JP4427544B2 - 可動負荷用の無接触エネルギー供給部 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に記載されたリニアモータ、有利には産業オートメーションのプロセスにおいて使用されるリニアモータの二次側部分（可動部分）上の電気的負荷の供給に関する。

欧州特許第０５８０１０７Ｂ１号に、磁気式浮上システムが記載されている。この磁気浮上システムは搬送の目的で、直線状およびカーブ状の距離部分によって構成されている。ここでは、二次側部分に固定された調整装置による、二次側部分の負荷に依存したエアギャップの調整に重点が置かれている。このような調整装置には、１０ｋＨｚの電圧源を伴う誘導ループを介して、無接触にエネルギーが供給される。しかしこの誘電ループは、直線状区間部分にのみ設けられる。カーブ走行時には、浮上車両に配置されたエネルギー用バックアップバッテリが給電しなければならない。この装置の欠点は、一方では、誘導性エネルギー結合が間断なく区間に沿って行われることであり、他方では、高い周波数の変化磁界（Wechselfeldes）を形成するための回路技術的な措置の他に、付加的な材料コスト、製造コストおよび実現経費が必要不可欠であるということである。これは距離の長さに比例して増大し、ひいてはコンポーネントは非常に値段が高い（図６；１１欄、１４行から）並びに定期的なメンテナンスを必要とする。

米国特許第６５０２５１７Ｂ１号には同じように、磁気式浮上システムが記載されている。ここでは無接触エネルギー伝送も取り上げられている。しかし、このエネルギー伝送のような具体的な使用点はほぼ見つけられない（図１、欄５、行１９から、および請求項）。この文献でも、移動のための磁界（参照点８，８．１および８．２，図１）およびエネルギー伝送装置（参照点９，図１）が機械的に相互に別個にされて構成されているのが明確に読み取れる。従って、文献ＥＰ０５８０１０７Ｂ１号によって特許された発明と類似した欠点が生じる。

本発明の課題は、挙げられるべき付加的な材料コストおよび／または製造コストおよび二次側部分上の付加的な電圧源無しに、リニアモータの可動部分（二次側部分）に取り付けられた電気的負荷に対する無接触エネルギー供給部を実現することである。さらにこの装置は、ノイズの影響を受けにくい。

前述の課題は、請求項１の特徴部分に記載された構成によって解決される。本発明は、全ての必要なポイントを満たし、付加的な機構がほぼ関与していないので、殊に要求されている整備しやすさを確実にする、無接触エネルギー伝送を保証する。付加的なエネルギー供給フィールドを、移動フィールド（変化磁界:Wanderfeldes）形成のために使用される磁界形成コイルに入力結合させ、いずれにせ既に存在しているリニアモータコンポーネント（一次側部分）をこれに関連して使用することによって、付加的な材料コスト並びに製造コストおよび取り付けコストを省くことができる。リニアモータの二次側部分と一次側部分は本発明の解決方法では、機械的なコンポーネント（誘導ループ、付加的な巻き線等）ぶんだけ拡張されるのではない。エネルギー伝送インタフェースだけが付加的に必要とされる。エネルギー伝送に必要な電界を、磁界形成巻き線に入力結合（Einkopplung）させるためのコイル給電の回路技術的な拡張も行われなければならない。しかしこのような措置にかかるコストは比較的少ない。

負荷とは、移動ないし運動調整のための機能ブロックないしは位置検出のためのデータ処理装置であり、ひいては接続されたセンサおよび／または通信手段のことである。これによってこの装置は、使用可能領域に関して全体的に非常に柔軟になる。独立して作動する多数の二次側部分を有する複雑な搬送装置、包装装置およびオートメーション化装置から、簡単な直線運動の実現まで、全ての実施形態が可能であり、かつ実現可能である。

この方法によって、プロセスエネルギー自体が二次側部分上に無接触に伝送される。この関連においてプロセスエネルギーとは、駆動に関連する負荷の供給にではなく、プロセス内の過程の実行に必要なエネルギーのことである。これは例えば、包装機による、充填後の食品用のフィルムの溶着であり得る。任意の別の使用形態が可能である。従って産業用機械内での使用時には、二次側部分上の少なくとも１つの負荷がプロセスに関連する装置であることが提案される。この装置は、産業プロセス内の処理ステップを担う。

有利には、本発明に相応したリニアモータから構成された走行距離区間のモジュール化および拡張性のために、これは次のように構成されるべきであろう。すなわち、単相式または多相式に駆動制御され、移動調整部ないし運動調整部を有しているように構成されるべきである。これは殊に、直線状区間部分およびカーブ状区間部分を伴うモジュール様式搬送装置に用である。これらの区間部分は区間コースを構成している。これは情報伝送インタフェースを介して通信する少なくとも１つの二次側部分を伴う。この二次側部分は、駆動制御部の部分を含む。ここで二次側部分は少なくとも１つの永久磁石と信号処理装置を有している。この信号処理装置は移動調整部ないし運動調整部を伴う。信号処理装置は、コイル駆動制御部に関連する少なくとも１つの目標値を形成する。ここでこの目標値は、目標値インタフェースを介して、二次側部分から、一次側部分に関して位置固定されたコイル駆動制御部へ、整流に使用される量として供給される。さらに二次側部分を剛性的（steifen；固定的）に支承する手段が設けられており、この手段は二次側部分を所定の走行距離区間に沿ってガイドする。

本発明のエネルギー供給部は、このようなケースにおいて、運動調整器ないし移動調整器を伴う、装置的に、二次側部分上に配置されている信号処理装置を給電する。コイル駆動制御部は例えば位置固定して一次側部分に取り付けられており、二次側部分に対する移動フィールドを形成する。

信号処理装置は、センサおよび／またはインタフェースを介して受信した実際値から調整量を計算する。これは例えば電流目標値ないしは電圧目標値である。このような目標値は同じように、位置固定されたコイル装置の入力量として用いられ、目標値インタフェースを介して無接触に、コイル駆動制御部の受信コイルへ伝送される。従ってコイル駆動制御部用の目標設定は直接的にかつ配線無しに、可動二次側部分を介して、殊に自身の目下の位置に依存して行われる。

運動調整部ないし移動調整部は、運動調整部の一部でもあり得る。位置目標値または速度目標値等は、中央制御部または分散制御部によって形成可能であり、二次側部分へ無線インタフェースを介して、例えば誘導式に伝送可能である。従って、二次側部分のすぐ近くに存在し、その次の運動ステップのために電流が流されるべきフィールド形成コイルだけに移動エネルギーを供給することが可能である。このような解決方法によって、普遍的なシステムに対する基本前提条件が実現される。このシステムは、モジュール様式で構成された、任意の形状の区間部分が実現可能であることによって、準ブロック構造方法として、おおよそ産業用機械における各搬送問題および／または処理問題に対して解決方法を提供する。

さらなる利用では、次のような配置がなされる。すなわち二次側部分に、電圧変換および負荷給電用の少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器が配置される。ＡＣ／ＤＣ変換器はこの場合には、エネルギーインタフェースを介して入力結合された交流電圧を、直流電圧に変えるために用いられる。なぜなら、負荷は通常は直流電圧を介して供給されるからである。全ての負荷が同じ給電を必要とする場合には、これは、エネルギー供給バスを介して、給電部に接続可能である。これは回路技術的なコストを格段に低減させ、故障の危険性を低減させる。

負荷がＤＣ／ＤＣ変換器を介してエネルギー伝送インタフェースに接続される場合には、これは種々異なる供給電圧で作動可能である。エネルギー伝送インタフェースが１つしかないにもかかわらず、これによって、種々異なるレベルの供給電圧が実現可能である。単に電圧レベルを所望の値に変化させるＤＣ／ＤＣ変換器は、ここでは負荷の前に接続される、または負荷内に統合される。

直接的に発生源で本発明の電圧の高さに、別のハードウェアを用いずに影響を与えるために、二次側部分に、電圧変換および負荷給電のために少なくとも１つのＡＣ／ＡＣ変換器を配置することを提案する。この場合にも、種々異なる負荷に対する種々異なる供給電圧が次のことによって実現可能である。すなわち、負荷が、統合されたまたは別個のＡＣ／ＤＣ変換器を介してエネルギー伝送インタフェースに接続されることによって実現可能である。ＡＣ／ＡＣ変換器のタスクはこの手法では単に、ソースへ供給レベルを適応させることである。

二次側部分上で種々異なる電圧レベルおよび電圧様式を形成するためにＡＣ／ＤＣ変換器および／またはＡＣ／ＡＣ変換器をさらに接続することが可能である。各可能な組み合わせをここで示すことはしない。これは当業者には容易に想到可能である。

二次側部分に実質的に対向している巻き線のみがエネルギー供給フィールド（Energieversorgungsfeld）を形成する作動様式は殊に省エネルギーである。これによって、磁界励起コイルを介してのみエネルギー供給フィールドが形成される。このエネルギー供給電フィールドのすぐ近くには、二次側部分のエネルギー伝送インタフェースが存在する。別の省エネルギー対策は次のことによって実現される。すなわち、二次側部分のエネルギー伝送インタフェースに実質的に対向して位置する、一次側部分の各巻き線のみがエネルギー供給フィールドを形成することによって実現される。この方法の背景にある考えは、システム初期化時のこの特徴の利用である。これは、スタートコンフィギュレーション、すなわち殊に運動経路上での二次側部分の位置を検出するために用いられる。

全てのコイルにランダムに給電することによって、熱損失ないしエネルギー損失が上昇し、これによって、装置の寿命ないし使用時間も低減される。位置検出および公知の測定ないし二次側部分でのエネルギー伝送インタフェースの取り付け位置を介して、該当巻き線の所期の駆動制御が実現される。これは例えば中央制御部または請求項３から公知の分割された制御論理回路を介して行われる。

二次側部分の初期化時に全ての巻き線がエネルギーを供給するように装置が設計されている場合、二次側部分の位置の初めの検出が、例えばシステムのスイッチオン時または衝突等のシステム障害時に、回路技術的な増加コストなしに、殊に配線無しで行われ得る。この場合には、スイッチオン時点で、全ての二次側部分に、移動経路内のその現在位置に依存しないで、エネルギーが供給され、全てのコイルに電流が流される。このような手法無しでは、中央制御部は、システム（再）スタート後に、二次側部分の情報ないし現在位置を使用することはできない。なぜなら、存在するエネルギーが不足しているので、二次側部分に取り付けられたシステムはまだ作動しないからである。この場合には付加的な電流供給部（バッテリ，蓄電池等）が必要である。この電流供給部は上述の実施例では、電流供給を担うおよび／または場合によっては位置データを得るために記憶部に電力を供給する。しかし二次側部分が衝突した場合、または脱線した場合には、このようなデータを保護しても意味はない。この問題を解決するための通常の方法は、いわゆる「自動追従（Homing）」方法である。ここでははじめに全ての二次側部分が、所定の区間部分を、識別および位置検出のために完全に走行しなければならない。その後ではじめて、このシステムは再び使用可能状態になり、二次側部分は自身のオリジナル位置を再び走行し始めることができる。時間がかかり、故障時間の影響に関して、最適化された製造プロセスにおいて非常にコストのかかる過程である。これは本発明の解決方法によって回避されるべきである。さらに、提案する解決方法は、付加的な電流源が無いことによる、整備のない方向でのさらなるステップである。さらに付加的な電流源が無いことにより、装置の重量が低減し、動性が改善される。

リニアモータがさらに次のような特徴を有するのは有利である。すなわち、通常作動時に、エネルギーインタフェースを介して電力供給された蓄電池および／またはバッテリおよび／または太陽電池が、必要なエネルギー供給を保証する特徴を有するのは有利である。この場合に二次側部分自体は電流の無い状態において、自身のポジションデータを得て、二次側部分が自身のオリジナル位置を維持する短時間の作動中断は、少なくとも制御部の位置検出への影響はない。

冒頭に記載した課題の他に、本発明は次の課題に基づく。すなわち、殊にオートメーション化経路内で使用するために、産業用機械に対する基礎を実現することである。このオートメーション化経路は、例えば、平らな材料（Flachmaterialien）、包装物および工具のための産業プロセスを含む。ここでこのプロセスは直線運動を含む。この直線運動は、少なくとも１つの二次側部分および少なくとも１つの一次側部分が装備されたリニアモータ行う。ここでこの二次側部分はエネルギー伝送インタフェースを介して給電され、この二次側部分の上には負荷が配置されている。一次側部分は、移動領域にわたった二次側部分の移動のために所定の走行距離区間に沿って相互に列に並んでいるフィールド形成コイルを有する。ここで本願は次のことを特徴とする。すなわち移動フィールドに、高い周波数のエネルギー供給フィールドが重畳されており、当該エネルギー供給フィールドは、二次側部分のエネルギー伝送インタフェースを介して誘電的に入力結合され、二次側部分に取り付けられた負荷にエネルギーを供給することを特徴とする。

本発明に相応する産業用機械の利点は、次の場合に殊に効率的に利用される。すなわち、この機械が、所定のプロセス規則に従ってプロセス同期運動を行う複数の二次側部分を有している場合である。複数の二次側部分は、エネルギー供給時に高い複雑性を生じさせる。二次側部分の数は自由に定められ、プロセスに応じて、プロセスの必要、二次側部分の幾何学的形状および一次側部分の区間ガイド（Streckenfuehrung）によってのみ制限される。

図１には概略的に、本発明に相応するリニアモータの断面図が示されている。図２には類似した様式ではあるが、上位制御部との通信のためのさらなるインタフェースを有しており、産業用機械で使用されるリニアモータが示されている。図３には、図２に示された装置の平面図が示されており、図４には、コイル駆動制御部の可能な実施形態が示されており、図５には、パワー入力結合ないしはパワー取り出しの可能な実現のための基本回路図が示されている。

図１に示されたリニアモータは、１つまたは複数の二次側部分４（ここでは１つのみ示されている）および１つまたは複数の一次側部分５から構成されている。ここで一次側部分５は運動経路を構成する（ここでは一部分のみが示されている）。この装置は、断面図で示されている。この切断は、中央軸に沿って、可能な運動方向１０に対して平行に行われている。一次側部分５に対向している、二次側部分４の下面には永久磁石１１が配置されている。この永久磁石１１の磁界は、磁界形成コイル１の移動磁界ないし変化磁界と相互に作用し、結果として生じたローレンツ力に基づいて二次側部分４を駆動する。二次側部分４の上面には負荷２が配置されている。この負荷には、電圧変換部および／またはレベル変換部８を用いて、エネルギーが供給される。ここでこの電圧変換部および／またはレベル変換部は線路１２を介して相互に接続されている。エネルギー供給インタフェース３はこの実施例では二次側部分に、運動方向に対して横に延在している面１４に結合されている。エネルギーインタフェース３は基本的に、二次側部分４の任意の各面に取り付け可能であり、取り付け箇所の選択時に、良好なないしは最適な結合係数が得られることのみが重要である。すなわち、インタフェースを二次側部分４の中央に配置すること、または永久磁石１１間に配置することが可能である。エネルギーインタフェース３の上に配置された変換器８は直接的に、インタフェース３の出力側と接続されており、再び、ともに移動する全ての負荷２に対して接続端子を供給する。エネルギーはエネルギー供給フィールド６を介して収容される。このエネルギー供給フィールドは、エアギャップ１５内でエネルギー供給インタフェース３と一次側部分５の間に示されている。ここで、示された運動方向１０に相応して二次側部分が動くと、エネルギーインタフェース３がともにガイドされる。この結果、エネルギー供給フィールド６もこの動きに追従しなければならない。そうでない場合にはエネルギー供給は中断されてしまう。

しかし、例えば中央または分散されて組織化されたスタート制御のための位置検出システムおよび付加的な通信インタフェースを介して、この問題も解決される（図２参照）。後置接続された信号処理部１３を有する目標値インタフェース９は、移動調整ないしは運動調整のために使用される。目標値インタフェース９は、エネルギーインタフェースのように、運動方向に対して横に延在する面１４に結合される。図示されていない受信インタフェースを介して、このインタフェースを介して、データは、上位制御部またはコイル駆動制御部によって伝送される。磁界形成コイル１の各個々の巻き線には、場合によっては一次側部分５内に統合されているコイル駆動制御部を介して、電流が供給され、これに相応して個々に駆動制御される。コイル駆動制御部の部分は、移動フィールドないしエネルギー伝送フィールドを形成するための信号源１６である。これは一次側部分内に統合されていてもよいが、外部に構成されていてもよい。この装置は、後置接続された信号処理部１３を有する目標値インタフェース９なしでも機能する。外部制御部はこの場合には、磁界形成コイル１の駆動制御を担わなければならない。

移動フィールドに重畳されたエネルギー供給フィールドは次のことによって形成される。すなわち、例えば５０Ｈｚの周波数を伴う（それぞれ別の周波数が可能である）、移動フィールドを形成するのに必要な交流電圧源１６ａに、例えば１０ｋＨｚまたはむしろ可変の周波数を有する交流電圧源１６ｂが次のように接続されることによって形成される。すなわち、２つの電圧の重畳から所望の効果が生じ、２つのフィールドが重畳するように接続されることによって形成される。二次側部分４での受信振動回路は、取り出されるべき周波数に調整されており、可能な最大エネルギーを入力結合する。電圧変換器およびレベル変換器８は、出力電圧を、負荷２の要求に適応させる。この負荷は線路１２を介してこれと接続されている。各二次側部分に１つしかない（unikale）周波数を割り当てることも可能である。この場合には、これを介して割り当てられた周波数が所期のように駆動制御される。さらに、従来技術から公知の、二次側部分を駆動制御する他の変調方法も可能である。

産業プロセス内のタスク（例えば溶着または接着過程）を担うように、１つまたは複数の負荷２を選択した場合には、これらの負荷２には、他の全ての負荷２と同じように、エネルギー供給インタフェース３を介して、および場合によっては、別の並列接続された電圧変換器および／またはレベル変換器８（ここには示されていない）を介して電流が供給される。

どのように電圧変換器および／またはレベル変換器８を選択するかに応じて、種々異なる要求が満たされる。ＡＣ／ＤＣ変換器，ＡＣ／ＡＣ変換器およびＤＣ／ＤＣ変換器８を組み合わせることによって、交流電圧端子によっても、直流電圧端子によっても負荷に電流が供給される。組み込まれた分圧器を介して、エネルギー供給インタフェース３で取り出される電圧レベルを、負荷２に整合させることができる。各負荷２が独自の変換器８を有していることも可能である。この変換器は、誘導性の、負荷固有の電圧およびレベルを保証する。

エネルギー供給インタフェース３は、二次側部分４上を、走行距離区間１０に沿って共に走行する。例えば定常的でない、変化するないしは共に移動する、エネルギー供給フィールド６が使用される。このエネルギー供給フィールドは、二次側部分の運動を、制御部によるその速度設定ないしは加速度設定に相応して追従する。ここでこれは、二次側部分４の下、または場合によってはむしろエネルギー供給インタフェース３の下に配置されている磁界形成コイル１にのみエネルギー供給のためのエネルギーを導く。上述したように利点は、低減されたエネルギー消費および低減された熱損失にある。システム初期化時には全ての磁界形成コイル１に同時にまたは部分的にエネルギーを供給することは有利である。これによって、共に走行する全ての負荷２に、別個の位置検出機構なしに迅速に電流を供給することができ、必要なデータを制御部によって問い合わせすることができる。しかしエネルギー供給フィールド６の空間的な拡がりは基本的に種々異なる方法で実現可能である。これは、全走行距離区間上に通常作動時にも永久的に印加することが可能である、または関連した距離部分上にのみ、給電されるべき１つまたは複数の二次側部分４の目下の位置に依存して印加することが可能である。後者の場合には、当然ながらより高い要求が磁界形成コンポーネントの駆動制御部に課せられる。

唯一のまたは複数の負荷２は、エネルギー蓄積部（蓄電池）として構成されていてもよい。従って負荷は、充電プロセスの後、エネルギー不足の場合には、線路１２を介して接続されている他の負荷を給電することができる。線路１２にエネルギーを供給する他のエネルギー源も可能である（バッテリ，太陽電池等）。

図２に示されたリニアモータは、１つまたは複数の二次側部分４および１つまたは複数の一次側部分５から構成されている。分かりやすくするためにここで、この図には二次側部分４が１つだけ断面で示されている。一次側部分５は図１に示されているように区間コース（Streckenverlauf）を構成する。この区間コース上では有利には複数の二次側部分５が同時に走行する。二次側部分４上には、信号処理装置１９が運動ないし移動調整のために配置されており、運動時にともに移動する。この装置はさらにエネルギー伝送インタフェース３、センサインタフェース１７および制御インタフェース１８および付加的に目標値インタフェース９と接続されている。一次側部分５には、コイル駆動制御部７が存在している。このコイル駆動制御部は、磁界形成巻き線１および目標値インタフェース９と接続されている。一次側部分５にも、エネルギー伝送インタフェース３、センサインタフェース１７および制御インタフェース１８が存在する。これらのインタフェースは、信号源１６，運動状態センサ２１および制御端子２２と接続されている。エアギャップ１５内には、移動フィールドが、二次側部分４の磁界形成コンポーネント２３と一次側部分５の磁界形成コイル１との間に暗に示されている。磁界形成コンポーネント２３は、二次側部分４の下面に配置されており、これとともに走行する。

制御端子２２は、中央にまたは分散して配置された制御部（ここには図示されていない）への接続を保証する。制御部は運動経過特性の調整または全体的な産業プロセスを変換する。一次側部分の制御インタフェース１８を介して、制御情報が無接触で、二次側部分４の対応する、対向する制御インタフェース１８へ伝送される。ここでこの制御インタフェースは具体的な例では誘導性の、双方向インタフェースとして構成される。二次側部分の制御インタフェース１８は信号処理装置１９へデータを供給し、信号処理装置はこのデータを評価する。運動状態センサ２１は、別の無接触センサインタフェース１７を介して、位置情報を信号処理装置１９へ供給する。信号処理装置１９はこのデータを使用して、割り当てられた二次側部分４の、一次側部分５に対する目下の位置を検出する。一次側部分５に配置された信号源１６は、二次側部分４の信号処理装置１９に同じように無接触に電流を、エネルギーインタフェース３を介して供給する。磁界形成コイル１の駆動制御は、コイル駆動制御部７が担う。このコイル駆動制御部は目標値インタフェース９を介して、設定された規準量ないしは必要な磁界強度を得る。この目標値はこの場合には電流目標値であり得る。この電流目標値は直接的に磁界強度に比例し、従って二次側部分の加速度に比例する。電圧目標値も可能である。この電流目標値は無接触インタフェースを介して、目標値インタフェース９に、直接的に二次側部分４の信号処理装置１９から供給される。信号処理装置１９は、この目標値を直接的に、センサインタフェース１７および制御インタフェース１８から得られたデータから供給する。制御インタフェース１８からのデータは位置目標値であり、この位置目標値から、信号処理装置１９は、必要な加速度および速度を、進むべき距離に依存して計算し、その後、電流目標値毎に必要な変化磁界強度を要求する。他の種類の目標値も用途に応じて可能である。

図１および図２に示された装置の組み合わせは、例えば最適に、産業用機械内での使用に適する。種々異なる出力要求を有する負荷は、ＡＣ／ＤＣ変換器，ＡＣ／ＡＣ変換器およびＤＣ／ＤＣ変換器の上述した組み合わせによって、二次側部分上に取り付けられ、給電される。殊に、オートメーション化経路の場合にはこの解決方法が適している。ここでこのオートメーション化経路は産業プロセスを含む、または平らな材料、包装物および工具のためのプロセスを含む。ここでこのプロセスは直線運動を含む。この直線運動は、１つまたは複数の相で駆動制御されるリニアモータが、少なくとも１つの二次側部分４および、磁界形成コイル１を同心状または重畳した巻き線で有している少なくとも１つの一次側部分５による運動調整を含めて、所定の走行距離区間に沿って実行する。コンパクトな構造形態および二次側部分４上での制御インテリジェンスの設計によって、非常に柔軟なモジュール様式のコンポーネントが製造可能になる。このようなコンポーネントは、構造パーツの形で提供可能である。一次側部分５から構成された区間部分は、理論的には任意の形状で製造可能である。すなわち、直線部分または、左カーブ方向または右カーブ方向を有するカーブ状部分として、または傾斜を調整する部分として製造可能である。これによってほぼ各搬送問題を解決することができる。

図３には、三相駆動制御式コイルを用いて、一次側部分から構成された区間２５の部分が平面図で示されている。分かりやすくするために、新たに、二次側部分４が１つだけ示され、区間部分２４が１つだけ示されている。この二次側部分４は、区間２５の上方で、示された矢印に沿って前進方向および／または後進方向に動く。二次側部分の剛性的な支承は例えばロールおよびレールによって行われる。しかし磁気的な浮上システムも可能である。二次側部分および一次側部分の目標値インタフェース９を介した信号処理装置からの目標値の伝送はこの場合には、三相のうちの各相に対して、別個のインタフェースを介して行われる。従って、二次側部分４で３つの目標値インタフェース９が相互に隣り合って位置しており、しかし運動方向において相互にずらして示されている。一次側部分５のセグメント状に構成された３つの目標値インタフェース９の各インタフェースは、一次側部分５の対応する目標値インタフェース９を介して、巻き線１のグループを並列に駆動制御する。これによって、同相の電流供給が保証される。ここで、実際にも二次側部分４の駆動制御に必要なコイルにのみ電流が供給されることを知っておかれたい。すなわち、二次側部分４のすぐ後ろまたはすぐ前に位置している巻き線である。コイル駆動制御のこの原理は、二次側部分位置に依存して、殊に効果的に搬送システムの損失パワーを制限する。図３に示されているような三相式システムでは、それぞれ三番目のコイルに、固有のコイル駆動制御部７を介して、同じ位相位置の電流が供給される。コイル駆動制御部７（図１；図３）はここで単に、トランジスタ記号によって示されている。二次側部分が区間２５に沿って動くときに、二次側部分の下面に配置された目標値インタフェース９は、走行距離区間に沿って移動し、ここで一次側部分の自身の対応するインタフェースを通過する。これによって、運動経過特性に相応して、コイル電流の上述した整流（Kommmutierung）へ導かれる。二次側部分４の目標値インタフェース９が、一次側部分５でのインタフェースの検出領域を離れると、これによって、該当コイルにおける電流のスイッチオフへ導かれる。この装置が新たなインタフェースへ達すると、これによってコイル電流のアクティブ化へ導かれ、これは二次側部分を、所望の方向へ駆動する。コイル駆動制御部７に伝達された目標値を介して、付加的に、移動に影響が与えられる可能性が生じる。これは例えば、負荷または中央制御装置の設定に依存した加速度による速度上昇である。

図４には、基本回路図の形でコイル駆動制御部２０が示されている。コイルを駆動制御するために目標値インタフェース９から得られた電流目標値は、コイルの目下の電流実際値２８と比較される。この実際値は、測定装置３２を介して直接的に求められる。この比較の結果はパルス幅変換器２６へ導かれる。これはハーフブリッジ３３として接続された２つのＩＧＢＴを介して磁界形成コイルを駆動制御する。すなわちコイル駆動制御部２０は、この実施例では、比較器２７，ＰＷＭ駆動制御部２６，ハーフブリッジ３３並びに測定装置３２から成る。さらなる構成部分は、各機能設定に依存して、付加的に必要とされ得る。コイル駆動制御部２０は入力信号を目標値インタフェース９および実際値帰還部２８から得る。出力信号は直接的に、磁界形成コイル１の給電のために使用される。装置の供給電圧としては、ここでは双極性の電圧供給部が使用される。これは線路供給部２９および３０によって示されている。電流実際値の測定はアース３１に対して相対的に行われる。コイルを駆動制御する別の実施形態が可能である。

図５には、図３に示されたコイル１の駆動制御部（トランジスタシンボル７）が詳細に示されている。これは区間部分を構成している。ここにはこの回路を理解するのに絶対に必要なコンポーネントのみが示されているということに注意されたい。ｎ，ｎ+１およびｎ+２によって示されているモジュールユニットは、走行距離区間に沿って、駆動制御されるべきコイルの数に相応して反復する。自身の供給電圧２９／３０を有する図４から既知であるハーフブリッジ３３が識別可能であり、移動フィールドを形成するために必要な、アース３１と接続されているコイル１が識別可能である。付加的にエネルギー伝送インタフェース３が示されており、これは殊にコイル１および二次側部分に配置されたコイル３４から成る。コイル３４は２つの接続端子３７を有している。ハーフブリッジ３３の２つのトランジスタのコンタクト点には付加的に容量３５が示されている。これはHF電圧源３６と接続されている。

エネルギー伝送を理解するために、実質的には参照番号３５，１，３４および３７が重要である。モジュール、例えばモジュールｎ+１を見ると、これは以下のように機能する：すなわち、二次側部分の移動が、図４に既に示されたように行われる。供給線路３６を介して、高い周波数の供給電圧（または周波数において可変の供給電圧）が容量３５を介して入力結合される。この容量のフィールドは、駆動供給電圧のフィールドと重畳している。二次側部分とともに走行するコイル３４は、容量３５を介して供給されるパワーを、理想的な場合には、再び完全に取り出し、端子３７で、エネルギー供給のために、共に移動し、二次側部分に取り付けられている構造グループに必要な電圧を供給する。ここで端子３７では、上述したように、ＡＣ／ＤＣ変換器を介して種々異なる電圧レベルが形成される。これは特に負荷用に設計されている。

本発明に相応するリニアモータの概略的な断面図。 類似した様式であるが、上位制御部との通信のためのさらなるインタフェースを有しており、産業用機械において使用されるリニアモータ。 図２に示された装置の平面図。 コイル駆動制御部の可能な実施形態。 パワー入力結合ないしはパワー取り出しの可能な実現のための基本回路図。

符号の説明

１ 磁界形成コイル、 ２ 負荷、 ３ エネルギー伝送インタフェース、 ４ 二次側部分、 ５ 一次側部分、 ６ エネルギー供給フィールド、 ７ コイル駆動制御部、 ８ 電圧変換器および／またはレベル変換器、 ９ 目標値インタフェース、 １０ 運動方向、 １１ 永久磁石、 １２ 供給線路、 １３ 駆動制御部、 １４ 接続部、 １５ エアギャップ、 １６ 信号源、 １７ センサインタフェース、 １８ 制御インタフェース、 １９ 信号処理装置、 ２０ コイル駆動制御部、 ２１ 運動状態センサ、 ２２ 制御端子、 ２３ 磁界形成コンポーネント、 ２４ 区間部分、 ２５ 区間、２６ ＰＷＭ駆動制御部、 ２７ 比較器、 ２８ 実際値形成部、 ２９ 優先順位aを有する供給電圧、 ３０ 優先順位ｂを有する供給電圧、 ３１ アース、 ３２ 測定装置、 ３３ ハーフブリッジ、 ３４ 二次側部分の入力結合コイル、 ３５ 入力結合容量、 ３６ 二次側部分に対するパワー供給部、 ３７ 二次側部分によるパワー取り出し部

Claims (12)

1. モジュール様式搬送装置用のリニアモータであって、
   当該リニアモータは、エネルギー伝送インタフェース（３）を介して給電される少なくとも１つの二次側部分（４）を有しており、当該二次側部分上には負荷（２）が配置されており、
   前記リニアモータは、少なくとも１つの一次側部分（５）を有しており、当該一次側部分は、所定の走行距離区間に沿って相互に列になっている磁界形成コイル（１）を、移動フィールドによる前記二次側部分（４）の移動のために有している形式のものにおいて、
   前記移動フィールドには、高い周波数のエネルギー供給フィールド（６）が重畳されており、当該エネルギー供給フィールド（６）は、２つの電圧の重畳から２つのフィールドが重畳するように、前記移動フィールドを形成するのに必要な交流電圧源（１６ａ）に別の交流電圧源（１６ｂ）を接続することによって形成され、当該エネルギー供給フィールド（６）は、前記二次側部分（４）のエネルギー伝送インタフェース（３）を介して誘導的に入力結合され、前記二次側部分（４）に取り付けられた負荷（２）にエネルギーを供給する、
   ことを特徴とする、リニアモータ。
2. 産業プロセスに対して必要な過程が前記負荷（２）によって実行され、当該負荷（２）は産業プロセス内の処理ステップを実施する装置である、請求項１記載のリニアモータ。
3. 前記リニアモータは単相または複相で駆動制御され、移動調整部ないし運動調整部を有しており、モジュール様式搬送装置用であり、
   当該搬送装置は直線区間部分およびカーブ区間部分を有しており、
   当該区間部分は区間コースを構成し、
   前記リニアモータは、情報伝送インタフェースを介して通信する少なくとも１つの二次側部分（４）を有しており、当該二次側部分は駆動制御部の部分を含み、
   前記二次側部分（４）は、少なくとも１つの永久磁石および信号処理装置を有しており、当該信号処理装置は移動調整部ないし運動調整部を有しており、
   当該移動調整部ないし運動調整部は、コイル駆動制御に関連する少なくとも１つの目標値を形成し、
   当該目標値は、目標値インタフェース（９）を介して、二次側部分（４）から、前記一次側部分（５）に関して位置固定されたコイル駆動制御部（７）へ、整流に使用される量として供給され、
   前記二次側部分を剛性的に支承するための手段が設けられており、
   当該手段は、前記二次側部分を所定の走行距離区間に沿ってガイドする、
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載されたリニアモータ。
4. 前記二次側部分（４）では少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器が前記エネルギー伝送インタフェース（３）に接続されており、負荷（２）に給電する、請求項１から３までのいずれか１項記載のリニアモータ。
5. 負荷（２）はＤＣ／ＤＣ変換器を介して、ＡＣ／ＤＣ変換器に接続されている、請求項４記載のリニアモータ。
6. 前記二次側部分（４）では少なくとも１つのＡＣ／ＡＣ変換器が前記エネルギー伝送インタフェース（３）に接続されており、負荷（２）に給電する、請求項１から５までのいずれか１項記載のリニアモータ。
7. 負荷（２）は、ＡＣ／ＤＣ変換器を介してＡＣ／ＡＣ変換器に接続されている、請求項６記載のリニアモータ。
8. 前記二次側部分（４）に実質的に対向している、一次側部分（５）の全ての巻き線（１）がエネルギー供給フィールド（６）を形成する、請求項１から７までのいずれか１項記載のリニアモータ。
9. 前記二次側部分（４）のエネルギー伝送インタフェース（３）に実質的に対向している、前記一次側部分（５）の各巻き線（１）だけがエネルギー供給フィールド（６）を形成する、請求項１から７までのいずれか１項記載のリニアモータ。
10. 二次側部分（４）の初期化時には、全ての巻き線がエネルギーを供給する、請求項１から９までのいずれか１項記載のリニアモータ。
11. 通常作動の間には、前記エネルギーインタフェース（３）を介して電力供給された蓄電池および／またはバッテリおよび／または太陽電池は必要なエネルギーを供給する、請求項１０記載のリニアモータ。
12. オートメーション化経路用の産業用機械であって、
    当該オートメーション化経路は、平らな材料、包装物および工具のための産業プロセスを含み、
    前記プロセスは直線運動を含み、当該直線運動は、少なくとも１つの二次側部分（４）および少なくとも１つの一次側部分（５）による運動調整を含めて、単相式または多相式に駆動制御されるリニアモータが所定の距離走行区間に沿って行い、
    前記一次側部分は、同心状または重畳した巻き線における磁界形成コイル（１）を有している形式のものにおいて、
    移動フィールドには、高い周波数のエネルギー供給フィールド（６）が重畳されており、当該エネルギー供給フィールド（６）は、２つの電圧の重畳から２つのフィールドが重畳するように、前記移動フィールドを形成するのに必要な交流電圧源（１６ａ）に別の交流電圧源（１６ｂ）を接続することによって形成され、当該エネルギー供給フィールド（６）は、前記二次側部分（４）のエネルギー伝送インタフェース（３）を介して、誘導的に取り出され、前記二次側部分（４）に取り付けられた負荷（２）にエネルギーを供給する、
    ことを特徴とする産業用機械。

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