專利名稱：一個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的空氣冷卻的線圈單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的線圈單元，該線圈單元具有電磁線圈、至少一個(gè)鐵心、一個(gè)包圍該線圈和鐵心的外殼，該外殼向著直線電動(dòng)機(jī)的一個(gè)磁軌道敞開(kāi)，其中鐵心與外殼固定連接，其中線圈通過(guò)一種澆注材料固定，而在外殼內(nèi)部設(shè)有至少一個(gè)冷卻空氣通道。
例如通過(guò)DE 19842384 A1已知一種這樣的線圈單元。在其后面一個(gè)電機(jī)初級(jí)構(gòu)件容納在一個(gè)被稱為運(yùn)行小車的外殼中，并可以在一個(gè)導(dǎo)軌形的導(dǎo)向外殼的次級(jí)構(gòu)件上移動(dòng)。這樣一種初級(jí)構(gòu)件通常由一個(gè)磁鐵心制成，該磁鐵心可以通過(guò)橫置的線圈操縱。通常這種線圈與鐵心和外殼澆鑄并固定。在外殼中按照縫隙3、列23至26構(gòu)成通風(fēng)槽，它們排出電機(jī)的損耗熱量并應(yīng)該使得線圈構(gòu)件的加熱保持得盡可能地小。
此外按照US 4,172,229 A已知一種雙作用直線電動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)鐵心浸入到U形磁鐵構(gòu)件的側(cè)腿之間。鐵心用線圈纏繞，在其中間空間中設(shè)置強(qiáng)制排風(fēng)的冷卻空氣通道。該冷卻空氣通道加大了線圈之間的距離并由此增加直線電動(dòng)機(jī)有效截面之間的分布寬度。
此外通過(guò)US 5,642,013 A已知一種直線電動(dòng)機(jī)，其中線圈壁安置在磁鐵心的縫隙式凹槽中。凹槽在其底部容納用于冷卻液的冷卻管，冷卻液必需通過(guò)壓力管道輸送并通過(guò)一個(gè)返回管路進(jìn)行排放。這種管道連接不適用于快速運(yùn)轉(zhuǎn)的線圈構(gòu)件，例如所述線圈構(gòu)件為了配備襯底而安置電結(jié)構(gòu)件。此外冷卻通道有損磁通。
本發(fā)明的任務(wù)是，創(chuàng)造一種具有單側(cè)作用的直線電動(dòng)機(jī)的線圈單元，其中改善熱特性。
這個(gè)任務(wù)通過(guò)本發(fā)明按照權(quán)利要求1得以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)環(huán)繞設(shè)置的縫隙實(shí)現(xiàn)一個(gè)非常大的具有最大冷卻效果的冷卻面。所述冷卻面位于線圈和鐵心的磁作用區(qū)的外部。線圈和鐵心可以以一個(gè)狹窄的作用距離布置，因此可以實(shí)現(xiàn)大的功率密度。
一個(gè)特殊的優(yōu)點(diǎn)在于，所述縫隙構(gòu)成一個(gè)大面積的熱隔離層，通過(guò)該隔離層使線圈構(gòu)件的損耗熱遠(yuǎn)離包圍的支承外殼。由此這樣少地加熱支承外殼，使得在外殼中不產(chǎn)生值得一提的變形并避免固定在外殼上的側(cè)面的直線導(dǎo)向構(gòu)件之間的應(yīng)力。通常使用一個(gè)直線電動(dòng)機(jī)作為一個(gè)定位臂的位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中外殼中的熱變形可以導(dǎo)致位置變化，該位置變化將降低定位精度。
本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案在權(quán)利要求2至9中給出按照權(quán)利要求2縫隙寬度例如減小到0.2mm，其中在冷卻介質(zhì)與要被冷卻的構(gòu)件之間產(chǎn)生增強(qiáng)的材料接觸。此外通過(guò)大的縫隙長(zhǎng)度使得所產(chǎn)生的冷卻空氣的噪聲分布在較長(zhǎng)的長(zhǎng)度上，并相應(yīng)降低其強(qiáng)度。通常的線圈和鐵心與框架外殼的澆鑄在這里是不成問(wèn)題的。配置和力傳遞在這里通過(guò)狹窄的支承元件、例如通過(guò)連接螺栓實(shí)現(xiàn)。為了使縫隙橫截面環(huán)繞地保持均勻，這兩個(gè)模制件例如在相應(yīng)的澆鑄模型中必需精確地相互匹配。
通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求3的改進(jìn)方案使冷卻空氣均勻地分布并圍繞要被冷卻的構(gòu)件完全地環(huán)繞流過(guò)，因此實(shí)現(xiàn)全部的冷卻效果。在此能夠使縫隙寬度例如在更少熱負(fù)荷的鐵心外棱邊上擴(kuò)展到較大的橫截面。
通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求4的改進(jìn)方案可以附加地實(shí)現(xiàn)冷卻通道，該冷卻通道還進(jìn)一步改善冷卻效果。
按照權(quán)利要求5的支承凸起可以由成形的凸臺(tái)形隆起構(gòu)成，在該隆起上支承鐵心。
通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求6和7的間隔體繼續(xù)減少鐵心與外殼之間的熱傳導(dǎo)。存在使用陶瓷材料的可能性，其絕熱效果例如比鋁大50倍，由此盡可能取消支承元件的橋接效果(Brueckenwirkung)。
通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求8的改進(jìn)方案可以在一個(gè)具有相應(yīng)形狀精度的平面上實(shí)現(xiàn)大量支承位置。
按照權(quán)利要求9的改進(jìn)方案能夠在導(dǎo)向元件與外殼之間實(shí)現(xiàn)形狀剛性的連接。在這里不需要補(bǔ)償一個(gè)熱變形的彈性結(jié)構(gòu)，因此在導(dǎo)向元件與裝配基礎(chǔ)之間能夠構(gòu)成一種形狀穩(wěn)定的連接。
下面借助于在附圖中所示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。


圖1示出通過(guò)一個(gè)直線電動(dòng)機(jī)線圈單元垂直于該直線電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向的截面圖，圖2示出沿著圖1中線II-II的線圈單元截面圖，
圖3以放大局部視圖示出圖1中的線圈單元的背面支承元件。
按照?qǐng)D1和2，一個(gè)線圈單元1具有一個(gè)外殼2，在該外殼上通過(guò)支承元件4固定一個(gè)由疊片構(gòu)成的鐵心3，該支承元件設(shè)計(jì)為在外殼2上整體成形的支承突起。鐵心3與電氣線圈5的繞組通過(guò)一種澆注材料6固定連接。所述外殼2具有側(cè)面突出的法蘭形凸出部分7，該凸出部分用于固定直線導(dǎo)向元件8。該導(dǎo)向元件與一個(gè)固定的導(dǎo)向軌道10的相應(yīng)的導(dǎo)軌9共同起作用。導(dǎo)向軌道10在導(dǎo)軌9之間具有一個(gè)磁軌道11，它由在移動(dòng)方向上相互并列的永久磁鐵制成。
外殼2在面對(duì)磁軌道11的一側(cè)敞開(kāi)，并在其余的側(cè)面以窄小的距離包圍帶有線圈5的鐵心3。這個(gè)距離用作環(huán)繞的縫隙16，其寬度減小到半毫米的一小部分。所述鐵心3和線圈5與澆注材料6一起構(gòu)成具有確定外輪廓的模制件，外殼2的內(nèi)壁準(zhǔn)確地與所述模制件相匹配，以保證確定的縫隙寬度。在澆注材料6中構(gòu)成附加的冷卻空氣通道17，它設(shè)置在線圈5的側(cè)面的端部與鐵心3之間。在圖2左側(cè)所示的環(huán)繞輪廓給出縫隙16，該縫隙在線圈端部之間延伸并構(gòu)成一個(gè)靠近熱源的相應(yīng)大的冷卻面。在圖2的右側(cè)示出另一變型，其中縫隙16是一個(gè)直線的包絡(luò)線，由此減輕沉重外殼的重量并由此減輕總重量。
外殼2在其背離磁軌道11的表面上具有一個(gè)入口接頭14用于按照方向箭頭12垂直于鐵心3表面輸送的冷卻空氣。該入口接頭向著鐵心3漏斗形地?cái)U(kuò)展，因此在向著流動(dòng)橫截面的縫隙16的過(guò)渡處不變窄。由此可以使通過(guò)所述進(jìn)口吹入的冷卻空氣大面積地分布到在工作時(shí)變熱的模制件上，以使所述模制件以高效冷卻。根據(jù)鐵心的大小也可以具有多個(gè)相互間隔的入口接頭。冷卻空氣也可以以反向的流動(dòng)方向從入口接頭吸出，并且這些被加熱的空氣通過(guò)一個(gè)排出空氣軟管例如從一個(gè)機(jī)器外殼中排出，如同通過(guò)一個(gè)第二方向箭頭18所示的那樣。
所述縫隙在有效的構(gòu)件與外殼2之間通過(guò)在點(diǎn)狀支承元件4上的最小體觸點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)熱隔離層。由此使外殼盡可能地隔熱。因此該殼體的背離磁軌道11的表面可以直接作為其它具有高的支承強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件的裝配基礎(chǔ)。
按照?qǐng)D3所述支承元件設(shè)計(jì)為獨(dú)立的環(huán)形間隔體13，該間隔體由陶瓷或燒結(jié)塑料制成并具有微小導(dǎo)熱性。為了進(jìn)一步改善隔熱，該間隔體的厚度大于縫隙寬度，其中外殼2具有相應(yīng)的凹槽。一個(gè)用于金屬固定螺栓20頭部的墊片19由一種與間隔體13相同的材料制成。
權(quán)利要求
1.一種直線電動(dòng)機(jī)的線圈單元(1)，該線圈單元具有電磁線圈(5)、至少一個(gè)鐵心(3)以及一個(gè)包圍該線圈和鐵心(3)的外殼(2)，該外殼向著直線電動(dòng)機(jī)的一條磁軌道(11)敞開(kāi)；其中鐵心(3)與外殼(2)固定連接；其中線圈(5)通過(guò)一種澆注材料(6)固定；其中在外殼(2)內(nèi)部設(shè)有至少一個(gè)冷卻空氣通道，其特征在于，強(qiáng)制通風(fēng)的冷卻空氣通道主要是外殼(2)與具有澆鑄線圈(5)的鐵心(3)之間的較窄寬度的縫隙(16)；并且鐵心(3)通過(guò)狹窄的支承元件(4)與外殼(2)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的線圈單元，其特征在于，所述環(huán)繞的縫隙(16)的縫隙寬度小于1毫米；并且?guī)в芯€圈(5)的鐵心和外殼(2)是相互匹配的模制件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的線圈單元，其特征在于，一個(gè)用于冷卻空氣的入口(14)設(shè)置在背離磁軌道(11)的鐵心(3)的表面上，并且縫隙(16)一直引導(dǎo)到外殼(2)敞開(kāi)的底面。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的線圈單元，其特征在于，在澆注材料(6)中、尤其是在線圈(5)的繞組與鐵心(3)之間構(gòu)成附加的冷卻空氣通道(17)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的線圈單元，其特征在于，所述支承元件(4)是成形在外殼(2)上的支承突起。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的線圈單元，其特征在于，所述支承元件是獨(dú)立的具有較小導(dǎo)熱性的間隔體(13)。
7.如權(quán)利要求6所述的線圈單元，其特征在于，所述環(huán)形的、由耐壓陶瓷制成的間隔體(13)的厚度大于所述縫隙寬度，并且外殼(2)具有用于間隔體(13)的凹槽。
8.如權(quán)利要求5、6或7所述的線圈單元，其特征在于，所述支承元件(4)設(shè)置在外殼(2)的表面上，并且該表面是用于其它結(jié)構(gòu)件(15)的裝配基礎(chǔ)。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的線圈單元，其特征在于，所述外殼(2)具有用于直線導(dǎo)向元件(8)的側(cè)面的支承凸出部分(7)。
全文摘要
一種單側(cè)作用的直線電動(dòng)機(jī)的線圈單元(1)具有一個(gè)帶有線圈(5)的鐵心(3)，該線圈與鐵心(3)通過(guò)澆注材料(6)連接成一個(gè)模制件。該模制件由一個(gè)外殼(2)包圍，其中在外殼與模制件之間構(gòu)成一圈窄縫隙(16)，通過(guò)該縫隙可以透吹冷卻空氣。由此使帶有線圈(5)的鐵心(3)大面積地被冷卻，并且使外殼(2)與鐵心(3)和線圈(5)隔熱。
文檔編號(hào)H02K41/03GK1596499SQ02823797
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2002年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月29日
發(fā)明者W·安德施 申請(qǐng)人:西門子公司