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Die Erfindung betrifft einen Linearmotor, mit einem Stator und einem axial relativ zu dem Stator bewegbaren Läufer, wobei der Läufer durch ein entlang seiner Längsachse mit einer ersten Periodenlänge periodisches Läufermagnetfeld permanent erregt ist, wobei der Linearmotor eine Positionserfassungseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Position des Läufers in Bezug zu dem Stator zu erfassen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Linearmotors.
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Konventionelle Linearmotoren mit permanentmagnetisch erregtem Läufer weisen i.d.R. eine Mehrzahl von Permanentmagneten angeordnet entlang einer Längsachse des Läufers auf, ggf. mit dazwischen angeordneten Abstandshaltern zur Schaffung eines vorgebbaren Abstands zwischen benachbarten Permanentmagneten. Je nach Magnetisierung und Beabstandung der Permanentmagnete voneinander kommt es vor, dass mittels Magnetfeldsensoren ermittelbare Signale, die eine Position des Läufers charakterisieren, nichtlineare Verzerrungen aufweisen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Magnetanordnung in dem Läufer für eine größtmögliche Leistungsdichte optimiert wird, und nicht z.B. für ein möglichst sinusförmiges Sensorsignal der Magnetfeldsensoren. Die nichtlinearen Verzerrungen begrenzen die Präzision für die Ermittlung der Position des Läufers.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearmotor der eingangs genannten Art und ein Betriebsverfahren für einen Linearmotor dahingehend zu verbessern, dass die vorstehend genannten Nachteile vermindert oder sogar vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird bei dem Linearmotor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Positionserfassungseinrichtung wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor und einen zweiten Magnetfeldsensor aufweist, wobei der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor um einen ersten Abstand entlang der Längsachse des Läufers zueinander beabstandet an dem Stator angeordnet sind, wobei der erste Abstand zumindest etwa ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Sechstel der ersten Periodenlänge ist. Dies ermöglicht eine präzise Bestimmung der Position des Läufers, wobei insbesondere die eingangs genannten nichtlinearen Verzerrungen wirkungsvoll kompensiert werden können. Untersuchungen der Anmelderin zufolge kann durch den vorgeschlagenen ersten Abstand insbesondere ein Störeinfluss einer dritten Oberschwingung kompensiert werden. Der erste Abstand von z.B. einem Sechstel der Periodenlänge des periodischen Läufermagnetfelds entspricht einer Phasenverschiebung von 180° der dritten Oberschwingung, so dass diese durch Berücksichtigung der Ausgangssignale des ersten und zweiten Magnetfeldsensors kompensiert werden kann.
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Bei manchen Ausführungsformen beträgt die erste Periodenlänge z.B. zwischen etwa 1 cm und etwa 15 cm.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der erste Abstand zumindest etwa (dies bedeutet, Abweichungen von maximal etwa 20 Prozent bezogen auf die Periodenlänge sind zulässig) ein Sechstel der ersten Periodenlänge. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist der erste Abstand vorzugsweise genau (dies bedeutet, Abweichungen von maximal etwa 5 Prozent bezogen auf die Periodenlänge sind zulässig) ein Sechstel der ersten Periodenlänge.
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Bei weiteren Ausführungsformen kann der erste Abstand anstelle einem Sechstel (1/6) der ersten Periodenlänge auch ein anderes ungeradzahliges Vielfaches der ersten Periodenlänge betragen, z.B. fünf Sechstel (5/6) oder sieben Sechstel (7/6), und so fort.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist wenigstens ein dritter Magnetfeldsensor vorgesehen, wobei der erste Magnetfeldsensor und der dritte Magnetfeldsensor um einen zweiten Abstand entlang der Längsachse des Läufers zueinander beabstandet an dem Stator angeordnet sind, wobei der zweite Abstand zumindest etwa ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Viertel der ersten Periodenlänge ist. Dadurch ist eine noch genauere Ermittlung der Position des Läufers ermöglicht. Bevorzugt ist der zweite Abstand möglichst genau ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Viertel der ersten Periodenlänge, beispielsweise mit einer maximalen Abweichung von etwa 5 Prozent bezogen auf die erste Periodenlänge.
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Bei weiteren Ausführungsformen weist die Positionserfassungseinrichtung mehrere Gruppen von Magnetfeldsensoren auf.
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Bei weiteren Ausführungsformen sind die mehreren Gruppen von Magnetfeldsensoren vorzugsweise gleichmäßig entlang einer Umfangsrichtung des Läufers verteilt angeordnet.
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Bei weiteren Ausführungsformen sind drei Gruppen von Magnetfeldsensoren vorgesehen, wobei die drei Gruppen von Magnetfeldsensoren um einen Winkel von jeweils etwa 120 Grad zueinander beabstandet sind.
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Bei weiteren Ausführungsformen weist jede der drei Gruppen wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor und einen zweiten Magnetfeldsensor auf, wobei der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor um einen ersten Abstand entlang der Längsachse des Läufers zueinander beabstandet an dem Stator angeordnet sind, wobei der erste Abstand zumindest etwa ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Sechstel der ersten Periodenlänge ist, wobei insbesondere der erste Abstand ein Sechstel der ersten Periodenlänge ist.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist jede der mehreren Gruppen an einer selben Längenkoordinate in Bezug auf den Stator angeordnet.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist die Positionserfassungseinrichtung dazu ausgebildet, ein die Position des Läufers charakterisierendes Positionssignal in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des ersten Magnetfeldsensors und in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des zweiten Magnetfeldsensors zu bilden.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist die Positionserfassungseinrichtung dazu ausgebildet, das Ausgangssignal des ersten Magnetfeldsensors und das Ausgangssignal des zweiten Magnetfeldsensors miteinander zu kombinieren, insbesondere zu addieren.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist wenigstens einer der Magnetfeldsensoren ein Hall-Sensor.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist der Linearmotor dazu ausgebildet, ein bzw. das die Position des Läufers charakterisierende Positionssignal unter Verwendung eines seriellen Datenübertragungsprotokolls an eine externe Einheit auszugeben.
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Weitere Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Betreiben eines Linearmotors mit einem Stator und einem axial relativ zu dem Stator bewegbaren Läufer, wobei der Läufer durch ein entlang seiner Längsachse mit einer ersten Periodenlänge periodisches Läufermagnetfeld permanent erregt ist, wobei der Linearmotor eine Positionserfassungseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Position des Läufers in Bezug zu dem Stator zu erfassen, wobei die Positionserfassungseinrichtung wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor und einen zweiten Magnetfeldsensor aufweist, wobei der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor um einen ersten Abstand entlang der Längsachse des Läufers zueinander beabstandet an dem Stator angeordnet sind, wobei der erste Abstand zumindest etwa ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Sechstel der ersten Periodenlänge ist, wobei die Positionserfassungseinrichtung ein die Position des Läufers charakterisierendes Positionssignal in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des ersten Magnetfeldsensors und in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des zweiten Magnetfeldsensors bildet.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Positionserfassungseinrichtung das Ausgangssignal des ersten Magnetfeldsensors und das Ausgangssignal des zweiten Magnetfeldsensors miteinander kombiniert, insbesondere addiert.
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Es versteht sich, dass das Prinzip gemäß den Ausführungsformen auch auf solche Linearmotoren angewendet werden kann, deren Läufer nicht wie vorstehend beschrieben permanentmagnetisch erregt sind, sondern z.B. bestrombare Läuferwicklungen aufweisen. In diesem Fall können Permanentmagnete beispielsweise in dem Stator vorgesehen sein.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
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In der Zeichnung zeigt:
- 1 schematisch eine Seitenansicht eines Linearmotors gemäß einer ersten Ausführungsform in teilweisem Querschnitt,
- 2 schematisch einen Läufer für einen Linearmotor gemäß einer Ausführungsform,
- 3 schematisch Betriebsgrößen eines Linearmotors gemäß weiterer Ausführungsformen,
- 4 schematisch Magnetsensoren einer Positionserfassungseinrichtung gemäß weiterer Ausführungsformen,
- 5 schematisch eine Positionserfassungseinrichtung gemäß weiterer Ausführungsformen,
- 6A schematisch eine Seitenansicht eines Läufers für einen Linearmotor gemäß einer weiteren Ausführungsform,
- 6B schematisch eine Vorderansicht des Läufers gemäß 6A,
- 7 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, und
- 8 schematisch eine Kombination von Signalen gemäß einer Ausführungsform.
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1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Linearmotors 100 gemäß einer ersten Ausführungsform in teilweisem Querschnitt. Der Linearmotor 100 weist einen im wesentlichen hohlzylindrisch geformten Stator 110 auf und einen konzentrisch darin angeordneten Läufer 120. Der Läufer 120 ist axial relativ zu dem Stator 110 bewegbar, was in 1 durch den Doppelpfeil a1 angedeutet ist. Eine Längsachse des Läufers 120 ist in 1 mit dem Bezugszeichen 122 bezeichnet.
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Vorliegend weist der Stator 110 ein oder mehrere Wicklungspakete 112 umfassend Magnetwicklungen auf, die in an sich bekannter Weise bestrombar sind, um in magnetische Wechselwirkung mit dem vorliegend permanentmagnetisch erregten Läufer 120 zu treten und diesen damit im Sinne einer in 1 horizontalen Bewegung a1 anzutreiben. Elektrische Anschlüsse oder Einzelheiten des bzw. der Wicklungspakete 112 sind vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht abgebildet.
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Der Läufer 120 weist vorliegend ein entlang seiner Längsachse 122 (also in 1 entlang der Horizontalen) periodisches Läufermagnetfeld auf, das eine erste Periodenlänge aufweist. Üblicherweise ist die erste Periodenlänge, die in der englischen Sprache auch als „pole pitch“ bezeichnet wird, kleiner als die Gesamtlänge des Läufers 120, sodass die Gesamtlänge des Läufers 120 einem (nicht notwendig ganzzahligen) Vielfachen der ersten Periodenlänge entspricht.
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Zusätzlich weist der Linearmotor 100 eine Positionserfassungseinrichtung 130 auf, die dazu ausgebildet ist, eine Position des Läufers 120 in Bezug zu dem Stator 110 zu erfassen. Die Positionsinformation kann beispielsweise dazu genutzt werden, um festzustellen, wie weit der Läufer 120 aus dem Stator 110 herausragt, und/oder um einen Betrieb des Linearmotors 100 zu regeln.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Positionserfassungseinrichtung 130 wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor S1 und einen zweiten Magnetfeldsensor S2 aufweist, wobei der erste Magnetfeldsensor S1 und der zweite Magnetfeldsensor S1 um einen ersten Abstand (nicht in 1 gezeigt) entlang der Längsachse 122 des Läufers 120 zueinander beabstandet an dem Stator 110 angeordnet sind, wobei der erste Abstand zumindest etwa ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Sechstel der ersten Periodenlänge ist. Dies ermöglicht eine präzise Bestimmung der Position des Läufers 120, wobei insbesondere die eingangs genannten nichtlinearen Verzerrungen wirkungsvoll kompensiert werden können.
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Untersuchungen der Anmelderin zufolge kann durch den vorgeschlagenen ersten Abstand insbesondere ein Störeinfluss einer dritten Oberschwingung kompensiert werden, der durch einen nicht rein sinusförmigen bzw. nicht rein cosinusförmigen Verlauf der magnetischen Feldstärke entlang der Längsachse 122 des Läufers 120 entsteht. 2 zeigt hierzu schematisch einen Abschnitt eines Läufers 120a für den Linearmotor 100 (1) gemäß einer Ausführungsform. Beispielsweise können einzelne Permanentmagnete 124a, 124b, 124c, 124d, 124e des Läufers 120a so hinsichtlich des von ihnen erzeugten Magnetfelds ausgebildet und mittels Abstandshaltern 126a, 126b, 126c, 126d zueinander beabstandet sein, dass sich entlang der Längsachse 122 des Läufers 120a, vgl. auch die hierzu parallele Koordinatenachse x aus 2, ein nicht rein sinusförmiger Verlauf der magnetischen Feldstärke ergibt. Die erste Periodenlänge des Läufers 120a ist in 2 mit dem Doppelpfeil PP gekennzeichnet, und die magnetischen Pole (Nordpol, Südpol) der einzelnen Permanentmagnete 124a, 124b, 124c, 124d, 124e sind vorliegend mit den Buchstaben „N“, „S“ gekennzeichnet. Zusätzlich sind in 2 symbolisch die beiden bereits vorstehend erwähnten Magnetfeldsensoren S1, S2 der Positionserfassungseinrichtung 130 in ihrem ersten Abstand d1 zueinander gezeigt, die beispielsweise an dem Stator 110 (1), vorzugsweise radial innen in der Nähe einer Außenoberfläche des Läufers 120, 120a, angeordnet sind.
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Der vorstehend beispielhaft beschriebene nicht rein sinusförmige Verlauf der magnetischen Feldstärke entlang der Längsachse 122 bzw. Koordinatenachse x des Läufers 120a ist in dem Schaubild der 3 durch die Kurve K1 veranschaulicht. Die Kurve K2 zeigt einen in Bezug auf die Positionsermittlung mittels magnetischer Sensoren S1, S2, die das Magnetfeld des Läufers 120a (2) auswerten, optimalen, rein sinusförmigen Verlauf. Würde das Läufermagnetfeld den rein sinusförmigen Verlauf K2 gemäß 3 aufweisen, so würde in den Magnetfeldsensoren bei einer Bewegung des Läufers 120a relativ zu dem Stator 110 und damit zu den an dem Stator 110 angeordneten Sensoren ein ebenfalls i.w. rein sinusförmiges Signal erzeugt werden, was eine besonders präzise Ermittlung der Position des Läufers 120a ermöglicht.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen kann jedoch das Läufermagnetfeld (betrachtet entlang der Längsachse 122 des Läufers), z.B. zur Optimierung der Leistungsdichte des Linearmotors 100, durch Auswahl und Anordnung der Permanentmagnete 124a, .., 124e (2) bewusst von der reinen Sinusform abweichend gestaltet werden, beispielsweise entsprechend der Kurve K1 gemäß 3, die i.w. als eine Superposition der rein sinusförmigen Grundschwingung, vgl. Kurve K2, und der dritten Oberschwingung, vgl. Kurve K3, angesehen werden kann. In diesem Fall würde in den Magnetfeldsensoren S1, S2 bei einer Bewegung des Läufers 120a relativ zu dem Stator 110 und damit zu den an dem Stator 110 angeordneten Sensoren S1, S2 ein i.w. dem Verlauf der Kurve K1 entsprechendes Signal hervorgerufen werden, das also nicht frei ist von Oberschwingungen, vorliegend zusätzlich zu der Grundschwingung insbesondere Anteile der dritten Oberschwingung aufweist. Dies hätte eine eingeschränkte Präzision bei der Ermittlung der Position des Läufers 120a zur Folge. Gleichwohl handelt es sich z.B. auch bei der Kurve K1 um ein periodisches Läufermagnetfeld.
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Der vorstehend beschriebene unerwünschte Effekt kann vorteilhaft durch die erfindungsgemäße Vorgabe des ersten Abstands d1 ( 2) zwischen dem ersten Magnetfeldsensor S1 und dem zweiten Magnetfeldsensor S2 kompensiert werden. Der erste Abstand d1 von z.B. einem Sechstel der ersten Periodenlänge PP des periodischen Läufermagnetfelds entspricht einer Phasenverschiebung der dritten Oberschwingung K3 (3) von 180° (Grad), so dass diese durch Berücksichtigung der Ausgangssignale des ersten und zweiten Magnetfeldsensors S1, S2 (2) kompensiert werden kann.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der erste Abstand d1 zumindest etwa (Abweichungen von maximal etwa 20 Prozent bezogen auf die erste Periodenlänge PP sind zulässig) ein Sechstel der Periodenlänge PP. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist der erste Abstand d1 vorzugsweise genau (Abweichungen von maximal etwa 5 Prozent bezogen auf die erste Periodenlänge PP sind zulässig) ein Sechstel der ersten Periodenlänge PP.
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Bei weiteren Ausführungsformen kann der erste Abstand d1 anstelle einem Sechstel (1/6) der ersten Periodenlänge PP auch ein anderes ungeradzahliges Vielfaches (insbesondere 5, 7, , ..) der ersten Periodenlänge PP betragen, z.B. fünf Sechstel (5/6) oder sieben Sechstel (7/6), und so fort.
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Bei weiteren Ausführungsformen 130a der Positionserfassungseinrichtung, vgl. 4, ist wenigstens ein dritter Magnetfeldsensor S3 vorgesehen, wobei der erste Magnetfeldsensor S1 und der dritte Magnetfeldsensor S3 um einen zweiten Abstand d2 entlang der Längsachse x des Läufers 120a (2) zueinander beabstandet an dem Stator 110 ( 1) angeordnet sind, wobei der zweite Abstand d2 zumindest etwa ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Viertel der ersten Periodenlänge PP (2) ist. Dadurch ist eine noch genauere Ermittlung der Position des Läufers 120a ermöglicht. Bevorzugt ist der zweite Abstand d2 möglichst genau ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Viertel der ersten Periodenlänge PP, beispielsweise mit einer maximalen Abweichung von etwa 5 Prozent bezogen auf die erste Periodenlänge PP.
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Bei weiteren Ausführungsformen kann auch ein vierter Magnetfeldsensor S4 vorgesehen sein, der in einem Abstand d1', vergleichbar zu dem ersten Abstand d1 zwischen den Magnetfeldsensoren S1, S2, zu dem Magnetfeldsensor S3 angeordnet ist. Auf diese Weise können auch bei den Signalen der Magnetfeldsensoren S3, S4 die unerwünschten Oberschwingungen der dritten Harmonischen kompensiert werden.
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5 zeigt schematisch eine Positionserfassungseinrichtung 130b gemäß weiterer Ausführungsformen. Eine Auswerteeinrichtung 132, bei der es sich beispielsweise um eine Hardwareschaltung oder eine Kombination aus Hardware und Software handeln kann, erhält die Ausgangssignale A1, A2 mindestens des ersten Magnetfeldsensors S1 und des zweiten Magnetfeldsensors S2. In der Kombiniereinheit 134 werden die beiden Ausgangssignale A1, A2 kombiniert, insbesondere miteinander addiert. Dabei kompensieren sich die in den Ausgangssignalen A1, A2 enthaltenen Anteile der dritten Oberschwingung, vgl. Kurve K3 aus 3, weil die Magnetfeldsensoren S1, S2 den erfindungsgemäßen ersten Abstand d1 zueinander entlang der Längsachse 122 des Läufers 120a (2) aufweisen. Ein Ausgangssignal des Addierers 134 kann in Form des die Position des Läufers 120a (2) charakterisierenden Positionssignals pos (5) von der Positionserfassungseinrichtung 130b an eine externe Einheit 200 ausgegeben werden.
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Optional kann die Positionserfassungseinrichtung 130b auch Ausgangssignale A3, A4 der weiteren Magnetfeldsensoren S3 und S4 erhalten und diese Ausgangssignale A3, A4 in vergleichbarer Weise verarbeiten, beispielsweise mittels des Addierers 134 miteinander addieren. Bei dieser Ausführungsform kann das aus den Ausgangssignalen A1, A2 erhaltene Summensignal beispielsweise als erstes Positionssignal („Sinussignal“) und das aus den Ausgangssignalen A3, A4 erhaltene Summensignal beispielsweise als zweites Positionssignal („Cosinussignal“) an die externe Einheit ausgegeben werden.
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Bei manchen Ausführungsformen kann vorteilhaft ein Spannungsteiler (nicht gezeigt, vgl. auch 8) als Kombiniereinheit verwendet werden, um die betreffenden Ausgangssignale A1, A2 bzw. A3, A4 miteinander zu kombinieren.
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Bei weiteren Ausführungsformen weist die Positionserfassungseinrichtung 130c mehrere Gruppen G1, G2, G3 von Magnetfeldsensoren um den Läufer 120b herum auf, vgl. 6A. Der Übersichtlichkeit halber sind einzelne Magnetfeldsensoren in 6A nicht gesondert bezeichnet, und ein Stator ist ebenfalls nicht abgebildet. Vorliegend weist jede Gruppe G1, G2, G3 z.B. vier Magnetfeldsensoren, z.B. in der Konfiguration gemäß 4, auf.
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Bei weiteren Ausführungsformen sind die mehreren Gruppen G1, G2, G3 von Magnetfeldsensoren vorzugsweise gleichmäßig entlang einer Umfangsrichtung des Läufers 120b verteilt angeordnet, wie dies vorliegend aus 6B ersichtlich ist. Dadurch können vorteilhaft radiale und/oder auf den Umfang bezogene Reinheitsfehler der Permanentmagnete 124a, .., 124e (2) des Läufers 120b ausgeglichen werden, beispielsweise durch Mitteln zwischen den jeweiligen Ausgangssignalen unterschiedlicher Gruppen.
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Bei weiteren Ausführungsformen sind drei Gruppen G1, G2, G3 von Magnetfeldsensoren vorgesehen, wobei die drei Gruppen von Magnetfeldsensoren um einen Winkel von jeweils etwa 120 Grad zueinander beabstandet sind.
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Bei weiteren Ausführungsformen weist jede der drei Gruppen G1, G2, G3 wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor S1 (2) und einen zweiten Magnetfeldsensor S2 auf, wobei der erste Magnetfeldsensor S1 und der zweite Magnetfeldsensor S2 um einen ersten Abstand d1 (2) entlang der Längsachse 122 des Läufers 120a, 120b zueinander beabstandet an dem Stator 110 (1) angeordnet sind, wobei der erste Abstand d1 zumindest etwa ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Sechstel der ersten Periodenlänge PP (2) ist, wobei insbesondere der erste Abstand d1 ein Sechstel der ersten Periodenlänge PP ist.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist jede der mehreren Gruppen G1, G2, G3 (6A) an einer selben Längenkoordinate in Bezug auf den Stator 110 (1) angeordnet.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist die Positionserfassungseinrichtung 130, 130a, 130b dazu ausgebildet, ein die Position (5) des Läufers 120, 120a, 120b charakterisierendes Positionssignal pos in Abhängigkeit eines Ausgangssignals A1 des ersten Magnetfeldsensors S1 und in Abhängigkeit eines Ausgangssignals A2 des zweiten Magnetfeldsensors S2 zu bilden.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist die Positionserfassungseinrichtung 130b dazu ausgebildet, das Ausgangssignal A1 des ersten Magnetfeldsensors S1 und das Ausgangssignal A2 des zweiten Magnetfeldsensors S2 miteinander zu kombinieren, insbesondere zu addieren.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist wenigstens einer der Magnetfeldsensoren S1, S2, S3, S4 ein Hall-Sensor. Vorzugsweise sind alle Magnetfeldsensoren gleichartig als Hall-Sensor ausgebildet.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist der Linearmotor 100 ( 1) dazu ausgebildet, ein bzw. das die Position des Läufers 120, 120a, 120b charakterisierende Positionssignal pos ( 5) unter Verwendung eines seriellen Datenübertragungsprotokolls an eine externe Einheit 200 auszugeben.
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Weitere Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Betreiben eines Linearmotors 100 mit einem Stator 110 (1) und einem axial relativ zu dem Stator 110 bewegbaren Läufer 120, wobei der Läufer 120 durch ein entlang seiner Längsachse 122 mit einer ersten Periodenlänge PP periodisches Läufermagnetfeld permanent erregt ist, wobei der Linearmotor 100 eine Positionserfassungseinrichtung 130 aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Position des Läufers 120 in Bezug zu dem Stator 110 zu erfassen, wobei die Positionserfassungseinrichtung 130 wenigstens einen ersten Magnetfeldsensor S1 und einen zweiten Magnetfeldsensor S2 aufweist, wobei der erste Magnetfeldsensor S1 und der zweite Magnetfeldsensor S2 um einen ersten Abstand d1 (2) entlang der Längsachse 122 des Läufers 120a zueinander beabstandet an dem Stator 110 angeordnet sind, wobei der erste Abstand d1 zumindest etwa ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Sechstel der ersten Periodenlänge PP ist, wobei die Positionserfassungseinrichtung 130 ein die Position des Läufers 120a charakterisierendes Positionssignal pos (5) in Abhängigkeit eines Ausgangssignals A1 des ersten Magnetfeldsensors S1 und in Abhängigkeit eines Ausgangssignals A2 des zweiten Magnetfeldsensors S2 bildet.
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7 zeigt hierzu schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm. In Schritt 300 empfängt die Positionserfassungseinrichtung 130b (5) ein Ausgangssignal A1 des ersten Magnetfeldsensors S1 und ein Ausgangssignals A2 des zweiten Magnetfeldsensors S2. In Schritt 310 bildet die Positionserfassungseinrichtung 130b das die Position des Läufers 120a charakterisierende Positionssignal pos in Abhängigkeit der Ausgangssignale A1, A2, beispielsweise mittels Kombinieren bzw. Addieren.
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8 zeigt schematisch eine Kombination der Ausgangssignale A1, A2 der Magnetfeldsensoren S1, S2 gemäß einer Ausführungsform mittels einer Widerstandsschaltung aufweisend einen ersten Widerstand R1, einen zweiten Widerstand R2, und optional einen dritten Widerstand R3, der vorliegend gegen ein Bezugspotential, insbesondere das Massepotential GND, geschaltet ist. Die Widerstandsschaltung realisiert eine Addition der Ausgangssignale A1, A2 gemäß bevorzugter Ausführungsformen und liefert das um die dritte Oberschwingung kompensierte Signal sig, das, vergleichbar zu dem vorstehend unter Bezugnahme auf 7 beschriebenen Signal pos die Position des Läufers 120a charakterisiert. Bevorzugt weisen der erste Widerstand R1 und der zweite Widerstand R2 gleiche Widerstandswerte auf. Der optional vorgesehene dritte Widerstand kann bevorzugt ebenfalls einen gleichen Widerstandswert aufweisen wie die beiden Widerstände R1, R2, oder, bei weiteren Ausführungsformen, auch entfallen.
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Es versteht sich, dass das Prinzip gemäß den Ausführungsformen auch auf solche Linearmotoren angewendet werden kann, deren Läufer nicht permanentmagnetisch erregt sind, sondern z.B. bestrombare Läuferwicklungen aufweisen. In diesem Fall können Permanentmagnete beispielsweise in dem Stator des Linearmotors vorgesehen sein.
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Das Prinzip gemäß den Ausführungsformen ermöglicht die Entfernung bzw. Kompensation von harmonischen Verzerrungen aus den Ausgangssignalen A1, A2, A3, A4 von Magnetfeldsensoren S1, S2, S3, S4 eines Linearmotors 100 und damit eine besonders präzise Ermittlung der Position eines Läufers 120, 120a, 120b des Linearmotors 100.
