DE19604643A1 - Linearmotor mit integrierter Kühlung - Google Patents
Linearmotor mit integrierter KühlungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Linearmotor gemäß Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Linearmotoren werden bei modernen Produktionsmaschinen aufgrund ihrer
besonderen Schnelligkeit und Präzision immer häufiger anstelle von
konventionellen Rotationsmotoren und deren mechanischen Transmissions
gliedern verwendet, wobei in der Regel das Primär- und Sekundärteil des
Linearmotors direkt an das zu bewegende Maschinenteil angekoppelt ist.
Da jedoch in der Läuferwicklung des Primärteils infolge des ohmschen
Widerstandes und im Sekundärteil eines Asynchron-Linearmotors infolge
von Wirbelströmen erhebliche Verlustwärme entsteht, fallen in unmittel
barer Nähe des zu bewegenden Maschinenteils unerwünschte Wärmemengen an.
Es ist bekannt, zur Wärmeabfuhr mit Kühlflüssigkeit durchströmte Kühl
rohre im Grunde der Nuten anzuordnen, die im Primärteil die Läuferwick
lung enthalten. Diese Einlegeart ist jedoch zeitaufwendig und wegen der
Verengungen an den Nutöffnungen sehr schwierig durchzuführen. Im Falle
von Defekten an den Kühlrohren sind diese auch wegen der gleichzeitigen
Belegung der Nuten mit den Läuferwicklungen mit vertretbarem Aufwand
auch nicht mehr auswechselbar.
Im weiteren ist es bekannt, auf den den Nutenseiten vom Primär- und
Sekundärteil gegenüberliegenden Rückenflächen mit Kühlflüssigkeit
durchströmte Plattenwärmetauscher anzuordnen, die jedoch eine hohe,
kostenintensive Bearbeitungsgenauigkeit und ein zusätzliches Bauvolumen
beanspruchen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Kühlvor
richtung mit der im Primär- und/oder Sekundärteil eines Linearmotors
die anfallende Verlustwärme mit einfachem Bauaufwand und ohne das
Bauvolumen des Linearmotors zu vergrößern abgeführt werden kann, wobei
die Flächen des Primär- und/oder Sekundärteils mit denen der Linear
motor an die zu bewegenden Maschinenteile einer Produktionsmaschine an
geschlossen werden soll, möglichst temperaturneutral gehalten werden
sollen, um den Arbeitsbereich der Produktionsmaschine von störender
Wärmebeaufschlagung freihalten zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen des erfindungsgemäßen
Linearmotors ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 in schematischer Darstellung die Draufsicht auf ein Ausführungs
beispiel eines Linearmotors, mit mäanderförmig verlegtem Kühl
rohr,
Fig. 2 die Seitenansicht des Primärteils nach Fig. 1,
Fig. 3 in schematischer Darstellung die Draufsicht auf ein weiteres
Ausführungsbeispiel des Primärteils eines Linearmotors mit zu
beiden Seiten des Primärteils angeordneten Sammelkanälen und
Fig. 4 die Seitenansicht des Primärteils nach Fig. 3.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Primärteil 1 eines ansonsten nicht näher
dargestellten Linearmotors. Das Primärteil 1 besteht aus einem Eisenkör
per 2, der aus geschichteten Blechelementen 3 zusammengesetzt ist. Die
Blechelemente 3 sind mit Ausstanzungen versehen, die im geschichteten
Eisenkörper 2 auf der Nutseite 4 Nuten 5 und auf der der Nutseite 4 ge
genüberliegenden Rückenfläche 6 Kühlnuten 7 ergeben. Die Nuten 5 sind an
den Nutöffnungen verengt und dienen zur Aufnahme der Läuferwicklungen
(nicht dargestellt). In den Kühlnuten 7 ist ein Kühlrohr 8 mäanderförmig
verlegt. Zur Herstellung eines guten Wärmeaustausches ist das Kühlrohr 8
in die Kühlnuten 7 eingepreßt oder unter Zwischenlage eine Klebers mit
guter Wärmeleitfähigkeit eingeklebt. Das Kühlrohr 8 kann ferner in den
Kühlnuten 7 durch Schweißen, Löten oder Vergießen mit Vergußmasse
fixiert sein. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, das Kühlrohr 8
in einer Kühlnut 7 zu fixieren, deren Öffnung verengt ist, wobei das
Kühlrohr 8 beim Einsetzen entsprechend elastisch verformt wird un in
seiner Endposition formschlüssig in der Kühlnut 7 gehalten ist. Grund
sätzlich sind die vorbeschriebenen Befestigungsmethoden in beliebiger
Weise auch in Kombination anwendbar.
Das Kühlrohr 8 ist in schräg zur Längserstreckung des Eisenkörpers 2
verlaufenden Kühlnuten 7 verlegt, wobei der Zulauf 9 und der Ablauf 10
des Kühlrohres 8 an den entgegengesetzten Endflächen 11 und 12 des
Eisenkörpers 2 angeordnet sind. Die Kühlnuten 7 sind so angeordnet, daß
genügend Raum für Bohrungen 13 besteht, in die Befestigungsschrauben
(nicht dargestellt) einschraubbar sind, mit denen das Primärteil 1 mit
der Rückenfläche 6 direkt an das zu bewegende Maschinenteil (nicht
dargestellt) verschraubbar ist. Infolge der in der Rückenfläche 6
verlegten Kühlrohre 8 kann diese temperaturneutral gehalten werden, so
daß aus dem ohmschen Widerstand resultierende Störeinflüsse ausge
schlossen werden können.
In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das
Primärteil 1 von einem aus einem mäanderförmigen Kühlrohr 8 bestehenden
Kühlkreislauf in Längsrichtung durchströmt.
Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit mehrere Kühlkreisläufe
vorzusehen, wobei die Kühlrohre zweier benachbarter Kühlnuten gleichsin
nig oder gegensinnig mit Kühlmitteln durchströmt werden können, die
unterschiedlichen Kühlkreisläufen angehören. Die Kühlkreisläufe können
dabei das Primärteil in seiner Längserstreckung insgesamt oder nur
abschnittsweise mäanderförmig durchströmen. Mit den vorbeschriebenen
Verlegungsarten für die Kühlrohre können je nach Einsatzanforderung des
Primärteils die Maßgaben erfüllt werden, eine gleichförmig temperatur
neutrale Rückenfläche des Primärteils zu schaffen.
Die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 entspricht im wesentlichen der
Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2, das Kühlrohr 28 ist jedoch nicht
durchgehend mäanderförmig sondern nur abschnittsweise in den Kühlnuten
27 verlegt. Die Abschnitte der Kühlrohre 28 werden über einen auf der
einen Seite des Primärteils 21 bzw. des Eisenkörpers 22 angeordneten
Vorlauf-Sammelkanal 40 mit frischem Kühlmittel versorgt, das nach einer
Querdurchströmung des Eisenkörpers 22 über einen Rücklauf-Sammelkanal 41
abgeführt wird.
Die Fig. 3 und 4 zeigen das Grundprinzip der Kühlmittelzufuhr und
-abfuhr mittels an der Seite des Eisenkörpers angebrachten Vorlauf- und
Rücklauf-Sammelkanäle, wobei zur Schaffung einer möglichst gleichförmi
gen Kühlung der Rückenfläche 26 des Eisenkörpers 22 auch mehrere Kreis
läufe vorgesehen sein können, mittels derer die Kühlrohre 28 zweier
benachbarter Kühlnuten 27 gegensinnig mit Kühlmittel aus unterschiedli
chen Kühlkreisläufen durchströmt werden können. Zu diesem Zweck müßten
an jeder Seite des Primärteils 1 jeweils mindestens ein Vorlauf-Sammel
kanal und ein Rücklauf-Sammelkanal angeordnet sein, so daß Kühlkreisläu
fe geschaffen werden können, die die Rückenfläche des Primärteils
infolge einer gegensinnigen Durchströmung weitestgehend gleichförmig zur
Abkühlung bringen.
Die vorbeschriebenen Maßnahmen betreffen die Kühleinrichtungen in den
Rückenflächen 6, 26 von Primärteilen 1, 11 von Linearmotoren, mit denen
die in den Läuferwicklungen entstehende Verlustwärme abführbar ist.
Mit den gleichen Kühleinrichtungen können auch die Rückenflächen der
hier nicht näher beschriebenen Sekundärteile von Asynchron-Linearmotoren
ausgestattet werden, bei denen die durch Wirbelströme hervorgerufene
Verlustwärme abgeführt werden muß. In gleicher Weise wie bei den Primär
teilen kann dabei die Rückenfläche des Sekundärteils auf ein temperatur
neutrales Maß abgekühlt werden, so daß auch durch das Sekundärteil eines
Asynchron-Linearmotors an dessen Einsatzort keine Störeinflüsse infolge
Verlustwärme hervorgerufen werden können.
Claims (11)
1. Linearmotor, mit einem Primärteil und einem Sekundärteil, dessen
Länge in Bewegungsrichtung des Linearmotors größer als die Länge des
Primärteils ist, wobei das Primärteil und das Sekundärteil jeweils
einen, vorzugsweise aus Elektroblechen zusammengesetzten, genuteten
Eisenkern aufweisen, in den Nuten des Primärteil-Eisenkerns eine ein- oder
mehrphasige Läuferwicklung und in den Nuten des Sekundärteil-Eisen
kerns Leiterstäbe angeordnet sind und wobei den Eisenkern des Primär- und/oder
Sekundärteils mit Kühlmittel durchströmte Kühlrohre durchlau
fen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (8, 28) auf den den
Nuten (4) abgewandten Rückenflächen (6, 26) der Eisenkörper (2, 22) des
Primär- (1) und/oder Sekundärteils in Kühlnuten (7, 27) angeordnet sind.
2. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kühlnuten (7, 27) quer zur Längserstreckung der Eisenkörper (2, 22) des
Primär- (1) und/oder Sekundärteils verlaufen.
3. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kühlnuten (7, 27) parallel zur Längserstreckung der Eisenkörper (2, 22)
des Primär- (1) und/oder Sekundärteils verlaufen.
4. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kühlnuten (7, 27) schräg zur Längserstreckung der Eisenkörper (2, 22) des
Primär- (1) und/oder Sekundärteils verlaufen.
5. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kühlrohre (8, 28) in die Kühlnuten (7, 27) eingepreßt
sind.
6. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kühlrohre (8, 28) mäanderförmig gebogen sind, wobei
Anfang und Ende der Kühlrohranordnung an den entgegengesetzten Endflä
chen (11, 12; 31, 32) der Eisenkörper (2, 22) des Primär- (1) und/oder
Sekundärteils angeordnet sind.
7. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kühlrohre (8) mäanderförmig gebogen sind, wobei
Anfang und Ende der Kühlrohranordnung an einer Endfläche der Eisenkörper
(2) des Primär- (1) und/oder Sekundärteils angeordnet sind.
8. Linearmotor nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kühlrohre aus zwei oder mehreren gegensinnig mit
Kühlflüssigkeit durchströmten Kreisläufen bestehen, die in den Kühlnuten
(27) nach der Maßgabe verlegt sind, daß benachbarte Kühlrohrabschnitte
in unterschiedlichen Richtungen mit Kühlflüssigkeit durchströmt werden.
9. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den Kühlnuten (27) Kühlrohrabschnitte (28) verlegt
sind, die an zu beiden Seiten der Eisenkörper (22) des Primär- (1)
und/oder Sekundärteils angeordneten, als Vorlauf- und Rücklaufleitungen
dienenden Sammelkanälen (40, 41) angeschlossen sind.
10. Linearmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
oder mehrere, jeweils aus in den Kühlnuten (27) verlegten Kühlrohrab
schnitten (28), einem Vorlauf-Sammelkanal (40) und einem Rücklauf-Sam
melkanal (41) bestehende Kreislaufkanäle angeordnet sind, wobei die
Kühlrohrabschnitte (28) nach der Maßgabe verlegt sind, daß zwei benach
barte Kühlrohrabschnitte (28) unterschiedlichen Kreisläufen angehören
und gegensinnig mit Kühlflüssigkeit durchströmt werden.
11. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Eisenkörper (2, 22) des Primär- (1) und/oder Sekun
därteils aus einem aus einzelnen Blechelementen (3) geschichteten Blech
körper besteht, wobei die Kühlnuten (7, 27) zur Aufnahme der Kühlrohre
(8, 28) durch Stanzen hergestellt sind.
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