WO2008087130A1 - Drehantrieb mit geraden primärteilsegmenten - Google Patents

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Gerhard Matscheko
Johannes Wollenberg
Wolfgang Wolter
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Siemens Corp
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Siemens AG
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    • H02K2201/15—Sectional machines

Definitions

  • the present invention relates to an electric drive for carrying out a pivoting or rotary movement with a secondary part and a corresponding primary part.
  • the present invention relates to a press with such a drive.
  • Press drives are today usually equipped with hydraulic drives, in particular for high press forces. These drives are limited by the possibilities of control.
  • advancing technologies in the area of material forming or separation require more drive-side integration.
  • possibilities of access to the forming or cutting process in particular also to increase the productivity of the plant.
  • Wear and thus leakage problems with hydraulic drives also increase maintenance and can pollute the environment or require increased environmental protection.
  • the hydraulic oils used must be changed after certain periods of use, which costs resources and money.
  • the object of the present invention is thus to propose an electric drive for pivoting and rotating movements, which can be realized simply and cost-effectively also for electrical machines which are produced in small numbers.
  • an electric drive for carrying out a pivoting or rotating movement with a secondary part, which is circular or arcuate, and a primary part having at least two straight primary part segments, which according to the shape of the secondary part with respect to their longitudinal directions in are arranged at a predefined angle to each other.
  • the electric motor can be optimally adapted to the specific installation conditions.
  • a straight, short stator many different variants of motors (special motors) can be realized with little effort.
  • relatively different diameters and segments of the engine can be manufactured.
  • the design, assembly and disassembly and spare parts inventory are significantly simplified by the structure of the annular motor in an axial arrangement for different diameters from the same basic elements described.
  • the air gap between the primary part and the secondary part of the drive according to the invention runs perpendicular to the rotary or pivot axis.
  • Primary part and secondary form two parallel planes, possibly slices, so that the air gap between the two parts remains constant.
  • the secondary part can also run on the surface of a cylinder jacket, so that the air gap runs parallel to the pivot axis. In the case of straight primary part segments, however, a variable air gap then results over the length of the primary part segments.
  • the secondary part can have several curved or straight secondary partial segments. This makes it easy to install.
  • straight abutment segments standard abutment segments may be used.
  • the primary part can have a plurality of primary part segments arranged radially one inside the other and / or axially one above the other.
  • a corresponding cascading of primary sub-segments is possible.
  • such a double comb arrangement of the electric drive according to the invention can be realized.
  • the mentioned cascading is also possible with regard to the secondary part.
  • the secondary part may be circular and the primary part may be curved. to be.
  • This structure allows a very cost-effective variant of a rotary drive, since the primary part, if it allows the performance, can be reduced to a minimum.
  • the secondary part is permanent magnet-free. This has the advantage that the secondary part is for a relatively cheap to manufacture and on the other hand no problem in terms of safety and maintenance, since it does not attract non-ferromagnetic ferromagnetic parts.
  • the primary part or secondary part can also be equipped with cuboid permanent magnets. Such permanent magnets are available as standard components.
  • At least two of the primary sub-segments can be moved electrically relative to one another.
  • multiple movements or superimposed movements can be generated by the electric drive.
  • several of the primary sub-segments are controlled differently among themselves and the secondary part segments of the secondary part can be moved according to each other.
  • 1 shows an embodiment of an annular Torquemo- sector of straight stator elements and rotationally symmetric, segmented reaction parts; 2 shows a secondary part segment with a plurality of permanent magnets;
  • 3 shows an embodiment of a segmented, arcuate torque motor of straight stator elements and rotationally symmetrical, segmented reaction parts; 4 shows a plan view of a primary part with a plurality of primary sub-modules, each containing primary sub-segments and
  • FIG. 5 shows a curved primary sub-module over an arcuate secondary part.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of such a rotary drive based on straight, short linear motor basic elements.
  • the annular primary part here consists of 12 straight linear motor stators as primary sub-segments 1. They are distributed uniformly around the circumference, therefore have a predetermined distance from each other and their longitudinal axes are each at an angle of 30 ° to the next primary segment 1. Die Primärteilsegmente are mechanically connected to each other here by means of a ring 2.
  • Each of the primary sub-segments 1 has its own electrical and optionally cooling connection 3.
  • annular secondary part 4 consists of 21 segmented reaction parts. This division of primary segment and secondary segment segments results in very low cogging forces.
  • FIG. 2 shows a secondary part segment 40.
  • Arranged on its surface are 10 straight permanent magnets 41, 42 of alternating polarity. With 15 such secondary part segments 40, the circular secondary part 4 of FIG 1 can be produced.
  • the air gap between the primary part and the secondary part extends in a plane which is perpendicular to the axis of rotation.
  • an engine arrangement in which the air gap has the shape of a cylinder jacket and thus extends in the axial direction parallel to the axis of rotation.
  • the secondary part is designed cylindrical in this case and the primary part segments rotate around the secondary part of the cylinder at a certain radial distance corresponding to the air gap.
  • the air gap width varies along the length of a straight primary section 1.
  • the drive is thus constructed from straight linear motor components.
  • These linear motor components (primary part / primary part segments and secondary part / secondary part segments) are attached to any, not too small in diameter element of the driven component.
  • a flywheel which drives the press rams via a crankshaft, are directly driven.
  • the secondary parts are mounted on the moving part, or the primary parts / primary part segments are mounted on the fixed part of the driven component.
  • the primary parts or primary part segments (active parts) of the motor are similar to those of a conventional linear motor (straight, cuboid) and the secondary parts or secondary part segments (passive parts) are bent in the appropriate direction depending on the size of the motor diameter.
  • a motor with a disc-shaped air gap can be constructed as a so-called double comb.
  • an increase in the drive torque and / or a separation of the functions "start-up", "high-speed” or the like can also be achieved by arranging the linear motor components on nested diameters and / or axially one above the other. In this way, a cascading of the linear motor components (basic elements) can be realized in the axial and radial directions.
  • the modular (segmented) design of the motor allows flexible and cost-effective configuration. If a small torque is required and a large motor diameter is available, it is not necessary to equip the entire circumference of the motor with primary parts.
  • a primary part on the circumference of the motor which in the context of the invention consists of at least two primary part segments, is sufficient here.
  • the linear motor principle according to the above-mentioned document DE 10 2004 045 992 Al offers, in which the permanent magnets are arranged exclusively on the primary part.
  • the primary sub-segments 1 can be grouped so that common or independent movement of the individual or grouped segments of both the rotor and the stator becomes possible. This means that either several independent movements of primary parts or primary sub-segments or their superimposed movements can be generated.
  • a cascading of these basic elements in the axial and radial direction and a common or independent movement of these elements is also possible.
  • the outer ring rotates in one direction and the inner ring in the other direction. But the two rings can as well rotate at the same or different speeds in the same direction.
  • the drive concept according to the invention can also be used for pivoting movements.
  • the drive may in principle also be constructed as in FIG. 1, but under certain circumstances a construction of, for example, FIG. 3 suffices.
  • the primary part consists of three primary sub-segments 11 which are supplied, for example, with the three lines of a 3-phase system.
  • the primary sub-segments 11 are with
  • the secondary part 14 consists of 10 segmented reaction parts which span an arc of defined size. This arc essentially determines the range of motion of the drive.
  • FIG. 3 is merely an example and, if appropriate, a drive may also be formed which has a transition from arcuate to straight sections or a transition from an axial arrangement to a radial arrangement of the air gap.
  • a drive may also be formed which has a transition from arcuate to straight sections or a transition from an axial arrangement to a radial arrangement of the air gap.
  • the variations mentioned above in connection with FIG. 1, such as cascading, permanent magnetless secondary part, etc. can also be applied to the drive of FIG. 3 for pivoting movements. This also means that possibly the primary sub-segments 11 are driven differently and / or secondary segments can be moved independently.
  • FIG. 4 A further advantageous embodiment of the drive according to the invention is shown in FIG. 4, wherein the reproduction of the secondary part is dispensed with.
  • the primary part shown here consists of six arcuate primary sub-modules 20. Each of these primary sub-modules 20 is designed ring sector-shaped. A complete ring results from rows of six primary submodules 20 adjacent to one another.
  • Each primary sub-module 20 has three primary sub-segments 21. These are interconnected within the housing of the primary sub-module 20. From the primary sub-module 20 performs a common electrical connection 22 and common cooling connections 23. This provides the user with the advantage that not every primary sub-segment must be supplied individually and the connection costs decreases accordingly.
  • FIG. 5 shows a rotary or pivoting drive which essentially corresponds to that of FIG.
  • the primary part is realized here as well as in the example of FIG. 4 with a primary submodule 20 in which, for example, three or a corresponding different number of primary subsegments are accommodated.
  • a primary submodule 20 in which, for example, three or a corresponding different number of primary subsegments are accommodated.
  • the secondary part here consists of several secondary part segments 40, as they were explained in more detail in connection with FIG. The assembly of such a drive is recognizable easily due to the few segments and modules to complete.

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Abstract

Es sollen Schwenk- und Rotationsantriebe für elektrische Maschinen geringer Stückzahl kostengünstig zur Verfügung gestellt werden. Hierzu wird ein elektrischer Antrieb vorgeschlagen, der ein Sekundärteil (4) aufweist, das kreisförmig oder bogenförmig ausgebildet ist. Das Primärteil des Antriebs besitzt mindestens zwei gerade Primärteilsegmente (1), welche entsprechend der Form des Sekundärteils (4) bezüglich ihrer Längsrichtungen in einem vordefinierten Winkel zueinander angeordnet sind. Damit kann ein Schwenk- oder Rotationsantrieb mit Linearmotor-Standardkomponenten kostengünstig aufgebaut werden.

Description

Beschreibung
Drehantrieb mit geraden Primärteilsegmenten
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb zur Durchführung einer Schwenk- oder Drehbewegung mit einem Sekundärteil und einem korrespondierenden Primärteil. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Presse mit einem derartigen Antrieb.
Bei Anwendungen der Direktantriebstechnik ist in der Regel eine hohe Anpassung des Motors an die Einbaubedingungen erforderlich. Dies führt dazu, dass mehrere Ausführungsvarianten eines Motortyps vom Hersteller bereitgestellt werden müs- sen. Darüber hinaus steigt der technologische und technische Aufwand in der Fertigung von elektrischen Maschinen mit der Vielfalt der unterschiedlichen Motortypen bzw. Baugrößen einer Produktreihe von Motoren.
In der Direktantriebstechnik werden für ring- und bogenförmige Motorgeometrien in axialer und radialer Anordnung mehrere Sonderausführungen eines einzelnen Motors dadurch realisiert, dass der komplette Motor überarbeitet wird. Diese Überarbeitung reicht von der Anschlusstechnik bis zu den elektromagne- tisch aktiven Teilen. So werden beispielsweise für verschiedene Durchmesser die Rotoren und Statoren aus unterschiedlichen Blechschnitten gefertigt. Dadurch entstehen teure technische Lösungen, verlängerte Lieferzeiten und eine erschwerte Ersatzteilhaltung für Sondermotoren.
Eine spezielle Antriebsproblematik ergibt sich für Stößel, die zum Auf- und Abbewegen des Stempels oder der Matrize einer Tiefzieh-, Stanz- oder sonstigen Presse benötigt werden. Pressenantriebe werden heute, insbesondere für hohe Pressen- kräfte, in der Regel mit Hydraulikantrieben ausgerüstet. Diese Antriebe sind von den Regelungsmöglichkeiten her begrenzt. Fortschreitende Technologien im Bereich der Materialumformung oder -trennung erfordern jedoch mehr antriebsseitige Ein- griffsmöglichkeiten auf den Umformungs- oder Schnittprozess, insbesondere auch zur Produktivitätssteigerung der Anlage. Verschleiß- und damit Undichtigkeitsprobleme bei Hydraulikantrieben erhöhen außerdem den Wartungsaufwand und können die Umwelt belasten bzw. einen erhöhten Umweltschutzaufwand erfordern. Weiterhin müssen die eingesetzten Hydrauliköle nach bestimmten Einsatzzeiten gewechselt werden, was Ressourcen und Geld kostet.
Generell wäre es also wünschenswert, für Pressen elektrische Antriebe einzusetzen, denn mit diesen bestehen bessere Regelungsmöglichkeiten. Außerdem würden dann Undichtigkeitsprobleme entfallen und auch der Wartungsaufwand sinken.
Unabhängig von der oben dargestellten Problematik der Regelbarkeit besteht bei großen elektrischen Maschinen das Problem, dass sie in der Regel speziell zu konstruieren sind und nur in kleinen Stückzahlen produziert werden. Dies führt zu verhältnismäßig hohen stückzahlbezogenen Kosten insbesondere auch bezüglich der eingesetzten Antriebe.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen elektrischen Antrieb für Schwenk- und Drehbewegungen vorzuschlagen, der einfach und kostengünstig auch für elekt- rische Maschinen, die in geringen Anzahlen produziert werden, realisiert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen elektrischen Antrieb zur Durchführung einer Schwenk- oder Drehbe- wegung mit einem Sekundärteil, das kreisförmig oder bogenförmig ausgebildet ist, und einem Primärteil, das mindestens zwei gerade Primärteilsegmente aufweist, welche entsprechend der Form des Sekundärteils bezüglich ihrer Längsrichtungen in einem vordefinierten Winkel zueinander angeordnet sind.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz gerader, kurzer Linear- Statoren als Primärteilsegmente sowie rotationssymmetrischer, gegebenenfalls segmentierter Rotoren als Grundbausteine des ring- oder bogenförmigen Motors in axialer oder radialer Anordnung kann der elektrische Motor optimal an die speziellen Einbaubedingungen angepasst werden. Mit einem geraden, kurzen Stator sind viele unterschiedliche Varianten von Motoren (Sondermotoren) mit geringem Aufwand realisierbar. So können relativ kostengünstig unterschiedliche Durchmesser und Segmente des Motors gefertigt werden. Darüber hinaus sind durch den Aufbau des ringförmigen Motors in axialer Anordnung für verschiedene Durchmesser aus den beschriebenen gleichen Grundelementen die Projektierung, die Montage und die Demontage sowie die Ersatzteilhaltung wesentlich vereinfacht.
Vorzugsweise verläuft der Luftspalt zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil des erfindungsgemäßen Antriebs senkrecht zur Dreh- oder Schwenkachse. Primärteil und Sekundärteil bilden dabei zwei parallele Ebenen, gegebenenfalls Scheiben, so dass der Luftspalt zwischen beiden teilen konstant bleibt. Alternativ kann das Sekundärteil auch an der Oberfläche eines Zylindermantels verlaufen, so dass der Luftspalt parallel zu der Dreh- oder Schwenkachse verläuft. Bei geraden Primärteilsegmenten ergibt sich dann jedoch ein veränderlicher Luftspalt über der Länge der Primärteilsegmente.
Das Sekundärteil kann mehrere gebogene oder gerade Sekundär- teilsegmente aufweisen. Dadurch ist es leicht montierbar. Im Falle von geraden Sekundärteilsegmenten können Standardsekundärteilsegmente verwendet werden.
Darüber hinaus kann das Primärteil mehrere radial ineinander und/oder axial übereinander angeordnete Primärteilsegmente aufweisen. Damit ist je nach Leistungsanforderung eine entsprechende Kaskadierung von Primärteilsegmenten möglich. Beispielsweise ist so eine Doppelkammanordnung des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebs realisierbar. Die erwähnte Kaska- dierung ist aber auch hinsichtlich des Sekundärteils möglich.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann das Sekundärteil kreisförmig und das Primärteil bogenförmig ausgebil- det sein. Dieser Aufbau ermöglicht eine sehr kostengünstige Variante eines Drehantriebs, da der Primärteil, sofern es die Leistung erlaubt, auf ein Minimum reduziert werden kann.
Vorzugsweise ist das Sekundärteil permanentmagnetfrei. Dies hat den Vorteil, dass das Sekundärteil zum einen verhältnismäßig günstig herzustellen ist und zum anderen hinsichtlich Sicherheit und Wartung keine Probleme bereitet, da es keine antriebsfremden ferromagnetischen Teile anzieht.
Das Primärteil oder Sekundärteil kann ferner mit quaderförmigen Permanentmagneten bestückt sein. Derartige Permanentmagnete stehen als Standardbauelemente zur Verfügung.
Weiterhin können mindestens zwei der Primärteilsegmente zueinander elektrisch verfahrbar sein. Dadurch können mehrere Bewegungen oder überlagerte Bewegungen durch den elektrischen Antrieb erzeugt werden. Gleiches gilt, wenn mehrere der Primärteilsegmente untereinander verschieden angesteuert werden und die Sekundärteilsegmente des Sekundärteils entsprechend zueinander bewegt werden können.
Besondere Vorteile bieten die erfindungsgemäßen Antriebe bei anzutreibenden Bauteilen mit relativ großen Durchmessern und gleichzeitig relativ kleinen Drehzahlen, wie sie im Bereich großer Pressen vorliegen. Insbesondere kann durch eine flexiblere Sollwertvorgabe und eine hohe Regelgüte des elektrischen Direktantriebs eine Prozessoptimierung beim Tiefziehen bzw. Stanzen erfolgen. Des Weiteren ist auch eine Skalierbar- keit der Antriebsleistung durch den baukastenmäßigen Aufbau des Motors gewährleistet. Die flexiblere Projektierung des Antriebs durch Variation von Serien-, Parallel- oder Einzel- anschaltungen der Primärteilsegmente an einem oder mehreren Umrichtern stellt einen weiteren Vorteil dar. So ist eine Speisung über mehrere, eventuell kostengünstigere, Umrichter möglich . Aufgrund des Einsatzes von geraden Primärteilsegmenten, die als Standardkomponenten bezeichnet werden können und die mit einfachen eventuell vorhandenen Produktionsmitteln in großen Stückzahlen hergestellt werden können, sind niedrige Herstel- lungskosten des Motors auch für große elektrische Maschinen möglich. Die eingesetzten Standardkomponenten führen auch zu einer einfachen und kostengünstigen Montage des Motors beim Maschinenhersteller. Außerdem gewährleisten sie eine einfache und kostengünstige Austauschbarkeit der Motorkomponenten nach einem Ausfall und somit eine höhere Anlagenverfügbarkeit. Schließlich ist auch eine Ersatzteilbevorratung ohne hohe Kosten erzielbar.
Gegenüber Hydraulikantrieben ist noch zu erwähnen, dass der bereitgestellte elektrische Antrieb im Grunde genommen verschließfrei arbeitet. Dies führt ebenfalls zu einer höheren Anlagenverfügbarkeit .
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
FIG 1 ein Ausführungsbeispiel eines ringförmigen Torquemo- tors aus geraden Statorelementen und rotationssymmetrischen, segmentierten Reaktionsteilen; FIG 2 ein Sekundärteilsegment mit mehreren Permanentmagneten;
FIG 3 ein Ausführungsbeispiel eines segmentierten, bogenförmigen Torquemotors aus geraden Statorelementen und rotationssymmetrischen, segmentierten Reaktionsteilen; FIG 4 eine Draufsicht auf ein Primärteil mit mehreren Primärteilmodulen, die jeweils Primärteilsegmente enthalten und
FIG 5 ein bogenförmiges Primärteilmodul über einem bogenförmigen Sekundärteil.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die Anforderungen an die flexible Anpassung eines elektrischen Motors an die Einbaubedingungen in der Direktantriebstechnik und eine technisch einfachere Motorfertigung einer Vielfalt von ring- und bogenförmigen Sondermotoren in axialer und radialer Anordnung kann durch den erfindungsgemäßen Einsatz gerader, kurzer Linearmotor-Statoren als Grundelemente des Stators sowie optional runder, bogenförmiger, rotationssymmetrischer, gegebenenfalls segmentierter Rotoren erfüllt werden. Damit können gleiche Statorelemente für verschiedene Durchmesser verwendet werden. Die Möglichkeit dieses Motoraufbaus ist für alle Wirkprinzipien von Linearmotoren gegeben, insbesondere für permanenterregte Synchronmotoren mit Permanentmagneten im Rotor oder im Stator.
In FIG 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines derartigen auf geraden, kurzen Linearmotor-Grundelementen basierenden Rotationsantriebs wiedergegeben. Das ringförmige Primärteil besteht hier aus 12 geraden Linearmotor-Statoren als Primärteilsegmente 1. Sie sind gleichmäßig am Umfang verteilt, weisen da- her zueinander einen vorgegebenen Abstand auf und ihre Längsachsen stehen jeweils in einem Winkel von 30° zum nächsten Primärteilsegment 1. Die Primärteilsegmente 1 sind hier mit Hilfe eines Rings 2 mechanisch miteinander verbunden. Jedes der Primärteilsegmente 1 weist seinen eigenen elektrischen und gegebenenfalls Kühlanschluss 3 auf.
Unterhalb des ringförmigen Primärteils mit den Primärteilsegmenten 1 ist in FIG 1 ein ebenfalls ringförmiges Sekundärteil 4 zu erkennen. Es besteht hier aus 21 segmentierten Reakti- onsteilen. Durch diese Aufteilung von Primärteilsegmenten und Sekundärteilsegmenten ergeben sich sehr geringe Rastkräfte.
FIG 2 zeigt ein Sekundärteilsegment 40. Auf seiner Oberfläche sind bogenförmig 10 gerade Permanentmagnete 41, 42 mit ab- wechselnder Polarität angeordnet. Mit 15 derartigen Sekundärteilsegmenten 40 lässt sich das kreisförmige Sekundärteil 4 von FIG 1 herstellen. Der Luftspalt zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil verläuft in einer Ebene, die senkrecht zur Rotationsachse steht. Denkbar ist aber auch, wie bereits erwähnt, eine Motoranordnung, bei der der Luftspalt die Form eines Zylinder- mantels besitzt und damit in axialer Richtung parallel zur Rotationsachse verläuft. Das Sekundärteil ist in diesem Fall zylinderförmig gestaltet und die Primärteilsegmente umlaufen den Sekundärteilzylinder in einem gewissen radialen Abstand, der dem Luftspalt entspricht. Die Luftspaltbreite variiert entlang der Länge eines geraden Primärteilsegments 1.
Bei permanenterregten Synchronmotoren mit Permanentmagneten im Rotor gemäß der Bauform von FIG 1 können keilförmige aber auch gerade Permanentmagnete gleicher Größe in rotationssym- metrischer Anordnung für verschiedene Durchmesser verwendet werden. Zur Vermeidung eines unerwünschten magnetischen Felds herkömmlicher Synchron-Linearmotor-Sekundärteile, welche mit Permanentmagneten bestückt sind, kann hier auch ein Linearmotoraufbau mit permanentmagnetlosem Sekundärteil gewählt wer- den, wie er beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2004 045 992 Al beschrieben ist.
Anstatt der klassischen elektrischen Maschine mit Stator und Rotor für Rotationsbewegungen wird der Antrieb hier also aus geraden Linearmotor-Komponenten aufgebaut. Diese Linearmotor- Komponenten (Primärteil/Primärteilsegmente und Sekundärteil/ Sekundärteilsegmente) werden dabei an einem beliebigen, im Durchmesser nicht zu kleinen Element des anzutreibenden Bauteils angebracht. Beispielsweise kann eine Schwungscheibe, welche über eine Kurbelwelle die Pressenstößel antreibt, direkt angetrieben werden. Die Sekundärteile werden dabei auf dem beweglichen Teil, das oder die Primärteile/Primärteilsegmente werden auf dem feststehenden Teil des anzutreibenden Bauteils angebracht. Die Primärteile bzw. Primärteilsegmente (Aktivteile) des Motors gleichen denen eines herkömmlichen Linearmotors (gerade, quaderförmig) und die Sekundärteile bzw. Sekundärteilsegmente (Passivteile) sind je nach Größe des Motordurchmessers in der entsprechenden Richtung gebogen. Zur Steigerung der Antriebsleistung und/oder zur Neutralisierung der nach außen wirkenden Anziehungskräfte zwischen den Primär- und Sekundärteilsegmenten kann ein Motor mit scheibenförmigem Luftspalt als so genannter Doppelkamm aufgebaut werden. Darüber hinaus kann eine Steigerung des Antriebsmoments und/oder eine Trennung der Funktionen „Anlauf", „Schnelllauf" oder ähnliches auch dadurch erreicht werden, dass die Linearmotor-Komponenten auf ineinander geschachtelten Durchmessern und/oder axial übereinander angeordnet wer- den. Auf diese Weise lässt sich eine Kaskadierung der Linearmotor-Komponenten (Grundelemente) in axialer und radialer Richtung realisieren.
Der baukastenmäßige (segmentierte) Aufbau des Motors erlaubt eine flexible und kostengünstige Projektierung. Wird ein kleines Drehmoment gefordert und steht ein großer Motordurchmesser zu Verfügung, so muss nicht der gesamte Motorumfang mit Primärteilen bestückt werden. Im Prinzip genügt hier ein Primärteil am Motorumfang, das im Rahmen der Erfindung aus mindestens zwei Primärteilsegmenten besteht. Für Motoren, die am Umfang nicht vollständig mit Primärteilen bestückt werden müssen, bietet sich das Linearmotor-Prinzip gemäß der oben genannten Druckschrift DE 10 2004 045 992 Al an, bei dem die Permanentmagnete ausschließlich am Primärteil angeordnet sind.
Darüber hinaus können die Primärteilsegmente 1 gruppiert werden, so dass eine gemeinsame oder eine unabhängige Bewegung der einzelnen oder gruppierten Segmente sowohl des Rotors als auch des Stators möglich wird. Dies bedeutet, dass entweder mehrere unabhängige Bewegungen von Primärteilen bzw. Primärteilsegmenten oder aber deren überlagerte Bewegungen erzeugt werden können. Eine Kaskadierung dieser Grundelemente in axialer und radialer Richtung und eine gemeinsame oder unabhän- gige Bewegung dieser Elemente ist ebenfalls möglich. So ist beispielsweise eine konzentrische Anordnung denkbar, deren äußerer Ring in die eine Richtung und deren innerer Ring in die andere Richtung dreht. Die beiden Ringe können aber auch mit gleicher oder unterschiedlicher Geschwindigkeit in die gleiche Richtung drehen.
Das erfindungsgemäße Antriebskonzept lässt sich auch für Schwenkbewegungen einsetzen. Hierzu kann der Antrieb zwar prinzipiell auch so aufgebaut werden wie in FIG 1, unter Umständen genügt aber ein Aufbau beispielsweise gemäß FIG 3. Dort besteht das Primärteil aus drei Primärteilsegmenten 11, die beispielsweise mit den drei Strängen eines 3-Phasen- Systems versorgt werden. Die Primärteilsegmente 11 sind mit
Hilfe eines bogenförmigen Halteelements 12 mechanisch miteinander verbunden.
Wie oben bereits angedeutet wurde, kann prinzipiell auch ein einzelner kurzer Linear-Stator, d. h. ein Primärteilsegment, einen Kreis mit relativ kleinem Durchmesser antreiben. Dabei kommt es jedoch wegen der Stator-Enden und aufgrund ungleichmäßiger Überdeckung der Phasenstränge zu hohen Rastmomenten und hoher Drehmomentenwelligkeit . Dies kann durch den Einsatz von drei Statoren bzw. Primärteilsegmenten mit entsprechendem Winkel-Versatz und elektrischer Ansteuerung vollkommen ausgeglichen werden.
Das Sekundärteil 14 besteht entsprechend dem Beispiel von FIG 3 aus 10 segmentierten Reaktionsteilen, die einen Bogen definierter Größe aufspannen. Dieser Bogen bestimmt im Wesentlichen den Bewegungsumfang des Antriebs.
Die in FIG 3 dargestellte Ausführungsform stellt lediglich ein Beispiel dar und es kann gegebenenfalls auch ein Antrieb ausgebildet werden, der einen Übergang von bogenförmigen zu geraden Abschnitten bzw. einen Übergang von einer axialen Anordnung zu einer radialen Anordnung des Luftspalts aufweist. Ebenso können die oben im Zusammenhang mit FIG 1 angeführten Variationen wie Kaskadierung, permanentmagnetloses Sekundärteil, etc. auch auf den Antrieb von FIG 3 für Schwenkbewegungen angewandt werden. Dies bedeutet auch, dass gegebenenfalls die Primärteilsegmente 11 unterschiedlich angesteuert und/oder Sekundärteilsegmente unabhängig voneinander bewegt werden können.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Antriebs ist in FIG 4 dargestellt, wobei auf die Wiedergabe des Sekundärteils verzichtet ist. Das dargestellte Primärteil besteht hier aus sechs bogenförmigen Primärteilmodulen 20. Jedes dieser Primärteilmodule 20 ist ringsektorförmig ausgestaltet. Ein kompletter Ring ergibt sich durch aneinan- der reihen von hier sechs Primärteilmodulen 20.
Jedes Primärteilmodul 20 weist drei Primärteilsegmente 21 auf. Diese sind innerhalb des Gehäuses des Primärteilmoduls 20 miteinander verschaltet. Aus dem Primärteilmodul 20 führt ein gemeinsamer Elektroanschluss 22 sowie gemeinsame Kühlanschlüsse 23. Damit besteht für den Anwender der Vorteil, dass nicht jedes Primärteilsegment einzeln versorgt werden muss und der Anschlussaufwand sinkt entsprechend.
FIG 5 zeigt schließlich einen Dreh- oder Schwenkantrieb, der im Wesentlichen dem von FIG 3 entspricht. Das Primärteil ist jedoch hier wie auch in dem Beispiel von FIG 4 mit einem Primärteilmodul 20 realisiert, in dem beispielsweise drei oder eine entsprechende andere Anzahl an Primärteilsegmenten un- tergebracht ist. In der perspektivischen Darstellung von
FIG 5 sind der Elektroanschluss 22 und die Kühlanschlüsse 23 gut zu erkennen. Das Sekundärteil besteht hier aus mehreren Sekundärteilsegmenten 40, wie sie im Zusammenhang mit FIG 2 näher erläutert wurden. Die Montage eines derartigen Antriebs ist erkennbar leicht aufgrund der wenigen Segmente und Module zu vollziehen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrischer Antrieb zur Durchführung einer Schwenk- oder Drehbewegung mit - einem Sekundärteil (4,14), das kreisförmig oder bogenförmig ausgebildet ist, und
- einem Primärteil, das mindestens zwei gerade Primärteilsegmente (1,11) aufweist, welche entsprechend der Form des Sekundärteils (4,14) bezüglich ihrer Längsrichtungen in einem vordefinierten Winkel zueinander angeordnet sind.
2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, wobei der Luftspalt zwischen Primärteil und Sekundärteil (4,14) senkrecht zur Dreh- oder Schwenkachse verläuft.
3. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Sekundärteil (4,14) mehrere gebogene oder gerade Sekundärteilsegmente aufweist.
4. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Primärteil mehrere radial ineinander und/oder axial übereinander angeordnete Primärteilsegmente (1,11) aufweist .
5. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 4, der in Doppelkammanordnung aufgebaut ist.
6. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sekundärteil (4,14) kreisförmig und das Pri- märteil bogenförmig ausgebildet ist.
7. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sekundärteil (4,14) permanentmagnetfrei ist.
8. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Primärteil oder das Sekundärteil (4,14) mit quaderförmigen Permanentmagneten bestückt ist.
9. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei der Primärteilsegmente (1,11) zueinander elektrisch verfahrbar sind.
10. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere der Primärteilsegmente untereinander verschieden ansteuerbar und Sekundärteilsegmente (1,11) des Sekundärteils (4,14) entsprechend zueinander bewegbar sind.
11. Presse mit einem elektrischen Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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