Verfahren zum Bewegen eines Läufers in einem Planarantriebssystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewegen eines Läufers in einem Planarantriebs system. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm und eine Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Planarantriebssystem mit einer solchen Steuer einheit.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 1 17 430.9 vom 27. Juni 2019, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rück bezug aufgenommen wird.

Planarantriebssysteme können unter anderem in der Automatisierungstechnik, insbe sondere der Fertigungstechnik, der Handhabungstechnik und der Verfahrenstechnik ein gesetzt werden. Mittels Planarantriebssystemen kann ein bewegliches Element einer Anlage oder Maschine in mindestens zwei linear unabhängigen Richtungen bewegt oder positioniert werden. Planarantriebssysteme können einen permanenterregten elektro magnetischen Planarmotor mit einem planaren Stator und einem auf dem Stator in min destens zwei Richtungen beweglichen Läufer umfassen.

In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 131 304.4 vom 27. Dezember 2017, veröffentlicht als DE 10 2017 131 304 A1 , ist ein Planarantriebssystem offenbart, bei dem ein Läufer über mehrere nebeneinander angeordnete Statormodule bewegt werden kann. Antriebsmagnetfelder werden mittels Leiterstreifen in den Statormodulen erzeugt und wechselwirken mit Permanentmagneten im Läufer derart, dass der Läufer schwe bend über den Statormodulen gehalten beziehungsweise durch ein magnetisches Wan derfeld angetrieben werden kann. Das Wanderfeld kann dabei über Ränder der Stator module hinweg übergehend auf ein angrenzendes Statormodul erzeugt werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbesserstes Antriebsverfahren für ein Planarantriebssystem bereitzustellen, bei dem ein Läufer über einen zwischen zwei Statormodulen angeordneten Spalt bewegt werden kann. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Computerprogramm und eine Steuereinheit zur Ausführung des Verfahrens sowie ein Planarantriebssystem mit einer solchen Steuereinheit bereit zustellen. Diese Aufgaben werden durch das Verfahren, das Computerprogramm, die Steuerein heit sowie das Planarantriebssystem der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Wei terbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Zum generellen Aufbau von Statormodulen und Läufern, Statorsegmenten und Leiter streifen sowie zur Bestromung der Leiterstreifen, um mittels durch die Bestromung der Leiterstreifen erzeugter Magnetfelder einen Läufer über einer Statorfläche zu halten be ziehungsweise mittels eines Wanderfeldes anzutreiben wird auf die Beschreibung der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 131 304.4, insbesondere auf die Beschreibung der Figuren 1 , 2, 10, 11 und 12 verwiesen. Bezüglich dieser Aspekte wird der Offenba rungsgehalt der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 131 304.4 durch Rückbezug ausdrücklich in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen.

Liegt zwischen zwei Statormodulen ein Spalt vor, so kann es trotz des Spaltes möglich sein, einen Läufer von einem ersten Statormodul zu einem zweiten Statormodul über den Spalt zu bewegen. Die vorliegende Patentanmeldung beschäftigt sich mit einem Verfahren zum Bewegen eines Läufers in einem Planarantriebssystem über einen Spalt zwischen zwei Statormodulen. Das Planarantriebssystem weist also mindestens ein ers tes Statormodul, mindestens ein zweites Statormodul und mindestens einen Läufer auf, wobei das erste Statormodul und das zweite Statormodul beabstandet zueinander an geordnet sind und ein Spalt zwischen dem ersten Statormodul und dem zweiten Stator modul ausgebildet ist. Durch das erste Statormodul kann ein erstes Magnetfeld erzeugt werden. Durch das zweite Statormodul kann ein zweites Magnetfeld erzeugt werden. Das erste Magnetfeld beziehungsweise das zweite Magnetfeld können den Läufer be abstandet zu einer Oberfläche des ersten Statormoduls und des zweiten Statormoduls in einer Vertikal-Position halten, wobei der Läufer dann über dem ersten Statormodul beziehungsweise dem zweiten Statormodul schwebt. Hierbei weisen das erste Magnet feld beziehungsweise das zweite Magnetfeld eine erste Magnetfeldstärke auf, mit der der Läufer in der Vertikal-Position gehalten werden kann. Durch die erste Magnetfeld stärke entsteht also eine erste Kraft auf den Läufer, insbesondere auf im Läufer ange ordnete Permanentmagnete, die der Gewichtskraft des Läufers und einer eventuellen Beladung des Läufers entspricht. Das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld kön nen ferner zur Veränderung einer Horizontal-Position des Läufers genutzt werden, bei spielsweise indem das erste Magnetfeld und/oder das zweite Magnetfeld als magneti sches Wanderfeld ausgestaltet sind. Das erste Statormodul weist einen ersten Nahbe reich angrenzend an den Spalt auf. Wenn der Läufer über den Spalt bewegt wird, weist das erste Magnetfeld im ersten Nahbereich eine zweite Magnetfeldstärke auf, die größer als die erste Magnetfeldstärke ist. Unter Vertikal-Position ist im Allgemeinen die Position des Läufers senkrecht zur Ober fläche des Statormoduls zu verstehen. Folglich beschreibt, bei einer Montage eines Statormoduls parallel zu einer vertikalen Wand im Raum, die Änderung der Vertikal-Po sition des Läufers eine Bewegung des Läufers horizontal im Raum. Analog beschreibt die Horizontal-Position im Allgemeinen die Position des Läufers parallel zur Oberfläche des Statormoduls. Folglich beschreibt die Änderung der Horizontal-Position des Läufers bei einer Montage eines Statormoduls an einer vertikalen Wand eine vertikal im Raum verlaufende Bewegung. Unter waagerecht Halten des Läufers wird im folgenden ein Hal ten des Läufers parallel zur Oberfläche eines Statormoduls verstanden. Bei einer Wand montage eines Statormoduls ist unter parallel Halten des Läufers ein senkrecht im Raum Halten des Läufers gemeint. Des Weiteren ist unter paralleler Ausrichtung des Läufers zur Oberfläche eines Statormoduls ebenfalls eine Kippung des Läufers von bis zu 5° zwischen der Oberfläche des Statormoduls und dem Läufer zu verstehen. Solche Kip pungen können zum Beispiel zum Ausgleich einer Beschleunigung einer Flüssigkeit in einem Gefäß auf dem Läufer verwendet werden, um ein Herausschwappen der Flüssig keit aus dem Gefäß durch eine Beschleunigung zu vermeiden.

Wird der Läufer über den Spalt bewegt, befindet sich ein Teil des Läufers über dem Spalt. Da sich im Bereich des Spaltes keine Leiterstreifen zur Erzeugung eines Magnet felds befinden, wird der Läufer über dem Spalt nicht durch ein entsprechendes Magnet feld gestützt. Wird im ersten Nahbereich des ersten Statormoduls das erste Magnetfeld mit der zweiten Magnetfeldstärke erzeugt, also im Vergleich zur ersten Magnetfeldstärke verstärkt, kann hierdurch die über dem Spalt fehlende Kraft kompensiert und der Läufer weiter in der Vertikal-Position gehalten werden. Der Läufer wird also nahe am Spalt durch eine stärkere magnetische Kraft unterstützt um die fehlende Kraft im Bereich des Spaltes auszugleichen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das erste Magnetfeld eine dritte Magnet feldstärke in einem ersten Fernbereich vom Spalt auf, wenn der Läufer über den Spalt bewegt wird. Der erste Fernbereich ist beabstandet zum Spalt angeordnet. Die dritte Magnetfeldstärke ist kleiner als die erste Magetfeldstärke.

Dadurch kann die über dem Spalt fehlende Kraft weiter kompensiert und der Läufer in der Vertikal-Position gehalten werden. Der Läufer wird also nahe am Spalt durch eine stärkere magnetische Kraft unterstützt und zusätzlich entfernt vom Spalt weniger stark durch eine magnetische Kraft unterstützt. Dadurch kann es gelingen, den Läufer in einer Position parallel zur Oberfläche der Statormodule zu halten obwohl der Läufer teilweise über dem Spalt angeordnet ist.

In einer Ausführungsform des Verfahrens übt das erste Magnetfeld im ersten Fernbe reich eine Kraft auf den Läufer aus, die in umgekehrte Richtung zu der Kraft im Nahbe reich wirkt. Dies kann beispielsweise durch ein entsprechendes Bestromen von Leiter streifen im Fernbereich erfolgen, wobei im Gegensatz zur vorhergehenden Ausführungs form eine Stromrichtung umgedreht wird, beziehungsweise eine Polung des Leiterstrei fens geändert wird. Dadurch kann das Kippmoment, welches auf den Läufer wirkt wenn sein Schwerpunkt, bzw. sein gemeinsamer Schwerpunkt mit einem transportierten Pro dukt, über dem Spalt angeordnet ist, kompensiert werden und der Läufer in einer Posi tion parallel zur Oberfläche der Statormodule gehalten werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Läufer in einer Ausgangsposition kom plett über dem ersten Statormodul angeordnet und in einer ersten Zwischenposition teil weise über dem ersten Statormodul und teilweise über dem Spalt angeordnet. Das erste Magnetfeld ist dabei, während sich der Läufer in der Ausgangsposition befindet, über eine Ausdehnung des Läufers nahezu homogen und weist die erste Magnetfeldstärke auf. Das erste Magnetfeld kann auch in der Ausgangsposition leicht inhomogen sein, da beispielsweise auch eine asymmetrische Beladung des Läufers mit einem Produkt aus geglichen werden muss. Unter homogen ist hier der gleichbleibende Betrag der Magnet feldstärke mittig unter den Permanentmagneten des Läufers gemeint. Während sich der Läufer in der ersten Zwischenposition befindet, weist das erste Magnetfeld im ersten Nahbereich die zweite Magnetfeldstärke und damit eine deutliche Inhomogenität auf.

In der Ausgangsposition wird der Läufer also mittels einer durch das erste Magnetfeld erzeugten Kraft in der Vertikal-Position gehalten, wobei die Kraft über die Ausdehnung des Läufers konstant ist. Die Formulierung, dass die Kraft über die Ausdehnung des Läufers konstant ist und die Formulierung, dass das erste Magnetfeld über eine Ausdeh nung des Läufers nahezu homogen ist, können also synonym verwendet werden und haben eine identische Bedeutung. Erst wenn der Läufer in die erste Zwischenposition bewegt wird, wird das erste Magnetfeld im ersten Nahbereich verstärkt, indem es nun im ersten Nahbereich die zweite Magnetfeldstärke aufweist.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Läufer in einer zweiten Zwischenposi tion teilweise über dem ersten Statormodul, teilweise über dem Spalt und teilweise über dem zweiten Statormodul angeordnet. Das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld können den Läufer waagrecht bzw. parallel zur Oberfläche der Statormodule halten, während sich der Läufer in der zweiten Zwischenposition befindet. Der Läufer kann ei nerseits dadurch waagrecht gehalten werden, dass das zweite Magnetfeld des zweiten Statormoduls in einem zweiten Nahbereich angrenzend an den Spalt ebenfalls die zweite Magnetfeldstärke aufweist. Alternativ hierzu kann der Läufer waagrecht gehalten werden, indem das zweite Magnetfeld des zweiten Statormoduls in einem zweiten Nah bereich angrenzend an den Spalt und das erste Magnetfeld des ersten Statormoduls im ersten Nahbereich die erste Magnetfeldstärke aufweisen, wenn sich der Läufer in der zweiten Zwischenposition befindet.

Es kann also ausreichend sein, das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld homo gen mit der ersten Magnetfeldstärke auszugestalten, wenn sich der Läufer in der zweiten Zwischenposition befindet. Alternativ können das erste Magnetfeld und das zweite Mag netfeld im ersten Nahbereich beziehungsweise im zweiten Nahbereich mit der zweiten Magnetfeldstärke ausgestaltet sein, wenn sich der Läufer in der zweiten Zwischenposi tion befindet. Dies ermöglicht, eine aufgrund des Spalts reduzierte Tragkraft für den Läu fer zumindest teilweise auszugleichen. Die erste Magnetfeldstärke des ersten Magnet feldes und die erste Magnetfeldstärke des zweiten Magnetfeldes können unterschiedli che Beträge aufweisen, wenn sich der Läufer in der zweiten Zwischenposition befindet. Analog können die zweite Magnetfeldstärke des ersten Magnetfeldes und die zweite Magnetfeldstärke des zweiten Magnetfeldes unterschiedliche Beträge aufweisen, wenn sich der Läufer in der zweiten Zwischenposition befindet.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Läufer in einer dritten Zwischenposition teilweise über dem zweiten Statormodul und teilweise über dem Spalt angeordnet, wobei das zweite Statormodul einen zweiten Nahbereich angrenzend an den Spalt aufweist und wobei das zweite Magnetfeld im zweiten Nahbereich die zweite Magnetfeldstärke aufweist, wenn sich der Läufer in der dritten Zwischenposition befindet.

In der dritten Zwischenposition befindet sich der Läufer also nicht mehr über dem ersten Statormodul und wird lediglich von dem zweiten Magnetfeld des zweiten Statormoduls in der Vertikal-Position gehalten. Da das zweite Magnetfeld im zweiten Nahbereich mit der zweiten Magnetfeldstärke ausgestaltet ist, kann durch diese Verstärkung des Mag netfelds der Läufer weiter in der Vertikal-Position gehalten werden. Die auf den Läufer wirkenden Kräfte können dabei analog zu den Kräften in der ersten Zwischenposition sein.

Zusätzlich kann es vorgesehen sein, analog zu den für das erste Statormodul beschrie benen Ausgestaltungen des ersten Magnetfelds das zweite Magnetfeld in einem zweiten Fernbereich mit der dritten Magnetfeldstärke auszugestalten, wenn der Läufer über den Spalt bewegt werden soll. Der zweite Fernbereich ist beabstandet zum Spalt angeord net. Hierbei kann ebenfalls im zweiten Fernbereich eine Kraft erzeugt werden, die in umgekehrte Richtung zu der Kraft im zweiten Nahbereich wirkt.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Läufer in einer Endposition komplett über dem zweiten Statormodul angeordnet. Während sich der Läufer in der Endposition befindet kann das zweite Magnetfeld über eine Ausdehnung des Läufers nahezu homo gen sein. Der Läufer befindet sich nun komplett über dem zweiten Statormodul und wird durch das nahezu homogene zweite Magnetfeld in der Vertikal-Position parallel und be abstandet zur Oberfläche des zweiten Statormoduls gehalten.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld beim Übergang des Läufers zwischen der Ausgangsposition, der ersten Zwischenposition, der zweiten Zwischenposition, der dritten Zwischenposition und/oder der Endposition im ersten und/oder zweiten Fernbereich und/oder im ersten und/oder zweiten Nahbereich dynamisch zwischen der ersten, zweiten, dritten und/o der weiteren Magnetfeldstärken wechseln. Dies hat den Vorteil, dass zum Beispiel bei dem Übergang des Läufers zwischen der Ausgangsposition und der ersten Zwischen position der Läufer parallel zur Oberfläche des ersten Statormoduls gehalten werden kann.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Positionsbestimmung des Läufers mittels im ersten Statormodul und/oder im zweiten Statormodul verbauten Positionsde tektoren durchgeführt. Eine Ansteuerung des ersten Statormoduls zur Einstellung des ersten Magnetfelds und eine Ansteuerung des zweiten Statormoduls zur Einstellung des zweiten Magnetfelds erfolgt anhand der Positionsbestimmung des Läufers. Die Positi onsdetektoren können dabei als Magnetfeldsensoren ausgestaltet sein. Die Positions bestimmung kann dann anhand einer Messung eines durch Permanentmagneten des Läufers erzeugten Läufermagnetfelds erfolgen. Eine solche Positionsbestimmung ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 131 320.6 vom 27. Dezember 2017, ver öffentlicht als DE 10 2017 131 320 A1 , offenbart, deren Inhalt bezüglich der Positions bestimmung hiermit durch Rückbezug ausdrücklich aufgenommen wird.

In einer Ausführungsform des Verfahrens enthält das erste Statormodul erste bestrom bare Leiter und das zweite Statormodul zweite bestrombare Leiter. Ein Bestromen der ersten bestrombaren Leiter führt zur Ausbildung des ersten Magnetfelds. Ein Bestromen der zweiten bestrombaren Leiter führt zur Ausbildung des zweiten Magnetfelds. Das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld können dabei mit den beschriebenen Mag netfeldstärken ausgeführt werden, indem beim Bestromen der ersten bestrombaren Lei ter beziehungsweise der zweiten bestrombaren Leiter eine Stromstärke eingestellt wird, die zu der erste Magnetfeldstärke, der zweiten Magnetfeldstärke und optional zur dritten Magnetfeldstärke führen können. Die bestrombaren Leiter können dabei als Leiterbah nen ausgestaltet sein.

Ferner umfasst die Erfindung ein Computerprogramm, umfassend Programmcode, der ausgeführt auf einem Computer diesen dazu veranlasst, das beschriebene Verfahren durchzuführen.

Zusätzlich umfasst die Erfindung eine Steuereinheit, umfassend eine Recheneinheit und Kommunikationsmittel. Die Kommunikationsmittel können zum Einlesen von Signalen von Positionsdetektoren von Statormodulen und zum Ausgeben von Steuerungssigna len für die Statormodule dienen. Die Steuereinheit ist eingerichtet, anhand der Signale der Positionsdetektoren und einem für einen Läufer vorgegebenen Fahrweg über einen zwischen zwei Statormodulen angeordneten Spalt hinweg ein Steuerungssignal zur Steuerung von Magnetfeldern der Statormodule an die Statormodule derart auszugeben, dass die durch die Statormodule erzeugten Magnetfelder während einer Überquerung des Spalts zumindest zeitweise variiert werden können. Ferner kann die Steuereinheit eingerichtet sein, eines der beschriebenen Verfahren auszuführen. In diesem Fall kann das variierte Magnetfeld die zweite Magnetfeldstärke aufweisen und gegenüber der ers ten Magnetfeldstärke verstärkt sein oder die dritte Magnetfeldstärke aufweisen und ge genüber der ersten Magnetfeldstärke abgeschwächt sein oder eine Magnetfeldstärke aufweisen, die eine Kraft auf den Läufer ausübt, die in umgekehrter Richtung zu der Kraft der ersten Magnetfeldstärke wirkt.

Außerdem umfasst die Erfindung ein Planarantriebssystem mit mindestens zwei beab- standet zueinander angeordneten Statormodulen, mindestens einem Läufer und min destens einer solchen Steuereinheit. Eine maximale Spaltbreite kann dabei von Abmes sungen der Statormodule abhängig sein und beispielsweise maximal 20 Prozent einer räumlichen Ausdehnung der Statormodule betragen. Alternativ kann die maximale Spalt breite einer Magnetisierungsperiodenlänge entsprechen. In einer weiteren Alternative kann vorgesehen sein, dass bestrombare Leiter innerhalb der Statormodule Statorseg mente mit einer vorgegebenen Segmentbreite bilden und die maximale Spaltbreite der vorgegebenen Segmentbreite entspricht. Dabei kann es vorgesehen sein, in einem Sta torsegment sechs Leiterstreifen eines Dreiphasensystems anzuordnen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezug nahme auf Figuren näher erläutert. Dabei zeigen jeweils in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Planarantriebssystems;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Planarantriebssystem;

Fig. 3 einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Planarantriebssystems mit ei nem Läufer in einer Ausgangsposition;

Fig. 4 einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Planarantriebssystems mit ei nem Läufer in einer ersten Zwischenposition;

Fig. 5 einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Planarantriebssystems mit ei nem Läufer in einer zweiten Zwischenposition;

Fig. 6 einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Planarantriebssystems mit ei nem Läufer in einer dritte Zwischenposition;

Fig. 7 einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Planarantriebssystems mit ei nem Läufer in einer Endposition;

Fig. 8 einen Ausschnitt einer weiteren Seitenansicht des Planarantriebssys tems mit einem Läufer in der ersten Zwischenposition;

Fig. 9 einen Ausschnitt einer weiteren Seitenansicht des Planarantriebssys tems mit einem Läufer in der ersten Zwischenposition; und

Fig. 10 einen Ausschnitt einer weiteren Seitenansicht des Planarantriebssys tems mit einem Läufer in der zweiten Zwischenposition.

Fig. 1 zeigt eine isometrische Ansicht eines Planarantriebssystems 1 bestehend aus mehreren Statormodulen 10 und einem Läufer 20. Die Statormodule 10 können dabei jeweils wie in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 131 304.4 vom 27. Dezem ber 2017 beschrieben ausgestaltet sein. Insbesondere können die Statormodule 10 die in dieser Patentanmeldung beschriebenen Leiterstreifen zur Erzeugung von Magnetfel dern und/oder magnetischen Wanderfeldern aufweisen. Die Magnetfelder können da bei dazu genutzt werden, den Läufer 20 beabstandet zu den Statormodulen 10 in einer Vertikal-Position zu halten und mittels des Wanderfelds zu bewegen. Ferner kann es vorgesehen sein, dass das Planarantriebssystem 1 mehr als einen Läufer 20 enthält, in Fig. 1 ist jedoch nur ein Läufer 20 dargestellt. Das Planarantriebssystem 1 ist in einen ersten Bereich 2 und einen zweiten Bereich 3 unterteilt. Im ersten Bereich 2 weist das Planarantriebssystem 1 vier Statormodule 10 auf. Im zweiten Bereich 3 weist das Planarantriebssystem 1 zwei Statormodule 10 auf. Zwischen dem ersten Bereich 2 und dem zweiten Bereich 3 ist ein Spalt 30 angeordnet.

Die Statormodule 10 weisen jeweils eine Statoroberfläche 13 auf. Der Läufer 20 kann oberhalb der Statoroberflächen 13 bewegt werden. Die Statoroberflächen 13 bilden im ersten Bereich 2 und im zweiten Bereich 3 jeweils eine durchgehende Bewegungsflä che, im ersten Bereich 2 eine erste Bewegungsfläche 14, im zweiten Bereich 3 eine zweite Bewegungsfläche 15. Im Bereich des Spalts 30 ist keine Statoroberfläche 13 angeordnet, da im Bereich des Spalts 30 die Statormodule 10 beabstandet zueinander angeordnet sind und dadurch die zu den Statormodulen 10 im ersten Bereich 2 zuge hörigen Statoroberflächen 13 der ersten Bewegungsfläche 14 und die zu den Stator modulen 10 im zweiten Bereich 3 zugehörigen Statoroberflächen 13 der zweiten Bewe gungsfläche 15 durch den Spalt 30 ebenfalls voneinander beabstandet sind. Die erste Bewegungsfläche 14 ist also durch den Spalt 30 von der zweiten Bewegungsfläche 15 getrennt.

Die Statormodule 10 sind mittels Kommunikationsleitungen 41 mit einer Steuereinheit 40 verbunden. Die Steuereinheit 40 kann dabei eingerichtet sein, Steuerbefehle an die Statormodule 10 auszugeben. Dazu kann die Steuereinheit 40 Kommunikationsmittel 43 aufweisen, die beispielsweise als Kommunikationsschnittstelle ausgestaltet sind.

Die Steuereinheit 40 kann eine Recheneinheit 42 aufweisen. Anhand der Steuerbe fehle können ausgewählte Leiterstreifen der Statormodule 10 bestromt werden, wobei anhand der Steuerbefehle auch eine Stromstärke und/oder Ausgangsleistung beein flusst werden und so eine Magnetfeldstärke eingestellt werden kann. Die Steuerbefehle können dabei von der Recheneinheit 42 erzeugt werden, wenn die Steuereinheit 40 im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird. Insbesondere kann die Recheneinheit dabei Zugriff auf ein in einem lesbaren Speicher gespeichertes Computerprogramm haben, wobei der Speicher eine Festplatte, eine CD, eine DVD, einen USB-Stick oder ein anderes Speichermedium umfassen kann.

Der Läufer 20 ist dabei über einem ersten Statormodul 1 1 angeordnet. Das erste Statormodul 11 grenzt an den Spalt 30 an. Auf einer dem Spalt 30 gegenüberliegenden Seite ist ein zweites Statormodul 12 angeordnet. Das erste Statormodul 11 ist also der ersten Bewegungsfläche 14 zugeordnet, das zweite Statormodul 12 ist der zweiten Be wegungsfläche 15 zugeordnet. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es er möglicht, den Läufer 20 vom ersten Statormodul 1 1 zum zweiten Statormodul 12 zu bewegen, wobei der Läufer 20 aufgrund dieser Bewegung den Spalt 30 überquert und somit von der ersten Bewegungsfläche 14 zur zweiten Bewegungsfläche 15 gelangt.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Planarantriebssystem 1 der Fig. 1 entlang ei ner in Fig.1 gezeigten Schnittebene A-A. Der Läufer weist eine erste Magneteinheit 21 und eine zweite Magneteinheit 22 auf, die wie in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 131 304.4 vom 27. Dezember 2017 beschrieben ausgestaltet sind. Eine Mag netisierungsperiode 23 entspricht in ihrer räumlichen Ausdehnung einer Abmessung der ersten Magneteinheit 21. Die Statormodule 10 weisen eine erste Statorlage 16 und eine zweite Statorlage 17 auf, die rechtwinklig übereinander liegen wie in der deut schen Patentanmeldung DE 10 2017 131 304.4 vom 27. Dezember 2017 beschrieben. In der ersten Statorlage 16 sind dabei erste Statorsegmente 51 angeordnet, die jeweils eine Segmentbreite 53 aufweisen, wobei die Segmentbreite 53 der Magnetisierungspe riode 23 entspricht. Innerhalb des Querschnitts eines Statormoduls 10 sind jeweils sechs erste Statorsegmente 51 und jeweils zwei dazu rechtwinklige zweite Statorseg mente 52 dargestellt, wobei die zweiten Statorsegmente 52 die zweite Statorlage 17 bilden. Insgesamt weisen die Statormodule 10 jeweils zwölf erste Statorsegmente 51 und zwölf zweite Statorsegmente 52 auf, wobei in der Fig. 2 nicht alle ersten Statorseg mente 51 und zweiten Statorsegmente 52 dargestellt sind. Innerhalb der ersten Stator segmente 51 beziehungsweise der zweiten Statorsegmente 52 kann jeweils ein Drei phasensystem mit sechs Leiterstreifen wie in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 131 304.4 vom 27. Dezember 2017 beschrieben angeordnet sein und zur Erzeu gung eines Magnetfelds dienen. In einem der ersten Statorsegmente 51 des ersten Statormoduls 1 1 sind exemplarisch sechs erste bestrombare Leiterstreifen 54 darge stellt, auch die weiteren ersten Statorsegmente 51 und die zweiten Statorsegmente 52 des ersten Statormoduls 11 können entsprechend ausgestaltet sein. Das durch die ers ten bestrombaren Leiterstreifen 54 erzeugte Magnetfeld kann den Läufer 20 in einer Vertikal-Position 24 halten und in Form eines Wanderfelds eine Bewegung des Läufers 20 parallel zu den Statoroberflächen 13 erzeugen. In einem der ersten Statorsegmente 51 des zweiten Statormoduls 12 sind exemplarisch sechs zweite bestrombare Leiter streifen 55 dargestellt, auch die weiteren ersten Statorsegmente 51 und die zweiten Statorsegmente 52 des zweiten Statormoduls 12 können entsprechend ausgestaltet sein. Das durch die zweiten bestrombaren Leiterstreifen 55 erzeugte Magnetfeld kann den Läufer 20 in einer Vertikal-Position 24 halten und in Form eines Wanderfelds eine Bewegung des Läufers 20 parallel zu den Statoroberflächen 13 erzeugen. Die Statormodule 10 weisen ferner Positionsdetektoren 60 auf, mit denen ein Perma nentmagnetfeld der ersten Magneteinheit 21 beziehungsweise der zweiten Magnetein heit 22 detektiert werden kann und so Rückschlüsse auf eine Position des Läufers 20 möglich sind.

Der Spalt 30 weist eine Spaltbreite 31 auf, die der Magnetisierungsperiode 23 bezie hungsweise der Segmentbreite 53 entsprechen kann, kleinere Spaltbreiten 31 jedoch ebenfalls möglich sind. Eine minimale Spaltbreite kann einen Millimeter betragen oder einem minimalen vorgegebenen Bruchteil der Magnetisierungsperiode 23 beziehungs weise der Segmentbreite 53 entsprechen, beispielsweise zehn Prozent der Magnetisie rungsperiode 23 beziehungsweise der Segmentbreite 53. Das erste Statormodul 1 1 weist einen ersten Nahbereich 71 angrenzend an den Spalt 30 auf. Der erste Nahbe reich 71 entspricht in seiner Ausdehnung der Segmentbreite 53, kann jedoch auch breiter oder schmaler als die Segmentbreite 53 ausgestaltet sein.

Wird der Läufer 20 im Planarantriebssystem 1 über den Spalt 30 bewegt, wird durch das erste Statormodul 1 1 ein erstes Magnetfeld und durch das zweite Statormodul 12 ein zweites Magnetfeld erzeugt. Das erste Magnetfeld beziehungsweise das zweite Magnetfeld halten den Läufer 20 beanstandet zu einer Oberfläche des ersten Stator moduls 11 und des zweiten Statormoduls 12 in einer Vertikal-Position 24, wobei die Oberfläche der Statoroberfläche 13 entsprechen kann. Das erste Magnetfeld bezie hungsweise das zweite Magnetfeld weisen eine erste Magnetfeldstärke auf, wobei ein Magnetfeld mit der ersten Magnetfeldstärke geeignet ist, den Läufer 20 in der Vertikal- Position 24 zu halten. Zusätzlich werden das erste Magnetfeld und das zweite Magnet feld zur Veränderung einer Horizontal-Position des Läufers 20 verwendet. Wenn der Läufer 20 über den Spalt 30 bewegt wird, weist das erste Magnetfeld im ersten Nahbe reich 71 eine zweite Magnetfeldstärke auf, die größer als die erste Magnetfeldstärke ist.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Planarantriebssystems mit einem Läufer in einer Ausgangsposition 33, bei dem der Läufer 20 in einer Ausgangsposition 33 komplett über dem ersten Statormodul 11 angeordnet ist. Das Planarantriebssystem 1 , das erste Statormodul 1 1 , das zweite Statormodul 12 sowie der Läufer sind dabei wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt angeordnet. Ein erstes Magnetfeld 91 , dargestellt durch Pfeile ist eingerichtet, den Läufer 20 in der Vertikal-Position 24 über dem ersten Stator modul 11 zu halten. Das erste Magnetfeld 91 weist dabei eine erste Magnetfeldstärke 93 auf, die nahezu homogen über die Ausdehnung des Läufers 20 ist. Dies wird dadurch symbolisiert, dass die Pfeile, die das erste Magnetfeld 91 symbolisieren, eine identische Länge aufweisen. Das erste Magnetfeld 91 kann dabei durch die für Fig. 2 beschriebenen ersten Statorsegmente 51 und zweiten Statorsegmente 52 erzeugt wer den und mit der ersten Magneteinheit 21 beziehungsweise der zweiten Magneteinheit 22 des Läufers 20 wechselwirken. Das erste Magnetfeld 91 kann als Wanderfeld aus gestaltet werden, wobei der Läufer 20 aufgrund des Wanderfelds auf den Spalt 30 zu bewegt wird.

Fig. 4 zeigt das Planarantriebssystem 1 der Fig. 3 nachdem der Läufer 20 auf den Spalt 30 zubewegt wurde und sich nun in einer ersten Zwischenposition 34 befindet. In der ersten Zwischenposition 34 befindet sich der Läufer 20 teilweise über dem ersten Statormodul 11 und teilweise über dem Spalt 30, nicht jedoch über dem zweiten Stator modul 12. Das erste Magnetfeld 91 weist nun im ersten Nahbereich 71 eine zweite Magnetfeldstärke 94 auf, wobei die zweite Magnetfeldstärke 94 größer als die erste Magnetfeldstärke 93 ist. Außerhalb des ersten Nahbereichs 71 ist das erste Magnetfeld 91 mit der ersten Magnetfelsstärke 93 ausgebildet.

Im ersten Nahbereich 71 ist das erste Magnetfeld 91 also verstärkt, um mittels einer dadurch im ersten Nahbereich 71 auf den Läufer 20 erzeugten Magnetkraft, die sich aus einer Wechselwirkung zwischen den ersten Statorsegmenten 51 und den zweiten Statorsegmenten 52 einerseits und den ersten Magneteinheiten 21 und den zweiten Magneteinheiten 22 andererseits ergibt, auszugleichen, dass der Läufer 20 über dem Spalt 30 nicht mehr durch entsprechende Magnetkräfte getragen wird. Das im ersten Nahbereich 71 verstärkte erste Magnetfeld 91 kann dabei derart ausgestaltet sein, dass der Läufer 20 in einer waagrechten Position gehalten wird. Die zweite Magnet feldstärke 94 kann dabei von einem vom Läufer 20 getragenen Gewicht abhängen.

Fig. 5 zeigt das Planarantriebssystem 1 der Fig. 3 und 4 nachdem der Läufer 20 in eine zweite Zwischenposition 35 bewegt wurde, wobei der Läufer 20 in der zweiten Zwi schenposition 35 über dem ersten Statormodul 1 1 , dem zweiten Statormodul 12 und dem Spalt 30 angeordnet ist. Das erste Magnetfeld 91 weist sowohl im ersten Nahbe reich 71 als auch außerhalb des ersten Nahbereichs 71 die erste Magnetfeldstärke 93 auf. Ein zweites Magnetfeld 92 des zweiten Statormoduls 12 weist sowohl in einem zweiten Nahbereich 72 als auch außerhalb des zweiten Nahbereichs 72 ebenfalls die erste Magnetfeldstärke 93 auf, so dass der Läufer 20 in der zweiten Zwischenposition 35 waagrecht gehalten werden kann. Bei einer ungleichmäßigen Beladung des Läufers 20 oder bei einer asymmetrischen Positionierung des Läufers 20 über dem Spalt 30 in der zweiten Zwischenposition 35 kann die erste Magnetfeldstärke 93 des ersten Mag netfeldes 91 auch von der ersten Magnetfeldstärke 93 des zweiten Magnetfeldes 92 abweichen.

Fig. 6 zeigt das Planarantriebssystem 1 der Fig. 3 bis 5 nachdem der Läufer 20 in eine dritte Zwischenposition 36 bewegt wurde. In der dritten Zwischenposition 36 befindet sich der Läufer 20 teilweise über dem zweiten Statormodul 12 und teilweise über dem Spalt 30, nicht jedoch über dem ersten Statormodul 11. Das zweite Magnetfeld 92 weist im zweiten Nahbereich 72 die zweite Magnetfeldstärke 94 auf, die wiederum grö ßer als die erste Magnetfeldstärke 93 ist. Außerhalb des zweiten Nahbereichs 72 ist das zweite Magnetfeld 92 mit der ersten Magnetfelsstärke 93 ausgebildet.

Im zweiten Nahbereich 72 ist das zweite Magnetfeld 92 also verstärkt, um mittels einer dadurch im zweiten Nahbereich 72 auf den Läufer 20 erzeugten Magnetkraft, die sich aus einer Wechselwirkung zwischen den ersten Statorsegmenten 51 und den zweiten Statorsegmenten 52 einerseits und den ersten Magneteinheiten 21 und den zweiten Magneteinheiten 22 andererseits ergibt, auszugleichen, dass der Läufer 20 über dem Spalt 30 nicht mehr durch entsprechende Magnetkräfte getragen wird. Das im zweiten Nahbereich 72 verstärkte zweite Magnetfeld 92 kann dabei derart ausgestaltet sein, dass der Läufer 20 in einer waagrechten Position gehalten werden kann. Die zweite Magnetfeldstärke 94 kann dabei von einem vom Läufer 20 getragenen Gewichts ab- hängen.

In der dritten Zwischenposition 36 beziehungsweise der ersten Zwischenposition 34 der Fig. 4 wird der Läufer 20 also waagrecht gehalten indem das zweite Magnetfeld 92 beziehungsweise das erste Magnetfeld 91 im ersten Nahbereich 71 beziehungsweise im zweiten Nahbereich 72 verstärkt wird, wobei die Verstärkung des Magnetfelds in den Darstellungen der Fig. 4 und 6 identisch ist. Ist der Läufer 20 ungleichmäßig bela den, kann die Verstärkung auch entsprechend angepasst sein, so dass das zweite Magnetfeld 92 im zweiten Nahbereich 72 eine weitere zweite Magnetfeldstärke auf weist, die von der zweiten Magnetfeldstärke 94 abweicht und größer als die erste Mag netfeldstärke 93 ist.

Fig. 7 zeigt das Planarantriebssystem 1 der Fig. 3 bis 6, bei dem sich der Läufer 20 in eine Endposition 37 weiterbewegt hat. In der Endposition 37 ist der Läufer 20 komplett über dem zweiten Statormodul 12 angeordnet und wird vom zweiten Magnetfeld 92 mit der ersten Magnetfeldstärke 93 in der Vertikal-Position 24 gehalten und hat sich somit im Verlauf der Fig. 3 bis 7 über den Spalt 30 bewegt. Hier ist das zweite Magnetfeld 92 wieder nahezu homogen, da der Läufer 20 komplett über dem zweiten Statormodul 12 angeordnet ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Steuereinheit 40 ist eingerichtet, das beschriebene Verfahren durchzuführen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass mittels der Kommunikationslei tungen 41 Steuersignale an die Statormodule 10 ausgegeben werden, wobei eine Bestromung der in Fig. 2 gezeigten ersten Statorsegmente 51 beziehungsweise zwei ten Statorsegmente 52 derart erfolgt, dass die in den Fig. 3 bis 7 gezeigten ersten Magnetfeldstärken 93 und zweiten Magnetfeldstärken 94 eingestellt werden. Hierzu kann die Steuereinheit 40 ein entsprechendes Computerprogramm aufweisen.

In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird mit den in Fig. 2 gezeigten Positi onsdetektoren 60 eine Position des Läufers 20 ermittelt und diese Position ebenfalls bei der Einstellung der ersten Magnetfeldstärken 93 und zweiten Magnetfeldstärken 94 berücksichtigt. Hierzu kann die Steuereinheit 40 Kommunikationsmittel 43 aufweisen, mit denen Signale der Positionsdetektoren ausgelesen werden können.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel enthalten die ersten Statorsegmente 51 bezie hungsweise die zweiten Statorsegmente 52 Leiterstreifen 54 wie in der deutschen Pa tentanmeldung DE 10 2017 131 304.4 vom 27. Dezember 2017 beschrieben, wobei die ersten Magnetfeldstärken 93 und die zweiten Magnetfeldstärken 94 mittels einer Steu erung der Bestromung dieser Leiterstreifen 54 eingestellt werden können und wobei die Steuereinheit 40 eingerichtet ist, entsprechende Steuerbefehle auszugeben.

Fig. 8 zeigt das Planarantriebssystem 1 der Fig. 4 mit dem Läufer 20 in der ersten Zwi schenposition 34, wobei das erste Statormodul 11 zusätzlich einen ersten Fernbereich 81 beabstandet zum Spalt 30 aufweist. Im ersten Fernbereich 81 weist das erste Mag netfeld 91 eine dritte Magnetfeldstärke 95 auf, die kleiner als die erste Magnetfeld stärke 93 ist. Dadurch kann die fehlende Magnetkraft auf den Läufer 20 im Bereich des Spalts 30 weiter ausgeglichen werden, da der Läufer 20 im ersten Fernbereich 81 eine kleinere anhebende Kraft erfährt als im Ausführungsbeispiel der Fig. 4.

Fig. 9 zeigt das Planarantriebssystem 1 der Fig. 8, wobei die dritte Magnetfeldstärke 95 derart ausgestaltet ist, dass der Läufer 20 aufgrund der dritten Magnetfeldstärke 95 im ersten Fernbereich 81 eine anziehende Kraft erfährt, also eine Kraft in Richtung des ersten Statormoduls 11. Dadurch kann die fehlende Magnetkraft auf den Läufer 20 im Bereich des Spalts 30 im Vergleich zu Fig. 8 noch weiter ausgeglichen werden und das Kippmoment, welches auf den Läufer wirkt wenn sein Schwerpunkt, bzw. sein gemein samer Schwerpunkt mit einem transportierten Produkt, über dem Spalt angeordnet ist, kompensiert werden und der Läufer in einer Position parallel zur Oberfläche des ersten Statormoduls 11 gehalten werden.

Die in den Fig. 8 und 9 gezeigten ersten Magnetfeldstärken 93, zweiten Magnetfeld stärken 94 und dritten Magnetfeldstärken 95 des ersten Magnetfelds 91 können analog auch für das zweite Magnetfeld 92 der Fig. 6 vorgesehen sein, wenn sich der Läufer 20 in der dritten Zwischenposition 36 befindet.

Fig. 10 zeigt das Planarantriebssystem 1 der Fig. 5 mit dem Läufer 20 in der zweiten Zwischenposition 35, bei dem das erste Magnetfeld 91 im ersten Zwischenbereich 71 die zweite Magnetfeldstärke 94 aufweist und das zweite Magnetfeld 92 im zweiten Zwi schenbereich 72 ebenfalls die zweite Magnetfeldstärke 94 aufweist. Auch in diesem Fall wird der Läufer 20 in der zweiten Zwischenposition 35 waagrecht gehalten, durch die aufgrund der zweiten Magnetfeldstärke 94 erhöhte Tragkraft kann jedoch ausgegli chen werden, dass der Läufer 20 im Bereich des Spalts 30 keine Tragkraft erfährt. Bei einer ungleichmäßigen Beladung des Läufers 20 oder bei einer asymmetrischen Positi onierung des Läufers 20 über dem Spalt 30 in der zweiten Zwischenposition 35 kann jeweils die erste Magnetfeldstärke 93 oder die zweite Magnetfeldstärke 94 des ersten Magnetfeldes 91 auch von der jeweils ersten Magnetfeldstärke 93 oder zweiten Mag netfeldstärke 94 des zweiten Magnetfeldes 92 abweichen.

Auch die Steuerung des ersten Magnetfelds 91 beziehungsweise des zweiten Magnet felds 92 der Fig. 8 bis 10 kann mittels der Steuereinheit 40 der Fig. 1 erfolgen.

Bezugszeichenliste

I Planarantriebssystem

10 Statormodul

I I erstes Statormodul

12 zweites Statormodul

13 Statorfläche

14 erste Bewegungsfläche

15 zweite Bewegungsfläche

16 erste Statorlage

17 zweite Statorlage

20 Läufer

21 erste Magneteinheit

22 zweite Magneteinheit

23 Magnetisierungsperiode

24 Vertikal-Position

30 Spalt

31 Spaltbreite

33 Ausgangsposition

34 erste Zwischenposition

35 zweite Zwischenposition

36 dritte Zwischenposition

37 Endposition

40 Steuereinheit

41 Kommunikationsleitung

42 Recheneinheit

43 Kommunikationsmittel

51 erste Statorsegmente

52 zweite Statorsegmente

53 Segmentbreite

54 erste bestrombare Leiterstreifen

55 zweite bestrombare Leiterstreifen

60 Positionsdetektoren

71 erster Nahbereich

72 zweiter Nahbereich

81 erster Fernbereich

82 zweiter Fernbereich

91 erstes Magnetfeld zweites Magnetfeld erste Magnetfeldstärke zweite Magnetfeldstärke dritte Magnetfeldstärke