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Dokumentenidentifikation DE10320553A1 16.12.2004
Titel Linearmotor
Anmelder SEW-Eurodrive GmbH & Co. KG, 76646 Bruchsal, DE
Erfinder Dittes, Gerhard, 75053 Gondelsheim, DE
Vertreter Hubert Ermel & Dr. Eberhard Tüngler, 76646 Bruchsal
DE-Anmeldedatum 07.05.2003
DE-Aktenzeichen 10320553
Offenlegungstag 16.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.12.2004
IPC-Hauptklasse H02K 41/02
IPC-Nebenklasse H02K 9/00   H02K 5/04   
Zusammenfassung Linearmotor, umfassend ein erstes Teil und ein zu diesem relativ bewegbares Teil, wobei das bewegbare Teil einen Hohlkörper umfasst, der Ausnehmungen oder Bohrungen umfasst.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Linearmotor.

Aus der DE 199 15 945 C1 ist ein Synchron-Linearmotor bekannt. Nachteilig ist bei diesem Motor, dass nur wenig Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann, da keine Kühlvorrichtungen vorgesehen sind. Außerdem können nur geringe Lasten befördert werden, da die Blechpakete nur mit einer gewissen maximalen Kraft belastbar sind.

Aus der DE 198 46 872 A1 ist ein Reluktanz-Linearmotor bekannt, der ebenso diese Nachteile aufweist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Linearmotor weiterzubilden, der in kostengünstiger Weise stärker belastbar ist, insbesondere bei gleichem Bauvolumen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Linearmotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Linearmotor sind, dass der Linearmotor ein erstes Teil und ein zu diesem relativ bewegbares Teil umfasst, wobei das bewegbare Teil einen Hohlkörper umfasst, der Ausnehmungen oder Bohrungen umfasst.

Von Vorteil ist dabei, dass ein Hohlkörper ein geringes Gewicht hat und somit Material und somit Kosten einsparbar ist. Darüber hinaus ist der Hohlkörper derart gestaltbar und das Material wählbar, dass hohe Kräfte durchleitbar sind und Wärme leicht abführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Hohlkörper Kühlbleche und/oder Versteifungen. Von Vorteil ist dabei, dass die Wärmeabfuhr und/oder die Steifigkeit verbessert ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Hohlkörper auf der von dem ersten Teil abgewandten Seite eine Schnittstelle zur Befestigung einer Last. Von Vorteil ist dabei, dass die Schnittstelle innerhalb einer Baureihe, also bei verschieden großen Linearmotoren, verwendbar ist. Außerdem ist die Schnittstelle normierbar. Dies bedeutet, dass auch die Lasten mit entsprechender Schnittstelle ausführbar sind und somit die verschiedenen Lasten an die verschiedenen Linearmotoren stets verbindbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Hohlkörper mit Führungswagen lösbar verbunden zur Bewegung auf einer Schiene des ersten Teils. Von Vorteil ist dabei, dass die Führungswagen austauschbar sind und somit verschiedene Schienensysteme einsetzbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Primärteil mit dem Hohlkörper auf der dem ersten Teil zugewandten Seite des Hohlkörpers verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass die Kraft zur Bewegung der Last von dem Primärteil durch den Hohlkörper hindurch auf die Last übertragbar sind. Außerdem sind die Gewichtskräfte vom Hohlkörper auf die Führungswagen übertragbar. Trotz der großen Kräfte ist der Hohlkörper wegen seiner hohlen Ausführung massearm und trotzdem sehr steif.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Versteifungen zusätzlich mit Kühlblechen und/oder Kühlfingern versehen. Von Vorteil ist dabei, dass die Wärmeabfuhr verbessert ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung durchströmt als Kühlmedium Luft die Ausnehmungen. Von Vorteil ist dabei, dass kein aufwendiges Kühlsystem notwendig ist und sogar eine passive Ausführung ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung durchströmt als Kühlmedium Wasser die Ausnehmungen oder Bohrungen. Von Vorteil ist dabei, dass eine leistungsfähige Kühlung vorsehbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind am Hohlkörper die Ausnehmungen und/oder Bohrungen axial durchgängig vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass das Kühlmedium axial ganz durchströmen kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Hohlkörper eine Frontplatte luftdicht oder wasserdicht mit dem Hohlkörper verbunden, insbesondere an der Vorderseite und/oder der Rückseite des Hohlkörpers. Von Vorteil ist dabei, dass geringe Verluste an Kühlmedium auftreten.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Hohlkörper eine Lüfteraufnahme mit dem Hohlkörper lösbar verbunden, in welcher Lüfter und/oder zumindest eine Anschlussvorrichtung elektrisch vorsehbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass bei dem kostengünstigen Kühlmedium Luft in einfacher Weise die Wärmeabfuhr verbesserbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

1Schiene 2Hohlkörper 3Kühlblech 4Bohrung 5Versteifung 6Ausnehmungen 7Schrauben 8Frontplatte 9Nut 10seitliche Nut 21Lüfteraufnahme 22Lüfter 23Anschlussvorrichtung 41Bohrung 42Primärteil 43Magnetabdeckplatte 44Führungswagen 61Zwischenteil 62seitliches Modul 63mittlere Module 64Nut 65Befestigungsschraube 81Haken 82Keil 83Bohrung

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Linearmotor mit Frontplatte in Schrägansicht schematisch skizziert.

In der 4 ist ein erfindungsgemäßer Linearmotor ohne Frontplatte in Schrägansicht schematisch skizziert.

In der 2 ist ein erfindungsgemäßer Linearmotor mit Lüfter in Schrägansicht schematisch skizziert.

In der 3 ist ein erfindungsgemäßer Linearmotor mit Lüfter aufgeschnitten schematisch skizziert.

In 4 ist am ersten Teil des Linearmotors eine Magnetabdeckplatte 43 gezeigt und die zugehörige Schiene 1. Der bewegliche Teil des Linearmotors weist Führungswagen 44 auf, mit welchen er auf der Schiene 1 bewegbar ist. Auf diesen Führungswagen 44 ist ein Hohlkörper 2 vorgesehen, an welchem mittig das Primärteil, bestehend aus zumindest Statorblechen mit eingelegten Spulen und Vergussmasse vorgesehen ist.

Die zu befördernde Last ist an Nuten (9, 10) zu befestigen. Optional ist an einer Nut 9 und/oder 10, insbesondere beispielhaft an einer seitlichen Nut 10 ein Messsystem befestigbar, das zur Bestimmung der Position einsetzbar ist. Des Weiteren ist auch mindestens ein Bremssystem an einer Nut 9 und/oder 10, insbesondere beispielhaft an einer seitlichen Nut 10, befestigbar. Die Last ist zusätzlich zur Befestigung in den Nuten, also dem von den Nuten gebildeten Nutenfeld, auch in zusätzlichen Bohrungen, die ähnlich zu den Bohrungen 4 ausgeführt sind, befestigbar. Dazu werden diese zusätzlichen Bohrungen je nach Ausbildung der Last eingebracht. Die Wandstärke des Hohlkörpers 2 ist entsprechend dick ausgelegt, insbesondere an der vom Primärteil abgewandten Seite, und bietet daher die Option des Einbringens der zusätzlichen Bohrungen.

Die Nuten sind nach Norm ausgeführt. Der Abstand der Nuten 9 zueinander ist bei verschiedenen Baugrößen gleich ausgeführt, wodurch zur Last hin eine Schnittstelle geboten wird, die immer gleich ausführbar ist, insbesondere auch bei kleineren oder größeren Baugrößen. Somit ist sogar eine normierte Schnittstelle ausgeführt zur Verbindung mit verschiedenartig ausgeformten Lasten.

Der Hohlkörper 2 weist Ausnehmungen auf, die mit Kühlblechen 3 und Versteifungen 5 versehen sind. Die Ausnehmungen verlaufen axial. Somit ist es der Luft ermöglicht, in axialer Richtung hindurchzuströmen.

Die Frontplatte 8 weist entsprechende Ausnehmungen 6 auf, wodurch Luft zum Kühlen durchströmen kann. Die Frontplatte 8 stellt auch einen Schutz dar für das Primärteil 42, beispielsweise beim Anfahren eines zwischen den Schienen sich befindenden Objektes.

Die Kühlbleche 3 in den Ausnehmungen des Hohlkörpers 2 verlaufen ebenfalls axial.

Die Versteifungen 5 weisen in einer auf der axialen Richtung senkrecht stehenden Richtung eine sich verjüngende Dicke auf. In 4 ist dies deutlich erkennbar, da die dort gezeigte Versteifung 5 zur Last hin dünner wird.

Da die Versteifungen 5 dünn ausgeführt sind, insbesondere ungefähr so dünn wie die Kühlbleche, dienen sie ebenso wie die Kühlbleche zur Wärmeabfuhr und vergrößern die innere Oberfläche im Raum der jeweiligen Ausnehmung. Somit haben die Versteifungen 5 nicht nur eine mechanische Funktion, nämlich eine höher Tragkraft unter Einsparung von Material und somit Masse vorzusehen, sondern auch eine wärmetechnische, nämlich die Vergrößerung der Oberfläche zum Kühlmedium hin und somit die Verringerung des Wärmeübergangswiderstandes und Verbesserung der Wärmeabfuhr.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind statt Kühlblechen auch Kühlfinger verwendbar.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind auch Versteifungen 5 mit konstanter Dicke verwendbar.

In anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist als Kühlmedium Wasser oder eine andere Flüssigkeit vorgesehen. Dazu werden die Ausnehmungen des Hohlkörpers dicht mit Wasserschläuchen verbunden. Hierfür ist eine Frontplatte 8 gemäß 1 wasserdicht mit dem Hohlkörper 2 verbunden, wobei die Frontplatte 8 dann im Bereich der Ausnehmungen 6 dicht mit Wasserschläuchen und einer zugeordneten Wasserpumpe verbindbar ist. Es ist also derselbe Hohlkörper des Linearmotors sowohl als Variante mit Luft als Kühlmedium und auch als Variante mit Wasser als Kühlmedium verwendbar.

Im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 1 ist die Frontplatte 8 mittels Schrauben 7 in Bohrungen 41 des Hohlkörpers 2 befestigt. Beim Bewegen des Linearmotors, also Hin- und Herfahren des bewegbaren Teils des Linearmotors, durchströmt Luft den Hohlkörper 2. Somit ist eine Kühlung sogar in passiver Weise ermöglicht. Da bei Positionieranwendungen der Linearmotor sich mit hohen Beschleunigungen und auch Geschwindigkeiten bewegen muss, ist dann sogar eine besonders gute Kühlung ermöglicht, insbesondere also währenddessen große Leistungen erzeugt werden.

Im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 2 ist die Lüfteraufnahme 21, in der zwei Lüfter 22 und ein Steckverbinderteil als Anschlussvorrichtung 23 vorgesehen sind, ebenfalls mittels Schrauben 7 am Hohlkörper 2 befestigt. Somit ist vorteiligerweise eine aktive Kühlung ermöglicht.

In 3 ist noch eine angeschnittene Version des Ausführungsbeispiels gezeigt. Dabei ist klar sichtbar, dass der vom Lüfter 22 angetriebene Luftstrom an den Kühlblechen 3 und den Versteifungen 5 vorbeiströmt.

Insbesondere tragen die Versteifungen 5 zur weiteren Vergrößerung der inneren Oberfläche und somit Verbesserung der Wärmeabfuhr wiederum Kühlbleche oder Kühlfinger.

Das Primärteil ist aus Statorblechen mit eingelegten Spulen aufgebaut, die vergossen sind und von einem Gehäuse umgeben sind.

Der Hohlkörper ist aus Strangguss, insbesondere zur Gewichtsreduktion vorteiligerweise Aluminium-Strangguss, gefertigt. Somit ist die Länge des Hohlkörpers an die jeweiligen Anforderungen der Anlage oder Maschine, in welche der Linearmotor eingebaut oder integriert ist, anpassbar ohne zusätzlichen Aufwand oder Kosten.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind die Bohrungen 41 mittels einer geeignet ausgeführten Frontplatte wasserdicht verbunden, wobei die Frontplatte Anschlüsse für Wasserschläuche aufweist und der Linearmotor ein entsprechendes Wasser-Kühlsystem mit Pumpe umfasst.

Der Linearmotor ist als Synchron-Linearmotor ausgeführt. Die erfinderische Idee ist aber auch bei Asynchron- oder Reluktanz-Linearmotor anwendbar.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist der Hohlkörper aus Modulen aufgebaut. Somit ist die Breite in Richtung des Schienenabstandes auf die Anforderungen der Anlage oder Maschine anpassbar in kostengünstiger und einfacher Weise.

Die Module sind mittels Schrauben lösbar verbindbar. Es sind nur drei verschiedene Sorten von Modulen vorzusehen, nämlich die sich am rechten und linken seitlichen Rand befindenden Module und dazwischen angeordnete Module.

In der 8 ist ein mittleres Modul 63 gezeigt, das mittels einer an einer Seite angebrachten Schnittstelle, die einen Haken 81 und einen Keil 82 umfasst, mit der anderen Seite eines weiteren mittleren Moduls 63, das an dieser anderen Seite eine entsprechende Schnittstelle umfasst, lösbar verbindbar ist. Als erstes und letztes Modul ist ein seitliches Modul 62 mittels wiederum derselben Schnittstellen lösbar verbindbar.

Die seitlichen Module 62 weisen oben und an der Seite eine Nut 64 auf, wobei die seitliche Nut zur Befestigung zumindest eines Meßsystems vorgesehen ist. Die mittleren Module 62 weisen an ihrer oberen Seite ebenfalls eine Nut 64 auf, wobei die Nuten 64 zur Befestigung einer Last vorgesehen sind.

Die Module 62 und 63 sind mit Befestigungsschrauben 65 zusammengehalten und bilden somit ein als Hohlkörper verwendbares Teil.

Dieser so gebildete Hohlkörper ist über die Zwischenteile 61, die jeweils zumindest ein Loslager oder ein Festlager umfassen, mit den Führungswagen 44 verbunden. Bei Verwendung größerer Schienen und entsprechender Führungswagen sind die Zwischenteile 61 zum Hohlkörper unverändert ausgeführt, zum Führungswagen hin jedoch unterschiedlich.

Jedes mittlere Modul umfasst zumindest eine Bohrung 83, die dieselben Funktionen und Verwendungsmöglichkeiten bietet wie die schon beschriebenen Bohrungen 41.

Der Aufbau aus Modulen (62, 63) ermöglicht das Herstellen einer Baureihe von Linearmotoren mit möglichst wenig Teilen. Dabei ist die Breite je nach Anforderung vorgesehen. Da die Module als Strangguss gefertigt sind, ist die Länge je nach Anforderung und ohne höhere Fertigungskosten herstellbar.

Die Module weisen wiederum Versteifungen 5 um die Bohrung 83 auf, die auch zum verbesserten Ableiten der Wärme dienen, und Kühlbleche 3, die in den 6 bis 8 beispielhaft kreuzförmig ausgeführt sind.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist das erste Teil ein stationäres Teil. In anderen Ausführungsbeispielen ist das zum ersten Teil relativ bewegbare Teil das stationäre Teil.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind die rechten und linken seitlichen Module gleich ausgeführt, wobei die untere und obere Seite der Module dann entsprechend gleich ausgeführt sind. Somit benötigt man dann insgesamt nur zwei Sorten von Modulen, nämlich seitliche und mittlere Module.


Anspruch[de]
  1. Linearmotor,

    umfassend ein erstes Teil und ein zu diesem relativ bewegbares Teil,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    das bewegbare Teil einen Hohlkörper 2 umfasst, der Ausnehmungen 6 oder Bohrungen 41 mfasst.
  2. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper 2 Kühlbleche 3 und/oder Versteifungen 5 umfasst.
  3. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper 2 auf der von dem ersten Teil abgewandten Seite eine Schnittstelle zur Befestigung einer Last umfasst.
  4. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper 2 mit Führungswagen 44 lösbar verbunden ist zur Bewegung auf einer Schiene 1 des ersten Teils.
  5. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärteil mit dem Hohlkörper auf der dem ersten Teil zugewandten Seite des Hohlkörpers 2 verbunden ist, insbesondere lösbar verbunden.
  6. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungen zusätzlich mit Kühlblechen und/oder Kühlfingern versehen sind.
  7. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium Luft die Ausnehmungen durchströmt.
  8. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium Wasser die Ausnehmungen oder Bohrungen 41 durchströmt, insbesondere dass also die selben Bohrungen in einer ersten Variante zur mechanischen Befestigung und in einer zweiten Variante zum Durchleiten des Kühlmediums verwendbar sind.
  9. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Hohlkörper die Ausnehmungen und/oder Bohrungen 41 axial durchgängig vorgesehen sind.
  10. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Hohlkörper eine Frontplatte luftdicht oder wasserdicht mit dem Hohlkörper verbunden ist, insbesondere an der Vorderseite und/oder der Rückseite des Hohlkörpers.
  11. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Hohlkörper eine Lüfteraufnahme mit dem Hohlkörper lösbar verbunden ist, in welcher Lüfter und/oder zumindest eine Anschlussvorrichtung elektrisch vorsehbar sind.
  12. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor zur Last eine Schnittstelle umfasst, insbesondere eine normierte.
  13. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle zumindest eine Nut oder/oder ein Nutenfeld umfasst, insbesondere mit Nuten nach Norm.
  14. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper aus Strangguss, insbesondere Aluminium-Strangguss, gefertigt ist.
  15. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper aus Modulen, die jeweils Stranggussteile sind, zusammensetzbar ist.
  16. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Modul mindestens eine Nut aufweist.
  17. Linearmotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut zur Befestigung einer Last, eines Meßsystems und/oder einer Bremseinrichtung vorgesehen ist.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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