Beschreibung

Läufer für ein Planarantriebssystem und Planarantriebssystem

Die Erfindung betrifft einen Läufer für ein Planarantriebssystem und ein Planarantriebs system mit einem solchen Läufer. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstel lung eines solchen Läufers.

Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmel dung DE 102021 112 269.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufge nommen wird.

Planarantriebssysteme können unter anderem in der Automatisierungstechnik, insbeson dere der Fertigungstechnik, der Handhabungstechnik und der Verfahrenstechnik einge setzt werden. Mittels Planarantriebssystemen kann ein bewegliches Element einer Anlage oder Maschine in mindestens zwei linear unabhängigen Richtungen bewegt oder positio niert werden. Planarantriebssysteme können einen permanent erregten elektromagneti schen Planarmotor mit einem planaren Stator und einen auf dem Stator in mindestens zwei Richtungen beweglichen Läufer umfassen.

Bei einem permanent erregten elektromagnetischen Planarmotor wird dadurch eine An triebskraft auf den Läufer ausgeübt, dass bestromte Spulengruppen einer Statoreinheit mit Antriebsmagneten mehrerer Magnetanordnungen des Läufers magnetisch wechsel wirken. Aus dem Stand der Technik sind Planarantriebssysteme mit rechteckigen und längsgestreckten Spulengruppen und rechteckigen und längsgestreckten Magnetanord nungen des Läufers bekannt. Ein solches Planarantriebssystem wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 102017 131 304 A1 beschrieben. Mit einem solchen Planaran triebssystem wird insbesondere eine lineare und translative Bewegung des Läufers mög lich. Das bedeutet, dass mittels eines solchen Planarantriebssystems der Läufer oberhalb einer Statorfläche, unter der die rechteckigen und längsgestreckten Spulengruppen ange ordnet sind, parallel zur Statorfläche frei beweglich und senkrecht zur Statorfläche zumin dest in verschiedenen Abständen zur Statorfläche bewegt werden kann. Ferner ist ein sol ches Planarantriebssystem in der Lage, den Läufer um einige Grad zu kippen und um ei nige Grad zu rotieren. Die letztgenannten Bewegungen sind dabei oberhalb von beliebi gen Punkten der Statorfläche durchführbar. Der Läufer kann insbesondere um bis zu 20° aus einer Normallage heraus rotiert werden. 2

Die Läufer eines Planarantriebssystems weisen typischerweise einen Gehäusegrundkör per auf, in den die Magnetanordnungen eingesetzt werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Magnetanordnungen mit dem Gehäusegrundkörper verklebt werden. Es kann vorgesehen sein, dass das Planarantriebssystem innerhalb von aggressiven Fluiden oder in sensiblen Umgebungen eingesetzt werden soll. Sensible Umgebungen können dabei insbesondere Reinräume oder reinraumartige Umgebungen oder aber auch Vaku umkammern umfassen. Soll der Läufer in einer aggressiven Umgebung wie beispiels weise innerhalb von wasserbasierten Flüssigkeiten wie beispielsweise Wasser, Säuren oder Laugen oder innerhalb von organischen Lösungsmitteln eingesetzt werden, kann es Vorkommen, dass die Flüssigkeiten den Kleber, mit dem die Magnetanordnungen in den Gehäusegrundkörper eingeklebt sind, angreifen und so mittel- bis langfristig zu einer Be schädigung beziehungsweise Zerstörung des Läufers führen. Soll der Läufer in einem Reinraum oder in einem Vakuum eingesetzt werden, kann es Vorkommen, dass der zum Einkleben der Magnetanordnungen in den Gehäusegrundkörper verwendete Kleber aus gast und somit den Reinraum verunreinigt beziehungsweise beim Einsatz im Vakuum, insbesondere im Ultrahochvakuum, eine erforderliche Vakuumqualität nicht erreicht wer den kann.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Läufer für ein Planarantriebssystem anzugeben, der einerseits in aggressiven Medien und andererseits auch in sensiblen Umgebungen eingesetzt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsver fahren für einen solchen Läufer anzugeben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Planarantriebssystem mit einem solchen Läufer bereitzustellen.

Diese Aufgaben werden mit dem Läufer, dem Planarantriebssystem und dem Verfahren zum Herstellen eines Läufers der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Ein Läufer für ein Planarantriebssystem weist ein Gehäuse und zumindest eine Mag netanordnung auf. Die Magnetanordnung kann dabei, wie in der Offenlegungsschrift DE 102017 131 304 A1 beschrieben als Halbach-Array ausgestaltet sein. Ebenfalls kön nen, wie in der genannten Offenlegungsschrift beschrieben, vier solche Magnetanordnun gen angeordnet werden, um einen Antrieb des Läufers in zwei Richtungen zu ermögli chen. Das Gehäuse des Läufers weist einen Gehäusegrundkörper und eine Abdeckung auf. Die Magnetanordnung beziehungsweise, falls mehrere Magnetanordnungen vorlie gen, alle Magnetanordnungen sind dabei in einer Ausnehmung des Gehäusegrundkör pers angeordnet. Die Abdeckung ist derart am Gehäusegrundkörper angebracht, dass 3 das Gehäuse fluiddicht ausgestaltet ist, und die Abdeckung die Ausnehmung abdeckt. Die Magnetanordnung beziehungsweise die Magnetanordnungen sind in einem Inneren des fluiddichten Gehäuses angeordnet.

Dadurch, dass die Magnetanordnung innerhalb des fluiddichten Gehäuses angeordnet ist, kann erreicht werden, dass beim Einsatz des Läufers in aggressiven Umgebungen die ag gressiven Fluide nicht in das fluiddichte Gehäuse eindringen und somit einen gegebenen falls zum Einkleben der Magnetanordnung in den Gehäusegrundkörper verwendeten Klebstoff nicht angreifen können. Ferner können die aggressiven Fluide auch die Mag netanordnung selbst nicht angreifen, wenn die Magnetanordnung im Inneren des fluid dichten Gehäuses angeordnet ist. Soll der Läufer in einer sensiblen Umgebung eingesetzt werden, so kann durch das fluiddichte Gehäuse erreicht werden, dass durch die Mag netanordnung beziehungsweise einen zum Einkleben der Magnetanordnung in den Ge häusegrundkörper verwendete Klebstoff nicht in einen Bereich außerhalb des fluiddichten Gehäuses gelangen kann. Dadurch kann erreicht werden, dass beispielsweise in einem Reinraum die erforderliche Reinheit und in einem Vakuum die erforderliche Vakuumquali tät erreicht werden können. Insbesondere beim Einsatz im Vakuum könnten Magnetan ordnungen oder zum Einkleben der Magnetanordnung in den Gehäusegrundkörper ver wendete Klebstoffe ausgasen und somit permanent Verunreinigungen bereitstellen, so- dass beispielsweise ein Ultrahochvakuum nicht erreicht werden kann. Die Abdeckung kann dabei nichtmagnetisch ausgestaltet sein, wobei das insbesondere bedeuten kann, dass die Abdeckung nicht ferromagnetisch, sondern diamagnetisch oder paramagnetisch ist.

In einer Ausführungsform des Läufers weist die Abdeckung eine relative magnetische Permeabilität kleiner als zehn, insbesondere kleiner als zwei und bevorzugt kleiner als 1 ,01 auf.

In einer Ausführungsform des Läufers schwächt die Abdeckung ein Magnetfeld der Mag netanordnung außerhalb des Gehäuses um maximal 25% ab. Bevorzugt beträgt die Ab schwächung maximal 10% und insbesondere bevorzugt maximal 5%. Gegebenenfalls kann die Abdeckung auch derart ausgestaltet sein, dass ein Magnetfeld der Magnetanord nung im Wesentlichen gar nicht, also maximal um 1% abgeschwächt wird. Dadurch wird ermöglicht, den Läufer weiterhin innerhalb des Planarantriebssystems zu betreiben, da das Magnetfeld der Magnetanordnungen außerhalb des fluiddichten Gehäuses des Läu fers immer noch so stark vorhanden ist, dass ein Statormagnetfeld des Planarantriebssys tems weiter auf den Läufer einwirken kann. 4

In einer Ausführungsform sind der Gehäusegrundkörper und die Abdeckung metallisch ausgeführt. Die Abdeckung und der Gehäusegrundkörper sind laserverschweißt. Insbe sondere kann vorgesehen sein, dass der Gehäusegrundkörper und die Abdeckung aus Edelstahl, Aluminium oder einer Aluminium-Legierung bestehen. Schweißverbindungen können generell fluiddicht, also gas- beziehungsweise flüssigkeitsdicht ausgestaltet wer den, sodass einerseits, wenn der Läufer innerhalb einer Flüssigkeit betrieben wird, keine Flüssigkeit ins Innere des Gehäuses gelangen kann, und andererseits, wenn der Läufer in einem Reinraum oder einem Vakuum betrieben wird, Flüssigkeiten oder Gase das Innere des Gehäuses nicht verlassen können. Um die Abdeckung mit dem Gehäusegrundkörper zu verschweißen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, ein Laserschweißverfahren zu verwenden. Laserschweißverfahren eignen sich insbesondere deshalb, da Laserstrahlung von dem durchaus starken Magnetfeld der Magnetanordnungen nicht beeinflusst werden und somit ein zielgenaues und fluiddichtes Verschweißen möglich wird. Im Gegensatz dazu würde beispielsweise bei Verwendung eines Elektroschweißverfahrens eine Ablen kung der dabei verwendeten Elektronen durch das Magnetfeld der Magnetanordnung auf- treten und dadurch nicht sichergestellt sein können, dass die Schweißverbindung fluid dicht ausgestaltet werden kann.

In einer Ausführungsform umfasst die Abdeckung ein Metallblech. Eine Metallblechdicke beträgt zwischen 0,05 und 0,5 mm. Bevorzugt beträgt die Metallblechdicke zwischen 0,09 und 0,11 mm und insbesondere 0,1 mm. Diese Metallblechdicken eignen sich gut zum La serschweißen, sodass metallische Abdeckungen mit diesen Metallblechdicken gut mit dem Gehäusegrundkörper verschweißt werden können. Besonders vorteilhaft ist diese Metallblechdicke bei der Verwendung von Edelstahl als Material für die Abdeckung. Der Gehäusegrundkörper kann ebenfalls aus Edelstahl gefertigt sein. Ferner können der Ge häusegrundkörper und die Abdeckung ebenfalls aus Aluminium oder einer Aluminium-Le gierung gefertigt sein. Der Gehäusegrundkörper und die Abdeckung können ferner aus verschiedenen Materialien gefertigt sein, beispielsweise Edelstahl für den Gehäusegrund körper und Aluminium für die Abdeckung.

In einer Ausführungsform weisen der Gehäusegrundkörper und/oder die Abdeckung einen Kunststoff auf. Die Abdeckung und der Gehäusegrundkörper sind laserverschweißt. Ins besondere kann auch eine Kunststoff-Abdeckung mit einem metallischen Gehäusegrund körper oder eine metallische Abdeckung mit einem Kunststoff-Grundkörper laserver schweißt werden. 5

In einer Ausführungsform ist eine Laserschweißverbindung zwischen dem Gehäusegrund körper und der Abdeckung umlaufend in einem Randbereich des Gehäuses angeordnet. Dies kann bedeuten, dass der Gehäusegrundkörper eine planare Unterseite aufweist, wo bei die Ausnehmung, in der die Magnetanordnungen angeordnet sind, von dieser plana ren Unterseite ausgeht. Die Abdeckung wird auf die planare Unterseite aufgelegt und an schließend umlaufend mit einer Laserschweißverbindung am Gehäusegrundkörper befes tigt.

In einer Ausführungsform ist das Innere des fluiddichten Gehäuses zumindest teilweise evakuiert. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Läufer innerhalb eines Vakuums eingesetzt werden soll.

In einer Ausführungsform ist eine Evakuierungsvorrichtung am Gehäuse angebracht. Die Evakuierungsvorrichtung umfasst ein verschweißtes oder verlötetes Rohr. Mittels des Rohrs kann beispielsweise innerhalb des Gehäuses ein Unterdrück erzeugt werden und anschließend das Rohr mittels einer Zange oder Presse zugedrückt und an dieser Stelle verschweißt und abgetrennt werden. Dadurch ist ein Evakuieren des Inneren des Gehäu ses möglich.

In einer Ausführungsform ist das Innere des fluiddichten Gehäuses zumindest teilweise mit einer Vergussmasse verfüllt. Dies kann beispielsweise dazu dienen, Bereiche inner halb der Ausnehmung, in der die Magnetanordnung oder die Magnetanordnungen nicht angeordnet sind, zu füllen, bevor die Abdeckung angebracht wird.

In einer Ausführungsform ist das Innere des fluiddichten Gehäuses mit einer PU- Vergussmasse blasenfrei vergossen. PU-Vergussmassen eignen sich besonders gut zum Vergießen des Gehäuses. In einer Ausführungsform ist das Innere des fluiddichten Ge häuses wasserfrei. Dies ermöglicht insbesondere den Einsatz des Läufers in einer sensib len Umgebung wie beispielsweise einem Reinraum oder einem Vakuum. Ein weiterer Vor teil des wasserfreien Inneren ist, dass der Läufer dann, sofern er in einer aggressiven Umgebung eingesetzt wird, einfach zu reinigen ist, da beispielsweise das Reinigen mittels Wasser und das anschließende Aufheizen des Läufers auf über 100°C zum Trocknen des Läufers gut möglich ist. Wären im Inneren des Läufers Wassermoleküle, so würden diese beim Aufheizen auf über 100°C verdampfen und dadurch gegebenenfalls einen Über druck innerhalb des Läufers erzeugen. Dies könnte zur Beschädigung der Abdeckung füh- ren. 6

In einer Ausführungsform kann die Magnetanordnung mit einem Statormagnetfeld wech selwirken und dadurch kann der Läufer angetrieben werden.

Um den Läufer herzustellen, kann zunächst ein Gehäusegrundkörper mit einer Ausneh mung bereitgestellt werden. Der Gehäusegrundkörper kann dabei eine planare Unterseite aufweisen, von der die Ausnehmung ausgeht. Anschließend kann zumindest eine Mag netanordnung in der Ausnehmung angeordnet werden. Selbstverständlich können auch mehrere Magnetanordnungen innerhalb der Ausnehmung angeordnet werden. Anschlie ßend wird eine Abdeckung am Gehäusegrundkörper derart angebracht, dass ein aus dem Gehäusegrundkörper und der Abdeckung gebildetes Gehäuse fluiddicht ausgestaltet ist und die Magnetanordnung in einem Inneren des fluiddichten Gehäuses angeordnet ist.

Der Gehäusegrundkörper und die Abdeckung können dabei die weiter oben beschriebe nen Eigenschaften aufweisen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens sind der Gehäusegrundkörper und die Abde ckung metallisch ausgeführt. Die Abdeckung und der Gehäusegrundkörper werden laser verschweißt.

In einer Ausführungsform des Verfahrens befindet sich der Läufer während des Anbrin- gens der Abdeckung in einem Vakuum. Dadurch wird das Innere des fluiddichten Gehäu ses wasserfrei. Ferner kann durch dieses Verfahren gleichzeitig erreicht werden, dass das Innere des Gehäuses evakuiert ist.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Läufer vor oder während des Anbrin- gens der Abdeckung auf mehr als 100°C erwärmt. Dadurch wird das Innere des fluiddich ten Gehäuses ebenfalls wasserfrei. Insbesondere kann der Läufer vor dem Anbringen der Abdeckeinheit erwärmt und dadurch sämtliches Wasser vom Gehäusegrundkörper und der Magnetanordnung verdampfen. Nachdem nun die Abdeckung aufgelegt wird, kann diese mit dem Gehäusegrundkörper laserverschweißt werden und somit kann der Läufer mit fluiddichtem Gehäuse und wasserfreiem Inneren erzeugt werden.

Die Erfindung umfasst ferner ein Planarantriebssystem mit zumindest einem Statormodul, wobei das Statormodul zumindest eine Statoreinheit mit zumindest einer Spulenanord nung umfasst. Die Spulenanordnung kann bestromt werden und ist eingerichtet, aufgrund einer Bestromung ein Statormagnetfeld oberhalb einer Statorfläche zu erzeugen. Das Planarantriebssystem weist ferner einen erfindungsgemäßen Läufer auf. Der Läufer kann 7 mittels einer Wechselwirkung zwischen dem Statormagnetfeld und einem Läufermagnet feld der Magnetanordnung oberhalb der Statorfläche bewegt werden. Das Planarantriebs system weist ferner eine Trennvorrichtung auf, wobei die Trennvorrichtung oberhalb der Statorfläche angeordnet ist. Das Statormodul ist auf einer ersten Seite der Trennvorrich tung angeordnet und der Läufer ist auf einer zweiten Seite der Trennvorrichtung angeord net.

Die Trennvorrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Läufer in einer aggressi ven Umgebung oder einer sensiblen Umgebung eingesetzt werden soll. Soll der Läufer in einer aggressiven Umgebung eingesetzt werden, kann mittels der Trennvorrichtung die aggressive Umgebung vom Statormodul räumlich getrennt werden und somit eine Be schädigung des Statormoduls vermieden werden. Soll der Läufer in einem sensiblen Be reich eingesetzt werden, kann durch die Trennvorrichtung erreicht werden, dass die Stato reinheit außerhalb des sensiblen Bereichs angeordnet werden kann und etwaiges Ausga sen der Statoreinheit nicht zu einer Kontamination des sensiblen Bereichs führt. Dies er möglicht insbesondere, den Läufer in einem Reinraum oder einem Vakuum zu verwen den.

In einer Ausführungsform ist die Trennvorrichtung nichtmagnetisch. Dadurch, dass die Trennvorrichtung nichtmagnetisch ist, kann das Statormagnetfeld auf der zweiten Seite mit dem Läufer wechselwirken und wird nicht durch die Trennvorrichtung vollständig ab geschirmt.

In einer Ausführungsform des Planarantriebssystems weist die Trennvorrichtung eine re lative magnetische Permeabilität kleiner als zehn, insbesondere kleiner als zwei und be vorzugt kleiner als 1 ,01 auf. Somit ist die Trennvorrichtung diamagnetisch oder paramag netisch und das Statormagnetfeld kann auf der zweiten Seite mit dem Läufer wechselwir ken und wird nicht durch die Trennvorrichtung vollständig abgeschirmt.

In einer Ausführungsform des Planarantriebssystems ist die Trennvorrichtung zwischen 0,5 und 1 mm dick. Dies ermöglicht einerseits eine sichere Abtrennung des Statormoduls vom aggressiven Medium oder dem sensiblen Bereich und ferner, dass das Statormag netfeld von der Trennvorrichtung nicht vollständig abgeschirmt wird, selbst wenn die Trennvorrichtung nichtmetallisch ist.

In einer Ausführungsform des Planarantriebssystems ist die Trennvorrichtung Teil eines Arbeitsgehäuses. Der Läufer kann innerhalb des Arbeitsgehäuses bewegt werden. 8

Das Arbeitsgehäuse kann beispielsweise einen Flüssigkeitstank umfassen. Der Flüssig keitstank kann dabei aus der Trennvorrichtung und Seitenwänden bestehen und oben of fen sein. Alternativ kann der Flüssigkeitstank auch vollständig geschlossen sein. Dadurch kann erreicht werden, dass das Statormodul außerhalb des Flüssigkeitstanks angeordnet werden kann und somit das Statormodul selbst nicht fluiddicht ausgestaltet werden muss. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, das Arbeitsgehäuse fluiddicht auszugestalten.

Das Arbeitsgehäuse kann ferner einen Reinraum abschließen und somit ebenfalls fluid dicht ausgestaltet sein. Auch in diesem Fall kann das Statormodul außerhalb des Rein raums angeordnet sein und somit Kontaminationen, die vom Statormodul ausgehen, im Inneren des Reinraums vermieden werden.

In einer Ausführungsform des Planarantriebssystems umfasst das Arbeitsgehäuse eine erste Vakuumkammer. Der Läufer kann also innerhalb der ersten Vakuumkammer bewegt werden und das Statormodul ist mittels der Trennvorrichtung von der ersten Vakuumkam mer abgetrennt. Somit kann ein Ausgasen von Komponenten des Statormoduls eine Va kuumqualität innerhalb der ersten Vakuumkammer nicht beeinträchtigen.

In einer Ausführungsform des Planarantriebssystems ist das Statormodul innerhalb einer zweiten Vakuumkammer angeordnet. Die Trennvorrichtung trennt die erste Vakuumkam mer von der zweiten Vakuumkammer ab. Diese Ausgestaltung ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da die Trennvorrichtung gegebenenfalls relativ dünn, wie oben beschrieben in einer bevorzugten Ausgestaltung zwischen 0,5 und 1 mm dick, ausgestaltet ist. Würde nur die erste Vakuumkammer vorgesehen sein, so würde der in der ersten Vakuumkammer vorliegende Unterdrück gegebenenfalls dazu führen, dass die Trennvorrichtung in die erste Vakuumkammer kollabiert und dabei beschädigt wird. Wird das Statormodul in der zweiten Vakuumkammer angeordnet und die zweite Vakuumkammer von der ersten Va kuumkammer mittels der Trennvorrichtung abgetrennt, so können sowohl die erste Vaku umkammer als auch die zweite Vakuumkammer evakuiert werden. Die dann auf die Trennvorrichtung wirkenden Kräfte sind signifikant kleiner, sodass einerseits ein Ausga sen von Komponenten des Statormoduls in die erste Vakuumkammer und andererseits eine Beschädigung der Trennvorrichtung vermieden werden können.

In einer Ausführungsform des Planarantriebssystems ist zwischen der ersten Vakuum kammer und der zweiten Vakuumkammer ein Ausgleichsventil angeordnet. Das Aus- 9 gleichsventil ist eingerichtet, einen Druckunterschied zwischen der ersten Vakuumkam mer und der zweiten Vakuumkammer auszugleichen, wenn der Druckunterschied größer als 5 mbar ist. Die oben beschriebene bevorzugte Materialstärke der Trennvorrichtung ist bis zu einem Druckunterschied von 5 mbar in jedem Fall stabil. Durch das Ausgleichsven til kann ein plötzlich auftretender Druckunterschied ausgeglichen werden und somit eine Beschädigung der Trennvorrichtung vermieden werden.

In einer Ausführungsform des Planarantriebssystems ist das Ausgleichsventil als Über druckventil ausgestaltet. In einer Ausführungsform des Planarantriebssystems ist das Ausgleichsventil als gesteuertes Ventil ausgestaltet. Eine Ventilsteuerung ist mit einem ersten Drucksensor der ersten Vakuumkammer und mit einem zweiten Drucksensor der zweiten Vakuumkammer verbunden. Mittels des ersten Drucksensors kann der Innen druck der ersten Vakuumkammer gemessen werden. Mittels des zweiten Drucksensors kann der Innendruck der zweiten Vakuumkammer gemessen werden. Unterscheidet sich dieser Innendruck um mehr als 5 mbar, so kann das gesteuerte Ventil geöffnet und dadurch ein Druckausgleich zwischen der ersten Vakuumkammer und der zweiten Vaku umkammer erreicht werden.

In einer Ausführungsform ist das Statormodul mit einer Vakuumdurchführung verbunden. Die Vakuumdurchführung ist eingerichtet, eine Datenverbindung und eine Stromverbin dung für das Statormodul von außerhalb der zweiten Vakuumkammer bereitzustellen.

In einer Ausführungsform des Planarantriebssystems umfasst die Vakuumdurchführung eine Leiterplatte. Die Leiterplatte ist Teil einer Wand der zweiten Vakuumkammer. Die Lei terplatte umfasst ferner Pins zur Stromdurchführung und Vias für die Datenverbindung. Hierzu kann die Leiterplatte beispielsweise auf beiden Seiten einen entsprechenden eine Buchse aufweisen, wobei die einzelnen Anschlüsse der jeweiligen Buchsen mittels Vias verbunden sind und innerhalb der zweiten Vakuumkammer ein konventionelles Netzwerk kabel zur Verbindung der Buchse innerhalb der zweiten Vakuumkammer mit dem Stator modul und außerhalb der zweiten Vakuumkammer ein konventionelles Netzwerkkabel zur Verbindung der Buchse mit einer Steuerung verwendet werden. Die Pins zur Stromdurch führung sind dabei dicker ausgestaltet, um die für die Erzeugung des Statormagnetfelds notwendigen Ströme bereitstellen zu können.

In einer Ausführungsform ist eine thermische Verbindung zwischen dem Statormodul und einer Wand der zweiten Vakuumkammer hergestellt, um Abwärme vom Statormodul ab zuleiten. 10

In einer Ausführungsform des Planarantriebssystems kann die erste Vakuumkammer mit tels einer Vorpumpe und einer Turbopumpe evakuiert werden. Insbesondere kann vorge sehen sein, dass die Vorpumpe mit der Turbopumpe und mit der zweiten Vakuumkammer verbunden ist und die Turbopumpe mit der ersten Vakuumkammer verbunden ist. Wird nun die Vorpumpe aktiviert, so evakuiert die Vorpumpe sowohl die erste Vakuumkammer als auch die zweite Vakuumkammer. Beträgt der Unterdrück in der ersten Vakuumkam mer und der zweiten Vakuumkammer weniger als 5 mbar, kann anschließend die T urbo- pumpe, die mit der ersten Vakuumkammer verbunden ist, aktiviert werden. Somit kann in nerhalb der ersten Vakuumkammer mittels der Turbopumpe ein Ultrahochvakuum erzeugt werden. In der zweiten Vakuumkammer liegt nur das Vakuum der Vorpumpe an. Trotz des dadurch gegebenen Druckunterschieds ist die Trennvorrichtung stabil genug, um die sen Druckunterschied auszuhalten und es wird somit ein effizientes System für ein Planarantriebssystem mit im Vakuum zu betreibenden Läufern bereitgestellt.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Läufers;

Fig. 2 eine Ansicht von unten auf den Läufer der Fig. 1 vor Anbringung einer Abde ckung;

Fig. 3 den Läufer der Fig. 1 und 2, nachdem die Abdeckung angebracht wurde;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Läufer der Fig. 1 bis 3;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Laserschweißbereichs des Läufers der Fig. 1 bis 4;

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen weiteren Läufer;

Fig. 7 eine isometrische Ansicht eines weiteren Läufers;

Fig. 8 einen Querschnitt durch den Läufer der Fig. 7;

Fig. 9 einen Querschnitt durch einen weiteren Läufer; 11

Fig. 10 einen Querschnitt durch einen weiteren Läufer;

Fig. 11 ein Planarantriebssystem;

Fig. 12 ein weiteres Planarantriebssystem;

Fig. 13 ein weiteres Planarantriebssystem;

Fig. 14 ein weiteres Planarantriebssystem;

Fig. 15 eine Vakuumdurchführung für ein Planarantriebssystem;

Fig. 16 einen Querschnitt durch eine Schleusenkammer für ein Planarantriebssystem; Fig. 17 ein weiteres Planarantriebssystem;

Fig. 18 ein weiteres Planarantriebssystem;

Fig. 19 das Planarantriebssystem der Fig. 18 in einer Draufsicht;

Fig. 20 ein weiteres Planarantriebssystem;

Fig. 21 ein weiteres Planarantriebssystem;

Fig. 22 ein weiteres Planarantriebssystem;

Fig. 23 ein weiteres Planarantriebssystem;

Fig. 24 das Planarantriebssystem der Fig. 23 in einer Draufsicht; und Fig. 25 ein weiteres Planarantriebssystem.

Fig. 1 zeigt eine isometrische Ansicht eines Läufers 100 mit einem Gehäuse 110. Das Ge häuse 110 weist Befestigungsvorrichtungen 101 auf, an denen eine Nutzlast des Läufers 100 befestigt werden kann. Die Befestigungsvorrichtungen 101 können dazu Sacklöcher oder Gewindelöcher umfassen, um die Nutzlast am Läufer 100 zu arretieren oder mit dem 12

Läufer zu verschrauben. In der Mitte des Gehäuses 110 weist dieses ferner ein Durch gangsloch 102 auf. Der Läufer 100 ist in Fig. 1 derart dargestellt, dass eine Oberseite 103 des Läufers zu sehen ist und eine der Oberseite 103 gegenüberliegende Unterseite des Läufers 100 nicht zu sehen ist. Alternativ zur Darstellung der Fig. 1 ist es auch möglich, den Läufer 100 ohne das Durchgangsloch 102 auszugestalten. Ferner können die Befesti gungsvorrichtungen 101 auch anders angeordnet sein oder komplett weggelassen wer den.

Der Läufer 100 ist eingerichtet, in einem Planarantriebssystem betrieben zu werden. Das Planarantriebssystem kann dabei Statormodule umfassen, die jeweils ein Statormagnet feld erzeugen können und mit im Läufer 100 angeordneten Magnetanordnungen wechsel wirken können. Dadurch kann der Läufer 100 als Teil eines Planarantriebs bewegt wer den.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht auf eine Unterseite 104 des Läufers 100 der Fig. 1. Der Läufer 100 weist einen Gehäusegrundkörper 111 auf. Ausgehend von der Unterseite 104 weist der Gehäusegrundkörper 111 eine Ausnehmung 113 auf, in der vier Magnetanordnungen 114 angeordnet sind. Die Magnetanordnungen 114 sind dabei als sogenannte Halbach- Arrays mit insgesamt fünf unterschiedlich magnetisierten Bereichen ausgestaltet. Die vier Magnetanordnungen 114 sind umlaufend um die Ausnehmung 102 angeordnet. Die An ordnung der Magnetanordnungen 114 kann auch anders ausgestaltet sein als in Fig. 2 gezeigt. Insbesondere kann die Anzahl der Magnetanordnungen 114 auch anders als vier sein und insbesondere nur eine Magnetanordnung 114 vorgesehen sein. Ferner können die Magnetanordnungen 114 in ihren geometrischen Abmessungen variieren. Mit der Ver änderung der Größe der Magnetanordnungen 114 kann die Größe des Läufers 100 vari iert werden.

Soll der Läufer 100, wie er in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, in einem aggressiven Medium oder in einem sensiblen Bereich eingesetzt werden, kann es Vorkommen, dass ein ag gressives Medium die Magnetanordnungen 114 oder einen in Fig. 2 nicht dargestellten Kleber, mit dem die Magnetanordnungen 114 innerhalb der Ausnehmung 113 festgeklebt sind, angreift. Ferner kann es Vorkommen, dass wenn der Läufer 100 in einem sensiblen Bereich bewegt werden soll, die Magnetanordnungen 114 oder der Kleber, mit dem die Magnetanordnungen 114 befestigt sind, ausgasen und dabei den sensiblen Bereich kon taminieren. Der sensible Bereich kann dabei ein Reinraum oder ein Vakuum sein. Um die ses Problem zu lösen, kann der Läufer 100 mit einer Abdeckung fluiddicht verschlossen werden. 13

Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Unterseite 104, nachdem eine Abdeckung 112 angebracht wurde. Mittels der Abdeckung 112, die ebenso wie der Gehäusegrundkörper 111 Teil des Gehäuses 110 ist, kann der Läufer 100 fluiddicht verschlossen werden. Somit ist das Ge häuse 110 fluiddicht ausgestaltet.

Der Läufer 100 für ein Planarantriebssystem weist also ein Gehäuse 110 und zumindest eine Magnetanordnung 114 auf. Das Gehäuse 110 weist einen Gehäusegrundkörper 111 und eine Abdeckung 112 auf. Die Magnetanordnung 114 ist in einer Ausnehmung 113 des Gehäusegrundkörpers 111 angeordnet. Die Abdeckung 112 ist derart am Gehäu segrundkörper 114 angebracht, dass das Gehäuse 110 fluiddicht ausgestaltet ist, die Ab deckung 112 die Ausnehmung 113 abdeckt und die Magnetanordnung 114 in einem Inne ren des fluiddichten Gehäuses 110 angeordnet ist.

Die Abdeckung 112 kann derart ausgestaltet sein, dass ein Magnetfeld der Magnetanord nung 114 außerhalb des Gehäuses 110 vorhanden ist. Dies bedeutet, dass ein Magnet feld der Magnetanordnungen 114 auch außerhalb des Läufers 100 zum Antreiben des Läufers 100 innerhalb eines Planarantriebssystems zur Verfügung steht und das Magnet feld der Magnetanordnung 114 nicht von der Abdeckung 112 vollständig abgeschirmt wird.

Dadurch, dass das Gehäuse 110 mittels der Abdeckung 112 fluiddicht ausgestaltet ist, kann bei Einsatz des Läufers 100 in einer aggressiven Umgebung erreicht werden, dass eine Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser, eine Säure, eine Lauge oder ein organisches Lösungsmittel die Magnetanordnung 114 oder den Kleber, mit dem die Magnetanordnung 114 innerhalb des Läufers 100 befestigt ist, nicht mehr angreifen kann. Wird der Läufer 100 in einem sensiblen Bereich verwendet, beispielsweise einem Reinraum oder einem Vakuum, so kann erreicht werden, dass weder die Magnetanordnung 114 noch der zum Befestigen der Magnetanordnung 114 verwendete Kleber eine Kontamination verursa chen können.

Die Abdeckung 112 kann insbesondere nichtmagnetisch sein. Ferner kann die Abdeckung 112 paramagnetisch oder diamagnetisch sein und eine relative magnetische Permeabilität kleiner als zehn, insbesondere kleiner als zwei und bevorzugt kleiner als 1,01 aufweisen.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Läufer 100 der Fig. 1 bis 3, nachdem die Abde ckung 112 am Gehäusegrundkörper 111 befestigt wurde. Ein Inneres 115 des Gehäuses 14

110 ist mittels der Abdeckung 112 fluiddicht abgeschlossen. Die Magnetanordnungen 114 sind im Inneren 115 des Gehäuses 110 angeordnet.

In einem Ausführungsbeispiel schwächt die Abdeckung 112 ein Magnetfeld der Mag netanordnung 114 außerhalb des Gehäuses 110 um maximal 25% ab. Insbesondere schwächt die Abdeckung 112 das Magnetfeld der Magnetanordnung 114 maximal um 10% ab. Besonders bevorzugt ist eine Abdeckung 112, die das Magnetfeld der Magnetan ordnung 114 im Wesentlichen überhaupt nicht, also um maximal 1% abschwächt. Ein sol cher Läufer 100 kann für ein Planarantriebssystem 1 gut eingesetzt werden.

In einem Ausführungsbeispiel sind der Gehäusegrundkörper 111 und die Abdeckung 112 metallisch ausgeführt. Die Abdeckung 112 und der Gehäusegrundkörper 111 sind dabei laserverschweißt. Der Gehäusegrundkörper 111 und die Abdeckung 112 können dabei beispielsweise aus Edelstahl gefertigt sein.

In einem Ausführungsbeispiel ist eine Laserschweißverbindung 116 zwischen dem Ge häusegrundkörper 111 und der Abdeckung 112 umlaufend in einem Randbereich 117 des Gehäuses 111 angeordnet. Diese Laserschweißverbindung 116 kann das ganze Ge häuse 110 des Läufers 100 umlaufen. Ferner ist in Fig. 4 ebenfalls dargestellt, dass im Bereich des Durchgangslochs 102 ebenfalls eine Laserschweißverbindung 116 ausge führt ist, um die Abdeckung 112 auch im Bereich des Durchgangslochs 102 mit dem Ge häusegrundkörper 111 zu verbinden.

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Laserschweißverbindung 116. Die Abde ckung 112 ist mit dem Gehäusegrundkörper 111 laserverschweißt. Dies geschieht dadurch, dass ein Laser auf die Abdeckung 112 gerichtet wird und dabei innerhalb der Abdeckung 112 und des Gehäusegrundkörpers 111 eine Aufschmelzzone erzeugt. Im Be reich der Laserschweißverbindung 116, die in Fig. 5 gestrichelt dargestellt ist, ist eine Mi schung des Materials des Gehäusegrundkörpers 111 und der Abdeckung 112 angeord net, wobei die Mischung dadurch entsteht, dass der Laser das Material des Gehäu segrundkörpers 111 und der Abdeckung 112 aufschmilzt und die Schmelze nach Abschal ten des Lasers wieder erstarrt und dabei eine fluiddichte Verbindung zwischen Gehäu segrundkörper 111 und Abdeckung 112 ausbildet. Die Abdeckung 112 mittels Laser schweißverfahren am Gehäusegrundkörper 111 anzubringen, ist technisch vorteilhaft, da ein Magnetfeld der Magnetanordnung 114 auf die Laserstrahlung keinen Einfluss hat. Würde eine Elektroschweißverbindung ausgebildet werden, so würden die dabei verwen- 15 deten Elektronen durch das Magnetfeld der Magnetanordnung 114 entsprechend abge lenkt werden und dadurch nicht zuverlässig ein fluiddichtes Gehäuse 110 erzeugt werden können.

In einer Ausführungsform umfasst die Abdeckung 112 ein Metallblech. Eine Metallblechdi cke 118, also eine Dicke des Metallblechs der Abdeckung 112 ist zwischen 0,05 und 0,5 mm. Bevorzugt beträgt die Metallblechdicke 118 zwischen 0,09 und 0,11 mm und insbe sondere 0,1 mm.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch einen weiteren Läufer 100, der im Wesentlichen aus gestaltet ist, wie der in den Fig. 1 bis 5 beschriebene Läufer. Lediglich das Durchgangs loch 102 ist nicht vorgesehen, wobei die Ausnehmung 113 über den gesamten Gehäu segrundkörper 111 geführt ist und die Magneteinheiten 114 in der Ausnehmung 113 an geordnet sind. Zwischen den Magneteinheiten 114 ist ein Inneres 115 des Gehäuses 110 angeordnet, welches mittels der Abdeckung 112 fluiddicht von einer Umgebung des Läu fers 100 abgetrennt ist. Um einen solchen Läufer 100, wie in Fig. 6 dargestellt, zu verwen den, kann es vorteilhaft sein, das Innere 115 des Läufers entweder zumindest teilweise zu evakuieren, insbesondere dann, wenn der Läufer 100 in einem Vakuum eingesetzt wer den soll, oder es kann vorgesehen sein, eine Vergussmasse 119 im Inneren 115 des Ge häuses 110 anzuordnen und somit Hohlräume innerhalb des Gehäuses 110 zu vermei den. In einem Ausführungsbeispiel ist die Vergussmasse 119 eine PU-Vergussmasse, wobei das Innere 115 des fluiddichten Gehäuses 110 mit der PU-Vergussmasse blasen frei vergossen ist. Durch das Vergießen mit der Vergussmasse 119 kann beispielsweise erreicht werden, dass, wenn der Läufer 100 in einem Vakuum eingesetzt werden soll, keine mit Luft gefüllten Hohlräume innerhalb des Läufers 100 vorliegen und somit bei ei ner Evakuierung der Umgebung des Läufers 100 kein Überdruck innerhalb des Läufers 100 entsteht, der gegebenenfalls zu einem Bersten der Abdeckung 112 führen könnte. Mit der Vergussmasse 119 können insbesondere weitere Hohlräume des Gehäusegrundkör pers 110, beispielsweise angrenzend an die Magnetanordnungen 114 verschlossen wer den.

Fig. 7 zeigt eine isometrische Ansicht eines weiteren Läufers 100, wobei der Läufer 100 der Fig. 7 dem Läufer 100 der Fig. 1 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Der Läufer 100 weist ein fluiddichtes Gehäuse 110 auf, das wie in den Fig. 1 bis 5 erläutert ausgestaltet sein kann. Ferner kann, wie in Fig. 6 gezeigt, das Durch gangsloch 102 weggelassen werden. Der Läufer 100 weist ferner eine Evakuierungsvor- 16 richtung 130 auf, die am Gehäuse 110 angebracht ist. Mittels der Evakuierungsvorrich tung 130 kann innerhalb des Gehäuses 110 ein Unterdrück erzeugt werden. Das fluid dichte Gehäuse 110 kann also zumindest teilweise, insbesondere vollständig, evakuiert werden. Die Evakuierungsvorrichtung 130 kann dabei ein verschweißtes oder verlötetes Rohr umfassen oder in Form eines Ventils ausgestaltet sein. Insbesondere kann an der Evakuierungsvorrichtung 130 eine Pumpe angeschlossen werden, um das Innere 115 des Gehäuses 110 zumindest teilweise zu evakuieren. Das Evakuieren des Inneren 115 des Gehäuses 110 ist insbesondere sowohl für Läufer 100, die mit einer Vergussmasse 119 vergossen sind, als auch für Läufer 100 ohne Vergussmasse 119 möglich.

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch den Läufer 100 der Fig. 7. Die Evakuierungsvorrich tung 130 umfasst ein Rohr 131, welches bis zum Inneren 115 des Gehäuses 110 geführt ist. Mittels des Rohrs 131 kann das Innere 115 des Gehäuses 110 evakuiert werden.

Nach dem Evakuieren kann das Rohr 131 verlötet oder verschweißt werden, sodass ein Unterdrück innerhalb des Gehäuses 110 dauerhaft vorhanden ist.

Die Evakuierungsvorrichtung 130 des Ausführungsbeispiels der Fig. 7 und 8 ist dabei an der Oberseite 103 des Läufers angeordnet, wobei alternativ auch andere Positionen zur Anordnung der Evakuierungsvorrichtung 130 vorgesehen sein können.

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Läufers 100, der dem Läufer der Fig. 7 und 8 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede be schrieben sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Evakuierungsvorrichtung 130, die wieder als Rohr 131 ausgestaltet ist, an einer Seitenfläche 105 des Läufers 100 angeord net. Ein verlöteter Bereich 132 ist ausgebildet, um das Rohr 131 nach dem Evakuieren zu verschließen. Analog kann auch ein verschweißter Bereich ausgebildet werden.

Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Läufers 100, der dem Läufer der Fig. 9 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrie ben sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Läufer das Durchgangsloch 102 auf und die Evakuierungsvorrichtung 130, die wieder als Rohr 131 ausgestaltet ist, ist im Durchgangsloch 102 des Läufers 100 angeordnet. Ein verlöteter Bereich 132 ist ausgebil det, um das Rohr 131 nach dem Evakuieren zu verschließen. Analog kann auch ein ver schweißter Bereich ausgebildet werden.

In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Innere 115 des fluiddichten Ge häuses 110 wasserfrei ist. Dadurch kann der Läufer 100, nachdem er in einer aggressiven 17

Umgebung verwendet wurde, mittels Wasser gereinigt werden und nach dem Reinigen mittels Wasser zum Trocknen auf über 100°C aufgeheizt werden, ohne dass im Inneren 115 des Gehäuses 110 Wassermoleküle vorhanden sind, die bei einer solchen Aufhei zung in den gasförmigen Zustand übergehen würden und somit gegebenenfalls zu einem Bersten der Abdeckung 112 führen würden.

Um den in den Fig. 1 bis 10 beschriebenen Läufer herzustellen, kann das im Folgenden beschriebene Verfahren verwendet werden. Zunächst wird der Gehäusegrundkörper 111 mit der Ausnehmung 113 bereitgestellt. Anschließend wird die Magnetanordnung in der Ausnehmung 113 angeordnet. Es können auch mehrere Magnetanordnungen 114, wie in den Fig. 1 bis 10 gezeigt, angeordnet werden. Um die Magnetanordnungen 114 innerhalb der Ausnehmung 113 des Gehäusegrundkörpers 111 zu befestigen, kann Kleber zum Einsatz kommen. Anschließend wird die Abdeckung 112 derart am Gehäusegrundkörper 111 angebracht, dass ein aus dem Gehäusegrundkörper 111 und der Abdeckung 112 be stehendes Gehäuse 110 fluiddicht ausgestaltet ist und die Magnetanordnung 114 in ei nem Inneren 115 des fluiddichten Gehäuses angeordnet ist.

In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens sind der Gehäusegrundkörper 111 und die Abdeckung 112 metallisch ausgeführt. Die Abdeckung 112 und der Gehäusegrundkörper 111 werden laserverschweißt.

Um das Innere 115 des Gehäuses 110 wasserfrei bereitstellen zu können, kann vorgese hen sein, dass sich der Läufer 100 während des Anbringens der Abdeckung 112 in einem Vakuum befindet und somit das Innere des fluiddichten Gehäuses wasserfrei ist. Ferner kann diese Methodik auch verwendet werden, um gleichzeitig das Innere 115 des Gehäu ses 110 zu evakuieren. Eine weitere Alternative zum Herstellen des wasserfreien Inneren 115 des Gehäuses 110 ist es, den Läufer 100 vor und/oder während des Anbringens der Abdeckung 112 auf mehr als 100°C zu erwärmen und somit sämtliches Wasser vom Ge häusegrundkörper 111 und der Magnetanordnung 114 zu verdampfen. Diese beiden Vari anten können selbstverständlich auch kombiniert werden, also beispielsweise der Läufer zunächst auf mehr als 100°C erwärmt und gleichzeitig in einem Vakuum angeordnet wer den, und anschließend das Laserverschweißen innerhalb des Vakuums bei einer Tempe ratur über oder unter 100°C erfolgen.

Fig. 11 zeigt einen Querschnitt durch ein Planarantriebssystem 1 mit zwei Statormodulen 10, die jeweils zwei Statoreinheiten 11 aufweisen. Jede Statoreinheit 11 weist zumindest eine Spulenanordnung 12 auf. Die Spulenanordnungen können jeweils bestromt werden 18 und sind eingerichtet, aufgrund einer Bestromung ein Statormagnetfeld oberhalb einer Statorfläche 13 zu erzeugen. Das Planarantriebssystem 1 weist ferner einen Läufer 100 auf, der wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 10 beschrieben ausgestaltet sein kann. Der Läufer 100 kann mittels einer Wechselwirkung zwischen dem Statormagnetfeld und einem Läufermagnetfeld der Magnetanordnungen 114 oberhalb der Statorfläche 113 be wegt werden. Das Planarantriebssystem weist ferner eine Trennvorrichtung 20 auf. Die Trennvorrichtung 20 ist oberhalb der Statorfläche 13 angeordnet, wobei die Statormodule 10 auf einer ersten Seite 21 der Trennvorrichtung 20 angeordnet sind. Der Läufer 100 ist auf einer zweiten Seite 22 der Trennvorrichtung 20 angeordnet. Die Trennvorrichtung 20 kann nichtmagnetisch ausgestaltet sein. Die Trennvorrichtung 20 kann ferner eine relative magnetische Permeabilität kleiner als zehn, insbesondere kleiner als zwei und bevorzugt kleiner als 1,01 aufweisen und somit diamagnetisch oder paramagnetisch sein.

In Fig. 11 sind zwei Statormodule 10 gezeigt. Selbstverständlich kann auch eine andere Anzahl von Statormodulen 10, beispielsweise ein Statormodul 10 oder mehr als zwei Statormodule 10, vorgesehen sein. Es ist ferner nur ein Läufer 100 dargestellt, es können jedoch auch mehrere Läufer 100 vorgesehen sein. Insbesondere sind also die Statormo dule 10 und der Läufer 100 auf verschiedenen Seiten 21, 22 der Trennvorrichtung 20 an geordnet, sodass die Trennvorrichtung 20 den Läufer 100 von den Statormodulen 10 trennt. Das Statormagnetfeld der Statormodule 10 kann durch die Trennvorrichtung 100 gelangen und somit mit dem Läufermagnetfeld der Magnetanordnungen 114 des Läufers 100 wechselwirken und somit den Läufer 100 entsprechend antreiben, insbesondere wenn die Trennvorrichtung 20 nichtmagnetisch, diamagnetisch oder paramagnetisch ist.

In einem Ausführungsbeispiel ist eine Dicke 23 der Trennvorrichtung 20 zwischen 0,5 und 1 mm. Die Trennvorrichtung 20 kann beispielsweise aus Kunststoff, Glas oder metallisch ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Trennvorrichtung 20, wenn sie metallisch aus gestaltet ist, aus Edelstahl bestehen.

Ebenfalls in Fig. 11 dargestellt ist, dass die Trennvorrichtung 20 Teil eines Arbeitsgehäu ses 30 ist. Das Arbeitsgehäuse 30 weist einen Innenbereich 31 auf, in dem der Läufer 100 bewegt werden kann. Insbesondere kann das Arbeitsgehäuse 30 einen Flüssigkeitstank umfassen, wobei im Innenbereich 31 des Arbeitsgehäuses 30 dann beispielsweise eine aggressive Flüssigkeit auf Wasser basierend, also beispielsweise eine Säure oder Lauge angeordnet sein kann und durch das fluiddichte Gehäuse 110 des Läufers 100, wie weiter oben beschrieben, diese aggressive Flüssigkeit nicht ins Innere des Läufers 100 gelangen 19 kann. Im Innenbereich 31 des Arbeitsgehäuses 30 kann auch ein organisches Lösungs mittel angeordnet sein. Das Arbeitsgehäuse 30 kann dazu vollständig geschlossen oder auch oben offen sein.

Ferner kann das Arbeitsgehäuse 100 einen Reinraumbereich umfassen und so der Innen bereich 31 des Arbeitsgehäuses 30 mit einer vorgegebenen, reinen Umgebung ausgestal tet sein. Durch die Trennvorrichtung 20 sind die Statormodule 10 vom Innenbereich 31 des Arbeitsgehäuses 30 getrennt und Kontaminationen von den Statormodulen 10 kön nen nicht in den Innenbereich 31 des Arbeitsgehäuses 30 gelangen. Somit ist die Bewe gung des Läufers 100 in einem Reinraum möglich.

Fig. 12 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Planarantriebssystem 1 , das aufgebaut ist wie das Planarantriebssystem 1 der Fig. 11 , sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Das Arbeitsgehäuse 30 umfasst eine erste Vakuumkammer 41. Der Läufer 100 kann also innerhalb der ersten Vakuumkammer 41 bewegt werden. Die Stator module 10 sind außerhalb der ersten Vakuumkammer 41 angeordnet.

Optional, aber ebenfalls in Fig. 12 dargestellt, ist, dass die Statormodule 10 innerhalb ei ner zweiten Vakuumkammer 42 angeordnet sind. Die Trennvorrichtung 20 trennt die erste Vakuumkammer 41 von der zweiten Vakuumkammer 42 ab. Eine Kammerwand 43 um fasst sowohl die erste Vakuumkammer 41 als auch die zweite Vakuumkammer 42. Durch diesen Aufbau ist es möglich, die Trennvorrichtung 20 dünn auszugestalten, also bei spielsweise im Bereich zwischen 0,5 und 1 mm dick. Würde nur die erste Vakuumkammer 41 vorgesehen sein, könnte die Trennvorrichtung 20 aufgrund der geringen Dicke gege benenfalls in die erste Vakuumkammer 41 hinein kollabieren. Dadurch, dass die Stator module 20 in der zweiten Vakuumkammer 42 angeordnet sind, kann dies vermieden wer den.

Diese Anordnung des Planarantriebssystems 1 innerhalb der ersten Vakuumkammer 41 und der zweiten Vakuumkammer 42 ermöglicht also, den Läufer 100 innerhalb eines Va kuums in der ersten Vakuumkammer 41 zu bewegen. Dies kann insbesondere dann vor teilhaft sein, wenn das Planarantriebssystem 1 eingesetzt werden soll, um Substrate im Vakuum zu bewegen, beispielsweise während der Halbleiterherstellung. Durch die Anord nung der Trennvorrichtung 20 zwischen der ersten Vakuumkammer 41 und der zweiten Vakuumkammer 42 kann ferner erreicht werden, dass die T rennvorrichtung 20 eine gerin gere Dicke aufweist als die Kammerwand 43, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Trennvorrichtung 20 in die erste Vakuumkammer 41 kollabiert. 20

Fig. 13 zeigt ein Planarantriebssystem 1, das dem Planarantriebssystem 1 der Fig. 12 entspricht, dieses jedoch um weitere Komponenten erweitert. Eine Vorpumpe 51 ist mit einer Turbopumpe 52 verbunden. Die Vorpumpe 51 ist ferner mit der zweiten Vakuum kammer 42 verbunden. Die Turbopumpe 52 ist mit der ersten Vakuumkammer 41 verbun den. Soll nun innerhalb der ersten Vakuumkammer 41 und der zweiten Vakuumkammer 42 ein Vakuum bereitgestellt werden, so kann zunächst die Vorpumpe 51 in Betrieb ge nommen werden. Dadurch wird die erste Vakuumkammer 41 über die Turbopumpe 52 und die zweite Vakuumkammer 42 direkt evakuiert. Ist der Druck innerhalb der ersten Va kuumkammer 41 genügend klein, so kann zusätzlich die Turbopumpe 52 in Betrieb ge nommen werden, um innerhalb der ersten Vakuumkammer 41 ein Ultrahochvakuum zu erzeugen. Die zweite Vakuumkammer 42 muss gegebenenfalls nicht mittels Turbopumpe evakuiert werden, da das Vakuum in der zweiten Vakuumkammer 42 nur dazu dient, ein Kollabieren der Trennvorrichtung 20 zu verhindern. Somit reichen die durch die Vorpumpe 51 erreichbaren Unterdrücke innerhalb der zweiten Vakuumkammer 42 aus. Anstelle der Vorpumpe 51 und der Turbopumpe 52 kann auch generell ein anderes System verwendet werden, bei dem mittels einer Vakuumpumpe beide Vakuumkammern 41, 42 und mittels einer Hochvakuum- beziehungsweise Ultrahochvakuumpumpe die erste Vakuumkammer 41 evakuiert wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass eine weitere Vorpumpe (nicht ge zeigt) zum Evakuieren der zweiten Vakuumkammer 42 verwendet wird und die Vorpumpe 51 nicht mit der zweiten Vakuumkammer 42 verbunden ist.

In einem Ausführungsbeispiel ist, wie ebenfalls in Fig. 13 gezeigt, ein Ausgleichsventil 53 zwischen der ersten Vakuumkammer 41 und der zweiten Vakuumkammer 42 angeordnet. Das Ausgleichsventil 53 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 13 zwischen den Verbindun gen der Vakuumpumpen 51, 52 und den Vakuumkammern 41, 42 angeordnet. Das Aus gleichsventil 53 ist eingerichtet, einen Druckunterschied zwischen der ersten Vakuum kammer und der zweiten Vakuumkammer auszugleichen, wenn der Druckunterschied größer als 5 mbar ist.

In einem Ausführungsbeispiel ist das Ausgleichsventil 53 als Überdruckventil ausgestaltet. Dieses Überdruckventil kann beispielsweise eine Membran aufweisen, die bei einem Überdruck oder bei einem Druckunterschied von mehr als 5 mbar bricht und somit für ei nen Druckausgleich zwischen der ersten Vakuumkammer 41 und der zweiten Vakuum kammer 42 sorgt. 21

Das Ausgleichsventil 53 kann auch als gesteuertes Ventil ausgestaltet sein. In diesem Fall ist eine Ventilsteuerung 54 mit dem Ausgleichsventil 53 sowie einem ersten Drucksensor 55 der ersten Vakuumkammer 41 und einem zweiten Drucksensor 56 der zweiten Vaku umkammer 42 verbunden. Mit der Ventilsteuerung 54 können Signale des ersten Druck sensors 55 und des zweiten Drucksensors 56 verglichen werden und bei Vorliegen eines Druckunterschieds von mehr als 5 mbar das Ausgleichsventil 53 entsprechend geöffnet werden, um den Druckausgleich bereitzustellen. Selbstverständlich kann auch ein anderer Druckunterschied gewählt werden, wobei der Druckunterschied insbesondere von der Stabilität der Trennvorrichtung 20 und auch von der Dicke der Trennvorrichtung 20 beein flusst sein kann.

An der zweiten Vakuumkammer 42 ist ferner eine Vakuumdurchführung 57 angeordnet. Die Statormodule 10 sind mit der Vakuumdurchführung 57 verbunden, wobei die Vakuum durchführung 57 eingerichtet ist, eine Datenverbindung und eine Stromversorgung für die Statormodule 10 von außerhalb der zweiten Vakuumkammer 42 bereitzustellen.

Fig. 14 zeigt ein Planarantriebssystem 1, das dem Planarantriebssystem 1 der Fig. 13 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Lediglich das Aus gleichsventil 53 ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt mit der ersten Vakuumkammer 41 und der zweiten Vakuumkammer 42 verbunden und nicht über die Verbindungen zu den Vakuumpumpen 51, 52.

Fig. 15 zeigt eine vergrößerte Prinzipdarstellung einer Vakuumdurchführung 57. Die Va kuumdurchführung 57 umfasst eine Leiterplatte 60. Die Leiterplatte 60 weist Pins 61 zur Stromdurchführung und Vias 62 für die Datenverbindung auf. Die Vias 62 sind jeweils mit einer Buchse 63 auf beiden Seiten der Leiterplatte 60 verbunden. Mittels einer Dichtung 64 ist die Leiterplatte 60 an der Kammerwand 43 befestigt und bildet somit einen Teil ei ner Kammerwand 43 der zweiten Vakuumkammer 42. Insbesondere ist die Leiterplatte 60 so also Teil einer Wand der zweiten Vakuumkammer 42. Die Leiterplatte 60 und die Dich tung 64 sind dabei auf einer der zweiten Vakuumkammer 42 abgewandten Seite der Kam merwand 43 angeordnet, da durch diese Anordnung eine selbsttätige beziehungsweise unterstütze Abdichtung aufgrund des Vakuums erfolgen kann. Alternativ ist es aber auch möglich, die Leiterplatte 60 und die Dichtung 64 auf einer der zweiten Vakuumkammer 42 zugewandten Seite der Kammerwand 43 anzuordnen. An den Buchsen 63 können kon ventionelle Netzwerkkabel angesteckt und zur Datenverbindung mit den Statormodulen 10 genutzt werden. Mittels der Pins 61 können Ströme zur Stromversorgung der Stator module 10 bereitgestellt werden. Mittels einer solchen Vakuumdurchführung 57 basierend 22 auf der Leiterplatte 60 kann eine einfach herzustellende Vakuumdurchführung bereitge stellt werden, die den Anforderungen für das Vakuum innerhalb der zweiten Vakuumkam mer 42 entspricht, da in dieser kein Ultrahochvakuum notwendig ist. Somit kann konventi onelle Technik für die Vakuumdurchführung 57 verwendet werden und der Einsatz von teuren Keramikdurchführungen ist nicht zwingend erforderlich.

Fig. 16 zeigt eine Vakuumschleuse 44, mit der ein Läufer 100 von außerhalb eines Vaku ums innerhalb eines Vakuums eingeschleust werden kann. Es sind drei Statormodule 10 gezeigt, wobei eines der Statormodule 10 in der zweiten Vakuumkammer 42 mit darüber liegender, von dieser mittels der Trennvorrichtung 20 getrennter ersten Vakuumkammer 41 angeordnet ist. Mittels eines ersten Tores 47 ist die erste Vakuumkammer 41 von einer dritten Vakuumkammer 45 getrennt. Die dritte Vakuumkammer 45 ist mittels einer Trenn vorrichtung 20 von einer vierten Vakuumkammer 46 getrennt, in der ebenfalls ein Stator modul 10 angeordnet ist. Mittels eines zweiten Tores 48 ist die dritte Vakuumkammer 45 von einem äußeren Bereich 49 getrennt, in dem ebenfalls ein Statormodul 10 angeordnet ist. Ein Läufer 100 kann vom äußeren Bereich 49 in die dritte Vakuumkammer 45 bewegt werden, wenn das erste Tor 47 zwischen der ersten Vakuumkammer 41 und der dritten Vakuumkammer 45 geschlossen und das zweite Tor 48 zwischen der dritten Vakuum kammer 45 und dem äußeren Bereich 49 geöffnet ist. Nun können die dritte Vakuumkam mer 45 und die vierte Vakuumkammer 46 nach dem Einfahren des Läufers 100 in die dritte Vakuumkammer 45 und dem Schließen des zweiten Tores 48 evakuiert werden. An schließend kann das erste Tor 47 zwischen der ersten Vakuumkammer 41 und der dritten Vakuumkammer 45 geöffnet werden und der Läufer 100 in die erste Vakuumkammer 41 bewegt werden. Die dabei zwischen den Statormodulen 10 vorliegenden Spalte können vom Läufer 100 überwunden werden.

Eine analoge Anordnung kann auch vorgesehen sein, wenn anstelle von Vakuumkam mern das Arbeitsgehäuse 30 einen Reinraum umfassen soll. Die unteren Bereiche für die Statormodule müssen in diesem Fall nicht hermetisch abgeschlossen sein, und es ge nügt, zu der ersten Vakuumkammer 41 und der dritten Vakuumkammer 45 analoge Berei che für das Einschleusen des Läufers 100 in den Reinraum bereitzustellen.

Fig. 17 zeigt ein Planarantriebssystem 1 mit zwei Statormodulen 10, einem Läufer 100 und einer Trennvorrichtung 20 zwischen den Statormodulen 10 und dem Läufer 100. Die Trennvorrichtung 20 ist wiederum Teil eines Arbeitsgehäuses 30, wobei sich im Arbeitsge häuse 30 eine Flüssigkeit 200 befindet. Die Flüssigkeit 200 kann dabei insbesondere ag gressiv für die Magneteinheiten 114 oder einen Kleber, mit dem die Magneteinheiten 114 23 im Läufer 100 festgeklebt sind, sein und somit kann es sinnvoll sein, das Gehäuse 110 des Läufers 100 fluiddicht wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 10 beschrieben, aus zugestalten.

Fig. 18 zeigt ein Planarantriebssystem 1, bei dem das Arbeitsgehäuse 30 ebenfalls mit ei ner Flüssigkeit 200 gefüllt ist. Im Wesentlichen entspricht das Planarantriebssystem 1 da bei dem Planarantriebssystem 1 der Fig. 17, sofern im Folgenden keine Unterschiede be schrieben sind. Das Arbeitsgehäuse 30 ist in diesem Fall vollständig geschlossen. Eine erste Flüssigkeitsströmung 201 bewegt sich innerhalb des Arbeitsgehäuses 30. Der Läu fer 100 weist ein Leitblech 203 auf.

Fig. 19 zeigt eine Draufsicht auf das Planarantriebssystem 1 der Fig. 18. Der Läufer 100 ist dabei, wie in anderen Anmeldungen der Anmelderin beschrieben, drehbar ausgestal tet. Durch das Leitblech 203 kann die erste Flüssigkeitsströmung 201 abgelenkt und dadurch eine zweite Flüssigkeitsströmung 202 mit einer anderen Richtung erzeugt wer den. Dadurch, dass der Läufer 100 flexibel innerhalb des Arbeitsgehäuses 30 bewegt werden kann, können somit Flüssigkeitsströmungen innerhalb des Arbeitsgehäuses 30 beeinflusst werden. Dabei ist zu beachten, dass an jedem beliebigen Punkt oberhalb der Statorfläche 13 der Läufer um bis zu 20° aus einer Ruhelage rotiert werden kann. In spe ziellen Rotationspositionen, die jeweils den Zusammentreffpunkt von vier Statoreinheiten 11 beinhalten, können die Läufer 100 auch vollständig rotiert werden.

Fig. 20 zeigt ein Planarantriebssystem 1 , das dem Planarantriebssystem 1 der Fig. 17 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Es sind Objekte 210 innerhalb des Arbeitsgehäuses 30 angeordnet. Der Läufer 100 weist eine Fangvor richtung 211 auf, mit der die in der Flüssigkeit 200 schwebenden oder sich bewegenden Objekte 210 eingefangen werden können. Die Objekte 210 können dabei von Fischen bis zu Verunreinigungen ein weites Feld von Objekten 210 abdecken. Dadurch, dass der Läu fer 100 in beliebige Positionen bewegt werden kann, kann somit ein Objektfangsystem be reitgestellt werden. Die Fangvorrichtung 211 kann dazu ein Sieb, einen Kescher, einen Fangbehälter und/oder einen Filter umfassen. Ferner können nicht-gezeigte Sensoren zum Erkennen der Objekte 210 vorgesehen sein.

Fig. 21 zeigt ein Planarantriebssystem 1 , das dem Planarantriebssystem 1 der Fig. 17 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Auf dem Läufer 100 ist eine Pumpe 220 angeordnet, mit der innerhalb der Flüssigkeit 200 vorhandene Objekte 210 aus der Flüssigkeit 200 herausgepumpt und über einen Schlauch 221 nach 24 außerhalb des Arbeitsgefäßes 30 bewegt werden können. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Pumpe 220 von außerhalb des Arbeitsgefäßes 30 mittels eines Kabels oder mit tels Batterien mit Energie versorgt wird. Es kann ferner vorgesehen sein, dass ein Schau felrad mit einem Generator auf dem Läufer angeordnet ist, mit dem elektrische Energie für die Pumpe 220 bereitgestellt wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Schaufelrad am Läufer 100 die Pumpe 220 direkt antreibt. Der Antrieb kann dann dadurch erfolgen, dass eine Bewegung des Läufers 100 innerhalb der Flüssigkeit 200 zu einer Bewegung des Schaufelrads führt und dadurch die Pumpe 220 angetrieben wird.

Fig. 22 zeigt ein weiteres Planarantriebssystem 1, das dem Planarantriebssystem 1 der Fig. 17 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Das Ar beitsgehäuse 30 ist im Gegensatz zur Fig. 17 nicht vollständig, sondern nur teilweise mit der Flüssigkeit 200 gefüllt. Durch Bewegungen des Läufers 100 wie beispielsweise Bewe gungen senkrecht zur Statorfläche 13, oder durch Neigen des Läufers 100 aus der Ruhe lage kann dabei ein Wellenschlag der Flüssigkeit 200 erzeugt werden.

Fig. 23 zeigt ein Planarantriebssystem 1 , das dem Planarantriebssystem 1 der Fig. 17 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Der Läufer 100 weist ein Schaufelrad 230 auf, welches an Rotationspositionen am Berührpunkt von vier Statoreinheiten 11 rotiert werden kann, indem an dieser Position eine Rotation des Läu fers 100 ausgeführt wird. Dadurch kann die Flüssigkeit 200 mittels der Rotation des Läu fers 100 und des Schaufelrads 230 durchmischt werden. Durch die Möglichkeit, den Läu fer 100 individuell anzusteuern, können dabei beliebige Vermischungstrajektorien erzeugt werden.

Fig. 24 zeigt eine Draufsicht auf das Planarantriebssystem 1 der Fig. 23. Der Läufer 100 ist aus seiner Ruhelage rotiert. Der Läufer 10 ist dabei, wie in anderen Anmeldungen der Anmelderin beschrieben, drehbar ausgestaltet. Dadurch, dass der Läufer 10 flexibel inner halb des Arbeitsgehäuses 30 bewegt werden kann, können somit Flüssigkeitsströmungen innerhalb des Arbeitsgehäuses 30 beeinflusst werden. Dabei ist zu beachten, dass an je dem beliebigen Punkt oberhalb der Statorfläche 13 der Läufer um bis zu 20° aus einer Ruhelage rotiert werden kann. In speziellen Rotationspositionen, die jeweils den Zusam mentreffpunkt von vier Statoreinheiten 11 beinhalten, können die Läufer 10 auch vollstän dig rotiert werden. 25

Fig. 25 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Planarantriebssystem 1. In diesem Aus führungsbeispiel sind ebenfalls zwei Statormodule 10 mit einem oberhalb der Statormo- dule 10 angeordneten Läufer 100 angeordnet. Die Trennvorrichtung 20 ist in diesem Aus führungsbeispiel Teil eines zu bearbeitenden oder untersuchenden Produkts 240. Eine Wand des Produkts ist zwischen den Statormodulen 10 und dem Läufer 100 geführt. Auf dem Läufer 100 ist ein Mess- oder Bearbeitungskopf 241 angeordnet, mit dem das Pro dukt 240 untersucht oder bearbeitet werden kann.

26

Bezugszeichenliste

I Planarantriebssystem

10 Statormodul

I I Statoreinheit

12 Spulenanordnung

13 Statorfläche

20 Trennvorrichtung

21 erste Seite

22 zweite Seite

23 Dicke

30 Arbeitsgehäuse

31 Innenbereich

41 erste Vakuumkammer

42 zweite Vakuumkammer

43 Kammerwand

44 Vakuumschleuse

45 dritte Vakuumkammer

46 vierte Vakuumkammer

47 erstes Tor

48 zweites Tor

49 äußerer Bereich

51 Vorpumpe

52 Turbopumpe

53 Ausgleichsventil

54 Ventilsteuerung

55 erster Drucksensor

56 zweiter Drucksensor

57 Vakuumduchführung

60 Leiterplatte

61 Pin

62 Via

63 Buchse

64 Dichtung

100 Läufer

101 Befestigungsvorrichtung 27

102 Durchgangsloch

103 Oberseite

104 Unterseite

105 Seitenfläche

110 Gehäuse

111 Gehäusegrundkörper

112 Abdeckung

113 Ausnehmung

114 Magnetanordnung

115 Inneres

116 Laserschweißverbindung

117 Randbereich

118 Metallblechdicke

119 Vergussmasse

130 Evakuierungsvorrichtung

131 Rohr

132 verlöteter Bereich

200 Flüssigkeit

201 erste Flüssigkeitsströmung

202 zweite Flüssigkeitsströmung

203 Leitblech

210 Objekt

211 Fangvorrichtung

220 Pumpe

221 Schlauch

230 Schaufelrad

240 Produkt

241 Mess- oder Bearbeitungskopf