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Die
Erfindung betrifft einen Linearmotor.
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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.
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Aus
der
DE 198 46 872
A1 ist ein Reluktanz-Linearmotor bekannt, der ebenso diese
Nachteile aufweist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Linearmotor weiterzubilden,
der in kostengünstiger
Weise stärker
belastbar ist, insbesondere bei gleichem Bauvolumen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe bei dem Linearmotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen
gelöst.
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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.
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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.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Hohlkörper Kühlbleche
und/oder Versteifungen. Von Vorteil ist dabei, dass die Wärmeabfuhr und/oder
die Steifigkeit verbessert ist.
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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.
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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.
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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.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Versteifungen zusätzlich mit
Kühlblechen und/oder
Kühlfingern
versehen. Von Vorteil ist dabei, dass die Wärmeabfuhr verbessert ist.
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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.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung durchströmt als Kühlmedium Wasser die Ausnehmungen oder
Bohrungen. Von Vorteil ist dabei, dass eine leistungsfähige Kühlung vorsehbar
ist.
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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.
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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.
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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.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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- 1
- Schiene
- 2
- Hohlkörper
- 3
- Kühlblech
- 4
- Bohrung
- 5
- Versteifung
- 6
- Ausnehmungen
- 7
- Schrauben
- 8
- Frontplatte
- 9
- Nut
- 10
- seitliche
Nut
- 21
- Lüfteraufnahme
- 22
- Lüfter
- 23
- Anschlussvorrichtung
- 41
- Bohrung
- 42
- Primärteil
- 43
- Magnetabdeckplatte
- 44
- Führungswagen
- 61
- Zwischenteil
- 62
- seitliches
Modul
- 63
- mittlere
Module
- 64
- Nut
- 65
- Befestigungsschraube
- 81
- Haken
- 82
- Keil
- 83
- Bohrung
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Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In
der 1 ist ein erfindungsgemäßer Linearmotor
mit Frontplatte in Schrägansicht
schematisch skizziert.
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In
der 4 ist ein erfindungsgemäßer Linearmotor
ohne Frontplatte in Schrägansicht
schematisch skizziert.
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In
der 2 ist ein erfindungsgemäßer Linearmotor
mit Lüfter
in Schrägansicht
schematisch skizziert.
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In
der 3 ist ein erfindungsgemäßer Linearmotor
mit Lüfter
aufgeschnitten schematisch skizziert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Kühlbleche 3 in
den Ausnehmungen des Hohlkörpers 2 verlaufen
ebenfalls axial.
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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.
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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.
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In
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
sind statt Kühlblechen
auch Kühlfinger
verwendbar.
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In
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
sind auch Versteifungen 5 mit konstanter Dicke verwendbar.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Insbesondere
tragen die Versteifungen 5 zur weiteren Vergrößerung der
inneren Oberfläche
und somit Verbesserung der Wärmeabfuhr
wiederum Kühlbleche
oder Kühlfinger.
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Das
Primärteil
ist aus Statorblechen mit eingelegten Spulen aufgebaut, die vergossen
sind und von einem Gehäuse
umgeben sind.
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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.
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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.
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Der
Linearmotor ist als Synchron-Linearmotor ausgeführt. Die erfinderische Idee
ist aber auch bei Asynchron- oder Reluktanz-Linearmotor anwendbar.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Module 62 und 63 sind mit Befestigungsschrauben 65 zusammengehalten
und bilden somit ein als Hohlkörper
verwendbares Teil.
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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.
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Jedes
mittlere Modul umfasst zumindest eine Bohrung 83, die dieselben
Funktionen und Verwendungsmöglichkeiten
bietet wie die schon beschriebenen Bohrungen 41.
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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.
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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.
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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.
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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.