Die Erfindung betrifft einen Blechschnitt für Linearmotoren. Die Erfindung kann sowohl zur Ausbildung des Primärteils eines Linearmotors Verwendung finden als auch für das Sekundärteil. Unter dem Primärteil eines Linearmotors wird in der vorliegenden Anmeldung aktiv bestromte Teil des Motors verstanden. Das Sekundärteil stellt ent sprechend das passive Element des Linearmotors dar, das über einen Luftspalt mit dem Primärteil zusammenwirkt. Das Sekundärteil kann Permanentmagnete aufwei sen, deren magnetisches Feld mit einem von dem Primärteil erzeugten elektromagne tischen Feld kraftbildend zusammenwirkt.

Blechpakete für Linearmotoren werden aus aufeinandergestapelten und im Anschluss miteinander verbundenen Blechen hergestellt. Zur Ausbildung eines Primärteils besit zen diese Bleche in der Regel eine definierte Zahnstruktur. Die so aus mehreren Ble chen aufgebauten Zähne dieses Primärteils werden im Anschluss mit Spulen umwi ckelt. Verschiedene Längen eines Primärteils, wie sie beispielsweise für verschiedene Motorbaureihen benötigt werden, erfordern in der Regel unterschiedliche Blechschnit te. Häufig unterscheiden sich diese Blechschnitte lediglich hinsichtlich ihrer Längen ausdehnung in Bewegungsrichtung und damit einhergehend in der Anzahl der Zähne, die ein solcher Blechschnitt trägt.

Aus EP1851845B1 ist ein Linearmotor bekannt, dessen spulentragendes Teil seg mentiert ausgebildet ist. Zur Bildung dieses segmentierten Teils werden zunächst Elementarblechpakete hergestellt, wobei zwei benachbarte Pakete jeweils mehrere Zähne und an der Übergangsstelle zwischen zwei Paketen jeweils einen Teilzahn aufweisen. Die Elementarblechpakete werden so angeordnet, dass zwei benachbarte Pakete an ihren Übergangsstellen einen aus 2 Teilzähnen bestehenden Übergangs zahn bilden. Der Übergangszahn wird anschließend mit einer Spule umwickelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in seiner Ausdehnung skalierbares Blechpaket für Linearmotoren mit vorteilhaften mechanischen und elektromagneti schen Eigenschaften bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Blechpaket für einen Linearmotor mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ferner löst die Aufgabe ein Verfahren zur Herstel lung eines Blechpaketes für einen Linearmotor gemäß Patentanspruch 9.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprü chen angegeben.

Das Blechpaket für den Linearmotor umfasst mehrere Schichten aufeinandergestapel- ter Bleche, die insbesondere zur Unterdrückung von Wirbelströmen elektrisch vonei nander isoliert sind. Das Blechpaket ist, in Bewegungsrichtung des Motors betrachtet, längenskalierbar. Die Bewegungsrichtung des Motors wird im Folgenden auch als axi ale Richtung oder Axialrichtung bezeichnet. Wenn das Blechpaket beispielsweise ein Primärteil des Linearmotors darstellt, können durch die Längenskalierbarkeit des Blechpaketes in Axialrichtung verschiedene Leistungsklassen bedient werden.

Die Längenskalierbarkeit des Blechpaketes in Axialrichtung wird dadurch erzielt, dass innerhalb der Schichten des Blechpaketes mehrere Bleche an Stoßstellen aneinan dergrenzen. Mehrere Bleche werden demnach in Bewegungsrichtung des Motors in nerhalb einer Schicht aneinandergereiht, bis sich die gewünschte axiale Länge des Blechpaketes ergibt.

Eine Leistungsskalierbarkeit des Motors kann darüber hinaus zusätzlich dadurch un terstützt werden, dass die Anzahl der quer zur Bewegungsrichtung aufeinanderge schichteten Bleche variiert wird.

Eine gute Festigkeit des resultierenden Blechpaketes lässt sich dadurch erzielen, dass die Position der Stoßstellen in Bewegungsrichtung des Motors betrachtet von Schicht zu Schicht variiert, sodass bei zwei aneinandergrenzenden Schichten die Stoßstellen niemals aneinandergrenzen. Vielmehr grenzt eine Stoßstelle innerhalb ei ner Schicht immer an einen stoßstellenfreien Bereich einer unmittelbar angrenzenden Schicht an. Werden nun die Einzelbleche beispielsweise zunächst mit einer Backlack- schicht überzogen und anschließend derart aufeinandergestapelt, dass sich der be schriebene Versatz der Stoßstellen von Schicht zu Schicht ergibt, kann durch an schließendes Verbacken ein mechanisch und elektromagnetisch festes Blechpaket der gewünschten Länge realisiert werden. Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Ansätzen für linear skalierbare Blechpakete bzw. Linearmotoren können unerwünschte Luftspalte vermieden werden. Denn werden, wie vorbekannt, zunächst einzelne Blechpaketmodule gefertigt, die anschließend miteinander verbun den werden müssen, entstehen deutlich kritischere Übergangsstellen, die durch me chanische Beanspruchung auseinandergedrückt werden können. Insbesondere dann, wenn diese Trennstellen innerhalb der Übergangszähne angeordnet sind, können sich diese unerwünschten Luftspalte, die durch die Krafteinwirkung entstehen, negativ auf die Reluktanz des Linearmotors auswirken. Werden ferner die Blechpaketmodule in Reihe mechanisch mit einem anderen Material als Stahl verbunden (mechanische Schnittstelle der Kraftübertragung vom Motor nach außen), ergeben sich bei Erwär mung des Motors während des Betriebes unerwünschte Zug-/Druckbelastungen der mechanischen Verbindungen und der Trennstellen durch die unterschiedliche Län genausdehnung der gepaarten Materialien.

Im Gegensatz hierzu hat die erfindungsgemäße versetzte Anordnung der Einzelble che eine deutlich festere Endstruktur für das Blechpaket unter Vermeidung oben ge nannter Probleme zur Folge.

Anstelle einer Verbindung der Einzelbleche über ausgehärteten Backlack wie oben beschrieben kommen auch andere Verbindungstechnologien in Frage. Beispielhaft seien hier Querschweißnähte zwischen den Einzelblechen genannt sowie Bolzen- Schraub- oder Nietverbindungen, für den Fall, dass der Blechrücken eine ausreichen de Stärke aufweist.

Der gewünschte Versatz der Stoßstellen von Schicht zu Schicht gelingt besonders einfach dadurch, dass das Blechpaket erste Bleche mit einer ersten axialen Länge und zweite Bleche mit einer zweiten axialen Länge aufweist. Die ersten Bleche sind in den jeweils unmittelbar aneinandergrenzenden Schichten versetzt zueinander ange- ordnet. In Bewegungsrichtung des Motors betrachtet, ist der Versatz dieser Bleche und damit auch der Stoßstellen zwischen den ersten Blechen innerhalb einer Schicht so groß wie die zweite axiale Länge der zweiten Bleche. Durch diesen Versatz ist es möglich, die zweiten Bleche in den unmittelbar aneinandergrenzenden Schichten der art anzuordnen, dass die beiden aneinandergrenzenden Schichten an den axialen Enden des Blechpaketes bündig abschließen. Demnach lässt sich mit nur zwei ver schiedenen Blechschnitten ein Blechpaket für einen Linearmotor realisieren, das in seiner Länge vollständig skalierbar ist. Jeder einzelne Zahn, der sich bei einer Ausbil dung der ersten und zweiten Bleche als gezahnte Struktur ergibt, ist als vollwertiger Zahn ausgebildet. Ein geteilter Zahn, wie im Stand der Technik vorgeschlagen, ist nicht vorhanden.

In einer vorteilhaften Ausbildung des Blechpaketes wechseln sich in Stapelrichtung, also quer zur Bewegungsrichtung betrachtet, stets zwei Schichtmuster ab. So wird ein erstes Blech mit einer ersten axialen Länger vorgeschlagen, die doppelt so groß wie die zweite axiale Länge eines zweiten Bleches ist. Das Blechpaket umfasst abwech selnd eine erste Schicht, die eine Anzahl N ausschließlich erster Bleche aufweist. An diese erste Schicht anschließend folgt eine zweite Schicht, die eine Anzahl N -1 erster Bleche umfasst und an ihren axialen Enden jeweils durch ein zweites Blech abge schlossen ist. So füllen in jeder zweiten Schicht zwei zweite Bleche, die nur die halbe Länge der ersten Bleche haben, die Lücken innerhalb dieser Schicht, die durch das Weglassen eines ersten Bleches entstehen. Sofern es sich bei dem ersten und zwei ten Blech um zahntragende Strukturen handelt, umfasst das erste Blech doppelt so viele Zähne wie das zweite Blech. Bei einem Linearmotor ist es zweckmäßig, wenn die zweiten Bleche jeweils eine Anzahl Zähne aufweisen, die der Anzahl der elektri schen Phasen des Linearmotors entspricht. Bei einem dreiphasigen Motor würden die zweiten Bleche entsprechend 3 Zähne umfassen. Die ersten Bleche können hierbei jeweils eine Anzahl Zähne aufweisen, die einem ganzzahligen Vielfachen, mindestens aber dem Doppelten, der Phasenzahl des Linearmotors entspricht. In dem Beispiel des dreiphasigen Linearmotors umfassen die ersten Bleche somit jeweils mindestens 6 Zähne. Denkbar ist natürlich auch eine Ausbildung mit 9, 12, 15 usw. Zähnen. Die Längenskalierbarkeit des Blechpaketes verliert jedoch mit zunehmender Zahnzahl pro Blech an Auflösung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Ein erstes Blech für ein längenskalierbares Blechpaket.

Figur 2 Ein zweites Blech für ein längenskalierbares Blechpaket.

Figur 3 Eine erste Ausführungsform eines Blechpaketes mit ersten und zweiten Blechen gemäß Figur 1 und 2.

Figur 4 Eine zweite Ausführungsform eines Blechpaketes mit ersten und zweiten Blechen gemäß Figur 1 und 2.

Figur 5 Eine dritte Ausführungsform eines Blechpaketes mit ersten und zweiten Blechen.

Figur 6 Ein Blechpaket für ein Primärteil eines Linearmotors in perspektivischer Ansicht.

Figur 7 Einen Linearmotor mit einem Blechpaket gemäß einer Ausführung der Erfindung.

Figur 1 zeigt ein erstes Blech 1 für ein skalierbares Blechpaket in einer Seitenansicht. Das erste Blech 1 umfasst insgesamt 6 Zähne 2. Die 6 Zähne 2 des ersten Bleches 1 sind zur Aufnahme von Zahnspulen vorgesehen, die die Zähne 2 konzentrisch um schließen. Unterhalb der Seitenansicht des ersten Bleches 1 befindet sich eine schematische Darstellung in Form eines Rechtecks, die in den Figuren 3 bis 5 verwendet wird, um den skalierbaren Aufbau des Blechpaketes zu visualisieren.

Das erste Blech 1 erstreckt sich nicht über die vollständige Länge des Blechpaketes. Vielmehr kann die Länge des resultierenden Blechpaketes durch Aneinanderreihung mehrerer erster Bleche 1 frei skaliert werden. Diese können hierfür an Stoßstellen 3 aneinandergereiht werden.

Figur 2 zeigt ein zweites Blech 4 für ein längenskalierbares Blechpaket. Im Gegensatz zu dem ersten Blech 1 umfasst das zweite Blech 4 nur 3 Zähne 2. In Bewegungsrich tung des Motors betrachtet, erstreckt sich das zweite Blech 4 also nur um die halbe Länge der axialen Länge des ersten Blechpaketes 1. Die Blechpakete 1 , 4 sind für ei nen dreiphasigen Linearmotor vorgesehen. Entsprechend ist es vorteilhaft, dass die verwendeten Bleche 1 , 4 eine Anzahl Zähne aufweisen, die ein Vielfaches von drei sind. Auf diese Art und Weise kann auf das kleinste Blech ein vollständiges dreiphasi ges System aufgesetzt werden.

Auch das zweite Blech 4 weist an seinen axialen Enden Stoßstellen 3 auf. An diesen Stoßstellen 3 kann es mit weiteren zweiten Blechen 4 oder aber auch mit ersten Ble chen 1 aneinandergefügt werden, um die Länge des Blechpaketes zu skalieren.

Figur 3 zeigt eine erste Ausführungsform eines Blechpaketes mit ersten und zweiten Blechen 1 , 4 gemäß Figur 1 und 2. Die ersten und zweiten Bleche 1 , 4 sind mithilfe der in den Figuren 1 und 2 unten dargestellten schematischen Repräsentationen der jeweiligen Bleche 1 , 4 dargestellt. Beispielhaft ist jeweils ein erstes Blech 1 und ein zweites Blech 4 mit einem Bezugszeichen versehen. Aus den ersten Blechen 1 und den zweiten Blechen 4 ist hier beispielhaft ein Blechpaket für das Primärteil eines Li nearmotors aufgebaut worden, das insgesamt 24 Zähne umfasst und 24 Schichten aufeinandergestapelter Bleche quer zur Bewegungsrichtung. Die gewünschte axiale Länge des Primärteils in Form von 24 Zähnen wird in jeder zweiten Schicht dadurch realisiert, dass vier erste Bleche 1 aneinandergefügt werden. An jede dieser Schichten grenzt mindestens eine andere Schicht an, in der sowohl erste Bleche 1 als auch zweite Bleche 4 angeordnet sind. An einem ersten axialen Ende wird zunächst ein zweites Blech 4 angeordnet. Daran schließen sich drei erste Bleche 1 an, die wiede rum in axialer Richtung durch ein weiteres zweites Blech 4 abgeschlossen werden.

Durch diese Anordnung gelingt es, dass die Stoßstellen 3, die zwei in einer Schicht aneinandergrenzenden Bleche 1 , 4 voneinander trennen, von Schicht zu Schicht be züglich ihrer axialen Position stets versetzt angeordnet sind. Dadurch, dass in jeder zweiten Schicht anstelle von vier ersten Blechen 1 nur drei erste Bleche 1 verwendet werden und das fehlende Blech durch zwei zweite Bleche 4 ersetzt wird, die den je weiligen randseitigen Abschluss in jeder Schicht bilden, schließen dennoch sämtliche Schichten an den axialen Enden des Blechpaketes 5 bündig ab.

Da jede Stoßstelle 3 quer zur Bewegungsrichtung des Motors an eine stoßstellenfreie Region der benachbarten Schicht angrenzt, hat das dargestellte längenskalierbare Blechpaket eine hohe mechanische Festigkeit. Die Einzelbleche werden vor dem Sta peln mit einer Backlackschicht überzogen. Durch Wärmezufuhr härtet das so gesta pelte Blechpaket 5 anschließend aus, sodass die Backlackschicht eine starke mecha nische Verbindung der einzelnen Bleche 1 , 4 in dem Verbund bewirkt. Dadurch, dass die ersten Bleche 1 genau doppelt so lang sind wie die zweiten Bleche 4, befindet sich jede Stoßstelle 3 axial betrachtet genau in der Mitte eines benachbarten ersten Ble ches 1 . Durch diese Wahl der Längenverhältnisse wird mithin die größte Festigkeit im Blechpaket erreicht.

Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Blechpaketes 5 mit ersten und zwei ten Blechen 1 , 4 gemäß Figur 1 und Figur 2. Die dargestellte Ausführungsform unter scheidet sich von der in Figur 3 lediglich darin, dass nunmehr in jeder Schicht genau ein zweites Blech 4 angeordnet ist. Ferner sind in jeder Schicht vier erste Bleche 1 angeordnet, sodass sich insgesamt eine Anzahl von 27 Zähnen für das Primärteil ergibt. Der gewünschte Versatz der Stoßstellen 3 von Schicht zu Schicht wird hier dadurch erreicht, dass die Position des zweiten Bleches 4 von Schicht zu Schicht vari iert. Sie ist alternierend einmal an dem einen axialen Ende des Primärteils und einmal an dem anderen axialen Ende des Primärteils. Auch diese Anordnung hat zur Folge, dass die Stoßstellen 3 stets an den mittigen Bereich eines quer zur Bewegungsrich tung benachbarten ersten Bleches 1 anliegen.

Figur 5 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Blechpaketes 5 mit ersten und zweiten Blechen 1 , 4. Die Ausführungsform unterscheidet sich zu der in Figur 4 durch die An zahl der ersten Bleche und die Ausgestaltung der zweiten Bleche 4. Die zweiten Ble che 4 haben nunmehr nur 2 Zähne anstelle von 3. Die axiale Länge der zweiten Ble che 4 entspricht demnach nur einem Drittel der axialen Länge der ersten Bleche 1. Es werden nunmehr 5 erste Bleche 1 in jeder Schicht aneinandergereiht. Insgesamt ergibt sich somit eine Zahnzahl von 32 Zähnen.

Als Folge dieser veränderten Längenverhältnisse ist festzustellen, dass die Stoßstel len 3 zwar immer noch an einen stoßstellenfreien Bereich der benachbarten Schichten angrenzen, axial betrachtet diese Stelle jedoch nicht mehr in der Mitte des angren zenden ersten Bleches 1 liegt.

Bei dem dargestellten Blechpaket 5 mit nunmehr 32 Zähnen kann es sich zum Bei spiel um ein Sekundärteil eines Linearmotors handeln, das lediglich eine passive Zahnstruktur aufweist. Ein entsprechendes Primärteil umfasst Spulen und Perma nentmagnete und bewegt sich über einen Luftspalt beabstandet über diesem längen skalierbaren Sekundärteil.

Figur 6 zeigt ein Blechpaket 5 für ein Primärteil eines Linearmotors in perspektivischer Ansicht. Es umfasst insgesamt 24 Zähne, die durch eine Schichtung gemäß Figur 3 hergestellt wurden. Eine Erweiterung dieses Konzeptes auf beispielsweise 30 oder 36 Zähne wäre auf Basis des Schichtungsschemas gemäß Figur 3 einfach realisierbar, indem in jeder Schicht ein bzw. zwei erste Bleche 1 hinzugefügt würden.

Figur 7 zeigt schematisch einen Linearmotor 6 mit einem Primärteil 7, das von einem Sekundärteil 8 über einen Luftspalt 9 getrennt ist. Das Primärteil 7 weist Zahnspulen auf, die über den Luftspalt 9 mit Permanentmagneten 10 des Sekundärteils 8 elektro magnetisch in Wechselwirkung stehen.

Bezuqszeichenliste erstes Blech

Zahn

Stoßstellen

zweites Blech

Blechpaket

Linearmotor

Primärteil

Sekundärteil

Luftspalt

Permanentmagnete