DE19604643A1 - Linearmotor mit integrierter Kühlung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Linearmotor gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Linearmotoren werden bei modernen Produktionsmaschinen aufgrund ihrer besonderen Schnelligkeit und Präzision immer häufiger anstelle von konventionellen Rotationsmotoren und deren mechanischen Transmissions­ gliedern verwendet, wobei in der Regel das Primär- und Sekundärteil des Linearmotors direkt an das zu bewegende Maschinenteil angekoppelt ist. Da jedoch in der Läuferwicklung des Primärteils infolge des ohmschen Widerstandes und im Sekundärteil eines Asynchron-Linearmotors infolge von Wirbelströmen erhebliche Verlustwärme entsteht, fallen in unmittel­ barer Nähe des zu bewegenden Maschinenteils unerwünschte Wärmemengen an.

Es ist bekannt, zur Wärmeabfuhr mit Kühlflüssigkeit durchströmte Kühl­ rohre im Grunde der Nuten anzuordnen, die im Primärteil die Läuferwick­ lung enthalten. Diese Einlegeart ist jedoch zeitaufwendig und wegen der Verengungen an den Nutöffnungen sehr schwierig durchzuführen. Im Falle von Defekten an den Kühlrohren sind diese auch wegen der gleichzeitigen Belegung der Nuten mit den Läuferwicklungen mit vertretbarem Aufwand auch nicht mehr auswechselbar.

Im weiteren ist es bekannt, auf den den Nutenseiten vom Primär- und Sekundärteil gegenüberliegenden Rückenflächen mit Kühlflüssigkeit durchströmte Plattenwärmetauscher anzuordnen, die jedoch eine hohe, kostenintensive Bearbeitungsgenauigkeit und ein zusätzliches Bauvolumen beanspruchen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Kühlvor­ richtung mit der im Primär- und/oder Sekundärteil eines Linearmotors die anfallende Verlustwärme mit einfachem Bauaufwand und ohne das Bauvolumen des Linearmotors zu vergrößern abgeführt werden kann, wobei die Flächen des Primär- und/oder Sekundärteils mit denen der Linear­ motor an die zu bewegenden Maschinenteile einer Produktionsmaschine an­ geschlossen werden soll, möglichst temperaturneutral gehalten werden sollen, um den Arbeitsbereich der Produktionsmaschine von störender Wärmebeaufschlagung freihalten zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen des erfindungsgemäßen Linearmotors ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Draufsicht auf ein Ausführungs­ beispiel eines Linearmotors, mit mäanderförmig verlegtem Kühl­ rohr,

Fig. 2 die Seitenansicht des Primärteils nach Fig. 1,

Fig. 3 in schematischer Darstellung die Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel des Primärteils eines Linearmotors mit zu beiden Seiten des Primärteils angeordneten Sammelkanälen und

Fig. 4 die Seitenansicht des Primärteils nach Fig. 3.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Primärteil 1 eines ansonsten nicht näher dargestellten Linearmotors. Das Primärteil 1 besteht aus einem Eisenkör­ per 2, der aus geschichteten Blechelementen 3 zusammengesetzt ist. Die Blechelemente 3 sind mit Ausstanzungen versehen, die im geschichteten Eisenkörper 2 auf der Nutseite 4 Nuten 5 und auf der der Nutseite 4 ge­ genüberliegenden Rückenfläche 6 Kühlnuten 7 ergeben. Die Nuten 5 sind an den Nutöffnungen verengt und dienen zur Aufnahme der Läuferwicklungen (nicht dargestellt). In den Kühlnuten 7 ist ein Kühlrohr 8 mäanderförmig verlegt. Zur Herstellung eines guten Wärmeaustausches ist das Kühlrohr 8 in die Kühlnuten 7 eingepreßt oder unter Zwischenlage eine Klebers mit guter Wärmeleitfähigkeit eingeklebt. Das Kühlrohr 8 kann ferner in den Kühlnuten 7 durch Schweißen, Löten oder Vergießen mit Vergußmasse fixiert sein. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, das Kühlrohr 8 in einer Kühlnut 7 zu fixieren, deren Öffnung verengt ist, wobei das Kühlrohr 8 beim Einsetzen entsprechend elastisch verformt wird un in seiner Endposition formschlüssig in der Kühlnut 7 gehalten ist. Grund­ sätzlich sind die vorbeschriebenen Befestigungsmethoden in beliebiger Weise auch in Kombination anwendbar.

Das Kühlrohr 8 ist in schräg zur Längserstreckung des Eisenkörpers 2 verlaufenden Kühlnuten 7 verlegt, wobei der Zulauf 9 und der Ablauf 10 des Kühlrohres 8 an den entgegengesetzten Endflächen 11 und 12 des Eisenkörpers 2 angeordnet sind. Die Kühlnuten 7 sind so angeordnet, daß genügend Raum für Bohrungen 13 besteht, in die Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) einschraubbar sind, mit denen das Primärteil 1 mit der Rückenfläche 6 direkt an das zu bewegende Maschinenteil (nicht dargestellt) verschraubbar ist. Infolge der in der Rückenfläche 6 verlegten Kühlrohre 8 kann diese temperaturneutral gehalten werden, so daß aus dem ohmschen Widerstand resultierende Störeinflüsse ausge­ schlossen werden können.

In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Primärteil 1 von einem aus einem mäanderförmigen Kühlrohr 8 bestehenden Kühlkreislauf in Längsrichtung durchströmt.

Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit mehrere Kühlkreisläufe vorzusehen, wobei die Kühlrohre zweier benachbarter Kühlnuten gleichsin­ nig oder gegensinnig mit Kühlmitteln durchströmt werden können, die unterschiedlichen Kühlkreisläufen angehören. Die Kühlkreisläufe können dabei das Primärteil in seiner Längserstreckung insgesamt oder nur abschnittsweise mäanderförmig durchströmen. Mit den vorbeschriebenen Verlegungsarten für die Kühlrohre können je nach Einsatzanforderung des Primärteils die Maßgaben erfüllt werden, eine gleichförmig temperatur­ neutrale Rückenfläche des Primärteils zu schaffen.

Die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2, das Kühlrohr 28 ist jedoch nicht durchgehend mäanderförmig sondern nur abschnittsweise in den Kühlnuten 27 verlegt. Die Abschnitte der Kühlrohre 28 werden über einen auf der einen Seite des Primärteils 21 bzw. des Eisenkörpers 22 angeordneten Vorlauf-Sammelkanal 40 mit frischem Kühlmittel versorgt, das nach einer Querdurchströmung des Eisenkörpers 22 über einen Rücklauf-Sammelkanal 41 abgeführt wird.

Die Fig. 3 und 4 zeigen das Grundprinzip der Kühlmittelzufuhr und -abfuhr mittels an der Seite des Eisenkörpers angebrachten Vorlauf- und Rücklauf-Sammelkanäle, wobei zur Schaffung einer möglichst gleichförmi­ gen Kühlung der Rückenfläche 26 des Eisenkörpers 22 auch mehrere Kreis­ läufe vorgesehen sein können, mittels derer die Kühlrohre 28 zweier benachbarter Kühlnuten 27 gegensinnig mit Kühlmittel aus unterschiedli­ chen Kühlkreisläufen durchströmt werden können. Zu diesem Zweck müßten an jeder Seite des Primärteils 1 jeweils mindestens ein Vorlauf-Sammel­ kanal und ein Rücklauf-Sammelkanal angeordnet sein, so daß Kühlkreisläu­ fe geschaffen werden können, die die Rückenfläche des Primärteils infolge einer gegensinnigen Durchströmung weitestgehend gleichförmig zur Abkühlung bringen.

Die vorbeschriebenen Maßnahmen betreffen die Kühleinrichtungen in den Rückenflächen 6, 26 von Primärteilen 1, 11 von Linearmotoren, mit denen die in den Läuferwicklungen entstehende Verlustwärme abführbar ist.

Mit den gleichen Kühleinrichtungen können auch die Rückenflächen der hier nicht näher beschriebenen Sekundärteile von Asynchron-Linearmotoren ausgestattet werden, bei denen die durch Wirbelströme hervorgerufene Verlustwärme abgeführt werden muß. In gleicher Weise wie bei den Primär­ teilen kann dabei die Rückenfläche des Sekundärteils auf ein temperatur­ neutrales Maß abgekühlt werden, so daß auch durch das Sekundärteil eines Asynchron-Linearmotors an dessen Einsatzort keine Störeinflüsse infolge Verlustwärme hervorgerufen werden können.

Claims (11)

1. Linearmotor, mit einem Primärteil und einem Sekundärteil, dessen Länge in Bewegungsrichtung des Linearmotors größer als die Länge des Primärteils ist, wobei das Primärteil und das Sekundärteil jeweils einen, vorzugsweise aus Elektroblechen zusammengesetzten, genuteten Eisenkern aufweisen, in den Nuten des Primärteil-Eisenkerns eine ein- oder mehrphasige Läuferwicklung und in den Nuten des Sekundärteil-Eisen­ kerns Leiterstäbe angeordnet sind und wobei den Eisenkern des Primär- und/oder Sekundärteils mit Kühlmittel durchströmte Kühlrohre durchlau­ fen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (8, 28) auf den den Nuten (4) abgewandten Rückenflächen (6, 26) der Eisenkörper (2, 22) des Primär- (1) und/oder Sekundärteils in Kühlnuten (7, 27) angeordnet sind.

2. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlnuten (7, 27) quer zur Längserstreckung der Eisenkörper (2, 22) des Primär- (1) und/oder Sekundärteils verlaufen.

3. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlnuten (7, 27) parallel zur Längserstreckung der Eisenkörper (2, 22) des Primär- (1) und/oder Sekundärteils verlaufen.

4. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlnuten (7, 27) schräg zur Längserstreckung der Eisenkörper (2, 22) des Primär- (1) und/oder Sekundärteils verlaufen.

5. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kühlrohre (8, 28) in die Kühlnuten (7, 27) eingepreßt sind.

6. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kühlrohre (8, 28) mäanderförmig gebogen sind, wobei Anfang und Ende der Kühlrohranordnung an den entgegengesetzten Endflä­ chen (11, 12; 31, 32) der Eisenkörper (2, 22) des Primär- (1) und/oder Sekundärteils angeordnet sind.

7. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kühlrohre (8) mäanderförmig gebogen sind, wobei Anfang und Ende der Kühlrohranordnung an einer Endfläche der Eisenkörper (2) des Primär- (1) und/oder Sekundärteils angeordnet sind.

8. Linearmotor nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kühlrohre aus zwei oder mehreren gegensinnig mit Kühlflüssigkeit durchströmten Kreisläufen bestehen, die in den Kühlnuten (27) nach der Maßgabe verlegt sind, daß benachbarte Kühlrohrabschnitte in unterschiedlichen Richtungen mit Kühlflüssigkeit durchströmt werden.

9. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Kühlnuten (27) Kühlrohrabschnitte (28) verlegt sind, die an zu beiden Seiten der Eisenkörper (22) des Primär- (1) und/oder Sekundärteils angeordneten, als Vorlauf- und Rücklaufleitungen dienenden Sammelkanälen (40, 41) angeschlossen sind.

10. Linearmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere, jeweils aus in den Kühlnuten (27) verlegten Kühlrohrab­ schnitten (28), einem Vorlauf-Sammelkanal (40) und einem Rücklauf-Sam­ melkanal (41) bestehende Kreislaufkanäle angeordnet sind, wobei die Kühlrohrabschnitte (28) nach der Maßgabe verlegt sind, daß zwei benach­ barte Kühlrohrabschnitte (28) unterschiedlichen Kreisläufen angehören und gegensinnig mit Kühlflüssigkeit durchströmt werden.

11. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eisenkörper (2, 22) des Primär- (1) und/oder Sekun­ därteils aus einem aus einzelnen Blechelementen (3) geschichteten Blech­ körper besteht, wobei die Kühlnuten (7, 27) zur Aufnahme der Kühlrohre (8, 28) durch Stanzen hergestellt sind.