CN111527676A - 定子模块及平面驱动系统 - Google Patents

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CN111527676A CN201880084398.8A CN201880084398A CN111527676A CN 111527676 A CN111527676 A CN 111527676A CN 201880084398 A CN201880084398 A CN 201880084398A CN 111527676 A CN111527676 A CN 111527676A
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Abstract

本发明涉及一种定子模块(2)及具有此定子模块(2)的平面驱动器系统(1),所述定子模块(2)具有:上模块面(8),于一个平面上延伸;及与上模块面(8)相对的下模块面(9);定子单元(400);及冷却单元(500)。定子单元(400)具有至少一个线圈导体(402),驱动电流可被供应至所述线圈导体(402),以产生磁场,从而驱动平面驱动系统(1)的移动体(20),移动体(20)可被定位于上模块面(8)上。定子单元(400)位于上模块面(8)上。冷却单元(500)具有壳体盖板(510)及壳体底部(520),壳体盖板(510)位于定子单元(400)与壳体底部(520)之间。壳体盖板(510)于壳体盖板(510)的上盖板面(553)上被至少热连接至定子单元(400)的下定子面(403),且壳体盖板(510)被热连接至在远离定子单元(400)的下盖板面(554)上的壳体底部(520)。壳体底部(520)位于下模块面(9)上、且具有在下模块面(9)上的第一紧固段(556),第一紧固段(556)可被热连接至散热片(5)。壳体盖板(510)被设计成将出自定子单元(400)的热(W2,W3)传导至壳体底部(520),且壳体底部(520)被设计成将来自壳体盖板(510)的热(W2,W3)的至少部分传导至第一紧固段(556)。

Description

定子模块及平面驱动系统
技术领域
本发明涉及一种平面致动器系统的定子模块及一种具有定子模块的平面致动器系统。
本专利申请主张德国专利申请DE 10 2017 131 324.9的优先权,所述德国专利申请的公开内容通过引用并入本文。
背景技术
平面致动器系统尤其被使用于自动化技术中,特别是制造技术、装卸技术及工艺技术中。借助平面致动器系统,设备或机器的可移动组件至少可于至少二个独立的线性方向上被移动或定位。平面致动器系统可包括永久激磁电磁平面马达,其中平面马达具有:定子,定子具有扁平的平面;及移动体,移动体可在至少二个方向上于所述平面上移动。
本发明尤其涉及一种具有电磁平面马达的平面致动器系统,其中借助以静止方式被安置于定子上且承载驱动电流的导体而产生于移动体上的驱动力,导体与被安置于移动体上的驱动磁体互相作用。为产生移动体的移动所需的驱动电流,定子一般而言具有一或多个电流产生单元。
为检测移动体于定子上方的位置,平面致动器系统可包括被安置于定子上的位置检测单元,位置检测单元与移动体互相作用。举例而言,可借助磁场传感器及被安置于移动体上的磁体,此种互相作用在磁力作用下发生。为精确确定移动体的位置,移动体与位置检测单元之间的互相作用应以尽可能高的信噪比被检测。
致动器系统的平面定子可被设计为定子模块,定子模块包括:定子单元,定子单元具有载流导体;及电子组件,电子组件用于产生驱动电流以及用于检测移动体的位置。具有承载所述驱动电流的导体的定子单元一般而言被安置于定子模块的上侧处。定子单元一般而言具有扁平面或平面,操作期间,移动体沿扁平面或平面被导引。用于产生驱动电流以及用于检测移动体的位置的电子组件一般而言被安置于定子模块中的定子单元的下面。具有高电流强度的驱动电流必须被偶尔产生以使足够的力能被传递至移动体。此举可在载流导体中导致高电阻损失且因此导致定子模块显著发热。并且,所产生的驱动电流是交流电。此可导致高交变电磁场,所述高交变电磁场能够干扰被安置于定子上的电子组件。由此,功能性操作不能被确保。
所刊登文献WO 2013/059934 A1、WO 2015/017933 A1、WO 2015/179962 A1、WO2015/184553 A1、WO 2015/188281 A1、WO 2017/004716 A1分别描述此种平面致动器系统,在每一情况中,平面致动器系统都包括电磁平面马达,电磁平面马达具有永久激磁移动体及具有多个可加能导体的定子。
再者,用于线性或平面马达的冷却系统从US 6,114,781得知。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于平面致动器系统的格外有效的可冷却定子单元及格外紧凑的平面致动器系统。
该目的是借助根据权利要求1所述的定子模块及根据权利要求14的平面致动器系统达成的。有利实施例于独立权利要求中指出。
已经认识到,可提供用于平面致动器系统的改善的定子模块,因定子模块具有:于一平面上延伸的模块上侧及与模块上侧相对的模块下侧、定子单元及冷却单元。定子单元具有至少一个线圈导体,线圈导体可由驱动电流加能,以产生磁场,用于驱动平面致动器系统的移动体,移动体可被定位于模块上侧处。定子单元被安置于模块上侧处。冷却单元具有壳体盖板及壳体基座,其中壳体盖板被安置于定子单元与壳体基座之间。壳体盖板于壳体盖板的盖板上侧处至少部分地被热连接至定子单元的定子下侧。壳体盖板于远离定子单元的盖板下侧处被热连接至壳体基座。壳体基座被安置于模块下侧处、且具有在模块下侧处的第一紧固部。第一紧固部可被热连接至散热片。壳体盖板被设计成将来自定子单元的热传导至壳体基座,其中壳体基座被设计成至少部分地将来自壳体盖板的热传导至紧固部。
所述构形的优点在于,在与所述模块上侧对置的模块下侧上,于后侧处,热从定子模块被移除。于后侧处冷却定子模块的优点在于,定子单元于两侧(于上侧处以及下侧处)被冷却,使得定子单元的过热被可靠地防止。由此,于定子单元中由驱动电流产生的热能够被可靠地消散。由此,于高环境温度,定子单元的功能操作亦被使能。再者,定子模块亦可被使用于高环境温度中,获得使用领域广泛的定子模块。
在进一步实施例中,壳体盖板具有在面对定子单元的侧上的第一壳体部及第二壳体部,其中第一壳体部与第二壳体部彼此邻接,其中壳体盖板具有在第一壳体部处的至少一个第一导热结构,其中所述第一导热结构包括至少一个导热组件,其中所述第一导热组件于定子单元的方向上延伸、且于接触面处抵接定子单元、且被热耦接至定子单元,其中定子模块的控制单元被安置于第二壳体部中。此构形的优点在于,壳体盖板被连接至具有良好热传导性的定子单元。
在进一步实施例中,第一导热结构包括多个第一导热组件,其中所述多个第一导热组件以彼此相距一间距的方式被安置。于壳体盖板内形成涡电流,使得减少壳体盖板发热。再者,控制单元亦可格外靠近定子单元被安置,使得自控制单元至定子单元的电流路径持续格外短。由此,促使控制单元可靠地控制定子单元。
在进一步实施例中,第一导热组件被以销的形式设计,其中壳体盖板具有以板的形式设计的盖板部,其中盖板部以距离定子单元一间距的方式被安置,其中在每一情况中,第一导热组件被与第一接触面相对的一侧连接至盖板部,其中第一导热组件以相对于盖板部一角度,优选地与盖板部正交地而被对准。由此,第一导热组件可以被设计得格外短,使得用于制造壳体盖板的材料成本格外低。再者,由于避免热传递中的转向,所以定子单元与盖板部之间的热路径格外短。
在进一步实施例中,盖板部及定子单元界定定子模块的第一内部空间,其中第一内部空间被填充热传导且电绝缘灌封化合物,使得控制单元被嵌入灌封化合物中,且灌封化合物被设计成将来自定子单元和/或控制单元的热传递至壳体盖板。此外,灌封化合物能够确保定子单元与壳体盖板的材料贴合连接。再者,由于灌封化合物,当负载经由所述模块上侧被引入定子单元时,经由灌封化合物,定子单元的挠曲朝向壳体盖板被可靠地机械支撑。
在另外的实施例中,第二壳体部被设计成于盖板上侧处是扁平的,其中壳体盖板具有在面对定子单元的侧上的边缘。所述边缘优选地在周向上围绕壳体盖板被形成。所述边缘在定子单元的方向上延伸。第一导热结构被安置于第二壳体部与所述边缘之间,其中第二导热结构在所述边缘与所述第二壳体部之间于整个第一壳体部的上方延伸。由此,格外大量的热可经由第一导热结构从定子单元被传递至壳体盖板。
在进一步实施例中,壳体盖板具有:盖板部,盖板部以板的形式被设计;另外的边缘,所述另外的边缘位于面对壳体基座的一侧上;第二导热结构;及中心区域。所述另外的边缘被安置于盖板部处、且于壳体基座的方向上延伸,其中第二导热结构在内部邻接所述另外的边缘、且具有至少一个第二导热组件。第二导热组件于远离壳体基座的侧上被连接至盖板部、且于面对壳体基座的侧上被热连接至壳体基座。中心区域相对于第二导热结构而被安置于内部。中心区域被第二导热结构包围,其中中心区域被设计成平面、且以距离壳体基座一间距而被安置。借助第二导热结构,壳体盖板所吸收的热可从壳体盖板被可靠地传递至壳体基座,使得壳体盖板具有格外低的热电阻。由于所述低热电阻,所以能够确保格外良好的冷却。再者,由于其板状设计,壳体盖板的盖板部确保了于横向上于壳体盖板中可靠的热分散,使得第一导热结构亦可以与第二导热结构偏移而被安置。由此,定子模块维度中的附加结构自由度被提供,从而,使控制单元的几何形状能弹性地被确定。
在进一步实施例中,定子模块具有传感器模块。壳体盖板及壳体基座界定第二内部空间。传感器模块被安置于第二内部空间中。传感器模块被电连接至控制单元。传感器模块具有:至少一个位置检测单元,用于检测移动体的磁场;印刷电路板;及至少一个处理单元。位置检测单元被连接至印刷电路板,其中印刷电路板将处理单元连接至位置检测单元。处理单元被安置于印刷电路板的面对壳体盖板的一侧上。处理单元插槽于面对壳体基座的一侧上被安置于盖板部中。处理单元插槽被设计成对应于处理单元,其中处理单元至少于某些部分中接合于处理单元插槽中。处理单元优选地被热连接至盖板部,其中盖板部被设计成消散来自处理单元的热、且出于冷却处理单元的目的而将热传导至壳体基座。由于传感器模块安置于壳体基座与壳体盖板之间,所以传感器模块不遭受来自定子单元的磁场的高涡电流。再者,促进了移动体的磁场的良好检测。再者,传感器模块上的热负载持续低。为使用格外强大的处理单元,对于传感器模块上的移动体的磁场的迅速检测时间,即使是具有高的热损失的处理单元,处理单元仍可以被热耦接至壳体盖板,使得热损可自处理单元消散。然而,若处理单元仅产生低热损,则处理单元亦可以距离壳体盖板一间距而被安置于凹部中。
在进一步实施例中,印刷电路板具有至少一个壳体通路,其中壳体通路被设计成至少于某些部分中对应于第二导热组件。第二导热组件通过壳体通路、且于所述端处抵接壳体基座。由此,要自壳体盖板传递至壳体基座的热亦可被导引通过传感器模块,而无需使传感器模块本身位于所述热路径中。由此,能够确保自定子单元至模块下侧的格外高的热流动。
在进一步实施例中,第二导热结构具有多个导热组件,其中第二导热组件以彼此相距一预定间距,优选地以一规则间距而被安置。中间空间被安置于所述多个第二导热组件之间,其中传感器模块的印刷电路板至少于某些部分中被安置于所述中间空间中。由此,格外紧凑构造可以与移动体磁场的可靠检测一起被实现。
在进一步实施例中,定子模块具有模块盖板及另外的控制单元。壳体基座及模块盖板界定第三内部空间,其中所述另外的控制单元被安置于第三内部空间中,其中模块盖板被安置于远离壳体盖板的一侧上,且使得模块盖板自第一紧固部偏移,其中模块盖板被热连接至所述另外的控制单元,其中模块盖板具有在远离壳体基座的一侧上的冷却肋结构。
在进一步实施例中,第三内部空间被填充另外的灌封化合物,使得所述另外的控制单元被嵌入所述灌封化合物中,其中所述另外的灌封化合物被设计成是热传导的、且将所述另外的控制单元热连接至模块盖板,其中模块盖板是热传导的、且被设计成将所述另外的灌封化合物的另外的热传递至冷却肋结构,且冷却肋结构被设计成将所述另外的热传递至环境。再者,经由模块盖板,使所述另外的控制单元的冷却被额外地实现。
在进一步实施例中,壳体基座具有在模块下侧处的第二紧固部,其中模块盖板被安置于第一紧固部与第二紧固部之间。第二紧固部能够被热耦接至散热片、且被设计成将热传导至散热片。第一紧固部及第二紧固部被安置于共同平面中、且以平行于模块上侧被对准。
一种平面致动器系统具有定子模块、冷却单元及承载装置,其中定子模块被如上所述设计。承载装置包括至少一个第一承载组件,其中第一承载组件被机械连接至定子模块、且承载定子模块,其中第一承载组件于面对定子模块的一侧上具有第三紧固部,其中第一紧固部及第三紧固部彼此热耦接、且被设计成将来自第一紧固部的所述热的至少一份额排放至第三紧固部,其中第一承载组件被设计成排放所述热的份额。此构形的优点在于,格外大量的热能够于后侧处自定子模块经由第三紧固部及第一承载组件被消散,使得能够可靠地防止所述另外的控制单元以及定子模块的过热。
在进一步实施例中,冷却装置具有至少一个载热介质,其中第一承载组件界定至少一个第一传导空间,使得第一传导空间相对于第一承载组件的环境被流体密封,其中所述载热介质被安置于所述传导空间中、且被热耦接至第三紧固部,其中所述载热介质被设计成消散来自第一承载组件的所述热的份额、并且将其传导至散热片。
在进一步实施例中,承载装置具有第二承载组件,其中第二承载组件界定第二传导空间,使得第二传导空间相对于第二承载组件的环境被流体密封。第二承载组件以自第一承载组件偏移而被安置,其中第二承载组件具有在面对定子模块的一侧上的第四紧固部。第二紧固部及第四紧固部彼此热连接、且被设计成将来自第二紧固部的热传导至第四紧固部,其中第四紧固部被热连接至第二传导空间。所述载热介质流经第二传导空间,其中所述载热介质被设计成消散来自第四紧固部的热。因此,能够提供可靠的主动冷却系统,冷却系统于定子模块的下侧处需要小装设空间。
在进一步实施例中,承载装置具有流体线。流体线将第一传导空间流体连接至第二传导空间。所述载热介质被安置于第二传导空间及流体线中。所述载热介质流经第一传导空间、流体线及第二传导空间。在此情况中,所述载热介质消散来自第四紧固部的热。因此,使承载组件能够主动冷却,据此,格外大量的热能够自定子模块经由承载组件消散,使得倘若定子模块上有高热负载,特别是当在短时间段,很多移动体于定子模块的上方移动时,特别是当移动体于定子模块的上方被减速时,格外大量的热亦能够自定子模块被传导至散热片。
在进一步实施例中,冷却单元具有输送泵及热交换器,其中热交换器具有一次侧及二次侧,其中输送泵被流体连接至传导空间及热交换器的一次侧。输送泵被设计成在一次侧与传导空间之间的回路中输送载热介质,其中二次侧被热连接至散热片。热交换器被设计成将来自一次侧的热传导至二次侧、且将热传递至在二次侧的散热片。由此,载热介质可以是液体冷却剂,液体冷却剂能够吸收格外大量的热。通过引入热交换器,承载组件和承载组件的紧固部与所述载热介质之间的格外高的温度差能够被赋能,使得格外大量的热能够自承载组件传导,且因此,亦自定子模块传导至载热介质。
在进一步实施例中,第一承载组件至少于某些部分中具有空心型材,或第一承载组件具有以板的形式设计的固体型材。作为空心型材的构形的优点在于,承载组件具有机械刚性且非常轻。固体型材的优点在于,借助第一承载组件,能够消散格外大量的热。
附图简单说明
下面将参考图更详细解释本发明,图显示:
图1是从上方看的平面致动器系统的透视图;
图2是沿图1所示的通过图1所示的平面致动器系统的剖面A-A的剖视图;
图3是在从上方看定子模块下定子模块的透视分解图;
图4是在从下方看定子模块下定子模块的透视分解图;
图5是在从下方看平面致动器系统下通过图1至4所示的平面致动器系统的定子模块的局部剖面的透视图;
图6是在从下方看壳体基座下图1至5所示的定子模块的壳体基座的透视图;
图7是在从上方看壳体基座下图6所示的壳体基座的透视图;
图8是在从上方看壳体盖板下图1至5所示的定子模块的壳体盖板的透视图;
图9是在从下方看壳体盖板下图8所示的壳体盖板的透视图;
图10是在从上方看传感器模块下图3及4所示的传感器模块的透视图;
图11是在从下方看功率模块下图3及4所示的功率模块的透视图;
图12是在从下方看定子单元下图3及4所示的定子单元的透视图;
图13是在从下方看功率单元及定子单元下图11所示的功率模块及图12所示的定子单元的透视图;
图14是沿图1所示的通过图1所示的平面致动器系统的剖面B-B的放大详图;
图15是沿图1所示的通过定子模块的剖面C-C的剖视图;
图16是沿图1所示的通过进一步发展的图1所示的平面致动器系统的剖面A-A的透视剖视图;
图17是在从上方看平面致动器系统下,平面致动器系统的透视图。
详细说明
在下面的图中,参考了坐标系。所述坐标系具有x轴(纵向)、y轴(横向)及z轴(竖直方向)。作为实例,所述坐标系被设计为右手坐标系统、且使得图中所示的平面致动器系统1更容易理解。
本发明基本上涉及公开专利WO 2013/059934 A1、WO 2015/017933 A1、WO 2015/179962 A1、WO 2015/184553 A1、WO 2015/188281 A1及WO 2017/004616 A1中所公开的平面致动器系统的进一步发展。所述所刊登文献的公开内容亦通过引用以其整体形成此说明书的主题内容。
图1显示在从上方看平面致动器系统1下的根据第一实施例的平面致动器系统1的透视图。
平面致动器系统1具有:定子模块2、冷却装置3、承载装置4及移动体20。
定子模块2包括定子单元400及冷却单元500。定子单元400具有在面对观看者的一侧上的上侧处的在xy平面上延伸的模块上侧8。模块上侧8的构形可被自由选择。因此,作为实例,模块上侧8被设计成矩形,特别是方形,如图1中所例示。模块上侧8被设计成基本上平面且在定子单元400的整个上侧上延伸。在所述实施例中,定子模块2被设计成是扁平的,使得与在x和/或y方向上定子模块2的广度相较下,于z方向上的广度小很多。
在图1中,移动体20被安置于模块上侧8的上侧处。在图1中,仅作为实例,移动体20的几何构形被例示为板、且可被自由选择。
定子模块2具有在远离观看者的一侧上的模块下侧9,模块下侧9与模块上侧8相对、在z方向上偏移。作为实例,模块上侧8与模块下侧9被安置成彼此平行地延伸。
定子单元400具有至少一个线圈导体402,线圈导体402可被施加驱动电流。作为实例,定子单元400可具有多个线圈导体402,如图1中所指示的。借助线圈导体402中的驱动电流,磁场可被产生,所述磁场与移动体20的至少一个驱动磁体(图1中未示出)互相作用、且驱动移动体20。移动体20被安置成在操作期间可在模块上侧8上移动、且可在x方向上以及在y方向上被驱动。移动体20亦可在竖直方向上从模块上侧8被升高(至有限程度),或当所述驱动电流下降时,其可沉降于模块上侧8上。移动体20可自由地移动。在此情况中,特别是,移动体20可同时在x方向上和/或y方向上和/或z方向上被移动。移动体20亦可绕y轴或x轴倾斜。同样亦可设想绕z轴的旋转。然而,移动体20的单独的移动方向亦可彼此结合,且不必被连续实行。在每一情况中,这可通过相应地控制线圈导体402或借助所述驱动电流而被达成。
在侧向上,定子单元400具有第一侧面32,优选地为以彼此成一直角的方式安置的四个第一侧面32。冷却单元500被安置于定子单元400下面。
冷却单元500包括模块壳体501,模块壳体501具有壳体盖板510及壳体基座520。壳体盖板510具有至少一个第二侧面34。第一侧面32与第二侧面34可被安置成对齐。同样可设想到例如于y方向上或x方向上偏移地安置所述二个侧面32、34。
在图1中,壳体基座520被安置于壳体盖板510的下侧处。在侧向上,壳体基座520具有第三侧面36。在图1中,第三侧面36以与第一及第二侧面32、34对齐而被安置。第三侧面36亦可以自第一和/或第二侧面32、34偏移而被安置。由于侧面32、34、36对齐地安置,所以定子模块2在纵向上及横向上具有格外紧凑的构形。如在图1中所例示的,壳体盖板510及壳体基座520同样被设计成是扁平的,使得在每一情况中,相较于竖直方向上的广度,纵向上的和/或横向上的广度相当地大。在此情况中,壳体盖板510被安置于定子下侧403(图16中所例示的)与壳体基座520之间。壳体基座520在其下侧处具有模块下侧9。
在图1中,用于对定子模块2供应电能的能量供应线10自下面被导引至定子模块2。需要电能来产生驱动电流以用于利用线圈导体402产生磁场。再者,需要所述电能以用于对定子模块2的另外组件(将在另外的图中被提出)供应操作能量和/或供应能量。再者,作为实例,至少一个数据线12及优选地另外的数据线14被提供。在此情况中,数据线12、14可以是数据网的一部分。数据线12及另外的数据线14被彼此偏移地安置,且同样地,自能量供应线10被偏移地安置,且在下侧优选地彼此平行地被导引至定子模块2。
作为实例,承载装置4具有作为机床(eines Maschinenbetts)42的一部分的第一承载组件40及第二承载组件41。第一承载组件40及第二承载组件41以杆的形式被设计、且彼此平行地延伸。在图1中,作为实例,承载组件40、41被对准成其主广度方向在y方向上。除了图1所示的承载装置4的构形,承载装置4可具有多个另外的承载组件(未示出),所述多个另外的承载组件例如相对于第一和/或第二承载组件40、41以十字形的形式被安置、且被连接至第一和/或第二承载组件40、41。
机床42优选地被设计成是静止的,且此外,可包括制造设施的基板(未示出)或机器基座。机床42亦可额外具有用于低振动安装所述承载组件40、41的减振轴承(图中未示出)。
冷却装置3具有散热片5及冷却回路43。冷却回路43包括:热交换器44、载热介质47、输送泵49及至少一个流体线51、53、54、55。冷却回路43基本上仅象征性地例示于图1中。热交换器44具有一次侧45及二次侧46。二次侧46连接至散热片5。举例而言,散热片5可以是热交换器44的环境48。举例而言,热交换器44可被设计为板式热交换器。
作为实例,所述实施例中的输送泵49借助第一流体线51而于输入侧处被流体连接至热交换器44的一次侧45的输出侧52。第一承载组件40界定至少一个第一传导空间71(示于图2中),而第二承载组件41界定第二传导空间78(传导空间71、78被详细地显示于图2中)。在输出侧处,借助第二流体线53,输送泵49被流体连接至第一承载组件40的第一传导空间。借助第三流体线54,第一承载组件40的第一传导空间71被流体连接至在与第二流体线53相对的一侧上的第二承载组件41的第二传导空间78。在与第三流体线54相对的一侧上,借助第四流体线55,第二承载组件41的第二传导空间78被流体连接至一次侧45的输入侧56。
作为实例,所述实施例中的载热介质47被设计为流体,优选地为液体,且包括至少一个下列冷却剂:水、添加剂、防蚀剂、抗冻剂、油、1,1,1,2-四氟乙烷。
在冷却回路43操作期间,输送泵49在一次侧45与承载组件40、41之间的回路中输送载热介质47。在图1所示的冷却回路43的进一步发展中,此亦可被形成为热泵回路。
图2显示沿图1所示的通过图1所示的平面致动器系统1的剖面A-A的剖视图,其中出于清楚的原因,横截面区域被留着未划阴影线。
第一及第二承载组件40、41具有承载型材70。承载型材70是中空型材。举例而言,承载型材70可被设计为KANYA制造的面型材50x100 Type MA1-4(请参见PVS/
Figure BDA0002557888890000091
GeneralCatalogue 2017(Edition 10/2016)第70页或于在线参照:http://www.kanya.com/de/produkte/list/details/product/frontprofil-50x100/(访问日期:2017年11月24日))。在每一情况中,承载型材70具有于所述下侧处且另外至少于面对相对的承载组件40、41的一侧上的紧固区域75、77。
承载型材70被形成为使得承载型材70在周向上界定至少一个第一传导空间71,使得第一传导空间71相对于环境48被流体界定。在所述实施例中,第一传导空间71被设计成基本上是矩形的、且被安装在中心,其中在每一情况中,承载型材70的第一紧固区域75在侧向上自第一传导空间71偏移而被安置。
第一传导空间71在第承载组件40的一端处被流体连接至第二流体线53、以及在第一承载组件40的另一端处被流体连接至第三流体线54。第一传导空间71优选地被完全填充载热介质47。
第一承载组件40具有在面对定子模块2的一侧上(在图2中,被安置于所述上侧处)的第一紧固面74。第一紧固面74被设计成平面、且在xy平面中延伸。第一承载组件40具有在第一紧固面74上的第一紧固部556。第一紧固部556大致从第一承载组件40的面对第二承载组件41的一侧延伸至第一承载组件40的中心。由此,在图2中,第一承载组件40在x方向上侧向地凸出于定子模块2的侧面。
第二承载组件41的承载型材70被设计得与第一承载组件40的承载型材70相同、且界定第二传导空间78。第二传导空间78被连接至在第二承载组件41的一端处的第四流体线55、以及被连接至在第二承载组件41的另一端处的第三流体线54。第二传导空间78被填充载热介质47。
第二承载组件41具有在所述上侧处的第二紧固面81。第二紧固面81被设计成是平面的。第一紧固面74及第二紧固面81被安置于同一个xy平面中、且与所述模块上侧8平行而被对准。第二承载组件41具有在第二紧固面81处的第二紧固部557。第二紧固部557大致从第二承载组件41的面对第一承载组件40的一侧延伸至第二承载组件41的中心。由此,在图2中,第二承载组件41在x方向上侧向地凸出于定子模块2的侧面32、34、36。
定子模块2具有在所述模块下侧9处的第三紧固部590及第四紧固部591,第四紧固部591在x方向上自第三紧固部590偏移地安置。在每一情况中,第三紧固部590与第四紧固部591在侧向上邻接壳体基座520的二个相对的第三侧面36。借助第三紧固部590,定子模块2平置于第一紧固部556上,使得第三紧固部590被热耦接至第一承载组件40。借助第四紧固部591,定子模块2平置于地二紧固部557上,使得第四紧固部591被热耦接至第二承载组件41。
第一紧固机构(图2中未例示)亦可被额外提供,以将定子模块2固定于承载组件40、41上。第一紧固机构可以夹子的形式被设计、以及可在一端处被连接至定子模块2、且在另一端处被连接至承载组件40、41的紧固区域75、77。
定子模块2可具有模块盖板110,模块盖板110在z方向上向下凸出于模块下侧9。在x方向上,模块盖板110被安置于第一承载组件40与第二承载组件41之间。再者,模块盖板110在x方向上界定第三及第四紧固部590、591。
能量供应线10及数据线12、14自下面被导引通过模块盖板110。模块盖板110具有冷却肋结构113,冷却肋结构113具有彼此偏移地安置的多个冷却肋114。定子模块2的第一风扇112可选地被另外安置于模块盖板110的下侧处。第一风扇112被设计成经由模块盖板110及冷却肋结构113导引来自环境48的空气139,以用于冷却模块盖板110。在此情况中,第一风扇112可被定位在模块盖板110处,使得其距离模块盖板110一间距。
第一承载组件40具有第一承载组件侧面115,第一承载组件侧面115被安置于第一承载组件40的面对模块盖板110的一侧上。在x方向上的相对侧上,第二承载组件41具有第二承载组件侧面116。第二承载组件侧面116被安置于第二承载组件41的面对第一承载组件40的一侧上。第一承载组件侧面115与第二承载组件侧面116彼此平行地被安置。在此情况中,模块盖板110被安置于第一承载组件侧面115与第二承载组件侧面116之间。优选地,在侧向上,模块盖板110侧向地抵接承载组件侧面115、116。
在竖直方向上,模块盖板110被设计成是扁平的,且在此情况中,被设计成比承载组件40、41短。由于模块盖板110的扁平构形,如图2所示的,在竖直方向上,第一风扇112亦可部分地被安置于第一承载组件40与第二承载组件41之间。第一风扇112仅在某些部分中凸出于承载组件40、41的下侧117。在格外扁平构形的第一风扇112的情况中,第一风扇112亦可被完全安置于第一承载组件40与第二承载组件41之间,使得平面致动器系统1被设计成格外紧凑。
于第一风扇112处,于面对观看者的一侧上,能量供应线10及数据线12、14被在侧向上导引至模块盖板110。此构形的优点在于,当第一风扇112具有扁平构形时,亦可可靠地防止能量供应线10和/或数据线12、14打结,这是因为在此情况中,确保了在此二个承载组件40、41之间用于导引能量供应线10和/或数据线12、14的足够大的装设空间。
图3显示在从上方看定子模块2下的定子模块2的透视分解图,而图4示出在从下方看定子模块2下的定子模块2的透视分解图。
在图3中,在每一情况中,定子模块2所包括的组件的上侧被可见。在图4中,在每一情况中,定子模块2所包括的组件的下侧被可见。为避免重复,下面有关于图3及4的描述不再分别确切详细地参考各自图3或图4。
除了前面的图中描述的组件外,定子模块2还包括:功率模块300,通常亦被称为控制单元3000;绝缘层265;传感器模块200;及连接模块100,通常也被称为另外的控制单元1000。
壳体盖板510至少在某些部分中抵接定子单元400的定子下侧403、且被热及机械连接至定子单元400。壳体盖板510具有盖板上侧553。盖板上侧553面对定子下侧403。再者,壳体盖板510具有盖板下侧554,其中在模块壳体501的封闭状态中,盖板下侧554在某些部分抵接壳体基座520的壳体基座上侧534的上侧。
功率模块300以十字形的形式被设计、且被安置在第一内部空间564中的定子单元400的下侧处及壳体盖板510的上侧处,第一内部空间564由壳体盖板510及定子单元400界定。在壳体盖板510的下侧处,绝缘层265及传感器模块200被安置于第二内部空间560中,第二内部空间560界定壳体盖板510连同壳体基座520。在此情况中,绝缘层265被安置于壳体盖板510的下侧处及传感器模块200的上侧处。于绝缘层265与壳体基座520之间,传感器模块200被紧挨着壳体基座520安置。于远离第一内部空间564的一侧上,壳体基座520界定第二内部空间560。
连接模块100于所述下侧处被安置为邻近壳体基座520。第三内部空间118由壳体基座520及壳体盖板110界定。
连接模块100具有在所述上侧处的第一接触单元121及第二接触单元122,第二接触单元122自第一接触单元121偏移地安置。接触单元121、122可被设计成插塞连接的组件,如图所示。特别是,第一和/或第二接触单元121、122可以插口的方式被设计。
于模块盖板110的下侧135处,第一凹部137被提供于模块盖板110中。能量供应线10及数据线12、14被导引通过模块盖板110以通过第一凹部137进入第三内部空间118内。
图5显示在从下方看平面致动器系统1下的通过定子模块2的局部剖视图的透视图。
模块盖板110以槽的方式被设计、且于远离定子单元400的一侧上与壳体基座520一起界定第三内部空间118。借助连接机构11,连接模块100被连接至能量供应线10及数据线12、14。能量供应线10及数据线12、14被导引,使得其在y方向上自第一风扇112及冷却肋113偏移、且被插接入连接机构11内。
图2所示的冷却肋结构113在y方向上于两侧上被形成于模块盖板110处、且在每一情况中具有第一冷却肋部133及第二冷却肋部134。模块盖板110的下侧135被设计成于第一冷却肋部133与第二冷却肋部134之间主要为平面的。因为凹部137,相较于第二冷却肋部134,第一冷却肋部133的冷却肋114被设计成在y方向上及z方向上较短。
在所述实施例中,模块盖板110在y方向上、于第三紧固部590与第四紧固部591之间在模块壳体501的整个宽度上延伸,且在与第三侧面36对齐时结束。相较于在y方向上模块壳体501的广度,模块盖板110亦可被设计成在y方向上较短,使得模块盖板110及模块壳体501在侧向上形成阶梯。再者,由此,定子模块2亦可经由承载装置4的十字构件被支撑。承载装置4亦可被设计为带凹部的固体板。
于壳体基座520处,借助第二紧固机构,连接模块100被紧固于壳体基座520,第二紧固机构例如被设计为螺钉或螺纹销与螺钉的结合。借助第三紧固机构,模块盖板110亦被紧固于壳体基座520。第三紧固机构可以是螺钉。
第三内部空间118可以用第一灌封化合物143灌封。第一灌封化合物通常亦可称为另外的灌封化合物。亦可省去对第三内部空间118的灌封。第一灌封化合物143被设计成非导电的,而是导热的。优选地,第一灌封化合物143尤其包括下列第一材料中的至少一个:基质材料、热固性塑料、环氧树脂塑料、颗粒材料、嵌入基质材料中的颗粒材料、聚胺甲酸酯、基于树脂及硬化剂的二成分系统。第一灌封化合物143具有第一导热系数。第一导热系数优选地介于0.5与0.7W/m*K之间,优选地为0.6W/m*K。
第三内部空间118优选地完全以第一灌封化合物143灌封,使得连接模块100嵌入第一灌封化合物143中。第一灌封化合物143将连接模块100热耦接至模块盖板110上。模块盖板110包括导热材料,优选地为下列第二材料中的一个:金属、导热陶瓷、导热塑料、铝。
连接模块100可经由能量供应线10以连接至电能源,例如连接至能量供应网。在平面致动器系统1操作期间,经由能量供应线10,提供电能。于一次侧处,电能源举例而言可以单相的或多相的、特别是三相的交流电压的方式提供电能。电能源亦可提供直流电压。交流电压的相位可各具有230V的有效电压值及50Hz的频率。连接模块100被设计成自电能源的电能产生驱动能量及供应能量。
连接模块100被设计为使得于接触单元121、122的二次侧处,连接模块100以直流电压和/或直流电流来提供驱动能量。为此,连接模块100可包括一或多个整流器和/或交流/直流功率适配器。特别是,连接模块100可被设计成于二次侧处以不高于150V、特别是不高于120V、特别是不高于60V的直流电压来提供驱动能量。供应能量可以具有不高于10V的电压、特别是6V至7V的电压、例如7V的电压的直流电压而被提供。
随着于一次侧提供的电能转换为于二次侧提供的驱动能量,连接模块100由于电阻损耗而变热、并产生第一热W1。若连接模块100被灌封于第一灌封化合物143中,则连接模块100将第一热W1传递至第一灌封化合物143。第一灌封化合物143将第一热W1转移至模块盖板110。由于模块盖板110的导热第二材料,模块盖板100自第三内部空间118向外基本上被均匀加热。
在第一风扇112起动时,此举于下侧处从环境48抽取空气139,且自下面将空气139导引至模块盖板110的下侧135。由于在第一风扇112的风扇框架与模块盖板110的下侧135之间提供间隙,所以空气139可于模块盖板110的下侧135处被转向,使得空气139在冷却肋114的方向上沿模块盖板110的下侧135及沿冷却肋114流动。在此情况中,空气139从模块盖板110吸收第一热W1的第一份额,使得第三内部空间118中的连接模块100被可靠地冷却,且能够可靠地防止连接模块100过热。
此外,由于第一及第二承载组件40、41的第一及第二承载组件侧面115、116热耦接至模块盖板110,所以第一热W1的第二份额亦可从模块盖板110被传递至第一及第二承载组件40、41。
作为替换,亦可设想省去第一灌封化合物143。此外,至少一个入口及一个出口可被提供于模块盖板110中,入口及出口将环境48流体连接至第三内部空间118。在此情况中,入口可被安置于第一风扇112上方,而出口可例如被安置于冷却肋结构113的区域中。在此情况中,第一风扇112在起动时将空气139的一部分直接递送至第三内部空间118内,于第三内部空间118中,空气139围绕连接模块100流动,从而吸收第一热W1。经加热的空气139经由出口离开第三内部空间118。
图6显示在从下方看壳体基座520下的图1至5所示的定子模块的壳体基座520的透视图。
壳体基座520以板的形式被设计。在此情况中,壳体基座520被设计成相较于在x和y方向上,在z方向上相当地窄。壳体基座520包括下列热传导第三材料中的至少一个:金属、导热陶瓷、导热塑料、铝。第三材料可与图2所示的模块盖板110的第二材料相同。
为增大第三内部空间118,第二凹部561被提供于壳体基座520中。第二凹部561以在从下方看时为矩形的形式被设计,且连接模块部分地置于第二凹部561中。在x及y方向上,第二凹部561基本上被定位于壳体基座520中的中心。第二凹部561具有第二凹部基座562。第二凹部基座562使第三内部空间118与第二内部空间空间上分离。在此情况中,第二凹部基座562基本上用于保护连接模块免受传感器模块的影响。此外,第一热的另外份额于上侧处自连接模块经由第二凹部基座562被消散,使得经由壳体基座520及模块盖板,连接模块可于两侧处被可靠地冷却。在此情况中,经由第二凹部基座562,图5所示的第一热W1的所消散份额可向外被传导至紧固部556、557。
第二凹部561在x方向上被安置于第一紧固部556与地二紧固部557之间。在此情况中,相较于壳体基座520,第二凹部561被设计成在y方向上较窄。由此,壳体基座520具有在周向上围绕第二凹部561延伸的模块下侧9的不受干扰面。于定子模块的组装状态中,在横向上在第二凹部561与第三侧面36之间的区域中、及在第一紧固部556与第二紧固部557之间,模块下侧9被模块盖板覆盖,特别是被图2所示的冷却肋结构113覆盖。
再者,第一连接口521及第二连接口522被安置于第二凹部基座562中。第一连接口521与第二连接口522彼此偏移地被安置。连接口521、522以长形孔的形式被设计、且将第三内部空间118流体连接至第二内部空间560。第一连接口521被设计成对应于图3所示的第一接触单元121,且第二连接口522被设计成对应于图3所示的第二接触单元122。在定子模块的组装状态中,第一接触单元121延伸通过第一连接口521,而第二接触单元122延伸通过第二接触开口522。
图7显示在从上方看壳体基座520下的壳体基座520的透视图。
壳体基座520于面对定子单元400的一侧上具有基本上平面构形的壳体基座上侧534。在此情况中,壳体基座上侧534被安置为与第三侧面36竖直、且例如于xy平面中延伸。在外部,壳体基座520可具有第一边缘563。第一边缘563邻接壳体基座520的第三侧面36。在此情况中,第一边缘563凸出于壳体基座上侧534上方。壳体基座上侧534在周向上被第一边缘563封闭。连接口521、522通向壳体基座上侧534。壳体基座上侧534界定在面对定子单元400的一侧上的第二内部空间560。
图8显示在从上方看壳体盖板510下的图1至5所示的定子模块2的壳体盖板510的透视图。
壳体盖板510具有于所述上侧上的第二边缘513及盖板部565。第二边缘513通常亦被称为边缘513。盖板部565以板的形式被设计、且在xy平面中延伸。在此情况中,盖板部565直到第二边缘513占据壳体盖板510在x及y方向上的整个宽度。第二边缘513被安置于面对定子单元400的一侧上的盖板部565处。优选地,第二边缘513与盖板部565竖直地被安置、且被设计成在周向上沿盖板部565延伸。第二边缘513于定子单元的方向上延伸。第二边缘513与盖板部565一起界定第一内部空间564。
壳体盖板510于面对定子单元的一侧上具有第一壳体部566及第二壳体部567。第一壳体部566由以十字形的形式设计的第二壳体部567于内部界定。第一壳体部566由第二边缘513于外部界定。在平面图中,第一壳体部566被划分为以方形的形式设计的四个广度区域。第一壳体部566具有第一导热结构530。第二壳体部567离开第一导热结构530、且因此于盖板上侧553处具有基本上平面的构形。
在每一情况中,第一导热结构530具有多个单独第一导热组件571,多个单独第一导热组件571以规则图案彼此相距一间距而被安置。举例而言,第一导热结构530具有于x方向上延伸的多个第一行620,每一个第一行620具有多个第一导热组件571,在图8中为13个第一导热组件571,在每一情况中,于盖板部565上,多个第一导热组件571以彼此相距一间距被安置于一个第一行620中。再者,第一导热结构530具有于y方向上延伸的多个第二行621的多个第一导热组件571,在图8中为13个第一导热组件571,在每一情况中,于盖板部565上,多个第一导热组件571以彼此相距一间距被安置于一个第二行621中。在此情况中,第一导热组件571以n个第一行620及m个第二行621的矩阵而被安置。第一行620与第二行621正交地被安置,其中在每一情况中,所述行620、621的数量n、m可被自由地选择,但有利的是相同。
每一个第一导热组件571都以销的形式被设计、且被设计成与第一导热组件571在x或y方向上的延伸相较下在z方向上的延伸较长。于远离定子单元的一侧上,每一个第一导热组件571都被一体地、特别是以一件的方式连接至盖板部565。于面对定子单元的一侧上,每一个导热组件571都具有一第一接触面572。全部第一导热组件571的第一接触面572每一个都在一共同平面中延伸,在所述实施例中,作为实例,所述共同平面被形成为xy平面。在此情况中,第一接触面572与第一边缘513于同一个平面中结束。在所述组装状态中,第一接触面572抵接在下侧处的定子单元。在所述实施例中,作为实例,第一导热组件571具有基本上方形截面,其中第一接触面572附近区域中的截面位于xy平面中。第一导热组件571具有为第一表面积的截面面积。通过提供以彼此相距一间距安置的多个第一导热组件571,第一导热结构530中的涡电流持续低,使得能够可靠地防止第一导热结构530因涡电流而发热。为防止第一导热组件571破坏盖板部565,第一导热组件571可被设计成在底部较宽。
壳体盖板510包括下列热传导第四材料中的至少一个:金属、导热陶瓷、导热塑料、铝。第四材料可与模块盖板和/或壳体基座的第二材料相同。当壳体盖板510和/或壳体基座和/或模块盖板每一个都包括相同的金属第二、第三及第四材料时,这格外有利。这防止标准电极电位在第二与第四材料之间的电化序中存在电位差。通过防止电位差,于模块盖板和/或壳体基座和/或壳体盖板510之间氧化还原系统不形成,使得能够防止基于第二至第四材料之间的电位差的电化学腐蚀。
在所述实施例中,第一插槽594被提供于第二壳体部567中、被分别地安置成形成十字形,其第一插槽同样在x方向上或y方向上相对于壳体盖板510的广度于中心延伸。在平面图中,第一插槽594被设计成长矩形。
再者,在中心位置,盖板部565具有第二插槽577。在平面图中,第二插槽577具有基本上方形构形。在此情况中,在每一情况中,第三至第六连接口523、524、525、526被安置于第二插槽577的一侧边缘与第一插槽594之间。第七连接口527于第二壳体部567中被安置于一个第一插槽594与第一壳体部566之间。第三至第七连接口523、524、525、526、527将第一内部空间564流体连接至第二内部空间。
在图8所示的实施例的修饰中,对于每一个第一、第三、第四及第五壳体部566、568、569、570,第一导热结构530亦可被设计为单独的方形。第一导热结构530亦可仅包括单一方形导热组件571,单一方形导热组件571在xy方向上在整个第一壳体部566上方延伸。此构形格外适合由非可磁化材料制成的壳体盖板510。
作为图8中所显示的第一导热组件571的构形的替换,第一导热组件571亦可具有圆形的、菱形的或多边形的第一接触面572,利用第一接触面572,第一导热组件571于下侧处抵接定子单元。
作为图8所示的带有以销的形式设计的第一导热组件571的第一导热结构530的构形的替换,亦可设想,第一导热结构530具有蜂巢状图案,使得第一导热组件571于单独的侧处被连接至下一第一导热组件571,而在其他面处,以距离相对安置的第一导热组件571一间距被安置。亦可设想包括交叉腹板的网格结构或类似结构的相邻安置的第一导热组件571。亦可设想第一导热结构530由发泡材料(举例而言,一铝发泡体)制成。亦可设想不规则图案安置第一导热组件571。
在所述实施例中,填充口595被额外提供于第二边缘513中。填充口595用于经由填充口595对第一内部空间564填充第二灌封化合物596;且在定子模块的组装期间,在功率模块300已被安置于第二壳体部567中且壳体盖板510已被组装于定子单元400上后,用于将功率模块300嵌入第二灌封化合物596中。第二灌封化合物596通常亦可被称为灌封化合物596。
优选地,第二灌封化合物596被设计成是电绝缘且热传导的。优选地,第二灌封化合物596包括下列第五材料中的一个:基质材料、热固性塑料、环氧树脂塑料、嵌入所述基质材料中的颗粒材料、聚胺甲酸酯、基于树脂及硬化剂的二成分系统。优选地,第一材料与第五材料相同。第二灌封化合物596具有第二导热系数。第二导热系数介于0.5与0.7W/m*K之间,优选地为0.6W/m*K。
第二灌封化合物596具有的优点在于,湿气被防止进入功率模块300。再者,确保壳体盖板510与定子单元400之间良好热接合。通过于面对定子单元400的一侧上提供第一导热结构530且用非磁性第二灌封化合物596填充单独的第一导热组件571之间的灌封空间,壳体盖板510中的涡电流,特别是第一导热结构530的区域中的涡电流持续格外低,使得能够可靠地防止壳体盖板510因涡电流的影响而发热。
再者,因第二灌封化合物596的热传导构形,除了第一导热结构530外,还可于定子单元400与壳体盖板510之间提供良好可靠热接合。
图9示出在从下方看壳体盖板510下的壳体盖板510的透视图。
壳体盖板510于盖板下侧554处具有:第三边缘512、第三凹部511、第一中心区域543、及第二导热结构542。
通常,第一中心区域543亦可被称为中心区域。再者,第三边缘512通常亦可被称为另外的边缘512。
第三边缘512自壳体盖板510的第二侧面34向内(在x及y方向上)偏移地被安置、且被周向地形成。第三边缘512在壳体基座的方向上延伸。第三边缘512的外侧被设计成对应于图7所示的第一边缘563的内侧,使得在模块壳体501被封闭时,第一边缘563达到围绕第三边缘512的外侧。因此,第三边缘512在周向上(在xy方向上)界定第二内部空间560。
然而,作为相对于第二侧面34偏移安置第三边缘512的替换,第三边缘512亦可被对准至与第二侧面34齐平,且第三边缘512可达到在周向上围绕第一边缘563。亦可设想在x和/或y方向上间隔地安置第一边缘563及第三边缘512。
第三边缘512在周向上界定第三凹部511。在从下方观看时,第三凹部511具有基本上矩形的构形,优选是方形的构形。壳体盖板510的第二导热结构542及第一中心区域543被安置于第三凹部511中。第二导热结构542在内部邻接第三边缘512。第二导热结构542在周向上围绕第一中心区域543而被安置,第一中心区域543在内部邻接第二导热结构542。
第三凹部511具有第三凹部基座。第三凹部基座被设计成在第一中心区域543中是扁平的、且在xy平面上延伸。第三至第七连接口523至527被安置于第一中心区域543中。第三至第七连接口523至527被设计为贯通口、且将第一内部空间连接至第二内部空间560。在每一情况中,第三至第七连接口523至527可以长形孔的形式被设计。在此情况中,在每一情况中,第三至第六连接口523至526相对于下一第三至第六连接口523至526倾斜,优选是正交地倾斜。第三至第七连接口523至526围绕壳体盖板510的中心而被安置。
再者,至少一个第一处理单元插槽578及第二处理单元插槽579被安置于第一中心区域543中。第一及第二处理单元插槽578、579彼此相同地被设计、且在从下方观看时具有方形构形。处理单元插槽578、579被设计为壳体盖板510中的凹痕,使得处理单元插槽578、579被设计,使得于所述上侧处被封闭(因为从下方观看壳体盖板510,在图9显示于所述下侧处)。
第一处理单元插槽578具有第一插槽基座598,且第二处理单元插槽579具有第二插槽基座599。第一插槽基座598及第二插槽基座599被安置,使得它们在共同xy平面中延伸。第一插槽基座598及第二插槽基座599平行于模块上侧8及第三凹部基座而被对准。第三连接口523可被安置于第一处理单元插槽578与第二处理单元插槽579之间。
第二导热结构542具有至少一个第二导热组件581、例如第三导热组件582及第四导热组件583。
在从下方观看时,第二导热组件581具有矩形的构形,特别是基本上方形的构形,其中在x及y方向上的广度大于在z方向上的广度。第二导热组件581于下侧处具有第二接触面584。第二接触面584被设计成是平面的、且平行于模块上侧8。在所述实施例中,作为实例,四个第二导热组件581被提供,其中第二导热组件581借助一内角以界定第一中心区域543。在此情况中,第二导热组件581被安置,使得在从下方观看时,第一中心区域543具有矩形的构形,优选是方形的构形。因此,每一个第二导热组件581以离开被安置于x或y方向上的各自相邻的下一第二导热组件581相同间距而被安置。在此情况中,在每一情况中,二个第二导热组件581被安置于壳体盖板510的对角线585、586上。
第二接触面584具有第二表面积。第二表面积比第一接触面的第一表面积大的多(举例而言,大2至20倍)。
第三导热组件582及第四导热组件583相对于第二导热组件581向外被安置于第三边缘512与第二导热组件581之间。
在从下方观看时,第三导热组件582具有基本上矩形的构形,优选是方形的构形。第三导热组件582于所述下侧处具有第三接触面587。第三接触面587被设计成是平面的、且被安置于与第二接触面584的共同平面中,第三接触面具有第三表面积。第三表面积比第二表面积大的多(举例而言,大2至10倍)。
在从下方观看时,第四导热组件583具有基本上五边形构形。第四导热组件583于所述下侧处具有第四接触面589。第四接触面589被设计成是平面的、且被安置于与第二接触面584及第三接触面587的共同平面中。第四接触面589具有第四表面积。相较于第四表面积,第三表面积较大(举例而言,大1.1至2倍)。在模块壳体501的封闭状态中,第二接触面584、第三接触面587及第四接触面589抵接壳体基座上侧534。由于所述抵接安置,壳体基座520热耦接至第二导热结构542。
第四导热组件583具有第一至第五导热组件侧面600至604。第一至第四导热组件侧面600至603与下一导热组件侧面600至603正交地被安置。第五导热组件侧面604将第四导热组件侧面603连接至第一导热组件侧面600、且相对于第一导热组件侧面600及第四导热组件侧面603以一角度倾斜,优选地以45o角倾斜。
多个第三导热组件582于周向方向上(x方向或y方向)被安置于第四导热组件583之间。在所述实施例中,举例而言,在每一情况中,二个第三导热组件582安置于二个第四导热组件583之间。
在每一情况中,第一中间空间544被安置于第三与第四导热组件582、583之间及二个相邻安置的第三导热组件582之间。第一中间空间544可以槽的方式被设计。在其主广度方向上,第一中间空间544在x方向上或在y方向上延伸、且由第三边缘512在外界定。在第一中间空间544的主广度方向上,第三导热组件582或第四导热组件583在相对于其的中心位置与第一中间空间544对齐地且相对地(相对于第一中间空间544的主广度方向而横向地)安置。
在所述实施例中,多个第三及第四导热组件582、583被提供。在此情况中,二个第四导热组件583各以一间距邻接第一对角线585。第四导热组件583被对准,使得其相对于第一对角线585旋转,使得第五导热组件侧面604面对第一对角线585,且第五导热组件侧面604以平行于第一对角线585而被对准。由此,于第一对角线585处、介于二个第四导热组件583之间的第二中间空间597具有固定宽度、且沿第一对角线585延伸。第二中间空间597在内部通向第二导热组件581,第二导热组件581被直接安置于第一对角线585上,使得,在从下方观看时,第二导热组件581被第一对角线585划分为二个相等尺寸的直角三角形。
在每一情况中,二个另外的第四导热组件583彼此相对地被安置于第二对角线586上、被旋转,使得第五导热组件侧面604被引导向外朝向第三边缘512,且第五导热组件侧面604与第二对角线586正交而被对准。第二对角线586通过所述二个第四导热组件583的中心延伸。由此,足够大的装设空间被提供于第五导热组件侧面604与第三边缘512之间,用于安置用于通过壳体盖板510导引第四紧固件的连接通路588。
若第二导热结构542在xy方向上具有固定宽度、且在x及y方向上包括壳体盖板510的总面积的50%以上、特别是75%以上、特别是85%以上,则是格外有利的。若将第一中心区域543选择为尽可能的小以确保于壳体盖板510与壳体基座520之间的可靠热传递,则是格外有利的。
图10显示在由上方看传感器模块200下的透视图。
传感器模块200具有:第一印刷电路板201、第一处理单元202及第二处理单元204,第二处理单元202以距离第一处理单元202一间距被安置。第一印刷电路板201通常亦可被称为印刷电路板201。再者,传感器模块200包括多个位置检测单元206,位置检测单元206被安置于第一印刷电路板201的上侧处,第一印刷电路板201可被设计成弹性的。借助第一印刷电路板201,第一处理单元202与第二处理单元204彼此电连接。再者,第一印刷电路板201将位置检测单元206连接至处理单元202、204。
位置检测单元206可以规则图案被安置于第一印刷电路板201的上侧处和/或第一印刷电路板201的下侧处。位置检测单元206亦可被设计,使得其被整合于第一印刷电路板201中。特别是,所述图案可被选择,使得位置检测单元206彼此处于均匀间隔。
位置检测单元206被设计成检测在定子单元400上的移动体20位置,以产生表示移动体20的位置的传感器信号。特别是,位置检测单元206可被设计成例如检测移动体20的磁体的磁场。在此情况中,移动体20的磁体可以是例如移动体20的驱动磁体。位置检测单元206可以例如是磁场传感器,特别是数字或模拟霍尔传感器。位置检测单元206亦可被设计成检测磁体的磁场的空间方向。
传感器模块200于第一印刷电路板201的上侧处具有第一至第四耦接组件231、233、235、237,其中第一至第四耦接组件231、233、235、237是各自的插塞连接的一部分。作为实例,第一至第四耦接组件231、233、235、237被设计为插塞,且在传感器模块200的组装状态中,达到通过第三至第七连接口。在此情况中,第一至第四耦接组件231、233、235、237接合于功率模块300的配合组件中,配合组件被设计成对应于第一至第四耦接组件231、233、235、237、且将功率模块300电连接至传感器模块200。密封机构可防止第三至第六连接口与第一至第四耦接组件231、233、235、237之间的间隙,使得在灌封第一内部空间期间,第二灌封化合物不能从第一内部空间转移至第二内部空间内。
传感器模块200被电连接至连接模块。为此,传感器模块200于所述下侧处(图4中所显示的)具有第三接触单元201,第三接触单元201被设计成对应于连接模块的第一接触单元121、且彼此接合,以将传感器模块200电连接至连接模块。第三接触单元207可被设计为插塞单元。如图3和4所示的,第三接触单元207被安置为相对于第一接触单元121,使得第一和/或第三接触单元121、207达到通过壳体基座520中的第一连接口521。在此情况中,传感器模块200是经由第一及第三接触单元121、207以从连接模块100电连接至数据线12。
举例而言,可提供所述供应能量以操作位置检测单元206和/或第一和/或第二处理单元202、204操作。所述供应能量可以是具有不高于20V的电压的直流电压,特别是具有5V至15V的电压的直流电压,例如具有10V的电压的直流电压。
第一及第二处理单元202、204可被设计为集成电路,例如,被设计为微处理器、FPGA或微控制器。
处理单元202、204被设计成自位置检测单元206读出位置检测单元206获得的关于移动体20的位置的信息。举例而言,处理单元202、204可具有输入,经由所述输入,位置检测单元206的信息信号可被读入。处理单元202、204可被设计成处理所读入传感器信号,以提供通信数据,所述通信数据适合用于经由被连接至定子模块2的数据网的传输。
第一处理单元202于所述上侧处具有第一接触面203,且第二处理单元204于所述上侧处具有第二接触面205。第一接触面203及第二接触面205可被安置于共同xy平面中。在定子模块的组装状态中,第一处理单元202接合于第一处理单元插槽中,第一处理单元插槽被设计成对应于第一处理单元202。第二处理单元204接合于第二处理单元插槽中,第二处理单元插槽被设计成对应于第二处理单元204。
有利的是,当在正常操作中,第一处理单元202和/或第二处理单元204被加热至高于壳体盖板的温度的温度时,第一接触面203抵接第一插槽基座598,且第二接触面205抵接第二插槽基座599。由于处理单元202、204抵接所述插槽基座598、599,所以处理单元202、204能够热耦接至图9所示的壳体盖板510,使得处理单元202、204操作期间产生的热从处理单元202、204被可靠地散入壳体盖板510中,且能够防止处理单元202、204过热。在此情况中,经由第二导热结构542,处理单元202、204发出的热能够从壳体盖板510被传递至壳体基座520。
作为替换,第一插槽基座598和/或第二插槽基座599以离开相关联接触面203、205一间隙而被安置。特别是,当第一处理单元202和/或第二处理单元204格外高效能且仅产生少量废热时,可以设想所述构形。定子模块中的长公差链被额外防止。
被设计成基本上对应于第二导热结构的壳体通路240被提供于第一印刷电路板201中,其中在每一情况中,第一腹板241或第二腹板266被分别安置于二个壳体通路240之间,腹板使壳体通路240彼此分离。于其主广度方向上,第一腹板241于x方向上或于y方向上延伸。第二腹板266沿第一对角线585延伸。至少一个位置检测单元206被安置于第一腹板241及第二腹板266上。
在每一情况中,壳体通路240的几何形状被设计成对应于第二至第四导热组件581至583。在定子模块2的组装状态中,第二至第四导热组件581至583达到通过所述分别相关联的壳体通路240,使得传感器模块200基本上不使壳体盖板510的热传递耦接至壳体基座520,且热路径(将于图14至16中详细讨论)保持为短。
由于第一印刷电路板201相对于第二导热结构的对应构形,所以第一印刷电路板201的面积可保持为格外大,使得于第一印刷电路板上有足够大的空间可用于将位置检测单元206安置于特别是第一腹板241处和/或第二腹板266处、以及第一和/或第二处理单元202、204。再者,位置检测单元206可以预定图案被安置,且同时可提供第二至第四接触面的第二至第四表面积的大总表面积。通过使第二导热结构的几何形状与位置检测单元206的安置图案彼此匹配,位置检测单元206可有效检测移动体,且于壳体盖板与壳体基座之间同时能够确保良好热传导。
由于第一印刷电路板201的对应构形,所以壳体通路240只被安置于第一印刷电路板201的边缘区域242中,而于第一印刷电路板201的第二中心区域243中没有壳体通路。第一印刷电路板201的边缘区域242于周向上包围第一印刷电路板201的第二中心区域243。边缘区域242在x及y方向上具有与第二导热结构542大致相同的广度及定位。此亦适用于第一印刷电路板201的第二中心区域243及壳体盖板510的第一中心区域543。
此外,连接缺口220可被提供于第一印刷电路板201中。连接缺口220被设计为第一印刷电路板201中的孔口。连接缺口220在侧向上在y方向上向外通向第三导热组件的壳体通路240。在x方向上,连接缺口220被安置于二个第二导热组件的壳体通路240之间。如于图3及4中可看到的,在z方向上,连接缺口220被安置于壳体基座520的第二连接口上方及第二接触单元122的上方。在定子模块2的组装状态中,第二接触单元122达到通过第二连接口522以及连接缺口。
如图3及4所示的,若绝缘层265被额外提供于传感器模块200与壳体盖板510之间且抵接第一印刷电路板,则格外有利。绝缘层265使第一印刷电路板201与壳体盖板510电绝缘。在平面图中,绝缘层265被设计成几何形状与第一印刷电路板相同。若壳体盖板由非导电材料制造,则亦可省去绝缘层265。
图11显示在从下方观看下,图3及4所示的功率模块300的透视图。
功率模块300被设计成于其下侧301处基本上是扁平的。功率模块300具有以十字形的形式设计的基座结构,其中第一至第四配合组件232、234、236、238被提供于内部,在定子模块的组装状态中,第一至第四配合组件232、234、236、238接合于图10中所显示的第一至第四耦接组件231、233、235、237中。由此,传感器模块200电连接至功率模块300。在功率模块300的组装状态中,下侧301面对第二壳体部中的盖板上侧。在所述实施例中,功率模块300被设计成与第一导热结构在z方向上较扁平,使得在壳体盖板上的功率模块300组装状态中,第一导热结构在侧向上被导引经过功率模块300。
功率模块300具有:第一模块单元320、第二模块单元322、第三模块单元324及第四模块单元326。除非在下面描述不同之处,否则第一至第四模块单元320、322、324、326被设计成彼此一致。第一模块单元320及第三模块单元324在其主广度方向上在x方向上延伸,而另一方面,第二模块单元322及第四模块单元326在其主广度方向上在y方向上延伸,使得第一至第四模块单元320、322、324、326以十字形的形状形成功率模块300。经由连接机构321、323、325、327,第一至第四模块单元320、322、324、326以导电方式彼此被连接。此外,连接机构321、323、325、327可被设计成以机械刚性方式将模块单元320、322、324、326彼此连接。
第一至第四模块单元320、322、324、326的每一个在与主广度方向的横向上的宽度有关的中心位置具有第一至第四接触结构311、312、313、314,在所述实施例中,作为实例,第一至第四接触结构311、312、313、314被设计为插口接触结构。第一至第四接触结构311、312、313、314在z方向上延伸通过功率模块300,使得第一至第四接触结构311、312、313、314能够接触所述上侧处。
功率模块300被电连接至连接模块。为此,功率模块300在所述下侧处具有第四接触单元311,第四接触单元311被设计成对应于第二接触单元。第二及第四接触单元331彼此接合,以将功率模块300电连接至连接模块。第四接触单元331可被设计为插塞单元,如在图11中所显示的。如在图3和4中所显示的,第四接触单元331与第二接触单元122相对地被安置,使得第二和/或第四接触单元122、331达到通过第二连接口522及第七连接口。在此情况中,经由第二及第四接触单元122、331,功率模块300由连接模块供应电驱动能量。
图12是在从下方看定子单元400下,图1至5所示的定子单元400的透视图。
定子单元400被设计为方形板,其于z方向上的广度小于于x及y方向上的广度。定子单元400具有第二印刷电路板401,特别是多层第二印刷电路板401。第二印刷电路板401包括绝缘材料。再者,第二印刷电路板401具有多个线圈导体402。线圈导体402被设计为第二印刷电路板401的导电迹线,特别是金属迹线。迹线可被安置于若干平面中、且于不同方向上彼此对齐。在每一情况中,单独线圈导体402可具有大于10μm的厚度,特别是大于50μm的厚度,特别是大于100μm的厚度(在z方向上)。线圈导体402可另外具有小于1mm的厚度,特别是小于500μm的厚度。特别是,线圈导体402可具有210μm的厚度。
由于第二印刷电路板401的多层构形,定子单元400被设计成格外紧凑。由此,再者,第二印刷电路板401包括高份额的导电材料。在所述实施例中,金属、优选是铜被使用作导电材料,使得定子单元400整体具有良好热传导性。在对单独线圈导体402供能时及相关联电阻损耗,该经供能线圈导体402变热。此对应于定子单元400的本地发热。从本地发热开始,定子单元400的良好热传导性导致热被线圈导体402引入定子单元400中,从而均匀地消散于定子单元400内,使得例如在对一个线圈导体402加能后,定子单元400以时间性效率(zeitlich be trachtet)方式被基本上均匀地加热。
定子单元400在所述下侧处具有第五至第八接触结构421、422、423、424。第五及第七接触结构421及423在y方向上延伸、且被安置于相对于定子单元400于x方向上的广度的中心位置。第六及第八接触结构422、424被安置于相对于定子单元400于y方向上的广度的中心位置,且于x方向上延伸。因此,第五至第八接触结构421、422、423、424以十字形的形式被安置、且可被设计为压入式连接器。在此情况中,在功率模块上的定子单元400组装状态中,第五至第八接触结构421至424接合于各自相关联的第一至第四接触结构中。这确保定子单元400与功率模块之间的电及热接触。再者,第五至第八接触结构421至424与线圈导体402电互连。
第五至第八接触结构421、422、423、424将定子单元400划分为第一定子段411、第二定子段412、第三定子段413及第四定子段414。除非下面描述不同之处,否则在每一情况中,第一至第四定子段411、412、413、414被一致地建构。在每一情况中,第一至第四定子段411、412、413、414的每一个在侧向上由第一侧面32于x及y方向上定外界且被第五至第八接触结构421、422、423、424中的二个定内界。继而,第一至第四定子段411、412、413、414每一个都包括长形线圈导体402的一部分。每一个线圈导体402都被完全地安置于第一至第四定子段411、412、413、414的一个中。
图13显示在从下方看功率模块300及定子单元400下的图11所示的功率模块300及图12所示的定子单元400的透视图。
十字形功率模块300被安置于定子单元400下面(图13的顶部所显示的),且在从下方观看时,覆盖定子单元400的十字形区域,第五至第八接触结构421、422、423、424被安置于所述十字形区域中。第五接触结构421接合于第三接触结构313中、且形成第一电热接触。第六接触结构422接合于第四接触结构314中、且形成第二电热接触。第七接触结构423接合于第一接触结构311中、且形成第三电热接触。第八接触结构424接合于第二接触结构312中、且形成第四电热接触。
第四自由空间61形成于第一定子段411的上方。此外,第二自由空间62可形成于第二定子段412的上方,第三自由空间63可形成于第三定子段413的上方,且第四自由空间64可形成于第四定子段414的上方。第一至第四自由空间61、62、63、64由图13中的虚线标示。第一至第四自由空间61、62、63、64的每一个于第一至第四定子段411、412、413、414的上方被安置于矩形定子单元400的角区域中,其中在每一情况中,角区域邻接定子单元400的、沿x方向及沿y方向延伸的第一侧面32。第一至第四自由空间61、62、63、64被设计成是矩形的、且在x及y方向上于定子单元400的一个第一侧面32与功率模块400的外边缘之间延伸。
于第一至第四自由空间61、62、63、64处,定子单元400的定子下侧403不被功率模块300覆盖。若定子模块处于部分组装状态,亦即,定子单元400仅被组装于功率模块300上,则于自由空间61、62、63、64处,自下可达定子单元400的定子下侧403。
全部第一至第四自由空间61、62、63、64一起的总面积份额占定子下侧403的总面积的超过30%。特别是,第一至第四自由空间61、62、63、64的总面积份额占定子单元400的定子下侧403的超过40%、超过50%、特别是52%至56%,特别是54%。
图14是沿通过图1所示的平面致动器系统1的剖面B-B(图1中所显示的)的剖视图的放大详图。
连接模块被电连接至传感器模块及功率模块。在平面致动器系统1操作期间,驱动能量从连接模块被传递至功率模块。基于经由数据连接被提供至处理单元的信息且基于移动体的所确定位置,功率模块被处理单元控制、且使用驱动能量且基于所述控制以产生线圈电流、并使用线圈电流控制一或多个线圈导体402以产生所述磁场。
由于由此而于线圈导体402中发生的电阻损耗,第二热W2被引入定子单元400中。由于定子单元400的良好热传导性,所以定子单元400被第二热W2均匀加热,使得定子单元400具有与所述上侧及下侧处基本上相同的温度。借助对流及热辐射,于模块上侧8处,第二热W2的第一份额W2,T1被传递至环境48。
冷却装置3使热W2的第二份额W2,T2、第三份额W2,T3及第四份额W2,T4于所述下侧处从定子单元400被消散。在此情况中,由于第一导热结构530的第一接触面572抵接定子下侧403,所以第二热W2的第二份额W2,T2于所述下侧处自定子单元400经由热路径605被传递至第一导热结构530。第一导热结构530沿第一热路径605将第二热W2的第二份额W2,T2转移至盖板部565。
若第一内部空间564以第二灌封化合物596完全灌封,则第二热W2的第三份额W2,T3于所述下侧处从定子单元400沿第二灌封化合物596的第二热路径606被消散、且沿第二热路径606以经由第二灌封化合物596传递至盖板部565。因为第四材料的良好热传导性,第一与第二热路径605、606结合,以于盖板部565中形成共同热路径608。
共同热路径608自顶向下以经由盖板部565延伸至第二导热结构542。由于第二导热结构542热耦接至壳体基座520,所以共同热路径508继续进入壳体基座520。在壳体基座520中,共同热路径608延伸至第一及第二紧固部557。第二热W2的第二及第三份额W2,T2、W2,T3经由共同热路径608被传递至第一及第二紧固部557、且自此被转至散热片的方向。
第二热W2的第四份额W2,T4于定子下侧403处自定子单元400沿于侧向上与第一侧面32相邻的第三热路径607以经由使第二边缘513热耦接至壳体盖板510而被消散。第二热W2的第四份额W2,T4自第二边缘513转移至盖板部565。盖板部565使第二热W2的第四份额W2,T4沿与第二侧面34相邻的第三热路径607转移至第三边缘512。通过抵接壳体基座520,第三边缘512被热耦接。第三热路径607通过壳体基座520至第一及第二紧固部557延伸一短距离,于第一及第二紧固部557处,第二热W2的第四份额W2,T4离开定子模块2传导至散热片5。
由于第二热W2于所述上侧以及所述下侧处自定子单元400被消散,所以可靠地防止优选地多层定子单元400过热。特别是,在此情况中,定子单元400的高机械负载能力被确保,以用于载受来自移动体的负载。
由于第三紧固部热耦接于第一紧固部,且第四紧固部591热耦接于第二紧固部,所以第二热W2的第二至第四份额W2,T2、W2,T3、W2,T4自壳体基座520转入承载组件40、51。经由第一及第二紧固部556、557,承载组件40、41吸收第二热W2的第二至第四份额W2,T2、W2,T3、W2,T4
承载组件40、41(参见图1及2)对在承载组件40、41内部流动的载热介质47加热。借助输送泵49,载热介质47经由第一至第四流体线51、53、54、55以于承载组件40、41与热交换器44之间的回路中被递送。由此,载热介质47将来自承载组件40、41的第二热W2的第二至第四份额W2,T2、W2,T3、W2,T4导引至热交换器44。热交换器44将来自一次侧45的第二热W2的第二至第四份额W2,T2、W2,T3、W2,T4传递至二次侧46,使得载热介质47在热交换器44中被冷却。由此,在定子单元400操作期间,定子模块2能够被可靠地保护免受过电流。
由于壳体基座520及模块盖板110的热传导性,通过共同热路径607及第三热路径608,第二热W2的第二至第四份额W2,T2、W2,T3、W2,T4的一部分自壳体基座520被转至模块盖板110。与第一热类似,被传递至模块盖板110的第二热W2的部分自模块盖板110被发射至环境48。
图15示出沿(图1中所显示的)通过定子模块2的剖面板C-C的剖视图。
在定子模块2操作期间,除了定子单元400外,功率模块300亦因为功率模块300中的电阻损耗而变热。在此情况中,功率模块300产生第三热W3。在此情况中,第三热W3的第一份额W3,T1于模块上侧8的方向上经由第二灌封化合物596向上传递至定子单元400。第三热W3的第一份额W3,T1被定子单元400吸收。
再者,经由第一至第四接触结构,第三热W3的第二份额W3,T2被直接传递至定子单元400。定子单元400的良好热传导性确保定子单元400中的第三热W3的第二份额W3,T2通过所述接触结构在侧向上被分散于第二印刷电路板401中。由于功率模块300的电及电子组件(特别是H桥接电路)被安置为在空间上非常靠近第一至第四接触结构中的一个,所以经由所述接触机构,能够达成对此等组件良好冷却。
由于定子单元400被设计有非常良好的热传导性,所以与参考图14所描述的定子单元400的第二热W2类似,第三热W3的第一份额W3,T1及第二份额W3,T2可自定子单元400被消散。
功率模块300的第三热W3的第三份额W3,T3经由第二灌封化合物596向下传递至壳体盖板510。举例而言,壳体盖板510于盖板部565处吸收功率模块300的第三热W3的第三份额W3,T3。然后,第三热W3的第三份额W3,T3连同第二热的第二及第三份额可经由上面描述的共同热路径607及第三热路径608自定子模块2被消散,因盖板部565将第三份额W3,T3在横向上及在纵向上转至共同热路径608。
再者,经由第三紧固部556使第三热W3的第三份额W3,T3转向的优点在于在所述上侧以及所述下侧处冷却功率模块300,使得能够可靠地防止功率模块300过热。因此,特别是,于后侧处排除热对于功率模块300非常重要,由于功率模块300嵌入第二灌封化合物596中,通过第三内部空间118中的对流不可能冷却功率模块300。
图16显示根据第二实施例沿图1所示的通过平面致动器系统1的剖面A-A的透视剖视图。
平面致动器系统1被设计成与图1至16所示的平面致动器系统1基本上一致。下面仅讨论有关于图1至16所示的平面致动器系统1的不同之处。
图16中所显示的平面致动器系统1被设计成被基本上简化,因图16所示的冷却装置3被格外简单地设计。尽管所述实施例中的冷却装置3对第三及第四紧固部590、591强制冷却,仍达成此举,因第二风扇150被提供于承载组件40、41的每一端处,且如图1中所描述的冷却回路43被省略。在此情况中,所提供的第二风扇150的数量可对应于承载组件40、41的数量。第二风扇150的数量亦可大于承载组件40、41的数量,举例而言,因各自的第二风扇150被提供于承载组件40、41的二端的每一端处。然而,此外或者作为替换,第二风扇150于单独的承载组件40、41处的安置亦可被省略。
在第二风扇150起动时,空气139从环境48被输送入各自的传导空间71、78内以作为载热介质47。载热介质47流过承载组件40、41、且吸收被传递至承载组件40、41的第二及第三热W2及W3的份额、并消散来自承载组件40、41的份额,以冷却承载组件40、41。
此构形的优点在于,平面致动器系统1被格外简单地设计且具有成本效益。再者,第二风扇150于现有系统中亦可被容易地改造。若例如由于应用的变化,定子模块2的负载轮廓(load profile)变化,特别是负载增大,且例如经由第一风扇112,其不可再自定子模块2被消散,这格外有利。
作为替换,亦可设想,第二风扇150被完全省略,且被引入第三及第四紧固部590、591的第二及第三热W2、W3的份额被承载组件40、41于下侧处及在侧向上只经由对流传递至环境48,且因此,定子模块2于第一及第二紧固部556、557处被动地冷却。若图2中所描述的第一风扇被提供,则被动冷却第一及第二紧固部格外有利。此构形的优点在于,平面致动器系统1被格外简单地设计且成本效益高。特别是,若第二风扇150可在之后时间可选地被选择性地改造,则此构形亦有利。
在图16中所示的构形的进一步发展中,第二风扇150被省略。第一承载组件40及第二承载组件41具有板状固体型材作为承载型材。
若第一承载组件40及第二承载组件41是被安置于定子模块2的下侧处的附加电路板(未示出)的一部分,其中第一承载组件40与第二承载组件41被一体地设计成一件,则格外有利。通过将所述固体型材使用于第一及第二承载组件40、41,相较于图16所显示的,第一及第二承载组件40、41可被设计成在z方向上较窄。被引入第一及第二承载组件40、41中的第二及第三热W2及W3的份额被第一及第二承载组件40、41转至形成散热片5的环境48。
图17显示根据从上方看平面致动器系统1的视图,另外的平面致动器系统1的透视图。
除非另有提及,图17中的平面致动器系统1与图1至16中所解释的平面致动器系统1一致。下面讨论不同之处。
平面致动器系统1具有特别是直到6个的多个定子模块2(图1至16中所解释的),多个定子模块2被安置为彼此相邻,彼此对接于所述侧面处。承载装置4被提供于所述下侧处,以支撑定子模块2。在此情况中,第一及第二承载组件40、41被设计成在y方向上足够宽,以将三个定子模块2于y方向上置于各自的承载组件40、41的上侧上的一行中。再者,平面致动器系统1具有至少二列定子模块2。在此情况中,借助第一紧固部556,第一定子模块2置于第一承载组件40上,而与定子模块2相邻安置的所述另外的定子模块2与第二紧固部557一起置于第一承载组件40上。由于在每一情况中,借助第一及第二紧固部566,二个定子模块2彼此挨着置于承载组件40、41上,所以承载装置4可被格外简单地设计且具有成本效益。再者,需要格外少量的载热介质47,以在下侧处冷却定子模块2。
应当指出,作为实例,于定子装置4上的定子模块2的安置被显示于图17中。特别是,亦可设想,在此情况中,定子模块2例如在大区域的上方延伸的另一种方式安置。承载装置4亦可根据定子模块2的行数被加宽,从而提供了多个承载组件40、41。在实施例中,承载组件40、41每一个都自另一个偏移地被安置于y方向上且彼此平行地延伸。不言而喻,除支撑多个定子模块2之外,承载组件40、41亦可被以十字形的形式安置。亦可设想,除所显示的承载组件40、41,中间支撑也已被提供,其支撑承载组件40、41。
与图17所显示的构形不同,载热介质47亦可仅流过承载组件40、41的一部分。亦可设想,图17所显示的实施例与图17中所解释的变型例结合,使得省略借助载热介质47强迫冷却承载组件40、41,且于所述下侧处,定子模块2只经由承载组件40、41被对流冷却。
再者,亦可考虑承载组件40、41具有另外的冷却肋结构,以提供格外高的冷却能力。在此情况中,若在位于第一风扇的流动区域中的区域中,冷却肋结构于下侧处被安置于承载组件40、41上,则格外有利。
符号说明:
1 平面致动器系统
2 定子模块
3 冷却装置
4 承载装置
5 散热片
8 模块上侧
9 模块下侧
10 能量供应线
11 连接机构
12 数据线
14 另外的数据线
20 移动体
21 另外的定子模块
32 (定子单元的)第一侧面
34 (壳体盖板的)第二侧面
36 (壳体基座的)第三侧面
40 第一承载组件
41 第二承载组件
42 机床
43 冷却回路
44 热交换器
45 一次侧
46 二次侧
47 载热介质
48 环境
49 输送泵
51 第一流体线
52 输出侧
53 第二流体线
54 第三流体线
55 第四流体线
56 输入侧
61 第一自由空间
62 第二自由空间
63 第三自由空间
64 第四自由空间
70 第一承载型材
71 第一传导空间
74 第一紧固面
75 第一紧固区
76 第二承载型材
77 第二紧固区
78 第二传导空间
81 第二紧固面
100 连接模块
110 模块盖板
112 第一风扇
113 冷却肋结构
114 冷却肋
115 第一承载组件侧面
116 第二承载组件侧面
117 承载组件的下侧
118 第三内部空间
121 第一接触单元
122 第二接触单元
133 第一冷却肋部
134 第二冷却肋部
135 模块盖板的下侧
137 第一凹部
139 空气
140 间隙
142 导通
143 第一灌封化合物
150 第二风扇
200 传感器模块
201 第一印刷电路板
202 第一处理单元
203 第一接触面
204 第二处理单元
205 第二接触面
206 位置检测单元
207 第三接触单元
220 连接缺口
231 第一耦接组件
232 第一配合组件
233 第二耦接组件
234 第二耦合组件
235 第三耦接组件
236 第三配合组件
237 第四耦接组件
238 第四配合组件
240 壳体通路
241 腹板
242 边缘区域
243 第一印刷电路板的中心区域
265 绝缘层
300 功率模块
301 功率模块的下侧
311 第一接触结构
312 第二接触结构
313 第三接触结构
314 第四接触结构
320 第一模块单元
321 第一连接机构
322 第二模块单元
323 第二连接机构
324 第三模块单元
325 第三连接机构
326 第四模块单元
327 第四连接机构
331 第四接触单元
400 定子单元
401 第二印刷电路板
402 线圈导体
403 定子下侧
411 第一定子段
412 第二定子段
413 第三定子段
414 第四定子段
421 第五接触结构
422 第六接触结构
423 第七接触结构
424 第八接触结构
500 冷却单元
501 模块壳体
510 壳体盖板
511 第三凹部
512 (壳体盖板的下侧处的)第三边缘
513 (壳体盖板的上侧处的)第二边缘
520 壳体基座
521 第一连接口
522 第二连接口
523 第三连接口
524 第四连接口
525 第五连接口
526 第六连接口
527 第七连接口
530 第一导热结构
534 壳体基座上侧
542 第二导热结构
543 壳体盖板的中心区域
544 第一中间空间
553 盖板上侧
554 盖板下侧
555 基座上侧
556 第一紧固部
557 第二紧固部
560 第二内部空间
561 第二凹部
562 第二凹部基座
563 第一边缘
564 第一内部空间
565 盖板部
566 第一壳体部
567 第二壳体部
568 第三壳体部
569 第四壳体部
570 第五壳体部
571 第一导热组件
572 第一接触面
577 第二插槽
578 第一处理单元插槽
579 第二处理单元插槽
581 第二导热组件
582 第三导热组件
583 第四导热组件
584 第二接触面
585 第一对角线
586 第二对角线
587 第三接触面
588 连接通路
589 第四接触面
590 第三紧固部
591 第四紧固部
592 第二紧固机构
593 第三紧固机构
594 第一插槽
595 填充口
596 第二灌封化合物
597 第二中间空间
598 第一插槽基座
599 第二插槽基座
600 第一导热组件侧面
601 第二导热组件侧面
602 第三导热组件侧面
603 第四导热组件侧面
604 第五导热组件侧面
605 第一热路径
606 第二热路径
607 第三热路径
608 共同热路径
620 第一行
621 第二行
1000 另外的控制单元
3000 控制单元
W1 (连接模块发射的)第一热
W2 (定子单元发射的)第二热
W2,T1 第二热的第一份额
W2,T2 第二热的第二份额
W2,T3 第二热的第三份额
W2,T4 第二热的第四份额
W3 (功率模块发射的)第三热
W3,T1 第三热的第一份额
W3,T2 第三热的第二份额
W3,T3 第三热的第三份额

Claims (19)

1.一种用于平面致动器系统(1)的定子模块(2)
-其中所述定子模块(2)具有于平面上延伸的模块上侧(8)及与所述模块上侧(8)相对的模块下侧(9)、定子单元(400)、以及冷却单元(500),
-其中所述定子单元(400)具有至少一个线圈导体(402),所述线圈导体(402)可被驱动电流加能,以产生磁场,用于驱动所述平面致动器系统(1)的移动体(20),所述移动体可被定位于所述模块上侧(8)处,
-其中所述定子单元(400)被安置于所述模块上侧(8)处,
-其中所述冷却单元(500)具有壳体盖板(510)及壳体基座(520),
-其中所述壳体盖板(510)被安置于所述定子单元(400)与所述壳体基座(520)之间,
-其中所述壳体盖板(510)于所述壳体盖板(510)的盖板上侧(553)处至少被热连接至所述定子单元(400)的定子下侧(403),
-其中所述壳体盖板(510)被热连接至在远离所述定子单元(400)的盖板下侧(554)上的所述壳体基座(520),
-其中所述壳体基座(520)被安置于所述模块下侧(9)处、且具有在所述模块下侧(9)处的第一紧固部(556),
-其中所述第一紧固部(556)可被热连接至散热片(5),
-其中所述壳体盖板(510)被设计成将来自所述定子单元(400)的热(W2,W3)传导至所述壳体基座(520),
-其中所述壳体基座(520)被设计成至少部分地将来自所述壳体盖板(510)的所述热(W2,W3)传导至所述第一紧固部(556)。
2.根据权利要求1所述的定子模块(2),
-其中所述壳体盖板(510)于面对所述定子单元(400)的侧上具有第一壳体部(566)及第二壳体部(567),
-其中所述第一壳体部(566)与所述第二壳体部(567)彼此邻接,
-其中所述壳体盖板(510)于所述第一壳体部(566)处具有至少一个第一导热结构(530),
-其中所述第一导热结构(530)包括至少一个第一导热组件(571),
-其中所述第一导热组件(571)于所述定子单元(400)的方向上延伸、且于接触面(572)处抵接所述定子单元(400),且被热耦接至所述定子单元(400),
-其中所述定子模块(2)的控制单元(3000)被安置于所述第二壳体部(567)中。
3.根据权利要求2所述的定子模块,
-其中所述第一导热结构(530)包括多个第一导热组件(571),
-其中所述第一导热组件(571)以彼此相距一间距而被安置。
4.根据权利要求2或3所述的定子模块(2),
-其中所述第一导热组件(571)以销的形式被设计,
-其中所述壳体盖板(510)具有以板的形式设计的盖板部(565),
-其中所述盖板部(565)以距离所述定子单元(400)一间距而被安置,
-其中在每一情况中,所述第一导热组件(571)由相对于所述接触面(572)的一侧连接至所述盖板部(565),
-其中所述第一导热组件(571)以相对于所述盖板部(565)一角度而被对准,优选是正交地被对准。
5.根据权利要求4所述的定子模块(2),
-其中所述盖板部(565)及所述定子单元(400)界定所述定子模块(2)的第一内部空间(564),
-其中所述第一内部空间(564)被填充热传导且电绝缘的灌封化合物(596),使得所述控制单元(3000)被嵌入所述灌封化合物(596)中,且所述灌封化合物(596)被设计成将来自所述定子单元(400)和/或所述控制单元(3000)的热传递至所述壳体盖板(510)。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的定子模块(2),
-其中所述第二壳体部(567)于所述盖板上侧(553)上被设计成扁平的,
-其中所述壳体盖板(510)于面对所述定子单元(400)的所述侧上具有边缘(513),
-其中所述边缘(513)优选地在周向上于所述壳体盖板(510)处形成、且在侧向上界定所述内部空间(564),
-其中所述边缘(513)在所述定子单元(400)的所述方向上延伸,
-其中所述第一导热结构(530)被安置于所述第二壳体部(567)与所述边缘(513)之间,
-其中所述第一导热结构(530)在所述边缘(513)与所述第二壳体部(567)之间于所述整个第一壳体部(566)上方延伸。
7.根据前述权利要求中任一项所述的定子模块(2),
-其中所述壳体盖板(510)具有:盖板部(565),所述盖板部(565)以板的形式被设计;另外的边缘(512),所述另外的边缘(512)位于面对所述壳体基座(520)的一侧上;第二导热结构(542);以及中心区域(543),
-其中所述另外的边缘(512)被安置于所述盖板部(565)处、且于所述壳体基座(520)的方向上延伸,
-其中所述第二导热结构(542)在内部邻接所述另外的边缘(512)、且具有至少一个第二导热组件(581),
-其中所述第二导热组件(581)于远离所述壳体基座(520)的侧上被连接至所述盖板部(565),且于面对所述壳体基座(520)的侧上被热连接至所述壳体基座(520),
-其中所述中心区域(543)的所述第二导热结构(542)被安置于内部、且被所述第二导热结构(542)包围,
-其中所述中心区域(543)被设计成是平面的、且以距离所述壳体基座(520)一间距而被安置。
8.根据权利要求7所述的定子模块(2),
-具有传感器模块(200),
-其中所述壳体盖板(510)及所述壳体基座(520)界定第二内部空间(560),
-其中所述传感器模块(200)被安置于所述第二内部空间(560)中,
-其中所述传感器模块(200)被电连接至所述控制单元(3000),
-其中所述传感器模块(200)具有:至少一个位置检测单元(206),用于检测所述移动体(20)的磁场;印刷电路板(201);及至少一个处理单元(202),
-其中所述位置检测单元(206)被连接至所述印刷电路板(201),
-其中所述印刷电路板(201)将所述处理单元(202)连接至所述位置检测单元(206),
-其中所述处理单元(202)被安置于所述印刷电路板(201)的面对所述壳体盖板(510)的一侧上,
-其中处理单元插槽(578)被安置于面对所述壳体基座(520)的一侧上的所述盖板部(565)中,
-其中所述处理单元插槽(578)被设计成对应于所述处理单元(202),
-其中所述处理单元(202)至少于某些部分中接合于所述处理单元插槽(578)中,
-其中所述处理单元(202)优选地被热连接至所述盖板部(565),
-其中所述盖板部(565)被设计成消散来自所述处理单元(202)的热,且出于冷却所述处理单元(202)的目的,将所述热传导至所述壳体基座(520)。
9.根据权利要求7或8所述的定子模块(2),
-其中所述印刷电路板(201)具有至少一个壳体通路(240),
-其中所述壳体通路(240)被设计成至少于某些部分中对应于所述第二导热组件(581),
-其中所述第二导热组件(581)通过所述壳体通路(240)、且于所述端处抵接所述壳体基座(520)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的定子模块(2),
-其中所述第二导热结构(542)具有多个第二导热组件(581),
-其中所述第二导热组件(581)以彼此相距一预定间距而被安置,优选地是以规则间距而被安置,
-其中中间空间(544)被安置于所述二个导热组件(581)之间,
-其中所述印刷电路板(201)至少于某些部分中被安置于所述中间空间(544)中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的定子模块(2),
-具有模块盖板(110)及另外的控制单元(1000),
-其中所述壳体基座(520)及所述模块盖板(110)界定第三内部空间(118),
-其中所述另外的控制单元(1000)被安置于所述第三内部空间(118)中,
-其中所述模块盖板(110)被安置于远离所述壳体盖板(510)的一侧上,且使得所述模块盖板(110)自所述第一紧固部(556)偏移,
-其中所述模块盖板(11)被热连接至所述另外的控制单元(1000),
-其中所述模块盖板(110)具有于远离所述壳体基座(520)的一侧上的冷却肋结构(113)。
12.根据权利要求11所述的定子模块(2),
-其中所述壳体基座(520)于所述模块下侧(9)处具有第二紧固部(557),
-其中所述模块盖板(110)被安置于所述第一紧固部(556)与所述第二紧固部(557)之间,
-其中所述第二紧固部(557)能够被热耦接至所述散热片(5)、且被设计成将热(W2,W3)传导至所述散热片(5),
-其中所述第一紧固部(556)及所述第二紧固部(557)被安置于共同平面中、且以平行于所述模块上侧(8)被对准。
13.根据权利要求11或12所述的定子模块(2),
-其中所述第三内部空间(118)被填充另外的灌封化合物(143),使得所述另外的控制单元(1000)被嵌入所述灌封化合物(143)中,
-其中所述另外的灌封化合物(143)被设计成是热传导的、且将所述另外的控制单元(1000)连接至所述模块盖板(110),
-其中所述模块盖板(110)是热传导的、且被设计成将所述另外的灌封化合物(143)的另外的热(W1)传递至所述冷却肋结构(113),且所述冷却肋结构(113)被设计成将所述另外的热(W1)传递至环境(48)。
14.一种平面致动器系统(1)
-具有定子模块(2)、冷却装置(3)及承载装置(4),
-其中所述定子模块(2)被设计为如前述权利要求中任一项中所述,
-其中所述承载装置(4)包括至少一个承载组件(40),
-其中所述第一承载组件(40)被机械连接至所述定子模块(2)、且承载所述定子模块(2),
-其中所述第一承载组件(40)于面对所述定子模块(2)的一侧上具有第三紧固部(590),
-其中所述第一紧固部(556)及所述第三紧固部(590)彼此热耦接、且被设计成将来自所述第一紧固部(556)的所述热(W2,W3)的至少一份额转至所述第三紧固部(590),
-其中所述第一承载组件(40)被设计成使来自所述第三紧固部所述热(W2,W3)的所述份额转向。
15.根据权利要求14所述的平面致动器系统(1),
-其中所述冷却装置(3)具有至少一个载热介质(47),
-其中所述第一承载组件(40)界定至少一个第一传导空间(71),使得所述第一传导空间(71)相对于所述第一承载组件(40)的环境(48)被流体密封,
-其中所述载热介质(47)被安置于所述第一传导空间(71)中、且被热耦接至所述第三紧固部(590),
-其中所述载热介质(47)被设计成消散来自所述第一承载组件(40)的所述热(W2,W3)的所述份额、且将所述份额传导至所述散热片(5)。
16.根据权利要求14或15所述的平面致动器系统(1),
-其中所述承载装置(4)具有第二承载组件(41),
-其中所述第二承载组件(41)界定第二传导空间(78),使得所述第二传导空间(78)相对于所述第二承载组件(41)的环境(48)被流体密封,
-其中所述第二承载组件(41)以自所述第一承载组件(40)偏移而被安置,
-其中所述第二承载组件(41)于面对所述定子模块(2)的一侧上具有第四紧固部(591),
-其中所述第二紧固部(557)及所述第四紧固部(591)彼此热连接、且被设计成将来自所述第二紧固部(557)的热(W2,W3)传导至所述第四紧固部(591),
-其中所述第四紧固部(591)被热连接至所述第二传导空间(78),
-其中所述载热介质(47)流经所述第二传导空间(71,78),
-其中所述载热介质(47)被设计成消散来自所述第四紧固部(591)的所述热。
17.根据权利要求16所述的平面致动器系统(1),
-其中所述承载装置(4)具有流体线(54),
-其中所述流体线(54)将所述第一传导空间(71)流体连接至所述第二传导空间(78),
-其中所述载热介质(47)被安置于所述流体线(54)中,
-其中所述载热介质(47)被设计成流经所述第一传导空间(71)、所述流体线(54)及所述第二传导空间(78),
-其中所述载热介质(47)被设计成消散来自所述第四紧固部(591)的所述热。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的平面致动器系统(1),
-其中所述冷却装置(3)具有输送泵(49)及热交换器(44),
-其中所述热交换器(44)具有一次侧(45)及二次侧(46),
-其中所述输送泵(49)被流体连接至所述第一传导空间(71)及所述热交换器(44)的所述一次侧(45),
-其中所述输送泵(49)被设计成于所述一次侧(45)与所述第一传导空间(71)之间的回路中输送所述载热介质(47),
-其中所述二次侧(46)被热连接至所述散热片(5),
-其中所述热交换器(44)被设计成将来自所述一次侧(45)的热传导至所述二次侧(46)、且于所述二次侧(46)将所述热传递至所述散热片(5)。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的平面致动器系统(1),
-其中所述第一承载组件(70)至少于某些部分中具有空心型材,或
-其中所述第一承载组件(70)具有以板的形式设计的固体型材。
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