten Federkräfte zu über
winden. Wird während einer Pumpperiode weder Kraft noch Bewegung gefordert,
fließt praktisch kein Strom. Eine Stärke dieses Servo-Linearmotors ist, daß sich
bei großem Hub der Wirkungsgrad und die Kraft nicht verringern.During a pump period flows at any time, depending on the
Movement speed and the counterforce to be overcome, only so much
Electricity as needed. There are no additional built-in spring forces
wind. If neither force nor movement is required during a pumping period,
practically no electricity flows. One of the strengths of this linear servo motor is that
with a large stroke, do not reduce the efficiency and the force.
Der Antrieb soll ermöglichen, beispielsweise eine Pumpe zur Förderung sensibler
Flüssigkeiten zu betreiben, die sehr geräuscharm ist, und deren Bewegungsge
schwindigkeit und Pumpkraft innerhalb einer Pumpperiode jederzeit gesteuert
werden kann. Der Pumpendruck kann, sofern erforderlich, zusätzlich über einen
Drucksensor im zu fördernden Medium geregelt werden. Es ist prinzipiell gleich
gültig, ob der Kolben oder das Magnetsystem das bewegte Teil sind.The drive should enable, for example, a pump to convey sensitive
Operate liquids that are very quiet and their movement
Speed and pumping power controlled at all times within one pumping period
can be. The pump pressure can, if necessary, additionally via a
Pressure sensor in the medium to be pumped are regulated. It is basically the same
valid whether the piston or the magnet system are the moving part.
Es besteht auch die Möglichkeit, den Kolben (ohne Belüftungslöcher) direkt als
Kompressor zu benutzen, wenn man im Inneren des Kolbens, wo die Luft kom
primiert wird, Einlaß- und Auslaßventile bzw. -klappen oder Öffnungen im Ma
gnetteil vorsieht.There is also the possibility to directly use the piston (without ventilation holes)
Compressor to use when inside the piston where the air comes
priming, intake and exhaust valves or flaps or openings in Ma
gnet part provides.
Als weitere Möglichkeit läßt sich im Inneren des Kolbens zwischen Kolbendeckel
und Scheibe (1f, 2f) ein elastischer Behälter unterbringen, der periodisch ausge
preßt wird. Ein- und Auslaß können durch Öffnungen im Kolbendeckel oder
durch Bohrungen durch das Magnetsystem zugeführt werden.As a further possibility, an elastic container can be accommodated inside the piston between the piston cover and the disk ( 1 f, 2 f), which is pressed out periodically. Inlet and outlet can be fed through openings in the piston cover or through holes in the magnet system.
Der in den Zeichnung 1 und 2 abgebildete Linearmotor dient der Erzeugung von
Hüben bis zu 11 mm und besteht im wesentlichen aus einem Magnetsystem, ähn
lich dem, wie es auch für Lautsprecher Verwendung findet, sowie einem Kolben,
auf dem mehrere voneinander getrennte Wicklungen (1a, 2a) in Nuten nebenein
ander angeordnet sind. Die Spulendrähte der einzelnen Spulen werden so zur
"Verdrahtungskammer" (1k, 2k) nach vorn geführt, daß eine unnötige Verbreite
rung des Luftspalts in seinem gesamten Umfang und somit eine unnötige Ener
gieabschwächung vermieden wird. Zu diesem Zweck wird der Kolben mit einem in
einem Langloch (1n) bzw. einer Bohrung (2n) laufenden Führungsstift (1m, 2m)
verdrehungssicher gelagert, und eine oder mehrere Nuten werden als
"Kabelkanal" im Joch (1d, 2j) ausgefräst. Die Energieverluste werden damit nur
auf diesen verhältnismäßig kleinen Bereich beschränkt.The linear motor shown in the drawings 1 and 2 is used to generate strokes of up to 11 mm and consists essentially of a magnet system, similar to that used for loudspeakers, and a piston on which several separate windings ( 1 a, 2 a) are arranged in grooves next to each other. The coil wires of the individual coils are so forward to the "wiring chamber" ( 1 k, 2 k) that an unnecessary widening tion of the air gap in its entire extent and thus unnecessary energy attenuation is avoided. For this purpose, the piston is mounted with a guide pin ( 1 m, 2 m) running in an elongated hole ( 1 n) or a bore ( 2 n), and one or more grooves are used as a "cable channel" in the yoke ( 1 d , 2 j) milled out. The energy losses are thus limited to this relatively small area.
Bei entsprechender Bautiefe und weiteren Wicklungen (1a, 2a) wäre der Linear
motor für Hübe bis ca. 100 mm zu verwenden.With a corresponding overall depth and additional windings ( 1 a, 2 a), the linear motor would be used for strokes up to approx. 100 mm.
Der Servo-Linearmotor kann neben einem Innenmagneten (Zeichnung 1) auch
noch mit einem zusätzlichen Außenmagneten (Zeichnung 2) ausgestattet sein.
Der Innenmagnet ist obligatorisch, da zum Pumpen ein großer Spulendurchmes
ser von großem Vorteil ist. Das Magnetsystem des in Zeichnung 2 dargestellten
Linearmotors ist mit einem zusätzlichen Außenringmagneten (2d) ausgestattet,
der mit dem Innenmagneten "in Reihe geschaltet" ist und so zu noch höheren
Energien im Luftspalt (2e) führt. Der Magnetfluß wird dabei durch den zusätzli
chen Ring aus magnetisch leitendem Material (2j) zum Luftspalt geführt.In addition to an internal magnet (drawing 1), the servo linear motor can also be equipped with an additional external magnet (drawing 2). The internal magnet is obligatory, since a large coil diameter is of great advantage for pumping. The magnet system of the linear motor shown in drawing 2 is equipped with an additional outer ring magnet ( 2 d) which is "connected in series" with the inner magnet and thus leads to even higher energies in the air gap ( 2 e). The magnetic flux is guided through the additional ring of magnetically conductive material ( 2 j) to the air gap.
Das Magnetsystem besteht aus einem Magneten (1b, 2b), dessen Qualität weit
gehend Größe, Gewicht und Wirkungsgrad des Systems bestimmen, einem
scheibenförmigen Joch (1c, 2c) und einem rohrförmigen Joch (1d), das den Ma
gnetfluß an die richtige Stelle, nämlich den Luftspalt (1e) leitet. Der andere Pol
des Magneten erreicht den Luftspalt über die magnetisch leitende Scheibe (1f,
2f).The magnet system consists of a magnet ( 1 b, 2 b), the quality of which largely determine the size, weight and efficiency of the system, a disc-shaped yoke ( 1 c, 2 c) and a tubular yoke ( 1 d) that gnetfluß the Ma to the right place, namely the air gap ( 1 e). The other pole of the magnet reaches the air gap via the magnetically conductive disc ( 1 f, 2 f).
Der Kolben (1g, 2g) wird aus magnetisch nicht leitendem Material hergestellt.
Elektrisch soll er schlecht leitend sein, um die Wirbelströme besonders bei
schnellen Bewegungen klein zu halten. Der Kolben (1g, 2g) wird mechanisch auf
der Scheibe (1f, 2f) und dem aus nicht magnetisch leitendem Material bestehen
den zylindrischem Ring (Außenfläche von 1h, 2h) gelagert in Zeichnung 1 wird
der Kolben auch außen auf der Innenfläche von 1d gelagert. Beim
Servo-Linearmotor kann das bewegte bzw. feststehende Teil entweder das Magnetsy
stem oder der Spulenkolben sein. Ist das Magnetsystem das bewegte Teil, kann
es zusätzlich am Pumpengehäuse gelagert werden.The flask ( 1 g, 2 g) is made of magnetically non-conductive material. Electrically, it should be poorly conductive in order to keep the eddy currents small, especially during fast movements. The piston ( 1 g, 2 g) is mechanically supported on the disc ( 1 f, 2 f) and the cylindrical ring (outer surface of 1 h, 2 h) made of non-magnetically conductive material in drawing 1, the piston is also on the outside stored on the inner surface of 1d. In the servo linear motor, the moving or stationary part can be either the magnet system or the coil piston. If the magnet system is the moving part, it can also be stored on the pump housing.
Die Wicklungen werden bei diesem Motor nicht umgeschaltet, um Bewegung zu
erzeugen, sondern ausschließlich, um nur die Wicklungen aktiv mit Strom zu
speisen, welche sich gerade im energiereichen Luftspalt (1e, 2e) befinden. Die
Kraft wird durch den Strom bestimmt und die Bewegungsrichtung durch die
Stromrichtung. Dadurch, daß immer nur der im energiereichen Luftspalt befindli
che Wicklungsteil stromdurchflossen ist, werden Leistungsaufnahme und Erwär
mung auf das notwendige Minimum reduziert.With this motor, the windings are not switched over to generate movement, but only to actively supply current to the windings that are currently in the high-energy air gap ( 1 e, 2 e). The force is determined by the current and the direction of movement by the current direction. The fact that only the winding part located in the energy-rich air gap has current flowing through it, power consumption and heating are reduced to the necessary minimum.
Die in den Zeichnungen abgebildeten Belüftungslöcher und Befestigungsbohrun
gen sind in diesem Zusammenhang unbedeutend und werden hier nicht weiter
beschrieben.The ventilation holes and mounting holes shown in the drawings
In this context, conditions are insignificant and will not be continued here
described.