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Die Erfindung betrifft eine Wicklungsbaugruppe für einen Linearmotor, die die Kontaktfläche der Wicklungen und der Innenwände des Steckplatzes des Sitzes vergrößert, wodurch die Kühlwirkung erhöht wird.
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Die Wicklungsbaugruppe des kernlosen Linearmotors weist üblicherweise eine Harzkapsel auf und ist in einem Sitz aufgenommen. Da die Harzkapsel aus hochmolekularem Kunststoff hergestellt ist, ist die Kühlwirkung schlecht. Nach Bestromung der Wicklungen kann eine Überhitzung auftreten.
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Um dieses Problem zu lösen, ist aus
TW I288521 B ein kernloser Linearmotor bekannt, der die Temperatur der Wicklungen reduzieren kann. Der Rotor dieses Linearmotors weist eine Vielzahl von Ankerwicklungen und einen Halter für die Ankerwicklungen auf. Der Stator weist einen Permanentmagnet mit einer Vielzahl von Statorpolen und ein Yoke auf. Da zwischen dem Rotor und dem Stator ein Luftspalt vorhanden ist und sich der Permanentmagnet an den beiden Seiten der Ankerwicklungen befindet, bildet der Halter des Rotors eine Ausnehmung, in die der obere Bereich der Wicklungen gesteckt wird. Im unteren Bereich der Wicklungen ist ein Raum für die Verbindung der Leitungen vorgesehen.
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Dieser Linearmotor weist jedoch den folgenden Nachteil auf: die Wicklungen werden zwar in die Ausnehmung des Halters gesteckt, um die Kühlwirkung zu erhöhen, muß die Kühlwirkung jedoch weiter erhöht werden, wenn der Wirkungsgrad des kernlosen Linearmotors und somit der Strom für die Wicklungen steigt. Die Wärmeenergie entspricht dem Quadrat des Stromwerts.
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Aus der
DE 101 58 562 A1 ist eine Wicklungsbaugruppe für einen Linearmotor bekannt, umfassend einen Wicklungssatz, der eine Vielzahl von aneinandergereihten Wicklungen enthält, wobei die Wicklungen zwei gegenüberliegende lineare Wirkungsbereiche und eine erste Seite sowie eine zweite Seite des Nichtwirkungsbereiches aufweisen, wobei an den Stellen der zweiten Seiten der Nichtwirkungsbereiche der Wicklungen des Wicklungssatzes Leitungen angeordnet sind, und einen Sitz, der einen Steckplatz aufweist.
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Weitere Gestaltungen sind aus der
US 2006/0175907 A1 , der
US 4 758 750 A sowie der
JP 2002-247 813 A bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wicklungsbaugruppe für einen Linearmotor zu schaffen, die die Kühlwirkung erhöhen kann.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Wicklungsbaugruppe für einen Linearmotor gelöst, die umfaßt:
einen Wicklungssatz, der eine Vielzahl von aneinandergereihten Wicklungen enthält, wobei die Wicklungen zwei gegenüberliegende lineare Wirkungsbereiche und eine erste Seite sowie eine zweite Seite des Nichtwirkungsbereiches aufweisen, wobei die ersten Seiten der Nichtwirkungsbereiche von zwei benachbarten Wicklungen gebogen sind und versetzte erste Bogenabschnitte bilden, wobei an den Stellen der zweiten Seiten der Nichtwirkungsbereiche der Wicklungen des Wicklungssatzes Leitungen angeordnet sind; einen Sitz, der einen Steckplatz aufweist, der im Querschnitt eine den ersten Bogenabschnitten der Wicklungen entsprechende Form hat und in den die Wicklungen gesteckt werden; und eine Harzkapsel, die den freiliegenden Bereich der Wicklungen außerhalb des Steckplatzes (z. B. Steckschlitzes) des Sitzes umschließt und somit den Steckplatz des Sitzes verschließt.
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Zwei benachbarte Wicklungen sind versetzt aneinandergelegt.
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Die Wicklungen sind jeweils durch mehrere Wicklungsstränge gebildet.
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Der Steckplatz des Sitzes hat im Querschnitt eine umgekehrte V-Form.
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Der Steckplatz des Sitzes hat im Querschnitt eine umgekehrte Y-Form.
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Der Steckplatz des Sitzes hat im Querschnitt eine umgekehrte T-Form.
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Die ersten Bogenabschnitte werden nach innen gebogen und bilden jeweils einen zweiten Bogenabschnitt, wobei der Steckplatz des Sitzes im Querschnitt eine den ersten Bogenabschnitten und den zweiten Bogenabschnitten entsprechende Form hat.
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Die Wicklungsstränge sind an der Stelle des ersten Bogenabschnitts der ersten Seite des Nichtwirkungsbereiches getrennt und bilden eine Gabelform.
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Im Sitz ist mindestens ein Kühlkanal vorgesehen.
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Der Kühlkanal erstreckt sich in der Axialrichtung des Sitzes.
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Die zweiten Seiten der Nichtwirkungsbereiche der zwei benachbarten Wicklungen sind gebogen und bilden versetzte dritte Bogenabschnitte.
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An den Stellen der zweiten Seiten der Nichtwirkungsbereiche der Wicklungen des Wicklungssatzes sind Leitungen angeordnet, die sich bis zu den linearen Wirkungsbereichen der Wicklung an der Stirnseite des Wicklungssatzes erstrecken und mit einem externen Kabel verbunden sind.
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Die Oberfläche des Steckplatzes des Sitzes ist mit einer Isolierschicht versehen, die durch Gießen, Galvanisieren, Auftragen, Kleben, Anlegen usw. an der Oberfläche des Steckplatzes des Sitzes haftet. Danach wird der Wicklungssatz in den Steckplatz gesteckt. Dadurch kann die Isolierung der Wicklungen und des Sitzes erhöht werden.
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Daher weist die Erfindung folgende Vorteile auf:
- 1. dadurch, dass die Kontaktfläche der Wicklungen und der Innenwände des Steckplatzes des Sitzes vergrößert wird und der Kühlkanal die Konvektion mit der Luft beschleunigt, wird die Kühlwirkung erheblich erhöht;
- 2. durch die Isolierschicht auf der Oberfläche des Steckplatzes des Sitzes wird die Isolierung der Wicklungen und des Sitzes erhöht.
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Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Wicklungsbaugruppe,
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2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Wicklungsbaugruppe ohne Harzkapsel,
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3 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Wicklungsbaugruppe, wobei die ersten Bogenabschnitte eine umgekehrte V-Form bilden,
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4 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Wicklungsbaugruppe, wobei die ersten Bogenabschnitte eine umgekehrte Y-Form bilden,
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5 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Wicklungsbaugruppe, wobei die ersten Bogenabschnitte eine umgekehrte T-Form bilden,
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6 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Wicklungs- baugruppe mit den zweiten Bogenabschnitten,
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7 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Wicklungs- baugruppe, wobei die Wicklungen jeweils durch mehrere Wicklungsstränge gebildet sind, die an den Stellen der ersten Bogenabschnitte getrennt sind und eine Gabelform bilden,
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8 eine Schnittdarstellung des Sitzes, wobei die Oberfläche des Steckplatzes mit einer Isolierschicht versehen ist und
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9 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Wicklungsbaugruppe beim Einsatz.
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Wie aus den 1, 2 und 3 ersichtlich ist, umfaßt die Wicklungsbaugruppe des erfindungsgemäßen Linearmotors
einen Wicklungssatz (C), der eine Vielzahl von aneinandergereihten Wicklungen (1) enthält, wobei zwei benachbarte Wicklungen (1) versetzt aneinandergelegt sind, wodurch das Volumen verkleinert wird, so dass der Linearmotor für einen engeren Raum geeignet ist, wobei die Wicklungen (1) zwei gegenüberliegende lineare Wirkungsbereiche (10) und eine erste Seite (11) sowie eine zweite Seite (12) des Nichtwirkungsbereiches aufweisen, wobei die ersten Seiten (11) der Nichtwirkungsbereiche der zwei benachbarten Wicklungen (1) gebogen sind und versetzte erste Bogenabschnitte (13) bilden, die im Querschnitt eine umgekehrte V-form haben, wobei der Steckplatz (21) des Sitzes (2) dementsprechend im Querschnitt eine umgekehrte V-Form hat (3), wobei die ersten Bogenabschnitte (13) und der Steckplatz (21) des Sitzes (2) im Querschnitt auch eine umgekehrte Y-Form (4) oder eine umgekehrte T-Form (5) haben können, wobei die ersten Bogenabschnitte (13) auch nach innen gebogen und jeweils einen zweiten Bogenabschnitt (14) bilden können, wobei der Steckplatz (21) des Sitzes (2) im Querschnitt eine den ersten Bogenabschnitten (13) und den zweiten Bogenabschnitten (14) entsprechende Form (6) hat, wobei die Wicklungen (1) jeweils durch mehrere Wicklungsstränge (17) gebildet sein können, die an der Stelle des ersten Bogenabschnitts (13) der ersten Seite (11) des Nichtwirkungsbereiches getrennt sind und eine Gabelform bilden (7, die Wicklungsstränge (17) enthalten einen ersten Wicklungsstrang (171) und einen zweiten Wicklungsstrang (172), die an der Stelle des ersten Bogenabschnitts (13) getrennt sind und eine Gabelform bilden), wobei die zweiten Seiten (12) der Nichtwirkungsbereiche der zwei benachbarten Wicklungen (1) auch gebogen sind und versetzte dritte Bogenabschnitte (15) bilden, wobei an den Stellen der zweiten Seiten (12) der Nichtwirkungsbereiche der Wicklungen (1) des Wicklungssatzes (1) Leitungen (16) angeordnet sind, die sich bis zu den linearen Wirkungsbereichen (10) der Wicklung (2) an der Stirnseite (18) des Wicklungssatzes (1) erstrecken und mit einem externen Kabel (B) verbunden sind, wodurch ein externer Strom durch den Wicklungssatz (C) fließen kann, und wobei die dritten Bogenabschnitte (15) der Wicklungen (1) die Leitungen (16) führen können,
einen Sitz (2), der einen Steckplatz (21) aufweist, der im Querschnitt eine den ersten Bogenabschnitten (13) der Wicklungen (1) entsprechende Form hat und in den die Wicklungen (1) gesteckt werden, wobei im Sitz (2) mindestens ein Kühlkanal (22) vorgesehen ist, der sich in der Achsrichtung des Sitzes (2) erstreckt, und
eine Harzkapsel (3), die den freiliegenden Bereich der Wicklungen (1) außerhalb des Steckplatzes (21) des Sitzes (2) umschließt und somit den Steckplatz (21) des Sitzes (2) verschließt.
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Beim Einsatz, wie es in 9 dargestellt ist, ist die erfindungsgemäße Wicklungsbaugruppe für einen Linearmotor mit einer Magnetschiene (D) verbunden. Die Wicklungsbaugruppe des kernlosen Linearmotors weist üblicherweise einen Sitz (2) aus einer Aluminiumlegierung auf. Die Aluminiumlegierung besitzt einen hohen Wärmeleitkoeffizient. Nach der Wärmeübertragungsformel Q = –KA(dT/dX), wobei Q für Wärmefluß, K für Wärmeleitkoeffizient, A für Kontaktfläche und dT/dX für Temperaturgradient steht, wird die Kühlwirkung erhöht, wenn die Kontaktfläche der Innenwände des Steckplatzes (21) des Sitzes (2) und der Wicklungen (1) vergrößert wird. Bei der Erfindung sind die Leitungen (16) an den zweiten Seiten (12) der Nichtwirkungsbereiche der Wicklungen (1) angeordnet, erstrecken sich bis zu den linearen Wirkungsbereichen (10) der Wicklung (2) an der Stirnseite (18) des Wicklungssatzes (1) und wird dann mit dem externen Kabel (B) verbunden, das von der Stirnseite (23) des Sitzes in die Harzkapsel (3) eintritt. Da die Leitungen (16) nicht an den ersten Seiten (11) der Nichtwirkungsbereiche angeordnet sind, wird der Raum an den ersten Seiten (11) der Nichtwirkungsbereiche nicht besetzt. Zudem wird die Oberfläche durch den ersten Bogenabschnitte (13) an den ersten Seiten (11) der Wicklungen (1) vergrößert, wodurch die Kontaktfläche mit den Innenwänden des Steckplatzes (21) des Sitzes (2) vergrößert wird, so dass die Kühlwirkung erhöht wird. Die ersten Bogenabschnitte (13) können je nach Bedarf nach innen gebogen werden und die zweiten Bogenabschnitte (14) bilden, wodurch die Kontaktfläche der Wicklungen (1) mit den Innenwänden des Steckplatzes (21) des Sitzes (2) weiter vergrößert wird, so dass die Kühlwirkung weiter erhöht wird. Die Wicklungen (1) können auch durch mehrere Wicklungsstränge (17) gebildet sein, die an den Stellen der ersten Bogenabschnitte (13) getrennt sind und eine Gabelform bilden, wodurch die Kontaktfläche mit den Innenwänden des Steckplatzes (21) des Sitzes (2) vergrößert wird, so dass die Kühlwirkung erhöht wird.
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Der Sitz (2) kann durch den Kühlkanal (22), der die Konvektion mit der Luft beschleunigt, gekühlt werden, wodurch die Temperatur des Sitzes (2) reduziert wird, so dass zwischen den Innenwänden des Steckplatzes (21) des Sitzes (2) und den Wicklungen (1) ein geeigneter Temperaturgradient gehalten wird, so dass die Kühlgeschwindigkeit für die Wicklungen (1) erhöht wird. Je nach der Form des Sitzes (2) können die Bogenabschnitte (13) im Querschnitt eine umgekehrte V-Form, eine umgekerhte Y-Form, eine umgekehrte T-Form oder eine Gabelform bilden. Die Anzahl der Kühlkanäle (22) im Sitz (2) kann erhöht werden, um die Konvektion mit der Luft zu beschleunigen, damit die Kühlwirkung erhöht wird.
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Da der Wicklungssatz (C) eine Vielzahl von Wicklungen (1) enthält, die durch Wickeln von Drähten gebildet sind, lassen sich die Wicklungen nicht präzis formen. Wenn der Wicklungssatz (C) in den Steckplatz (21) des Sitzes (2) gesteckt wird und die Harzkapsel (3) gegossen wird, tritt der Wicklungssatz (C) mit der Oberfläche des Steckplatzes (21) des Sitzes (2) in Kontakt. Dabei haben nur die Isolierschichten der Leitungen der Wicklungen (1) die Isolierwirkung. Um die Isolierwirkung zu erhöhen, kann die Oberfläche des Steckplatzes (21) des Sitzes (2) mit einer Isolierschicht (24) (8) versehen sein. Die Isolierschicht (24) kann aus Harz, Isolierfolie, Firnis, PI-Isolierband, Isolierpapier usw. hergestellt werden und durch Gießen, Galvanisieren, Auftragen, Kleben, Anlegen usw. an der Oberfläche des Steckplatzes (21) des Sitzes (2) haften. Danach wird der Wicklungssatz (C) in den Steckplatz gesteckt. Dadurch kann die Isolierung der Wicklungen (1) und des Sitzes (2) erhöht werden. Um eine hohe Kühlwirkung zu halten, soll die Dicke der Isolierschicht (24) kleiner als 1 mm sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wicklung
- 10
- Linearer Wirkungsbereich
- 11
- erste Seite des Nichtwirkungsbereiches
- 12
- zweite Seite des Nichtwirkungsbereiches
- 13
- erster Bogenabschnitt
- 14
- zweiter Bogenabschnitt
- 15
- dritter Bogenabschnitt
- 16
- Leitung
- 17
- Wicklungsstrang
- 171
- erster Wicklungsstrang
- 172
- zweiter Wicklungsstrang
- 18
- Stirnseite
- 2
- Sitz
- 21
- Steckplatz
- 22
- Kühlkanal
- 23
- Stirnseite
- 24
- Isolierschicht
- 3
- Harzkapsel
- A
- Wicklungsbaugruppe
- B
- externes Kabel
- C
- Wicklungssatz
- D
- Magnetschiene
