Beim Betrieb von Elektromotoren, insbesondere Hochleistungsmotoren, entsteht Ab- wärme, die nach außen abgeführt werden muß. Im einfachsten Fall erfolgt dies durch Wärmeleitung im Primärteil und durch Konvektion bzw. Abstrahlung außerhalb des Primärteils. Andererseits ist es bekannt, Hochleistungsmotoren, beispielsweise Primär- teile von Linearmotoren für Werkzeugmaschinen, mit einer Flüssigkeitskühlung zu ver- sehen, bei der beispielsweise eine Kühlschlange auf dem Modulblock oder dem Gehäu- se aufgebracht wird, durch die eine Kühlflüssigkeit geleitet wird.

Zwar arbeitet diese Art von Kühlung relativ effektiv, wenn man den Motor als ganzes betrachtet ; sie ist aber Bauart bedingt sehr aufwendig und damit teuer. Desweiteren ist zu bedenken, daß die Abwärme nur Wicklungskörper abgeleitet werden kann, d. h. die Wärme muß zunächst von den Wicklungen über die Zähne durch Wärmeleitung zu der den Zähnen abgewandten Seite des Wicklungskörpers gelangen, wo die Kühlung ange- bracht ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Primärteil für einen Elektromotor anzugeben, der sich durch einen kompakten und einfachen Aufbau aus- zeichnet und mit einer effektiv arbeitenden Kühleinrichtung versehen ist, sowie Verfah- ren zur Fertigung eines Primärteils anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch Verfahren gemäß der Patentansprüche 1 und 16 bzw. einen Primärteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 ; die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Gehäuse des Primärteils mit einem Gasein- laß und einem Gasauslaß zu versehen und im Inneren des Gehäuses einen Gasströ- mungsweg vorzusehen.

Zwar wird allgemein davon ausgegangen, daß Gaskühlungen, insbesondere Luftkühlun- gen, weniger effektiv arbeiten als Flüssigkeitskühlungen. Andererseits liegt der Erfin- dung die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer Gaskühlung, anders als bei einer Flüssig- keitskühlung, das Kühlmedium direkt in den Bereich geleitet werden kann, wo die Wärme entsteht, nämlich in den Bereich der Wicklungen. Durch diesen Umstand wird der prinzipielle Nachteil von Gaskühlungen gegenüber Flüssigkeitskühlungen vollstän- dig oder doch zumindest teilweise wieder wettgemacht. Vorzugsweise sind entlang des Gasströmungsweges Gasleitelemente vorgesehen, die mindestens in dem Bereich der Wicklungen zwischen den Zähnen als Verwirbelungselemente wirken können bzw. als solche ausgebildet sein können, um einen Gasstrom wirksam in den Bereich der Wick- lungen zu verteilen bzw. zu diesem Bereich zu leiten.

Die Gasleitelemente können dabei an der Innenwandung des Gehäuses befestigt sein, oder die Innenwandung des Gehäuses kann in Form von Gasleitelementen strukturiert sein.

Damit das bei der Kühlung erwärmte Gas gezielt abgeleitet werden kann, ist das Gehäu- se vorzugsweise gasdicht.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest eine Fläche eines Gehäuse- teils mit einer aushärtbaren Masse beschichtet, und der Modulblock wird mindestens teilweise in diese Masse eingebettet. Anschließend wird eine Fläche eines zweiten Ge- häuseteils ebenfalls mit aushärtbarer Masse beschichtet und auf das erste Gehäuseteil und den Modulblock aufgebracht. Dabei ist es möglich, den zweiten Gehäuseteil zusätz- lich am Modulblock zu befestigen, beispielsweise durch Schweißen oder Kleben. Nach dem vollständigen Aushärten der Masse ist der Modulblock sicher im Gehäuse fixiert, und das Gehäuse ist nach außen abgedichtet. Als aushärtbare Massen können handels- übliche Vergußmassen für die Elektrotechnik verwendet werden.

Gemäß einem weiteren Verfahren zum Herstellen eines Primärteils wird der Modul- block zumindest teilweise in eine erste Formmasse eingebettet und ausgehärtet, und das so entstehende Produkt wird in eine zweite Formmasse eingebettet und ausgehärtet.

Anschließend wird die erste Formmasse entfernt, so daß zwischen der zweiten Form- masse und dem Modulblock Hohlräume entstehen, die als Gasströmungsweg mit vor- zugsweise Gasleitelementen sowie Gaseinlaß und Gasauslaß dienen. Dazu wird vor- zugsweise nur der die Wicklung tragende Teil des Wicklungskörpers sowie die Wick- lungen in die erste Formmasse eingebettet.

Um die erste Formmasse entfernen zu können, empfiehlt es sich, daß das Material der ersten Formmasse einen temperaturinduzierten Phasenübergang zeigt und die Phasen- übergangstemperatur höher ist als die Verarbeitungstemperatur der zweiten Formmasse.

Dadurch wird sichergestellt, daß die äußere Form der ersten Formmasse während des Aufbringens der zweiten Formmasse nicht verändert wird. Nach dem Aushärten der zweiten Formmasse kann das Gebilde soweit aufgeheizt werden, daß das Material der ersten Formmasse den Phasenübergang durchläuft (fest/flüssig ; fest/gasförmig) und das daraus resultierende Fluid abgeleitet werden kann.

Das Aufheizen kann dabei von außen erfolgen, beispielsweise in einem Ofen oder dgl.

Vorzuziehen ist es jedoch die Wicklungen unter Strom zu setzen und durch die entste- hende Abwärme die erste Formmasse aufzuschmelzen. Selbstverständlich können beide Heizungsverfahren kombiniert werden.

Vorzugsweise wird für die erste Formmasse ein Wachs und für die zweite Formmasse eine Elektro-Vergußmasse eingesetzt. Ganz allgemein sollte die Schmelztemperatur der ersten Formmasse höher liegen als die Verarbeitungstemperatur der zweiten Formas- se, und die Schmelztemperatur der ersten Formmasse sollte niedriger sein als die Schmelztemperatur der zweiten Formmasse, damit beim Entfernen der ersten Formmas- se die Struktur der zweiten Formmasse nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere können für die zweite Formmasse auch Materialien verwendet werden, die reaktiv aushärten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen er- läutert. Es zeigt Fig. 1 eine Aufsicht eines Primärteils mit geöffneten Gehäuse und Fig. 2 eine schematische Seitendarstellung des Primärteils.

Anhand der Figuren wird als Ausführungsbeispiel ein Primärteil eines Linearmotors erläutert. In einem Gehäuse 50 in Form eines Quaders, d. h. einer nach oben offenen Lade, ist ein Modulblock aufgenommen, der einen Wicklungskörper 10 mit Zähnen (nicht dargestellt) und darauf aufgebrachte Wicklungen 20 aufweist. Da in soweit der Aufbau eines Modulblocks für einen Primärteil eines Linearmotors bekannt ist, erfolgt hier keine weitere Beschreibung.

An den Längsinnenseiten des Gehäuses 50 sind Gasleitelemente 30,40 angebracht, die sich entlang der Längsausdehnung (der späteren Bewegungsrichtung des Linearmotors) erstrecken. Die Gasleitelemente 30,40 haben einen gebogenen Bereich, der konform zu den Wicklungen ausgebildet ist, und sie bilden dort Gasleitkanäle 32. Im Bereich zwi- schen jeweils zwei Wicklungen 20 sind die Gasleitelemente als Verwirbelelemente 35 ausgebildet, die den Gasstrom teilweise in den Bereich lenken, in denen die Wicklungen durch die Zahnlücken durch den Wicklungskörper 10 durchtreten. Durch die Verwirbe- lungselemente 35 wird die Gasströmung, die aus den Kanälen 32 in den Bereich der Wicklungen auf den Wicklungskörper eintritt, verwirbelt, so daß sichergestellt ist, daß die Gasströmung alle Bereich der Wicklungen erreicht.

Desweiteren sind im Gehäuse 50 ein Gaseinlaß 52 und ein Gasauslaß vorgesehen, über die gasförmiges Kühlmittel, in der Regel Luft, ein-bzw. abgeleitet wird. Das eingeleite- te Kühlmittel durchströmt den Primärteil in Längsrichtung auf einer Seite des Gehäuse- inneren und strömt auf der anderen Seite des Gehäuseinneren zum Luftauslaß 54 zu- rück. Dabei umströmt das Gas nicht nur den Modulblock 10 als ganzes sondern durch- dringt auch den Modulblock 10 im Bereich der Abschnitte der Wicklungen 20, die in

den Zahnlücken liegen. Auf diese Weise wird effektiv Kühlmittel in den Bereich ge- führt, in dem Wärme erzeugt wird.

Anhand der Seitenansicht der Fig. 2 wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Primärteils erläutert.

In das Gehäuse 50 wird zunächst eine Schicht aus handelsüblicher Vergußmasse 70 eingebracht, und zwar vorzugsweise zu einer Höhe A, die über dem Abstand der Spulen von der Gehäuseinnenfläche liegt. In diese Vergußmasse 70 wird anschließend der Mo- dulblock 10 teilweise eingebettet.

Anschließend wird eine Abdeckung 60 ebenfalls mit noch nicht ausgehärterter Verguß- masse beschichtet, und zwar ebenfalls bis zu einer Höhe 8, die dem Abstand zwischen der nächsten Spulenkante und der Innenfläche des Gehäuses entspricht. Anschließend wird die mit Vergußmasse beschichtete Abdeckung 60 auf das Gehäuse 50 aufgesetzt, und die Vergußmasse wird ausgehärtet. Ggf. kann die Abdeckung noch zusätzlich durch Schweißen, Kleben oder dgl. am Modulblock befestigt werden. Als Material für das Gehäuse 50 eignet sich beispielsweise Edelstahl oder Aluminium, für die Abdeckung kann Edelstahl verwendet werden. Insbesondere bewährt haben sich als Material für die Abdeckung auch glas-oder kohlefaserverstärkte Kunststoffe (GFK, CFK), die relativ dünn ausgebildet werden können und einfach verklebt werden können.

Da das Gehäuse 50 bzw. die Abdeckung 60 bis zu einer gewissen Höhe mit Verguß- masse beschichtet sind, ist sichergestellt, daß im Bereich zwischen einer Spulenkante und der entsprechenden Innenseite des Gehäuses (links bzw. rechts der Spulen in Fig. 2) keine durchgängigen Luftkanäle in Längsrichtung des Primärteils vorhanden sind, so daß der Gasstrom zwangsweise die Gasleitelemente passieren muß. Desweiteren ist durch den Aufbau mit Vergußmasse an der Abdeckung sichergestellt, daß das Gehäuse gasdicht ist.

Desweiteren ist entweder der Wicklungskörper 10 bündig mit der Stirnseite des Gehäu- ses 50 angeordnet, wo der Lufteinlaß bzw. der Luftauslaß 52,54 vorgesehen sind, oder

es ist ein zusätzliches Dichtungselement zwischen Lufteinlaß und Luftauslaß vorgese- hen, um eine Kurzschlußströmung zu verhindern.

Die Luftleitelemente 30,40 können durch geeignet geformte Bleche aus beispielsweise Edelstahl oder auch aus Kunststoffmaterialien gefertigt sein ; diese können sich als gan- zes über die Länge des Gehäuses erstrecken, oder sie können als einzelne Elemente an- einandergereiht werden bzw. an erforderlichen Positionen angeordnet werden. Deswei- teren ist es möglich, keine zusätzlichen Elemente an der Gehäuseinnenwandung anzu- bringen, wenn die Gehäusewandung selbst in Form von entsprechenden Gasleitelemen- ten ausgebildet ist. Schließlich sei noch darauf verwiesen, daß sich die Gasleitelemente in Zahnhöhenrichtung des Modulblocks 10 zumindest über die Höhe der Spulen 20 erstrecken sollten.

Grundsätzlich ist es bei dem beschriebenen Verfahren auch möglich, die Gasleitelemen- te ebenfalls in die Vergußmasse teilweise einzubetten und dadurch zu fixieren. Anderer- seits können sie durch beliebige Maßnahmen wie Kleben, Schrauben und dgl. ah der Gehäusewandung befestigt werden.

Bei einem alternativen Herstellungsverfahren für ein Primärteil eines Linearmotors wird ein Wicklungskörper mit Wicklungen in Form eines bewickelten Blechpakets in eine Vergußform eingebracht, die so ausgebildet ist, daß sie die Wickelköpfe möglichst knapp umschließt oder konform zu den Wicklungen ausgebildet ist. Auch kann die von Formkavität so ausgebildet sein, daß sie entsprechend den Lufleitelementen 30,40 ausgebildet ist.

Anschließend werden die verbleibenden Hohlräume mit Wachs oder einem ähnlichen Material Vergossen, wobei das Vergießen vorzugsweise im Bereich des Gaseinlasses 52 bzw. des Gasauslasses 54 erfolgt. Die dabei entstehenden Angüsse bilden dann später die Gasein-bzw. -auslässe der Luftkühlung.

Anschließend werden mit Wachs vergossene Wicklungskern in eine"endgültige Guß- form"eingelegt, wobei diese Vergußform separat vorgesehen sein kann, oder vorzugs-

weise durch den Gehäuseteil 50 gebildet ist. Die dabei verbleibenden Hohlräume wer- den bei etwa 80°-120°C mit Vergußmasse aufgefüllt, ggf. mit Druckunterstützung oder Vakuumunterstützung. Dabei müssen die Wachsangüsse zur Außenseite der Verguß- masse freiliegen.

Anschließend wird der Primärteil erhitzt, entweder durch Fremdwärme von außen und/oder durch Bestromen der Wicklungen, so daß durch die zugeführte Wärme bzw. die Abwärme das Wachs aufschmilzt und nach außen abgeführt werden kann.

Durch die so gebildeten Hohlräume innerhalb des Primärteils werden Gasströmungswe- ge entsprechend dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.