Primärteil für einen elektrischen Linearmotor

Die Erfindung betrifft ein Primärteil für einen elektrischen Linearmotor mit Motorwicklungen, die in Vergussmasse eingegossen sind und einem Gehäuse, welches das Primärteil umgibt sowie ein Anschlussmodul für ein Primärteil und einen Linear ^¬ motor .

Linearmotoren weisen ein Primärteil und ein Sekundärteil auf. Dem Primärteil steht insbesondere das Sekundärteil gegenüber. Das Sekundärteil weist beispielsweise Permanentmagnete oder bestrombare Wicklungen auf. Das Primärteil ist zur Bestromung mit elektrischem Strom vorgesehen und weist eine Aneinanderreihung von Motorwicklungen auf, die von außerhalb über ein oder mehrere Zuleitungskabel mit elektrischer Energie ver ^¬ sorgt werden.

Heutzutage ist es allgemein üblich, die Primärteile von Line ^¬ armotoren mit isolierender, aushärtender Vergussmasse zu vergießen, um Kriechströme und Relativbewegungen der Motorwicklungen gegeneinander zu verhindern. Dies bringt allerdings den Nachteil mit sich, dass nach dem Aushärten der Vergussmasse die Anschlüsse des Zuleitungskabels mit vergossen sind und so nicht mehr zugänglich sind. Bei einer Beschädigung des Zuleitungskabels, die insbesondere dann leicht auftreten kann, wenn das Primärteil als bewegliches Teil eingesetzt wird, ist somit das gesamte Primärteil unbrauchbar.

Dieses Problem kann durch Anbringen eines so genannten Klemmkastens vermieden werden. Der Klemmkasten ist ein zusätzlicher Anschlusskasten, der außerhalb des Primärteils auf dem Gehäuse befestigt wird und in den die aus dem Primärteil her ^¬ ausgeführten Motorwicklungen hineingeführt und an einer Klemmleiste fixiert werden. Das bzw. die Zuleitungskabel zur Versorgung mit elektrischer Energie werden ebenfalls in den

Klemmkasten eingeführt und über die Klemmleiste mit den Lei ^¬ tungen der Motorwicklung verbunden.

Aus der DE 199 20 700 Al ist ein Primärteil für einen Linear- motor bekannt, bei dem die Anschlusselemente für die Zulei ^¬ tungskabel in der Vergussmasse eingebettet sind, wobei die Kontaktteile für die Montage der Zuleitungskabel nach außen freiliegen. Nachteilig dabei ist, dass die Fertigung solch eines Primärteils bzw. des Anschlussbereichs aufwändig ist. Der Fertigungsteilprozess des Anschlussbereichs ist Teil des gesamten Fertigungsprozesses des Primärteils, d. h. von ver ^¬ schiedenen vorhergehenden Prozessschritten abhängig. Weiterhin sind entsprechend der verschiedenen Motortypen verschiedene Negativ-Vergussformen und Fertigungswerkzeuge notwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Primärteil für einen Linearmotor bereitzustellen, bei dem ein fertigungsop- timierter und sicherer Anschluss der Zuleitungskabel gewähr ^¬ leistet ist. Weiterhin soll das Primärteil kompakt aufgebaut und einfach herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 9 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unter ^¬ ansprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß weist das Primärteil ein Gehäuse mit einer Einschuböffnung zur Aufnahme eines Anschlussmoduls auf, wobei das Anschlussmodul ein oder mehrere Kontaktelemente für den Anschluss der Motorwicklungen an zumindest ein Zuleitungska- bei aufweist. Das Gehäuse des Primärteils kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.

Das Anschlussmodul ist ein kompaktes Bauteil, welches im Be ^¬ reich der anzuschließenden Motorwicklungen in das Gehäusein- nere des Primärteils eingebracht, beispielsweise eingeschoben bzw. eingesteckt, wird. Das Anschlussmodul kann auch einge- presst sein. Das Anschlussmodul kann zusätzlich mit dem Ge ^¬ häuse des Primärteils verklebt sein oder wird durch einen zu-

sätzlichen Verguss des gesamten Primärteils mit vergossen. Es ist ebenso möglich, dass das Anschlussmodul mit dem Gehäuse des Primärteils verschraubt ist oder an das Gehäuse geklemmt bzw. geklipst ist.

Bevor das Anschlussmodul in die Einschuböffnung, die auch als Einschubschacht ausgebildet sein kann, des Gehäuses des Pri ^¬ märteils eingebracht wird, werden die Kontaktelemente des An ^¬ schlussmoduls mit den Motorwicklungen verbunden. Somit er- folgt der Anschluss der Motorwicklungen an die Kontaktelemente außerhalb des Primärteils, was die Montage erheblich er ^¬ leichtert. Dazu sind die Endbereiche der Motorwicklung bzw. Motorwicklungen in der Länge so ausgebildet, dass ein Anschluss außerhalb des Primärteils möglich ist. Die Endberei- che der Motorwicklungen sind gegeneinander elektrisch isoliert, so dass ein Einschieben des Anschlussmoduls und den verlängerten Enden der Motorwicklungen in das Gehäuse des Primärteils problemlos erfolgen kann. Anschließend wird das Anschlussmodul, an welchem nun die Motorwicklungen ange- schlössen sind, in das Primärteil eingebracht. Danach werden die Zuleitungskabel von außen an das Anschlussmodul des Pri ^¬ märteils angeschlossen. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Beschädigung des Zuleitungskabels dieses in einfacher Weise ausgetauscht werden kann und das Primärteil weiterverwendet werden kann.

Das Anschlussmodul ist überwiegend im Gehäuseinneren des Pri ^¬ märteils angeordnet. Der Anschluss der Zuleitungskabel er ^¬ folgt über eine Frontseite des Anschlussmoduls, die von au- ßerhalb zugänglich ist und sich somit nicht im Gehäuse des Primärteils befindet.

Das Anschlussmodul wird zunächst separat, d. h. unabhängig vom eigentlichen Primärteil, gefertigt und nach entsprechen- der Funktions- und Qualitätsprüfung mit dem Primärteil zusam ^¬ mengefügt. Das hat den Vorteil, dass die Fertigung des An ^¬ schlussmoduls unabhängig von der Fertigung des Primärteils erfolgen kann.

Vorteilhafterweise ist die Einschuböffnung an einer Stirnsei ^¬ te des Gehäuses des Primärteils angeordnet. Insbesondere ist der Einschubschacht an einer Stirnseite des Primärteils bzw. des Gehäuses angeordnet, welche sich in Fahrtrichtung des Li- nearmotors befindet, wodurch sich die einfachste und sichers ^¬ te Anbringung der Zuleitungskabel ergibt.

Vorzugsweise weist das Anschlussmodul einen Anschlag auf, welcher den Einschubvorgang des Anschlussmoduls in die Ein- schuböffnung des Gehäuses begrenzt. Der Anschlag befindet sich an der Frontseite des Anschlussmoduls, so dass der An ^¬ schlag nach Einschieben des Anschlussmoduls formschlüssig mit dem Gehäuse abschließt. Der Anschlag ist beispielsweise als Rahmen oder Rand ausgebildet.

Vorzugsweise sind die Kontaktelemente als Anschlussbolzen, insbesondere Gewindebolzen, oder Kontaktringe ausgebildet und in das Anschlussmodul integriert bzw. formschlüssig am An ^¬ schlussmodul angeordnet. Sind die Kontaktelemente als Kon- taktringe ausgebildet, erfolgt der Anschluss der Motorwick ^¬ lungen über Kabelschuhe und Schrauben, wobei eine Mutter über Formschluss verdrehsicher in Taschen des Spitzguss-Anschluss- moduls gehalten wird. Die Kontaktelemente können auch als Ge ^¬ windestab, Hülse mit Innengewinde, Stecker bzw. Steckerpin oder Buchse ausgebildet sein.

Ein Kontaktelement ist für den Anschluss einer Motorwicklung an jeweils ein Zuleitungskabel vorgesehen. Weist das Primär ^¬ teil beispielsweise mehrere Phasen (z.B. drei Phasen u, v, w eines Drehstromnetzes) und mehrere Wicklungen auf (z.B. drei Wicklungen je Phase) , so können Wicklungen einer Phase parallel oder seriell verschaltet werden. Es können nun die drei Wicklungen einer Phase an ein gemeinsames Zuleitungskabel an ^¬ geschlossen sein. Ein Zuleitungskabel kann ebenso für den ge- meinsamen Anschluss verschiedener Phasen vorgesehen sein, indem das Zuleitungskabel selbst mehrere verschiedene Phasen aufweist .

Mehrere Kontaktelemente des Anschlussmoduls können auch un ^¬ tereinander mittels einer oder mehrerer Brückenschaltungen verbunden sein, mittels derer die gewünschte Schaltungsanord ^¬ nung, wie beispielsweise Stern- oder Dreieckschaltung, reali- siert ist. Drei Kontaktelemente können mittels Brückschaltun ^¬ gen parallel verschaltet sein, so dass beim Anschluss der Zu ^¬ leitungskabel die gewünschte Schaltung bereits vorhanden ist.

Vorzugsweise sind die Kontaktelemente, insbesondere die An- schlussbolzen, verdrehsicher am Anschlussmodul angeordnet.

Dadurch wird eine sichere und vereinfachte Montage der Motor ^¬ wicklungen sowie der Zuleitungen ermöglicht.

Vorteilhafterweise ist das Anschlussmodul als Kunststoff- spritzgussteil ausgebildet. Als Kunststoff ist beispielsweise ein temperaturfester Kunststoff vorgesehen. Als Kunststoffmaterial können sämtliche verfügbare Kunststoffe verwendet wer ^¬ den, die den entsprechenden Anforderungen an elektrische Isolation, mechanische Festigkeit, thermische und chemische Be- ständigkeit genügen.

In dem Spritzguss-Anschlussmodul werden die Kontaktelemente sicher gehalten und sind aufgrund der elektrischen Eigenschaften von Kunststoff gegeneinander isoliert. Weiterhin sind Spritzgussteile einfach und kostengünstig herstellbar. Die Kontaktelemente werden entweder bei Herstellung des Anschlussmoduls in die entsprechende Vergussform eingelegt und umspritzt oder nach der Herstellung des Spritzgussteils in dieses eingefügt.

Mit besonderem Vorteil weist das Anschlussmodul weitere Kon ^¬ taktelemente zum Anschließen von Sensoren, insbesondere Temperatursensoren, auf. Die Temperatursensoren dienen beispielsweise zur überwachung der Motortemperatur.

Sämtliche Kontaktelemente, die für Anschlüsse des Linearmo ^¬ tors benötigt werden, sind somit in einem Bauteil, dem An ^¬ schlussmodul, angeordnet, wodurch sich ein kompaktes Bauteil

ergibt. Weiterhin sind für die Fertigung keine speziellen Werkzeuge notwendig, da lediglich die entsprechende Verguss ^¬ form benötigt wird. Da die Fertigung des Anschlussmoduls von der Fertigung des Primärteils zunächst entkoppelt ist, kann das Anschlussmodul separat auf Funktionsfähigkeit und Quali ^¬ tät geprüft werden und wird nur dann mit dem Primärteil zu ^¬ sammengefügt, wenn es keine Fehler aufweist. Bei einer Feh ^¬ lermeldung braucht dann nur das Anschlussmodul ausgetauscht werden und nicht das gesamte Primärteil. Ein Klemmkasten auf dem Linearmotor ist ebenso nicht notwendig.

In der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläu- tert . Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:

FIG 1 eine erste Ausführungsform eines Anschlussmoduls in einer Ansicht von vorn;

FIG 2 das Anschlussmodul von FIG 1 in einer Ansicht von hinten; FIG 3 das Anschlussmodul von FIG 1 und ein entsprechendes

Primärteil; FIG 4 das Anschlussmodul von FIG 1 an einem Primärteil angeordnet; FIG 5 eine zweite Ausführungsform eines Anschlussmoduls in einer Ansicht von vorn;

FIG 6 das Anschlussmodul von FIG 5 in einer Ansicht von hinten;

FIG 7 das Anschlussmodul von FIG 5 und ein entsprechendes

Primärteil; und FIG 8 das Anschlussmodul von FIG 1 an einem Primärteil angeordnet .

FIG 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Anschlussmoduls 10 in einer Ansicht von vorn. Das Anschlussmodul 10 weist die Kontaktelemente 11 bis 13 auf. Jedem Kontaktelement 11 bis 13

ist eine Kennung 14 (u, v, w, Massezeichen) bzw. 15 (ITPl, 1TP2, +1Rl, -1R2) zugeordnet, die anzeigt, wie die Kontakt ^¬ elemente zu schalten sind. Die Kontaktelemente 11 dienen zum Anschluss der Motorwicklungen. Im vorliegenden Fall handelt es sich um die drei Phasen u, v, w eines dreiphasigen Wechselstromnetzes bzw. Drehstromnetzes.

Es können weitere Kontaktelemente vorhanden sein, beispiels ^¬ weise dann, wenn das Primärteil mehrere Motorwicklungen je Phase aufweist. Weist das Primärteil beispielsweise drei Mo ^¬ torwicklungen je Phase u, v, w auf, so sind neun Kontaktele ^¬ mente vorhanden.

Das Kontaktelement 12 ist für den Anschluss des Massekabels vorgesehen und die Kontaktelemente 13 sind für Sensorleitun ^¬ gen, beispielsweise für Temperatursensoren, vorgesehen. Das Anschlussmodul 10 ist als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebil ^¬ det. Daher können die Kennungen 14 und 15 in einfacher Weise durch Strukturieren der Spritzgussmasse bzw. durch entspre- chende Ausbildung der Vergussform ausgebildet werden. Weiterhin weist das Anschlussmodul 10 einen Anschlag 17 auf, der sich an der Frontseite 18 des Anschlussmoduls 10 befindet. Der Anschlag 17, welcher als umlaufender überstehender Rahmen oder Rand ausgebildet ist, weist einen größeren Umfang gegen- über dem übrigen Anschlussmodul 10 auf. Wird das Anschlussmo ^¬ dul 10 in ein nicht gezeigtes Primärteil eingebracht, so kann das Anschlussmodul 10 bis zum Erreichen des Anschlags 17 in das Primärteil eingeschoben werden. Der Anschlag 17 bildet eine Begrenzung, so dass das Anschlussmodul nicht beliebig weit in das Primärteil eingeschoben wird und womöglich unwie ^¬ derbringlich in das Primärteil eingebracht wird. Der Anschlag 17 liegt dann plan bzw. formschlüssig an einem nicht gezeig ^¬ ten Gehäuse des Primärteils von außen an. Der Anschlag 17 muss dabei nicht als vollständig umlaufender Rand ausgebildet sein, sondern kann sich auch nur über Teilbereiche am Anschlussmodul 10 erstrecken.

FIG 2 zeigt das Anschlussmodul 10 von FIG 1 in einer Rückan ^¬ sicht. Die Kontaktelemente 11, 12 und 13 sind als Anschluss ^¬ bolzen 16 ausgebildet und in das Anschlussmodul 10 integriert bzw. formschlüssig am Anschlussmodul 10 angeordnet. Die Kon- taktelemente 11, 12, 13 können auch als Gewindestab, Hülse mit Innengewinde, Stecker bzw. Steckerpin oder Buchse ausge ^¬ bildet sein. Die Anschlussbolzen 16 sind verdrehsicher am Anschlussmodul 10 angeordnet. Dadurch wird eine sichere und vereinfachte Montage der nicht gezeigten Motorwicklungen an die in FIG 2 dargestellte Rückseite 19 des Anschlussmoduls 10 sowie der nicht gezeigten Zuleitungen an die in FIG 1 gezeigte Frontseite 18 ermöglicht.

FIG 3 zeigt das Anschlussmodul 10 von FIG 1 bzw. FIG 2 und ein entsprechendes Primärteil 1. Das Anschlussmodul 10 ist ein kompaktes Bauteil, welches im Bereich der anzuschließenden Motorwicklungen in die Einschuböffnung 3 des Gehäuses 2 eingebracht, beispielsweise eingeschoben oder eingesteckt o- der eingepresst, ist. Das Gehäuse 2 ist mehrteilig ausgebil- det . Bevor das Anschlussmodul 10 in die Einschuböffnung 3 des Primärteils 1 eingebracht ist, werden die nicht gezeigten Mo ^¬ torwicklungen angeschlossen. Das Anschlussmodul 10 kann zusätzlich mit dem Gehäuse 2 des Primärteils 1 verklebt werden oder wird durch einen zusätzlichen Außenverguss des gesamten Primärteils 1 dann mit vergossen. Zum Schluss werden nicht gezeigte Zuleitungskabel von außen am Anschlussmodul 10 ange ^¬ schlossen, die zur Versorgung mit elektrischer Energie für die nicht gezeigten Motorwicklung dienen.

FIG 4 zeigt das Anschlussmodul 10 von FIG 1 bzw. FIG 2, wel ^¬ ches in dem Primärteil 1 angeordnet ist. In dem Gehäuse 2 des Primärteils 1 sind u. a. die Motorwicklungen (nicht gezeigt) aufgenommen. Insofern entspricht der Linearmotor bzw. das Primärteil 1 einem konventionellen Linearmotor, dessen Aufbau allgemein bekannt ist und hier nicht im Einzelnen erläutert wird.

FIG 5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Anschlussmoduls

10 in einer Ansicht von vorn. Gegenüber der ersten Ausführungsform gemäß den FIG 1 bis 4 weisen die Kontaktelemente eine alternative Anordnung auf. Das Anschlussmodul 10 weist die Kontaktelemente 11 bis 13 auf. Jedem Kontaktelement 11 bis 13 ist eine Kennung 14 (u, v, w, Massezeichen) bzw. 15 (ITPl, 1TP2, +1Rl, -1R2) zugeordnet, die anzeigt, wie die Kontaktelemente zu schalten sind. Die Kontaktelemente 11 die ^¬ nen zum Anschluss der Motorwicklungen. Im vorliegenden Fall handelt es sich um die drei Phasen u, v, w eines dreiphasigen Wechselstromnetzes bzw. Drehstromnetzes. Das Kontaktelement 12 ist für den Anschluss des Massekabels vorgesehen und die Kontaktelemente 13 sind für Sensorleitungen für Temperatursensoren vorgesehen. Das Anschlussmodul 10 ist als Kunst ^¬ stoff-Spritzgussteil ausgebildet. Daher können die Kennungen 14 und 15 in einfacher Weise durch Strukturieren der Spritzgussmasse bzw. durch entsprechende Ausbildung der Vergussform ausgebildet werden. Weiterhin weist das Anschlussmodul 10 ei ^¬ nen Anschlag 17 auf, was beispielsweise als ein überstehender Rahmen oder Rand ausgebildet ist, der sich an der Frontseite des Anschlussmoduls 10 befindet.

FIG 6 zeigt das Anschlussmodul 10 von FIG 5 in einer Rückan ^¬ sicht. Die Kontaktelemente 11, 12 und 13 sind als Anschluss ^¬ bolzen 16 ausgebildet und in das Anschlussmodul 10 integriert bzw. formschlüssig am Anschlussmodul 10 angeordnet. Die Kon ^¬ taktelemente 11, 12, 13 können auch als Gewindestab, Hülse mit Innengewinde, Stecker oder Buchse ausgebildet sein. Die Anschlussbolzen 16 sind verdrehsicher am Anschlussmodul 10 angeordnet. Dadurch wird eine sichere und vereinfachte Monta- ge der nicht gezeigten Motorwicklungen an die in FIG 2 dargestellte Seite des Anschlussmoduls 10 sowie der nicht gezeig ^¬ ten Zuleitungen an die in FIG 1 gezeigten Seite ermöglicht. Das Anschlussmodul 10 ist als Kunststoffspritzgussteil ausge ^¬ bildet.

FIG 7 zeigt das Anschlussmodul 10 von FIG 5 bzw. FIG 6 und ein entsprechendes Primärteil 1. Das Anschlussmodul 10 ist ein kompaktes Bauteil, welches im Bereich der anzuschließen-

den Motorwicklungen in die Einschuböffnung 3 des Primärteils 1 eingebracht, beispielsweise eingeschoben, wird.

Das Anschlussmodul 10 kann zusätzlich mit dem Gehäuse 2 des Primärteils 1 verklebt werden oder wird durch einen zusätzlichen Außenverguss des gesamten Primärteils 1 dann mit vergos ^¬ sen .

FIG 8 zeigt das Anschlussmodul 10 von FIG 5 bzw. FIG 6, wel- ches in dem Primärteil 1 angeordnet ist. In dem Gehäuse 2 des Primärteils 1 sind u. a. die Motorwicklungen (nicht gezeigt) aufgenommen. Insofern entspricht der Linearmotor bzw. das Primärteil 1 einem konventionellen Linearmotor, dessen Aufbau allgemein bekannt ist und hier nicht im Einzelnen erläutert wird.