DE102020001284A1 - Translation motor and method of manufacturing a stator for such a translation motor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Translationsmotor aufweisend mindestens einen aktiven translatorischen Läufer (1) und einen ebenen Stator (2), wobei der mindestens eine aktive translatorische Läufer (1) linear zu einer X-Achse in einer Statorebene (3) beweglich ist, wobei der ebene Stator (2) eine Oberseite (4) und eine Unterseite (5) aufweist, wobei die Oberseite (4) eine zu der X-Achse linear angeordnete Zahnstruktur (8) aufweist, welche durch Statorzähne (9) und Statorzahnlücken (10) ausgebildet ist, wobei der ebene Stator (2) eine Basisschicht und eine Strukturschicht aufweist, wobei die Basisschicht die Unterseite ausbildet und aus einem flächigen Material ausgebildet ist, wobei die Strukturschicht die Oberseite ausbildet und aus Strukturabschnitten und Strukturlückenabschnitten ausgebildet ist und wobei die Strukturabschnitte die Statorzähne und die Strukturlückenabschnitte die Statorzahnlücken ausbilden.
Ferner betrifft die Erfindung in Verfahren zur Herstellung eines Stators eines solchen Translationsmotors.
The invention relates to a translation motor having at least one active translational rotor (1) and a flat stator (2), the at least one active translational rotor (1) being movable linearly to an X-axis in a stator plane (3), the flat Stator (2) has an upper side (4) and an underside (5), the upper side (4) having a tooth structure (8) arranged linearly to the X-axis, which is formed by stator teeth (9) and stator tooth gaps (10) , wherein the planar stator (2) has a base layer and a structure layer, the base layer forms the bottom and is made of a flat material, the structure layer forms the top and is made up of structure sections and structure gap sections and the structure sections the stator teeth and the Structure gap sections form the stator tooth gaps.
The invention also relates to a method for producing a stator of such a translation motor.
Description
Die Erfindung betrifft einen Translationsmotor und ein Verfahren zur Herstellung eines Stators eines solchen Translationsmotors.The invention relates to a translation motor and a method for manufacturing a stator of such a translation motor.
Aus dem Stand der Technik sind Linearmotoren und Planarmotoren als solche bekannt. Hierbei sind insbesondere Lösungen mit passiven Statoren bekannt. Ferner sind solche Statoren von Linear und Planarmotoren bekannt, bei denen die Zahnstruktur durch ein Ausfräsen der Zwischenräume gewonnen wird. Für einen möglichst leistungsstarken und präzisen Motor wird nach dem Stand der Technik eine Zahnstruktur mit vorzugsweise geringen Abständen und exakter Geometrie zwischen den einzelnen Statorzähnen angestrebt. Ein Nachteil liegt darin, dass eine solche Fertigung einen hohen Aufwand und Materialeinsatz bedingt, wobei der Aufwand und die benötigte Präzision bei der Herstellung mit steigender Feinheit der Zahnstruktur zunehmen. Dies führt zu langen Fertigungszeiten und neben einem hohen Materialeinsatz auch zu hohen Werkzeugkosten.Linear motors and planar motors are known as such from the prior art. Solutions with passive stators are known in particular. Furthermore, such stators of linear and planar motors are known in which the tooth structure is obtained by milling out the spaces. For a motor that is as powerful and precise as possible, the prior art strives for a tooth structure with preferably small distances and exact geometry between the individual stator teeth. One disadvantage is that such a production requires a lot of effort and material input, the effort and the precision required in the manufacture increasing with increasing fineness of the tooth structure. This leads to long production times and, in addition to a high use of materials, also to high tool costs.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Translationsmotor aufzuzeigen, der kostengünstig herstellbar ist und für einen großen räumlichen Arbeitsbereich ausgebildet werden kann. Die Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein effizientes Verfahren zur Herstellung eines Stators hierfür aufzuzeigen, welches kostengünstig und verschleißarm ist sowie einen geringen Materialeinsatz sowie einen geringen Werkzeugverschleiß ermöglicht.The object of the invention is to show a translation motor that can be manufactured inexpensively and designed for a large spatial working area. The object of the invention is also to show an efficient method for producing a stator for this purpose, which is cost-effective and low-wear and enables a low use of material and low tool wear.
Die Aufgabe wird in Bezug auf den Translationsmotor durch die in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. In Bezug auf das Herstellungsverfahren wird die Aufgabe durch die in Patentanspruch 6 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.The object is achieved in relation to the translation motor by the features listed in
Erfindungsgemäß weist der Translationsmotor einen aktiven translatorischen Läufer und einen ebenen Stator auf.According to the invention, the translation motor has an active translational rotor and a flat stator.
Als Translationsmotor im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird ein Elektromotor verstanden, bei dem sich mindestens ein Läufer relativ zu einem Stator in einer Ebene translatorisch bewegt. Der Translationsmotor wird damit als Oberbegriff für einen Linearmotor mit einer Antriebsbewegung in einem translatorischen Freiheitsgrad und für einen Planarmotor mit einer Antriebsbewegung in zwei translatorischen Freiheitsgraden verstanden.A translation motor in the sense of the present application is understood to be an electric motor in which at least one rotor moves in a translatory manner relative to a stator in a plane. The translation motor is thus understood as a generic term for a linear motor with a drive movement in one translational degree of freedom and for a planar motor with a drive movement in two translational degrees of freedom.
Der aktive translatorische Läufer ist erfindungsgemäß zu einer X-Achse in einer Statorebene beweglich. Es liegt erfindungsgemäß mindestens ein solcher aktiver translatorischer Läufer vor. Vorteilhaft kann ein erfindungsgemäßer Translationsmotor jedoch auch mehrere aktive translatorische Läufer aufweisen, die dann jeweils selbstständige Bewegungen ausführen können. Soweit der Translatonsmotor mit mehreren aktiven translatorischen Läufern ausgebildet ist, gelten die nachfolgenden Beschreibungsinhalte zu dem translatorischen Läufer zugleich auch für jeden möglichen weiteren translatorischen Läufer.According to the invention, the active translational rotor is movable in relation to an X-axis in a stator plane. According to the invention, there is at least one such active translational rotor. However, a translation motor according to the invention can advantageously also have a plurality of active translational rotors, which can then each execute independent movements. Insofar as the translation motor is designed with several active translational rotors, the following description of the translational rotors apply at the same time to every possible further translational rotors.
Der aktive translatorische Läufer, nachfolgend auch verkürzt als translatorischer Läufer bezeichnet, ist in an sich bekannter Weise ausgebildet. Er weist Spulen zur Erzeugung eines beweglichen magnetischen Feldes auf und erzeugt durch Wechselwirkung mit dem Stator eine Antriebskraft, durch die sich der translatorische Läufer bewegt.The active translational runner, also referred to below for short as a translatory runner, is designed in a manner known per se. It has coils for generating a movable magnetic field and, through interaction with the stator, generates a driving force through which the translatory rotor moves.
Der translatorische Läufer ist dabei zu einer X-Achse translatorisch beweglich. Der Translationsmotor liegt hier als Linearmotor vor. Die X-Achse verläuft hierbei parallel zur Statorebene. Die translatorische Bewegung des aktiven translatorischen Läufers wird entlang der X-Achse vorzugsweise mittels mindestens eines Führungselements, nachfolgend auch als Linearführung bezeichnet, geführt.The translatory rotor can be moved translationally to an X-axis. The translation motor is a linear motor here. The X-axis runs parallel to the stator plane. The translational movement of the active translational rotor is guided along the X axis, preferably by means of at least one guide element, also referred to below as a linear guide.
Der ebene Stator weist erfindungsgemäß eine Oberseite und eine Unterseite auf. Die Oberseite und die Unterseite können die gleiche Beschaffenheit aufweisen. Sie können sich auch optional beispielsweise in Güte, Beschichtung oder Behandlung unterscheiden. So ist es beispielsweise möglich, dass die Oberseite eine andere chemische Beschaffenheit als die Unterseite aufweist um auf diese Weise eine Haftung eines Füllmaterials zur optionalen Ausfüllung der Zahnlücken der Zahnstruktur zu unterstützen oder um umgekehrt einer Anhaftung von Schmutz entgegen zu wirken.According to the invention, the planar stator has an upper side and an underside. The top and the bottom can have the same texture. They can also optionally differ, for example in terms of quality, coating or treatment. For example, it is possible that the upper side has a different chemical composition than the lower side in order to support the adhesion of a filling material for optionally filling the tooth gaps of the tooth structure or, conversely, to counteract the adhesion of dirt.
Die Oberseite weist erfindungsgemäß eine in der X-Achse linear angeordnete Zahnstruktur auf, welche durch Statorzähne und Statorzahnlücken ausgebildet ist.According to the invention, the upper side has a tooth structure which is arranged linearly in the X-axis and which is formed by stator teeth and stator tooth gaps.
Diese Zahnstruktur ist entlang der X-Achse des ebenen Stators angeordnet. Hierbei kann die geometrische Form der Statorzähne nahezu beliebig ausgebildet werden. Sie entspricht vorzugsweise aber einheitlichen einfachen Formen wie Kreisen, Ovalen, Quadraten oder anderen Polygonen jeweils in regelmäßiger wiederholter Abfolge. Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Statorzähnen wird als Zahnlücke bezeichnet, welche vorzugsweise ebenfalls in regelmäßig wiederholter Abfolge angeordnet sind. Die Statorzähne und die Statorzahnlücken bilden jeweils magnetische Polpaare aus.This tooth structure is arranged along the X-axis of the planar stator. Here, the geometric shape of the stator teeth can be designed almost as desired. However, it preferably corresponds to uniform, simple shapes such as circles, ovals, squares or other polygons, each in a regularly repeated sequence. The space between the individual stator teeth is referred to as the tooth gap, which is preferably also arranged in a regularly repeated sequence. The stator teeth and the stator tooth gaps each form magnetic pole pairs.
Erfindungsgemäß weist der ebene Stator einen Schichtenaufbau auf und wird durch eine Basisschicht und eine Strukturschicht gebildet. Hierbei bildet die Basisschicht die Unterseite und die Strukturschicht die Oberseite aus.According to the invention, the flat stator has a layer structure and is through a Base layer and a structure layer are formed. Here, the base layer forms the underside and the structural layer forms the upper side.
Die Oberseite bezeichnet unabhängig von der räumlichen Orientierung immer die Seite, die dem translativen Läufer zugewandt ist. Die Unterseite ist die der Oberseite entgegengesetzte Seite und bezeichnet unabhängig von der räumlichen Orientierung immer die Seite, die bei einer Befestigung des ebenen Stators in der Regel einer Unterstruktur zugewandt ist.Regardless of the spatial orientation, the top side always refers to the side facing the translative runner. The underside is the side opposite the upper side and, regardless of the spatial orientation, always designates the side which, when the flat stator is fastened, generally faces a substructure.
Die Basisschicht ist aus einem weichmagnetischen Werkstoff als flächiges Material und vorzugsweise als ein Stahlblech ausgebildet. Somit kann das Ausgangsmaterial für die Basisschicht beispielsweise auch in Zuschnitten aus kostengünstigem Rollenmaterial bereitgestellt werden.The base layer is formed from a soft magnetic material as a flat material and preferably as a steel sheet. Thus, the starting material for the base layer can also be provided, for example, in blanks made of inexpensive roll material.
Die Strukturschicht ist aus Strukturabschnitten und auch Strukturlückenabschnitten ausgebildet. Strukturabschnitte und Strukturlückenabschnitte liegen dabei in der gleichen Ebene und folgen regelmäßig aufeinander. Als Strukturabschnitte werden Abschnitte aus einem magnetisch wirksamen Material verstanden. Strukturlückenabschnitte können als Freiräume ausgebildet sein oder eine Ausfüllung mit einem magnetisch neutralen Material aufweisen, um so eine glatte Oberfläche an der Oberseite bereitzustellen.The structure layer is formed from structure sections and also structure gap sections. Structure sections and structure gap sections lie in the same plane and regularly follow one another. Structural sections are understood to be sections made of a magnetically effective material. Structure gap sections can be designed as free spaces or have a filling with a magnetically neutral material in order to provide a smooth surface on the upper side.
Die Strukturschicht bildet die Zahnstruktur mit Statorzähnen und Statorzahnlücken aus, wobei die Strukturabschnitte die Statorzähne und die Strukturlückenabschnitte die Statorzahnlücken bilden. Die Geometrie der Zahnstruktur wird somit durch die Geometrie der Strukturabschnitte und der Geometrie der in den Zwischenbereichen zwischen den Strukturabschnitten liegenden Strukturlückenabschnitte bestimmt. Die Strukturabschnitte werden aus einem Strukturschichtausgangsmaterial gewonnen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Strukturschichtausgangsmaterial um ein flächiges Material. Hierbei liegt wie bei dem Basisschichtausgangsmaterial ein weichmagnetischer Werkstoff vor. In einer besonderen Ausbildung der Erfindung handelt es sich bei dem Strukturschichtausgangsmaterial und dem Basisschichtausgangsmaterial um das gleiche Material, beispielsweise um ein als Rollenmaterial vorliegendes Blech.The structure layer forms the tooth structure with stator teeth and stator tooth gaps, the structure sections forming the stator teeth and the structure gap sections forming the stator tooth gaps. The geometry of the tooth structure is thus determined by the geometry of the structure sections and the geometry of the structure gap sections lying in the intermediate areas between the structure sections. The structure sections are obtained from a structure layer starting material. The structure layer starting material is preferably a flat material. As in the case of the base layer starting material, a soft magnetic material is present here. In a particular embodiment of the invention, the structure layer starting material and the base layer starting material are the same material, for example a sheet metal present as roll material.
Vorzugsweise werden die Strukturabschnitte durch Stanzen aus einem Blech gewonnen. Es ist jedoch auch möglich, die Strukturabschnitte durch schneidende Verfahren wie Laserschweißen oder Wasserstrahlschneiden zu erhalten.The structural sections are preferably obtained from sheet metal by punching. However, it is also possible to obtain the structural sections by cutting processes such as laser welding or water jet cutting.
Erfindungswesentlich ist ferner, dass die Basisschicht und die Strukturschicht stoffschlüssig verbunden sind. Vorzugsweise liegt die erfindungsgemäße stoffschlüssige Verbindung als Verklebung mit einem Metallkleber vor. Hierbei bildet der Metallkleber eine Klebeschicht aus.It is also essential to the invention that the base layer and the structure layer are materially connected. The material connection according to the invention is preferably in the form of a bond with a metal adhesive. Here, the metal adhesive forms an adhesive layer.
Somit liegt keine monolitische Statorstruktur vor. Vielmehr handelt es sich um einen mehrschichtigen Stator.There is therefore no monolithic stator structure. Rather, it is a multi-layer stator.
Dem erfindungsgemäßen Stator liegt zu Grunde dass überraschend gefunden wurde, dass der magnetische Fluss, der in den Polpaaren von einem ersten Statorzahn über einen darunter liegenden Bereich der Basisschicht zu einem zweiten Statorzahn führt, nicht funktionsstörend beeinträchtigt wird, obwohl er von den Strukturabschnitten in die Basisschicht und umgekehrt von der Basisschicht in die Strukturschicht übergeht.The stator according to the invention is based on the fact that, surprisingly, it has been found that the magnetic flux that leads in the pole pairs from a first stator tooth via an area of the base layer below to a second stator tooth is not impaired in terms of function, although it flows from the structural sections into the base layer and conversely, it merges from the base layer into the structure layer.
Der erfindungsgemäße mehrschichtige Stator bietet insbesondere den Vorteil einer besonders kostengünstigen Herstellbarkeit, insbesondere wenn die Strukturabschnitte der Strukturschicht durch Stanzverfahren bereitgestellt werden. Dieser Vorteil wird bei langen oder großflächigen Statoren besonders wirksam. Daher ist es ein wichtiger Vorteil der Erfindung, dass sich wirtschaftlich vertretbar sehr großflächige Statoren realisieren lassen, auf denen dann ausreichend Platz zur Verfügung steht, um eine Vielzahl von aktiven translatorischen Läufern selbstständig Bewegungen ausführen zu lassen.The multilayer stator according to the invention offers in particular the advantage of being particularly cost-effective to manufacture, in particular if the structural sections of the structural layer are provided by stamping processes. This advantage is particularly effective with long or large stators. It is therefore an important advantage of the invention that stators with a very large area can be realized in an economically justifiable manner, on which there is then sufficient space available to allow a large number of active translational rotors to execute independently movements.
Im Detail ergibt sich der Kostenvorteil durch die mögliche nahezu materialverlustfreie Fertigung, welcher in bisher nach dem Stand der Technik üblichen Herstellungsverfahren der spanende Abtrag der Statorzahnlücken gegenübersteht.In detail, the cost advantage results from the possible almost material loss-free production, which is offset by the metal removal of the stator tooth gaps in production methods that have been customary according to the state of the art.
Der spanende Abtrag erzeugt vor allem bei der Herstellung von großflächigen Statoren neben dem abgetragenen Material auch einen hohen Verschleiß an den Spanwerkzeugen, welche mitunter mehrfach innerhalb einer Bearbeitung gewartet werden müssen. Als besonderer Vorteil entfällt bei dem erfindungsgemäßen Translationsmotor ein solcher Verschleiß an Spanwerkzeugen. Vielmehr können Stanzwerkzeuge erheblich höhere Standzeiten erreichen.In the manufacture of large-area stators in particular, the metal removal produces not only the material removed but also a high level of wear on the cutting tools, which sometimes have to be serviced several times within one processing. A particular advantage of the translation motor according to the invention is that there is no wear of this kind on the cutting tools. Rather, punching tools can achieve significantly longer service lives.
Weiterhin ergibt sich insbesondere bei der Herstellung (insbesondere bei einem kontinuierlich geführten Auftrag der Strukturschicht auf die Basisschicht) von besonders langen oder großflächigen Statoren eine erhebliche Zeitersparnis gegenüber einem spanenden Verfahren.Furthermore, particularly in the production (in particular in the case of a continuous application of the structure layer to the base layer) of particularly long or large-area stators, there is a considerable saving of time compared to a machining process.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass in einfacher Weise eine freie Wahl der Form der Zahnstruktur möglich ist, während nach dem Stand der Technik bei einem Ausfräsen lediglich Statorzähne mit geradlinigen Begrenzungen ohne erheblichen Aufwand gefertigt werden können.
Zudem kann vorteilhaft eine zusätzliche Materialersparnis erreicht werden, indem die Basisschicht dünn ausgebildet werden kann. Dem liegt der Vorteil zu Grunde, dass anders als bei spanenden subtraktiven Verfahren die sonst erforderlichen Krafteinträge durch ein spanendes Werkzeug nicht erforderlich sind und die Basisschicht weniger stabil ausgebildet werden muss.Furthermore, it is advantageous that a free choice of the shape of the tooth structure is possible in a simple manner, while according to the prior art only stator teeth are included in the milling rectilinear boundaries can be manufactured without considerable effort.
In addition, an additional material saving can advantageously be achieved in that the base layer can be made thin. This is based on the advantage that, unlike in the case of subtractive cutting processes, the otherwise necessary force inputs by a cutting tool are not required and the base layer has to be made less stable.
Ferner ist es für besondere Anwendungsfälle möglich, durch gezielt eingestellte Verformungseigenschaft einer Klebschicht das Schwingungsverhalten des Stators zu beeinflussen.Furthermore, for special applications it is possible to influence the vibration behavior of the stator by specifically setting the deformation properties of an adhesive layer.
Ein weiterer möglicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass für die Basisschicht und für die Strukturschicht unterschiedliche Materialien eingesetzt werden können. So ist es insbesondere möglich, für die Basisschicht ein Material mit optimierter mechanischer Belastbarkeit vorzusehen, während für die Strukturschicht ein Material mit optimierten Bearbeitungseigenschaften vorgesehen werden kann, um beispielsweise ein Stanzen zu vereinfachen und besonders exakt geformte Strukturabschnitte zu erhalten.Another possible advantage of the invention is that different materials can be used for the base layer and for the structural layer. In particular, it is possible to provide a material with optimized mechanical strength for the base layer, while a material with optimized processing properties can be provided for the structure layer, for example to simplify punching and to obtain particularly precisely shaped structural sections.
Andererseits kann zur Kostenoptimierung eine Zahnstruktur eine etwas geringere Präzision als bei einer subtraktiven Formgebung, beispielsweise durch Fräsen, aufweisen. Dies kann zu einer geringeren Präzision der Bewegung des translativen Läufers führen.On the other hand, in order to optimize costs, a tooth structure can have a somewhat lower precision than in the case of subtractive shaping, for example by milling. This can lead to a lower precision of the movement of the translative runner.
Der deutliche Kostenvorteil bei der Fertigung von großflächigen ebenen Statoren ist dem gegenüber erheblich und kompensiert diese Nachteile bei vielen Anwendungen, in denen die erzielbare Präzision ausreichend ist.The clear cost advantage in the production of large-area, flat stators is considerable in comparison and compensates for these disadvantages in many applications in which the achievable precision is sufficient.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung weist der ebene Stator in der X-Achse und zusätzlich in einer Y-Achse eine planar angeordnete Zahnstruktur auf, welche durch Statorzähne und Statorzahnlücken ausgebildet ist.
Hierzu ist das Grundmuster, welches durch die Verteilung von Statorzähnen und Statorzahnlücken erzeugt wird, sowohl in der X-Achse als auch in der Y- Achse symmetrisch und wiederholbar.According to a first advantageous development, the flat stator has a planar tooth structure in the X-axis and additionally in a Y-axis, which is formed by stator teeth and stator tooth gaps.
For this purpose, the basic pattern, which is generated by the distribution of stator teeth and stator tooth gaps, is symmetrical and repeatable both in the X-axis and in the Y-axis.
Entsprechend dieser vorteilhaften Weiterbildung ist der aktive translatorische Läufer linear zu der X-Achse und der Y-Achse in der Statorebene beweglich.
Der Translationsmotor ist somit als ein Planarmotor ausgebildet. Es liegen zwei lineare Freiheitsgrade der Läuferbewegung vor, so dass der Läufer jede Position in der Fläche über dem Stator einnehmen kann.In accordance with this advantageous development, the active translational rotor can be moved linearly in relation to the X-axis and the Y-axis in the stator plane.
The translation motor is thus designed as a planar motor. There are two linear degrees of freedom of the rotor movement, so that the rotor can assume any position in the area above the stator.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Strukturschicht als ein Stanzblech ausgebildet.
Als Stanzblech im Sinne dieser Weiterbildung ist zu verstehen, dass die Strukturabschnitte mittels Stanzen aus einem Blech erhalten werden.According to a further advantageous development, the structure layer is designed as a punched sheet metal.
A punched sheet metal in the sense of this development is to be understood as meaning that the structural sections are obtained from a sheet metal by means of punching.
Hierbei ist es als besonderer Vorteil möglich, praktisch ohne Materialverlust Strukturabschnitte bereitzustellen und durch deren beabstandete Anordnung auf der Basisschicht die Strukturlückenabschnitte zu erzeugen.In this case, it is possible as a particular advantage to provide structure sections with practically no loss of material and to produce the structure gap sections through their spaced arrangement on the base layer.
Alternativ besteht insbesondere bei einem Stator für einen Linearmotor der Vorteil, dass die Strukturlückenabschnitte in der Weise aus dem Ausgangsblech herausgestanzt werden, dass die Strukturabschnitte beispielsweise durch einen verbleibenden Randsteg weiterhin verbunden und so in ihrer relativen Lagebeziehung zueinander festgelegt sind. Diese Variante hat den Vorteil, dass die Anordnung der Strukturabschnitte auf der Basisschicht mit hoher Präzision bei zugleich geringem Aufwand durchgeführt werden kann.Alternatively, particularly in the case of a stator for a linear motor, there is the advantage that the structure gap sections are punched out of the starting sheet in such a way that the structure sections continue to be connected, for example by a remaining edge web, and are thus fixed in their relative positional relationship to one another. This variant has the advantage that the structure sections can be arranged on the base layer with high precision and at the same time with little effort.
In jeder Variante handelt es sich bei der Ausbildung als Stanzblech um eine besonders kostengünstige Lösung.In each variant, the design as a stamped sheet is a particularly cost-effective solution.
Gemäß einer nächsten vorteilhaften Weiterbildung sind die Basisschicht und die Strukturschicht mittels einer Zwischenschicht verbunden.According to a next advantageous development, the base layer and the structure layer are connected by means of an intermediate layer.
Die Zwischenschicht kann gemäß dieser Weiterbildung insbesondere als eine Klebeschicht vorliegen. Die Klebeschicht kann vorteilhaft beispielsweise auf die Basisschicht aufgetragen werden, so dass dann hierauf die Strukturabschnitte angeordnet werden können. Die Klebeschicht stellt auf diese Weise den stoffschlüssigen Verbund her.According to this development, the intermediate layer can in particular be present as an adhesive layer. The adhesive layer can advantageously be applied to the base layer, for example, so that the structural sections can then be arranged thereon. In this way, the adhesive layer creates the cohesive bond.
Gemäß einer weiterführenden vorteilhaften Weiterbildung ist die Zwischenschicht als Klebefolie ausgebildet.According to a further advantageous development, the intermediate layer is designed as an adhesive film.
Diese Weiterbildung sieht vor, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Basisschicht und der Strukturschicht mittels einer Klebefolie vorliegt. Die Klebefolie bildet eine Zwischenschicht aus, so dass der erfindungsgemäße Mehrschichtstator in dieser Weiterbildung eine Basisschicht, eine Zwischenschicht und eine Strukturschicht aufweist.This development provides that the material connection between the base layer and the structural layer is present by means of an adhesive film. The adhesive film forms an intermediate layer, so that the multilayer stator according to the invention in this development has a base layer, an intermediate layer and a structure layer.
Vorteilhaft ermöglicht es die Klebefolie als Zwischenschicht, die Strukturabschnitte zunächst auf der Klebefolie anzuordnen. Nachfolgend kann dann die Klebefolie mit den angeordneten Strukturabschnitten auf die Basisschicht aufgebracht werden. Hierbei kann besonders vorteilhaft auch ein Rollauftrag erfolgen. Ferner besteht der Vorteil, dass mittels der Klebefolie eine definierte Dicke der Zwischenschicht sichergestellt wird, so dass die magnetischen Eigenschaften des erhaltenen Stators besonders gleichmäßig sind.As an intermediate layer, the adhesive film advantageously makes it possible to initially arrange the structural sections on the adhesive film. The adhesive film with the arranged structural sections can then subsequently be applied to the base layer. A roller application can also be carried out particularly advantageously here. There is also the advantage that a defined thickness of the intermediate layer is ensured by means of the adhesive film, so that the magnetic properties of the stator obtained are particularly uniform.
Das Verfahren zur Herstellung eines Stators eines Translationsmotors weist erfindungsgemäß folgende Verfahrensschritte auf:
- a) Bereitstellen eines flächigen Basisschichtausgangsmaterials und eines flächigen Strukturschichtausgangsmaterials
- b) Erzeugen der Strukturabschnitte aus dem Strukturschichtausgangsmaterial
- c) Erzeugen der Zahnstruktur mittels Anordnen der Strukturabschnitte auf dem Basisschichtausgangsmaterial unter Ausbildung der Strukturlückenabschnitte und Erhalten der Strukturschicht sowie stoffschlüssiges Verbinden der Strukturschicht mit dem Basisschichtausgangsmaterial und Erhalten des Stators, wobei die Zahnstruktur mittels der Strukturabschnitte und der Strukturlückenabschnitte an der Oberseite erzeugt wird
- a) providing a flat base layer starting material and a flat structure layer starting material
- b) producing the structure sections from the structure layer starting material
- c) Generating the tooth structure by arranging the structural sections on the base layer starting material with the formation of the structural gap sections and maintaining the structural layer as well as material connection of the structural layer with the base layer starting material and maintaining the stator, the tooth structure being generated by means of the structural sections and the structural gap sections on the upper side
Im Folgenden werden die Verfahrensschritte näher beschrieben:
- a) Bereitstellen eines flächigen Basisschichtausgangsmaterials und eines flächigen Strukturschichtausgangsmaterials
- b) Erzeugen der Strukturabschnitte aus dem Strukturschichtausgangsmaterial
- c) Erzeugen der Zahnstruktur mittels Anordnen der Strukturabschnitte auf dem Basisschichtausgangsmaterial unter Ausbildung der Strukturlückenabschnitte und Erhalten der Strukturschicht sowie stoffschlüssiges Verbinden der Strukturschicht mit dem Basisschichtausgangsmaterial und Erhalten des Stators, wobei die Zahnstruktur mittels der Strukturabschnitte und der Strukturlückenabschnitte an der Oberseite erzeugt wird
- a) providing a flat base layer starting material and a flat structure layer starting material
- b) producing the structure sections from the structure layer starting material
- c) Generating the tooth structure by arranging the structural sections on the base layer starting material with the formation of the structural gap sections and maintaining the structural layer as well as material connection of the structural layer with the base layer starting material and maintaining the stator, the tooth structure being generated by means of the structural sections and the structural gap sections on the upper side
In dem Verfahrensschritt c) erfolgt das Erzeugen der Zahnstruktur. Dies erfolgt zunächst durch das Anordnen der Strukturabschnitte auf dem Basisschichtausgangsmaterial. Durch die Festlegung der Lagebeziehung der Strukturabschnitte zueinander in der Ebene der Strukturschicht wird zugleich die Ausbildung der Strukturlückenabschnitte durchgeführt. Die Festlegung der Lagebeziehung kann in der Weise erfolgen, dass die Strukturabschnitte einzeln vorliegen und positioniert werden. Alternativ können die Strukturabschnitte, insbesondere für einen Stator eines Linearmotors, miteinander verbunden und somit bei dem Anordnen auf dem Basisschichtausgangsmaterial bereits in ihrer Lagebeziehung zueinander festgelegt sein. In einer weiteren Variante können die Strukturabschnitte zunächst auf einer Folie, insbesondere Klebefolie unter Herstellung einer Lagebeziehung angeordnet werden und dann durch Übertragung auf dem Basisschichtausgangsmaterial unter Aufrechterhaltung dieser Lagebeziehung angeordnet werden.The tooth structure is produced in process step c). This is done initially by arranging the structure sections on the base layer starting material. By defining the positional relationship of the structure sections to one another in the plane of the structure layer, the structure gap sections are formed at the same time. The positional relationship can be determined in such a way that the structural sections are present and positioned individually. Alternatively, the structural sections, in particular for a stator of a linear motor, can be connected to one another and thus their positional relationship to one another can already be defined when they are arranged on the base layer starting material. In a further variant, the structural sections can first be arranged on a film, in particular adhesive film, with the establishment of a positional relationship, and then arranged by transfer onto the base layer starting material while maintaining this positional relationship.
Weiterhin erfolgt im Verfahrensschritt c) das Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung. Bevorzugt werden hierbei die Strukturabschnitte auf das Basisschichtmaterial aufgeklebt. Von diesem Verfahrensschritt umfasst ist hierbei sowohl ein Kleberauftrag auf der nach oben gerichteten Seite des Basisschichtausgangsmaterials, ein Kleberauftrag auf der nach unten gerichteten Seite der Strukturabschnitte als auch ein beidseitiger Kleberauftrag. Ferner kann die stoffschlüssige Verbindung auch mittels einer Klebefolie erfolgen. Umfasst sind auch andere stoffschlüssige Verbindungen.
Ferner ist es möglich, zugleich mit der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung auch die Bereiche der Strukturlückenabschnitte beispielsweise mit einem Kunstharz auszugießen und so eine ebene Oberfläche auf der Oberseite zu erhalten.Furthermore, in process step c), the material connection is established. In this case, the structure sections are preferably glued onto the base layer material. This method step encompasses both an application of adhesive on the upwardly directed side of the base layer starting material, an application of adhesive on the downwardly directed side of the structure sections and a double-sided application of adhesive. Furthermore, the material connection can also be made by means of an adhesive film. Other material connections are also included.
Furthermore, it is possible, at the same time as the material connection is produced, to also pour the areas of the structural gap sections, for example with a synthetic resin, and thus to obtain a flat surface on the upper side.
Somit werden im Verfahrensschritt c) durch die Herstellung der Strukturabschnitte die Statorzähne und durch die Herstellung der Strukturlückenabschnitte die Statorzahnlücken ausgebildet.Thus, in method step c), the stator teeth are formed by the production of the structural sections and the stator tooth gaps are formed by the production of the structural gap sections.
Mit Abschluss des Verfahrensschritts c) wird aus dem Basisschichtausgangsmaterial die Basisschicht und aus dem Strukturschichtausgangsmaterial die Strukturschicht erhalten.Upon completion of method step c), the base layer is obtained from the base layer starting material and the structure layer is obtained from the structure layer starting material.
Es wird ferner in Bezug auf die Verfahrensschritte a) bis c) auf die Beschreibungsinhalte zu dem ebenen Stator des Translationsmotors Bezug genommen, welche hier in gleicher Weise gelten. Durch das Verfahren wird ein Stator eines Translationsmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt.With regard to method steps a) to c), reference is also made to the content of the description of the planar stator of the translation motor, which apply here in the same way. A stator of a translation motor according to one of
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird im Verfahrensschritt b) das Erzeugen der Strukturabschnitte aus dem Strukturschichtausgangsmaterial mittels Stanzen durchgeführt.According to an advantageous development of the method, in method step b) the structure sections are produced from the structure layer starting material by means of punching.
Das Stanzen kann so erfolgen, dass einzelne Strukturabschnitte erhalten werden, die nicht miteinander im Verbund stehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einfache quadratische, rechteckige oder auch runde Blechplätten handeln. Ein solches Durchführen dieses Verfahrensschritts ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Stator für einen Planarmotor bereitgestellt werden soll. Dieser Verfahrensschritt kann aber auch so erfolgen, dass die Strukturabschnitte verbunden bleiben und lediglich das Blech an den Bereichen für die auszubildenden Strukturlückenabschnitte herausgestanzt wird.
Ergänzend gelten zu dieser Weiterbildung die Beschreibungsinhalte zur dem abhängigen Anspruch 3 in entsprechender Weise.The punching can be done in such a way that individual structural sections are obtained that are not connected to one another. This can be, for example, simple square, rectangular or also round sheet metal plates. Carrying out this method step in this way is particularly advantageous when a stator is to be provided for a planar motor. However, this method step can also be carried out in such a way that the structure sections remain connected and only the sheet metal is punched out in the areas for the structure gap sections to be formed.
In addition, the description of the
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahren wird im Verfahrensschritt c) das Anordnen der Strukturabschnitte mittels eines Vorpositionierens der Strukturabschnitte auf einer Transferfolie und eines nachfolgenden Übertragens der Strukturabschnitte mittels der Transferfolie auf das Basisschichtausgangsmaterial durchgeführt.According to a further advantageous development of the method, in method step c) the structure sections are arranged by prepositioning the structure sections on a transfer film and then transferring the structure sections to the base layer starting material by means of the transfer film.
Entsprechend dieser Weiterbildung ist es möglich, die Strukturabschnitte zunächst auf einer Transferfolie anzuordnen und hierbei deren Lagebeziehung zueinander herzustellen. Vorzugsweise werden dabei die Strukturabschnitte mit deren Oberseite an der Transferfolie zur Anhaftung gebracht. Dies ermöglicht es, die Strukturabschnitte in einfacher Weise unter Aufrechterhaltung der Lagebeziehung auf dem Basisschichtmaterial anzuordnen, wobei zugleich ein vorheriger Klebstoffauftrag auf die der Transferfolie gegenüberliegende Seite der Strukturabschnitte in technologisch vorteilhafter Weise erfolgen kann. Nach Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung kann dann die Transferfolie abgezogen werden. Alternativ kann diese verbleiben, um ein einheitliche geschlossene Oberfläche auf der Oberseite bereitzustellen.
Eine so mit Strukturabschnitten bestückte Transferfolie kann zudem insbesondere als Rollenmaterial bereitgestellt werden. Insbesondere wenn auch das Basisschichtausgangsmaterial als Rollenmaterial bereitgestellt wird, kann in vorteilhafter Weise die Anordnung der Strukturabschnitte auf dem Basisschichtausgangsmateria) und das Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung in einem besonders wirtschaftlichen kontinuierlichen Aufrollverfahren durchgeführt werden.According to this development, it is possible to initially arrange the structural sections on a transfer film and to establish their positional relationship to one another. In this case, the structure sections are preferably made to adhere to the transfer film with their upper side. This makes it possible to arrange the structure sections in a simple manner while maintaining the positional relationship on the base layer material, whereby at the same time a prior application of adhesive to the side of the structure sections opposite the transfer film can take place in a technologically advantageous manner. After the material connection has been established, the transfer film can then be peeled off. Alternatively, this can be left to provide a uniform closed surface on the top.
A transfer film equipped with structural sections in this way can also be provided in particular as roll material. In particular if the base layer starting material is also provided as roll material, the arrangement of the structural sections on the base layer starting material and the production of the material connection can advantageously be carried out in a particularly economical, continuous roll-up process.
Gemäß einer hierauf aufbauenden Weiterbildung des Verfahrens ist die Transferfolie durch die Klebefolie ausgebildet, wobei das stoffschlüssige Verbinden mittels der Klebefolie durchgeführt wird und wobei die Klebefolie die Zwischenschicht ausbildet.According to a further development of the method based on this, the transfer film is formed by the adhesive film, the material connection being carried out by means of the adhesive film and the adhesive film forming the intermediate layer.
Bei dieser Weiterbildung werden die Strukturabschnitte mit deren Unterseite auf der als Klebefolie ausgebildete Transferfolie angeordnet. Die Klebefolie weist eine beidseitige Klebeschicht auf. Mit der den Strukturabschnitten gegenüberliegenden Seite wird die Klebefolie dann auf das Basisschichtausgangsmaterial aufgeklebt. Die Klebefolie verbleibt dann als Zwischenschicht zwischen der Basisschicht und der Strukturschicht. Ergänzend gelten die Beschreibungsinhalte zu dem abhängigen Anspruch 4 in entsprechender Weise.In this development, the structure sections are arranged with their underside on the transfer film designed as an adhesive film. The adhesive film has an adhesive layer on both sides. With the side opposite the structural sections, the adhesive film is then glued onto the base layer starting material. The adhesive film then remains as an intermediate layer between the base layer and the structural layer. In addition, the description of the
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von
-
1 Schichtendarstellung eines ebenen Stators (Seitenansicht) -
2 ebener Stator eines Linearmotors (Draufsicht) -
3 ebener Stator eines Planarmotors (perspektivische Ansicht) -
4 ebener Stator (Draufsicht) -
5 Translationsmotor als Planarmotor (Draufsicht) -
6 ebener Stator in verschiedenen Ausführungen (Draufsicht) -
7 Herstellung des ebenen Stators mittels eines kontinuierlichen Rollverfahrens
-
1 Layer representation of a flat stator (side view) -
2 flat stator of a linear motor (top view) -
3 flat stator of a planar motor (perspective view) -
4th flat stator (top view) -
5 Translation motor as planar motor (top view) -
6th flat stator in various designs (top view) -
7th Manufacture of the flat stator using a continuous rolling process
In
Der ebene Stator
Die Zahnstruktur
The
The tooth structure
In
In
Die Zahnstruktur
The tooth structure
Durch das Auftragen wird die stoffschlüssige Verbindung hergestellt und aus dem Basisschichtausgangsmaterial die Basisschicht
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- translatorischer Läufertranslational runner
- 22
- ebener Statorflat stator
- 33
- StatorebeneStator plane
- 3a3a
- RahmenkonstruktionFrame construction
- 3b3b
- Führungenguides
- 44th
- Unterseitebottom
- 55
- OberseiteTop
- 66th
- BasisschichtBase layer
- 77th
- StrukturschichtStructural layer
- 88th
- ZahnstrukturTooth structure
- 99
- StatorzähneStator teeth
- 1010
- StatorzahnlückenStator tooth gaps
- 1111
- StrukturabschnitteStructure sections
- 1212th
- StrukturlückenabschnitteStructure gap sections
- 1313th
- ZwischenschichtIntermediate layer
- 1414th
- UnterstrukturSubstructure
- 1515th
- TransferfolieTransfer film
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020001284.1A DE102020001284A1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Translation motor and method of manufacturing a stator for such a translation motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020001284.1A DE102020001284A1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Translation motor and method of manufacturing a stator for such a translation motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020001284A1 true DE102020001284A1 (en) | 2021-09-02 |
Family
ID=77271451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020001284.1A Pending DE102020001284A1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Translation motor and method of manufacturing a stator for such a translation motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020001284A1 (en) |
Citations (5)
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---|---|---|---|---|
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US6114780A (en) | 1998-11-23 | 2000-09-05 | Electroglas, Inc. | Electromagnetic actuating mechanism |
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DE102009051974A1 (en) | 2009-11-04 | 2011-05-05 | Festo Ag & Co. Kg | Linear direct drive, has perforated plate attached on coupling plate to form fixed connection, which is attached on carrier that extends in rotor movement direction and supports force acting on connection during movement of rotor |
-
2020
- 2020-02-28 DE DE102020001284.1A patent/DE102020001284A1/en active Pending
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