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Dokumentenidentifikation DE102006022355A1 15.11.2007
Titel Kühlvorrichtung eines Linearmotors
Anmelder Hiwin Mikrosystem Corp., Taichung, TW
Erfinder Huang, Lieh-Feng, Taichung, TW;
Chang, Chia-Ming, Taichung, TW
Vertreter Hauck Patent- und Rechtsanwälte, 80339 München
DE-Anmeldedatum 12.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006022355
Offenlegungstag 15.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse H02K 41/03(2006.01)A, F, I, 20060512, B, H, DE
Zusammenfassung Kühlvorrichtung eine Linearmotors, aufweisend:
einen Ständer (1), der eine gewisse Länge besitzt, um einen Bewegungsweg zur Verfügung zu stellen, wobei eine Mehrzahl von passenden Magneten (3) an gegenüberliegenden Innenseiten des Ständers (1) anklebbar sind;
einen Läufer (2), der aus einem oberen Befestigungssitz (21), einem unteren Befestigungssitz (22), einem zwischen dem oberen und dem unteren Befestigungssitz (21, 22) vorgesehenen Kühlmechanismus (23) und an beiden Seiten des Kühlmechanismus (23) angebrachten Spulen (24) besteht;
wodurch sich ein Linearmotor aus dem Läufer (2) und Ständer (1) ergibt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung eines Linearmotors, insbesondere eine Kühlvorrichtung, mit der die Kühlwirkung in erheblichem Maße erhöhbar ist, was die Steigerung des kontinuierlichen Stroms des Linearmotors bewirkt. Auf diese Weise wird eine erhöhte Schubkraft des Linearmotors gewährleistet.

Stand der Technik

Die herkömmliche Kühlung für einen Linearmotor kann durch Wasser, Luft, Kühlrippen oder Lüfter erfolgen. Aus der US 5783877 ist eine Kühlvorrichtung bekannt, bei der die Wasserkühlung Verwendung findet. Eine Kühlvorrichtung mit der Luftkühlung ist beispielsweise aus der US 6469406 sowie US 6717295 bekannt. Eine Kühlvorrichtung mit extern vorgesehenen Kühlrippen ist beispielsweise aus der US 6300691 bekannt, während eine Kühlvorrichtung mit einem Lüfter längst in der US 6472779 beschrieben ist.

Nach langjährigen Erfahrungen des Erfinders im technischen Bereich ist festzustellen, dass die oben erwähnten Kühlvorrichtungen eine langsame Kühlung bewirken. Das heißt, dass die im Betrieb entwickelte Wärmeenergie von ihnen nicht effektiv abgeführt werden kann, was jedoch zum Leistungsverlust führt. Daher ist es nicht möglich, den kontinuierlichen Strom des Linearmotors zu erhöhen und somit seine Schubkraft zu verstärken. So kann der wirtschaftliche Nutzen mit der herkömmlichen Kühlvorrichtung eines Linearmotors nicht erhöht werden.

Aufgabenstellung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung eines Linearmotors zu schaffen, die durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kühlvorrichtung eines Linearmotors, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kühlvorrichtung eines Linearmotors geschaffen, die aufweist:

einen Ständer, der eine gewisse Länge besitzt, um einen Bewegungsweg zur Verfügung zu stellen, wobei eine Mehrzahl von passenden Magneten an gegenüberliegenden Innenseiten des Ständers anklebbar sind;

einen Läufer, der aus einem oberen Befestigungssitz, einem unteren Befestigungssitz, einem zwischen dem oberen und dem unteren Befestigungssitz vorgesehenen Kühlmechanismus und an beiden Seiten des Kühlmechanismus angebrachten Spulen besteht;

wodurch sich ein Linearmotor aus dem Läufer und Ständer ergibt.

Ausführungsbeispiel

Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 in perspektivischer Explosionsdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung eines Linearmotors;

2 in schematischer Perspektivdarstellung das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung eines Linearmotors in montiertem Zustand;

3 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß 2

4 eine schematische Darstellung von Kanälen für umlaufende Wasserströmung; und

5 die Vorgehensweise zum Bewegen des Ausführungsbeispiels gemäß 2.

In den 1 bis 5 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung eines Linearmotors dargestellt.

Wie in 1 gezeigt, weist eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung eines Linearmotors einen Ständer 1 und einen Läufer 2 auf. Der Ständer 1 ist U-förmig ausgebildet und besitzt eine gewisse Länge, um einen Bewegungsweg zur Verfügung zu stellen. An gegenüberliegenden Innenseiten des Ständers 1 sind eine der Länge des Bewegungswegs angepasste Anzahl von Magneten 3 angeklebt. Die einander gegenüberliegenden Magneten 3 bilden dadurch einen Betätigungskanal.

Der Läufer 2 besteht aus einem oberen Befestigungssitz 21, einem unteren Befestigungssitz 22, einem zwischen dem oberen und dem unteren Befestigungssitz 21, 22 vorgesehenen Kühlmechanismus 23 und an beiden Seiten des Kühlmechanismus 23 angebrachten Spulen 24. Im Hauptkörper des Kühlmechanismus 23 sind Kanäle 231 für umlaufende Wasserströmung gebohrt, um die von den außenliegenden Spulen 24 entwickelte Abwärme abzuführen. Jeweils eine Rastrille 232 ist an Langseiten ausgebildet, an die der Kühlmechanismus 23 und die Befestigungssitze 21, 22 zusammenstoßen. Die Rastrille 232 besitzt eine gewisse Tiefe, wodurch die Spulen 24 in die Rastrille 232 einrasten können. Die Spulen 24 sind oben mit Klebstoff überzogen, um eine feste und stabile Verbindung zu ermöglichen.

Unter Bezug auf die 1, 2 und 3 wird die Vorgehensweise zur Montage der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung eines Linearmotors erläutert. Der U-förmige Hauptkörper 11 des erfindungsgemäßen Ständers 1 kann integral ausgebildet sein. Als Alternative dazu kann er aus drei Einzelstücken bestehen, die dann zusammenschraubbar sind. Das Herstellungsverfahren ist nicht der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen werden muss. Nach dem Ausbilden des Hauptkörpers 11 werden die Magneten 3 in regelmäßigen Abständen an einander gegenüberliegenden Innenseiten des Ständers 1 angeklebt. Außerdem haben die beiden Innenseiten des Ständers 1 entsprechende Anzahl der Magneten 3, wobei sich ein Magnetfeld durch die gegenüberliegende Anordnung der Magneten 3 ergibt. So können unterschiedliche Bewegungsvarianten des Läufers 2 zustande kommen. Beim erfindungsgemäßen Läufer 2 werden die Befestigungssitze 21, 22 mit dem Kühlmechanismus 23 zu einer I-förmigen Konfiguration zusammengefügt, wobei die Spulen 24 in die Rastrille 232 des oberen und des unteren Befestigungssitzes 21, 22 eingreifen. Die Spulen 24 können außen mit Klebstoff überzogen oder mit Glasfaserplatten geklebt sein, um einen festen Halt zu gewährleisten.

Nachfolgend wird auf 5 Bezug genommen. Im Betrieb bewegt sich eine mit dem Läufer 2 des Linearmotors verbundene Anlage im Ständer 1. Die Spulen 24 sind an den beiden Seiten des Kühlmechanismus 23 angeordnet, wobei die im Betrieb entwickelte Wärmeenergie nachteilige Auswirkungen auf die Lebensdauer des Linearmotors und seinen Wirkungsgrad hat. Mit dem Kühlmechanismus 23 lässt sich diese Wärmeenergie durch Wasserkühlung über die Kanäle 231 für umlaufende Wasserströmung wirksam und zirkulierend entfernen. Hierdurch ergibt sich eine ausgezeichnete Kühlwirkung. Auf diese Weise können die oben erwähnten Nachteile in erheblichem Maße verbessert werden. Hierzu ist darauf hinzuweisen, dass die Anzahl der Kanäle 231 für umlaufende Wasserströmung je nach Abmessungen des Motors variieren kann. Durch diese Gestaltung wird der wirtschaftliche Nutzen der vorliegenden Erfindung deutlich erhöht.

Zusammengefasst lassen sich mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung eines Linearmotors beispielsweise folgende Vorteile realisieren:

  • 1. Mit dem erfindungsgemäßen Kühlmechanismus 23 lässt sich die Wärmeenergie wirksam abführen, wodurch sich der Motorstrom um wenigstens das Zweifache erhöht. Daraus ergibt sich eine erhebliche Steigerung des Antriebswirkungsgrads.
  • 2. Mit dem erfindungsgemäßen Kühlmechanismus 23 wird vermieden, dass eine thermische Verformung an dem Läufer 2 im Betrieb des Motors vorkommt und somit seine Reibung mit dem Ständer 1 entsteht, was aber zu häufigen Störungen des Motors führen kann.
  • 3. Die Anzahl der Kanäle 231 für umlaufende Wasserströmung kann je nach Abmessungen des Motors variieren. Durch diese Gestaltung wird der wirtschaftliche Nutzen der vorliegenden Erfindung deutlich erzielt.
  • 4. Ist der Kühlmechanismus 23 aus Aluminium hergestellt, entsteht der Wirbelstrom, wenn der Motor in Linearbewegung versetzt wird. Daraus ergibt sich eine magnetische Verkettung zum Ständer 1. So bildet sich ein Widerstand des Motors, mit dem die Eigenschaft des Motors besser optimiert wird, wenn der Motor gesteuert wird.

Obwohl die Erfindung in Bezug auf ein Beispiel beschrieben wurde, welches derzeit als praktikabelste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Im Gegenteil sollen verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen abgedeckt werden, die sich im Umfang der beigefügten Ansprüche befinden, die mit der breitesten Interpretation übereinstimmen, um alle derartigen Modifikationen und ähnliche Anordnung zu umfassen.

1
Ständer
2
Läufer
21
oberer Befestigungssitz
22
unterer Befestigungssitz
23
Kühlmechanismus
231
Kanal für umlaufende Wasserströmung
232
Rastrille
24
Spule


Anspruch[de]
Kühlvorrichtung eines Linearmotors, aufweisend:

einen Ständer (1), der eine gewisse Länge besitzt, um einen Bewegungsweg zur Verfügung zu stellen, wobei eine Mehrzahl von passenden Magneten (3) an gegenüberliegenden Innenseiten des Ständers (1) anklebbar sind;

einen Läufer (2), der aus einem oberen Befestigungssitz (21), einem unteren Befestigungssitz (22), einem zwischen dem oberen und dem unteren Befestigungssitz (21, 22) vorgesehenen Kühlmechanismus (23) und an beiden Seiten des Kühlmechanismus (23) angebrachten Spulen (24) besteht;

wodurch sich ein Linearmotor aus dem Läufer (2) und Ständer (1) ergibt.
Kühlvorrichtung eines Linearmotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und der untere Befestigungssitz (21, 22) senkrecht zum Kühlmechanismus (23) des Läufers (2) stehen, wobei sich im Inneren des Kühlmechanismus (23) Kanäle (231) für umlaufende kalte Wasserströmung befinden, um eine gewünschte Kühlwirkung zu erzielen. Kühlvorrichtung eines Linearmotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Rastrille (232) an Langseiten ausgebildet ist, an die der Kühlmechanismus (23) und die Befestigungssitze (21, 22) zusammenstoßen, wobei die Rastrille (232) eine gewisse Tiefe besitzt, wodurch die Spulen (24) in die Rastrille (232) einrasten können. Kühlvorrichtung eines Linearmotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Kanäle (231) für umlaufende Wasserströmung je nach Abmessungen des Motors variieren kann.






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