-
Die
Erfindung betrifft ein Sekundärteil
eines Linearmotors, insbesondere eines Synchronlinearmotors, nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Beim
Betrieb von Linearmotoren kann eine erhebliche Abwärme anfallen.
Es ist bekannt, Kühlrohre
im Nutgrund derjenigen Nuten einzubringen, die im Primärteil die
Läuferwicklung
enthalten. Neben der aufwändigen
Montage ist bei einem Defekt der Kühlrohre ein Austausch derselben
nicht mit vertretbarem Aufwand zu bewerkstelligen. In der gattungsgemäßen
DE 196 04 643 B4 wird
daher ein als Primärteil
und/oder Sekundärteil
ausgebildetes Linearmotorelement mit einem Körper aus genuteten Elektroblechen
vorgeschlagen, in den mit Kühlmittel durchströmte Kühlrohre
integriert sind. Die Kühlrohre verlaufen
in Nuten auf der Rückseite
des Körpers, welche
fern von den Nuten auf dessen gegenüberliegenden Seite ist.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Linearmotorelement anzugeben,
bei dem eine Kühlung
im Inneren des Linearmotorelements integriert ist und das einfach
herzustellen und zu demontieren ist.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Das
erfindungsgemäße Linearmotorelement weist
einen Blechkörper
auf, in den eine Kühlanordnung
integriert ist und bei dem durch Nuten beabstandete, an einer ersten
Außenseite
des Blechkörpers
nach außen
weisende Zähne
entlang einer Längserstreckung
des Blechkörpers
angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist der
Blechkörper
aus einem ersten Teilkörper
und einem zweiten, die Zähne aufweisenden
Teilkörper
gebildet. Die Kühlanordnung
kann daher in das Innere des Blechkörpers integriert werden und
ist nicht auf eine Außenseite
des Blechkörpers
beschränkt.
Durch ihre Nähe
zur Wärmequelle
in Form von Spulenwicklungen ist die Wärmeabfuhr besonders effektiv.
Ein Linearantrieb mit hoher Kraftdichte bei kompakten Abmessungen
und gutem thermischen Verhalten kann geschaffen werden.
-
Nur
durch diese spezielle Gestaltung des Linearmotorelements besteht
die Möglichkeit,
bei der Fertigung die Wicklungen eng an die Zähne anliegend zu gestalten.
-
Günstige Ausgestaltungen
und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu
entnehmen.
-
Bevorzugt
weist der erste Teilkörper
Aufnahmenuten auf zur Aufnahme des zweiten Teilkörpers. Der zweite Teilkörper kann
mit dem ersten Teilkörper in
definierter Weise quasi selbst justierend zusammengebaut, beispielsweise
verschraubt werden. Die Montage wird erleichtert. Insbesondere ist
es vorteilhaft, wenn die Zähne
bereits mit Spulendrähten
versehen sind.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühlanordnung zwischen dem ersten
Teilkörper
und dem zweiten Teilkörper
angeordnet. Dabei können Kühlnuten
im ersten Teilkörper
so ausgebildet sein, dass die Kühlanordnung
ganz im ersten Teilkörper verläuft, oder
es können
Kühlnuten
im zweiten Teilkörper
so ausgebildet sein, dass die Kühlanordnung vollständig im zweiten
Teilkörper
verläuft.
Besonders bevorzugt ist die Kühlanordnung
so an der Grenzfläche
zwischen den beiden Teilkörpern
angeordnet, dass sie sowohl im ersten als auch im zweiten Teilkörper verläuft. Dazu
sind vorzugsweise Kühlnuten im
ersten Teilkörper
an seiner der Grenzfläche
zum zweiten Teilkörper
zugewandten Seite korrespondierend zu Kühlnuten im zweiten Teilkörper so
angeordnet, dass Kühlrohre
bei zusammengesetztem Blechkörper
von den Kühlnuten
umfänglich
umschlossen sind. So kann in den ersten Teilkörper vor dem Zusammenfügen mit
dem zweiten Teilkörper
bereits die Kühlanordnung
montiert werden, und der zweite Teilkörper kann passgenau auf die
Kühlanordnung
aufgesetzt werden. Es ergibt sich ein vorteilhaft inniger Kontakt
der beiden Teilkörper
mit der Kühlanordnung.
Durch Lösen
einer Verbindung zwischen den beiden Teilkörpern kann die Kühlanordnung
freigelegt werden, um etwa ein defektes Teil auszutauschen. Ein
Einfügen
der Kühlanordnung
kann vor oder auch nach der Verbindung des zweiten Teilkörpers mit
dem ersten Teilkörper
erfolgen. Zweckmäßigerweise
ist die Kühlanordnung
aus eine Kühlschlange
bildenden Kühlrohren
gebildet. Alternativ können, falls
die Kühlnuten
zu den jeweiligen Teilkörpern
hin flüssigkeitsdicht
ausgebildet sind, die Kühlnuten selbst
zur Kühlmittelführung zu
verwenden. In diesem Fall brauchen lediglich Kühlmittelverbindungen zwischen
benachbarten Kühlnuten
in geeigneter Weise hergestellt werden.
-
Alternativ
kann der zweite Teilkörper
Kühlbohrungen
aufweisen, in die Kühlrohre
eingelegt werden können,
bevor dieser mit dem ersten Teilkörper verbunden wird, oder die
Bohrungen können
direkt mit Kühlmittel
beschickt werden. In diesem Fall brauchen lediglich Kühlmittelverbindungen
zwischen benachbarten Bohrungen in geeigneter Weise hergestellt
werden.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Teilkörper aus
einzelnen, separaten Zahnkörpern
gebildet. Vorzugsweise sind die Zahnkörper einzeln in die Aufnahmenuten
einsetzbar. Zweckmäßigerweise
bilden die Zähne
formschlüssige
Verbindungen mit den Aufnahmenuten des ersten Teilkörpers. Ebenso
kann vorgesehen sein, Gruppen von Zahnkörpern zu bilden, die gruppenweise
mit dem zweiten Teilkörper
verbunden werden können.
Jeder einzelne Zahnkörper
bzw. jede Gruppe von Zahnkörpern
kann bereits mit Spulendraht umwickelt sein. Dadurch können unterschiedliche
Wicklungsarten, die auch überlappend über mehrere
Zähne reichen,
verwirklicht werden. Ebenso ist denkbar, dass die Zähne des
zweiten Teilkörpers miteinander
verbunden sind und als eine Art gezahnte Platte mit dem ersten Teilkörper verbindbar
sind. Auch in diesen Ausgestaltungen ist eine Demontage der beiden
Teilkörper,
um an die Kühlanordnung
zu gelangen, besonders einfach. An den Zähnen befestigte Drahtwicklungen
brauchen dazu nicht entfernt zu werden.
-
Weisen
die Zahnkörper
in einer weiteren Ausgestaltung an ihren den Aufnahmenuten des ersten
Teilkörpers
zugewandten Seite wenigstens bereichsweise jeweils eine mit deren
Aufnahmenutenform korrespondierende Verbreiterung auf, kann eine passgenaue
Montage der Zahnkörper
erleichtert werden. Gleichzeitig kann eine vorteilhafte Verbindung
der Zahnkörper
bzw. des zweiten Teilkörpers mit
dem ersten Teilkörper
erleichtert werden. Eine verwechslungsichere Montage des ersten
Teilkörpers
kann bewirkt werden, wenn die Zahnkörper entlang ihrer Längserstreckung
an ihrer der Aufnahmenut zugewandten Seite auf einer Seite der Längserstreckung
eine andere Form aufweisen als auf der gegenüberliegenden Seite der Längserstreckung und
die Aufnahmenut eine dazu korrespondierende Nutenform aufweist.
Dies kann für
einzelne Zähne gelten
oder auch für
Zahngruppen, die verwechslungssicher als Zahngruppe in defi nierter
Orientierung in den ersten Teilkörper
eingesetzt werden können.
-
Vorzugsweise
ist der zweite Teilkörper
durch quer zur Längserstreckung
verlaufende Befestigungselemente mit dem ersten Teilkörper verbunden.
-
In
einer günstigen
Ausgestaltung verlaufen Bohrungen zur Aufnahme der Befestigungsmittel
jeweils teilweise in einer Nutflanke der Aufnahmenut und teilweise
im angrenzenden Zahnkörper.
Die Bohrungen können
durch den Blechkörper
durchgehend ausgebildet sein oder als Sackloch oder Sackgewinde
im Blechkörper
enden.
-
Gemäß einem
unabhängigen
Aspekt der Erfindung ist das Linearmotorelement als Primärelement
des Linearmotors ausgestaltet.
-
Gemäß einem
weiteren unabhängigen
Aspekt der Erfindung ist das Linearmotorelement als Sekundärelement
des Linearmotors ausgestaltet.
-
Ein
bevorzugter Linearmotor weist wenigstens ein derartiges Linearmotorelement
auf.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale
in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten
und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.
-
Dabei
zeigen:
-
1a,
b, c; ein Detail einer Seitenansicht eines bevorzugten Linearmotorelements
(a), eine alternative Zahnform (b) und eine Seitenansicht des bevorzugten
Linearmotorelements mit Rahmen (c),
-
2a b;
eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten Linearmotorelements
mit zusammengefügten
ersten und zweiten Teilkörpern
mit integrierter Kühlanordnung
(a), und eine Draufsicht auf die Anordnung (b).
-
In
den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen gleich bleibende Elemente
mit gleichen Bezugszeichen beziffert. In den Figuren sind ferner
bei verschiedenen, sich wiederholenden Elementen der Übersichtlichkeit
wegen nur einzelne Elemente mit Bezugszeichen beziffert.
-
Wie
aus den 1a, 1b und 1c in einer
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ersichtlich, weist ein Linearmotorelement 10 eines
nicht dargestellten Linearmotors einen Blechkörper 11 auf, in den
eine Kühlanordnung 12 integriert
ist. Die Kühlanordnung 12 umfasst
vorzugsweise mehrere eine Kühlschlange
bildende Kühlrohre.
-
Der
Blechkörper 11 ist
durch nicht verbildlichte gestapelte Blechlamellen gebildet und
besteht weiterhin aus einem ersten Teilkörper 19 und einem zweiten
Teilkörper 20,
die eine Grenzfläche 31 im Wesentlichen
parallel zu einer Längserstreckung 15 aufweisen.
Im zweiten Teilkörper 20 sind
durch Nuten 13 beabstandete Zähne 14 entlang einer
Längserstreckung 15 des
Blechkörpers 11 angeordnet,
wobei die Zähne 14 an
einer ersten Außenseite 17 des Blechkörpers 11 nach
außen
weisen. Diese Außenseite 17 ist
im Einsatz einem zweiten, nicht dargestellten Linearmotorelement
zugewandt und steht mit diesem in elektromagnetischer Wirkverbindung.
Der erste Teilkörper
weist eine der Außenseite 17 abgewandte
Rückseite 18 auf.
-
Die
Kühlanordnung 12 liegt
in einer Ebene in der einer Grenzfläche 31 zwischen erstem
und zweiten Teilkörper 19, 20 und
ragt sowohl in den ersten Teilkörper 19 als
auch in den zweiten Teilkörper 20. Dazu
weist sowohl der erste Teilkörper 19 Kühlnuten 22 als
auch der zweite Teilkörper 20 Kühlnuten 23 für Kühlrohre
auf. Die Kühlnuten 22 und 23 sind
so angeordnet, dass diese im zusammengesetzten Zustand der beiden
Teilkörper 19 und 20 sich
senkrecht zur Längserstreckung 15 erstreckende
durchgehende Bohrungen bilden, in die Kühlrohre gesteckt werden können und
die die Kühlrohre
innerhalb des Blechkörpers 11 umschließen. Benachbarte
derartige Bohrungen sind an einer Seitenfläche 34 durch Schlaufen
der Kühlanordnung 12 verbunden
und ermöglichen
daher einen durchgehenden Kühlmittelfluss
durch die Kühlanordnung 12 und
damit durch den Blechkörper 11.
-
Der
erste Teilkörper 19 weist
Aufnahmenuten 21 auf zur Aufnahme des zweiten Teilkörpers 20, bzw.
der Zähne 14,
welche in bevorzugter Ausgestaltung den zweiten Teilkörper 20 bilden.
In der bevorzugten Ausgestaltung sind die Zähne 14 einzeln in die
Aufnahmenuten 21 des ersten Teilkörpers 19 einsetzbar.
Der zweite Teilkörper 20 ist
hier aus einzelnen, separaten Zahnkörpern 16 gebildet.
Die Zahnkörper 16 können daher
vor dem Einsetzen in den ersten Teilkörper 19 einzeln mit
Spulendraht umwickelt sein und ebenso, ohne die Wicklungen entfernen
zu müssen,
vom ersten Teilkörper 19 gelöst werden.
-
Die
Zahnkörper 16 weisen
an ihren den Aufnahmenuten 21 des ersten Teilkörpers 19 zugewandten
Seite 24 wenigstens bereichsweise jeweils eine mit deren
Aufnahmenutenform korrespondierende Verbreiterung 25 auf,
mit der sie leicht in die Aufnahmenuten 21 eingeführt werden
können.
Um die Zähne 14 bzw.
den zweiten Teilkörper 20 mit
dem ersten Teilkörper 19 zu
verbinden, weist der zweite Teilkörper 20 durch quer
zur Längserstreckung 15 verlaufende
Bohrungen 27 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln 26 (2) auf. Die Bohrungen 27 sind so
angeordnet, dass ein Teil ihres Umfangs jeweils teilweise in einer
Nutflanke 28 der Aufnahmenut 21 und teilweise
im angrenzenden Zahnkörper 16 verläuft. In
diese Bohrungen 27 können
Befestigungsmittel eingefügt
und entfernt werden, ohne dass etwaiger Spulendraht an den Zähnen 14 entfernt
werden muss.
-
Der
Zahn 14 kann an seiner Nutflanke 28 einen schrägen Verlauf
aufweisen, so dass dort ein trapezförmiger Querschnitt vorliegt
(1a). Die Nutflanken 28 können jedoch
auch gerade ausgebildet sein, so dass der Querschnitt rechtwinklig
ist, wie in 1b dargestellt ist, die einen
Detailausschnitt mit einer bevorzugten alternativen Zahnform darstellt. Hier
greift der Zahn 14 mit steilen Flanken 28 in seine Aufnahmenut 21 ein.
Die Aufnahmenut 21 ist jeweils korrespondierend zum Querschnitt
des Zahns 14 in seinem unteren Bereich trapezförmig (1a)
bzw. rechteckig (1b) ausgebildet.
-
Weiterhin
sind im ersten Teilkörper 19 senkrecht
zur Längserstreckung 15 angeordnete
Bohrungen 32 unterhalb der Kühlanordnung 12 vorgesehen, mit
denen ein Rahmen 30 am Linearmotorelement 10 befestigt
werden kann, wie in 1c dargestellt ist.
-
In 1c ist
eine Weiterbildung der Ausgestaltung aus den 1a und 1b skizziert,
bei der ein Rahmen 30 mit in den Bohrungen 32 angeordneten
Befestigungsschrauben 33 am Linearmotormodul befestigt
ist. Der Rahmen 30 überdeckt
an einer Seitenfläche 34 des
Blechkörpers 11 die
Grenzfläche 31 zwischen
dem ersten und zweiten Teilkörper 19, 20 und
deckt die Bohrungen 27 sowie darin eingefügte Befestigungsmittel 26 ab und
sichert diese gegen das Herausfallen. Der Rahmen 30 ist
kammartig ausgebildet und kann von unten unter die Verbindungsschlaufen
der Kühlanordnung 12 geschoben
und an den Blechkörper 11 geschraubt
werden. Als Befestigungsmittel 26 sind Stahlstäbe und/oder
Spannstifte eingesetzt.
-
Die 2a und 2b veranschaulichen perspektivisch
und in Draufsicht ein erfindungsgemäßes Linearmotorelement 10,
das als Primärteil und/oder
als Sekundärteil
eines Linearmotors ausgebildet sein kann. Der Rufbau entspricht
weitgehend dem in 1, auf die zur Erläuterung
gleicher Elemente, die hier nicht weiter beschrieben sind, verwiesen
wird.
-
Ein
Kühlmittel,
das durch einen Pfeil angedeutet ist, strömt in eine als Kühlschlange
ausgebildete Kühlanordnung 12 in
einen Blechkörper 11 an einer
Seite hinein und an der gegenüberliegenden Seite
aus dem Blechkörper 11 heraus.
Da die Kühlanordnung
nahe des Nutgrundes der Nuten 13 im des zweiten Teilkörpers 20 angeordnet
ist, kann Wärme aus
dem Blechkörper 11 effizient
abgeführt
und die Leistung des Linearmotors entsprechend erhöht werden.