DE10019230A1 - Linearmotor - Google Patents

Abstract

Der Linearmotor besteht aus einem Ständer (52) und aus einem Läufer (55), zwischen denen Luftspalte (C) vorhanden sind. Auf der Außenseite des Linearmotors ist ein Gebläse (1) vorgesehen, das mit wenigstens einem Luftzuführrohr (3) verbunden ist, welches an einer vorgegebenen Stelle des Ständers (52) angeordnet ist. Das Luftzuführrohr (3) steht jeweils über ein Steuerventil (5) mit Luftzuführstutzen (4) in Verbindung, die ihrerseits in Luftspalte (C) münden. Mit dieser Kühlung läßt sich die vom Linearmotor während seines Betriebs erzeugte Wärme effizient abführen, so daß eine Änderung der Eigenschaften des Linearmotors aufgrund von Temperaturänderungen nicht eintritt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Linearmotor wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. 1 perspektivisch einen Teil des Linearmotors und

Fig. 2 den Linearmotor von Fig. 1 im Querschnitt zeigt.

Der bekannte Linearmotor hat einen Ständer 52 und einen Läufer 55. Der Ständer hat zwei zueinander parallele Längswände 50, die durch eine Rückwand 56 verbunden sind. Auf den Innenseiten der Längswände 50 sind aufeinanderfolgend Permanentmagnete 51 so angeordnet, daß sich ihre Nordpole und Südpole abwechseln. Der Läufer 55 hat ein Außenteil 54 und einen Kernabschnitt 57 mit Wicklungseinheiten 53. Der Kernabschnitt 57 ragt in den Raum zwischen den Permanentmagneten 51 unter Bildung von Luftspalten C. Die Wicklungseinheiten 53 sind auf einem Kern aus magnetischem oder nichtmagnetischem Material gewickelt.

Für die Aktivierung des Linearmotors wird über eine nicht gezeigte Steuereinheit den Wicklungseinheiten 53 ein elek­ trischer Strom zugeführt, so daß ein Magnetfeld erzeugt wird, das eine Schubkraft im Zusammenwirken mit den Permanentmagne­ ten 51 und dadurch die Linearbewegung des Läufers 55 im Stator 52 erzeugt.

Aufgrund der Linearbewegung des Läufers 54 in dem Ständer 52 wird aus verschiedenen Gründen Wärme erzeugt, beispielsweise durch Ausbildungen von Wirbelströmen oder von in den Perma­ nentmagneten 51 induzierten Strömen. Da die Permanentmagneten 51 und die Wicklungseinheiten 52 gewöhnlich aus einem Material mit geringem thermischen Widerstand bestehen, ändern sich deren Eigenschaften aufgrund der durch die erzeugte Wärme bedingten Temperaturerhöhung, so daß sich die magnetischen Eigenschaften des Läufers und/oder des Ständers ändern, was die genaue Steuerung des Linearmotors beeinträchtigt.

Man hat deshalb zur Abführung von Wärme an der Außenseite des Läufers Kühlplatten oder im Läufer Kühlschlangen oder Kühlka­ näle vorgesehen, wie dies in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Diese Kühlung hat sich jedoch als unzureichend erwiesen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, den Linearmotor der eingangs genannten Art so auszubil­ den, daß bei Konstanthaltung seiner Eigenschaften eine effek­ tive Kühlung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Anspruch 1 beschriebenen Linearmotor gelöst, der in den Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet ist.

Die bei dem erfindungsgemäßen Linearmotor vorgesehene Kühlung gewährleistet die Konstanthaltung seiner Eigenschaften während seines Betriebs. Indem gezielt dort gekühlt wird, wo Wärme entsteht, ist eine selektive Kühlung möglich. Der Luftver­ brauch kann dabei auf ein Minimum reduziert werden. Durch Vornahme von Einpressungen oder Prägungen an den Flächen der Permanentmagneten oder der Wicklungseinheit, die mit der Luft in Kontakt kommen, kann die Kühlwirkung durch Oberflächenver­ größerung verbessert werden.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 3 in einem Querschnitt wie Fig. 2 eine erste erfindungs­ gemäße Ausgestaltung des Linearmotors,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Linearmotor von Fig. 3

Fig. 5 in einer Ansicht wie Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearmotors,

Fig. 6 in einer Ansicht wie Fig. 5 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearmotors,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Linearmotor von Fig. 6 und

Fig. 8 in einer Ansicht wie Fig. 6 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearmotors.

Der Grundaufbau des Ständers 52 und des Läufers 55 der vier gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Linearmotors entspricht dem von Fig. 1 und 2. Anstelle der läuferseitigen Kühlung bei dem bekannten Linearmotor hat seine erfindungs­ gemäße Ausgestaltung eine ständerseitige Kühlung.

Diese Kühlung besteht in der Ausführungsform von Fig. 3 und 4 aus Luftzuführrohren 3, die sich auf den Außenseiten der beiden Längswände 50 und auf der Außenseite der Rückwand 56 des Ständers 52 erstrecken. Die Luftzuführrohre 3 sind einer­ seits mit einem außerhalb des Linearmotors angeordneten Geblä­ se 1 und andererseits über Luftzuführstutzen 4 mit den Luft­ spalten C verbunden. Die Luftzuführstutzen 4 können Durch­ gangsbohrungen durch die Längswände 50 sein, die in die Frei­ räume 58 zwischen benachbarten Permanentmagneten 51 münden, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Rohrstutzen 4 der Rückwand 56 des Ständers 52 können ebenfalls Durchgangsbohrungen sein, die in den Stirnraum 60 zwischen der Rückwand 56 und den gegenüberliegenden Stirnflächen der Permanentmagnete 51 bzw. der gegenüberliegenden Stirnfläche des Kernabschnitts 57 münden, wobei der Stirnraum 60 in die Luftspalte C übergeht.

Die in Richtung der Pfeile in Fig. 3 und 4 strömende Luft führt die vom Linearmotor erzeugte Betriebswärme ab. Für bestimmte Betriebszustände kann eine Luftumwälzung durch freie Konvektion genügen, bei welcher das Gebläse 1 abgeschaltet ist.

In der Ausgestaltung von Fig. 5 sind zusätzlich zu den Luftzu­ führrohren 3 auf den Außensaiten der Längswände 50 des Stators 52 in den Längswänden 50 Querkanäle 61 vorgesehen, die über Luftzuführstutzen 5a, welche durch die Rückwand 56 hindurch­ gehen, mit Luftzuführrohren 3 verbunden sind und auf der dem Außenteil 54 des Läufers 55 zugewandten Seite der Längswände 50 münden. Diese Ausgestaltung erhöht die Kühlleistung, wobei, was in Fig. 5 nicht gezeigt ist, ein Luftzuführrohr 3 an der Rückwand 56 gemäß Fig. 3 vorgesehen werden kann.

Die in Fig. 6 und 7 gezeigte dritte Ausführungsform des Line­ armotors entspricht im wesentlichen der von Fig. 3 und 4, wobei zwischen den Luftzuführrohren 3 und dem Luftzuführstut­ zen 4 jeweils ein Steuerventil 5 angeordnet ist.

Die Ausgestaltung von Fig. 8 entspricht im wesentlichen der von Fig. 5, wobei zwischen den Luftzuführstutzen 5a und den Luftzuführrohren 3 ebenfalls Steuerventile 6 vorgesehen sind.

Die Steuerventile 5 und 6 werden von einer nicht gezeigten Steuereinheit gestellt, also beispielsweise geöffnet oder geschlossen.

Diese Steuereinheit erhält beispielsweise Signale von einem Positionsdetektor, der die jeweilige Position des Läufers 55 feststellt und der Steuereinheit übermittelt, die dann ihrer­ seits nur die Steuerventile 5 und 6 öffnet, in deren Bereich Wärme erzeugt und abgeführt werden muß. Die außerhalb dieses Bereichs befindlichen Steuerventile 5 bzw. 6 bleiben geschlos­ sen, wodurch eine für die lokale Kühlung ausreichende mini­ mierte Luftumwälzung vorgesehen wird.

Ferner kann die Kontaktoberfläche der Permanentmagneten 51 oder an der Wicklungseinheit 53 durch Prägung oder Reliefbil­ dung zur Steigerung der Kühlwirkung vergrößert werden.

Claims (7)

1. Linearmotor

• - mit einem Ständer (52) bestehend aus zwei im Abstand angeordneten, zueinander parallelen Längswänden (50), die auf einer Seite durch eine Rückwand (56) miteinander verbunden und auf der gegenüberliegenden Seite offen sind, und aus auf den gegenüberliegenden Innenseiten der Längswände (50) angeordneten, zwischen sich einen Längs­ raum freilassenden Permanentmagneten (51),
• - mit einem Läufer (55), der einen der offenen Seite des Ständers (52) zugeordneten Außenteil (54) und einen so in den Längsraum ragenden Kernabschnitt (53) aufweist, daß im Betrieb des Linearmotors zwischen den Permanent­ magneten (51) und dem Kernabschnitt (53) Luftspalte (C) vorhanden sind, und
• - mit einer Kühleinrichtung zum Abführen der vom Linearmo­ tor erzeugten Betriebswärme,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Kühleinrichtung wenigstens ein sich längs einer der Wände (50, 56) des Ständers (52) an vorgegebener Stelle erstreckendes Luftzuführrohr (3) aufweist, das
• - mit wenigstens einem außerhalb des Linearmotors be­ findlichen Gebläse (1) und
• - über Luftzuführstutzen (4, 5a) mit den Luftspalten (C) verbunden ist.

2. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite jeder Längswand (50) und auf der Außen­ seite der Rückwand (56) des Ständers (52) jeweils ein Luftzuführrohr (3) angeordnet ist.

3. Linearmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß den Längswänden (50) des Ständers (52) zugeord­ neten Luftzuführstutzen (4) in in Längserstreckung des Ständers (52) zwischen den Permanentmagneten (51) vor­ gesehene Freiräume (58) münden.

4. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Rückwand (56) des Ständers (52) zugeordneten Luftzuführstutzen (4) in einem Stirnraum (60) zwischen der Rückwand (56) und den ihr gegenüberliegenden Stirnflächen der Permanentmagneten (51) und des Kernabschnitts (57) des Läufers (55) münden.

5. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch in den Längswänden (50) des Stators (52) in Abständen angeordnete Querkanäle (61), die mit durch die Rückwand (56) des Ständers (52) hindurchgehenden Luftzuführstutzen (5a) verbunden sind und die auf der dem Außenteil (54) des Läufers (55) zugewandten Seite der Längswände (50) münden.

6. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den Luftzuführrohren (3) und den Luftzuführstutzen (4, 5a) jeweils ein Steuer­ ventil (5, 6) angeordnet ist.

7. Linearmotor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine abhängig von der Position des Läufers (55) aktivierte Betätigung der Steuerventile (5, 6).