具有传感器单元和模块式定子结构的直线电动机制造技术

本发明专利技术涉及一种直线电动机，其包含至少一个定子装置(14)和至少一个转子装置(12)，该定子装置具有多个极性不同的永久磁铁(18、18-1、18-2)和至少一个载轨(24),该转子装置具有至少三个电线圈(44)和至少一个可支撑或支撑在定子装置(14)的载轨(24)上的支撑器件(26)，其中转子装置(12)和定子装置(14)通过永久磁铁(18、18-1、18-2)的磁场与必要时通电的线圈(44)的磁场之间的相互作用相互相对地沿着由载轨(24)确定的行驶方向(FR)来回运动，其中定子装置(14)由至少一个定子模块(16-1、16-2)构成，其中该定子模块(16-1、16-2)这样设计，即定子装置(16)能够由两个或多个依次设置的定子模块(16-1、16-2)构成，并且其中在定子模块(16-1、16-2)上设置至少一个通过转子装置(12)的传感器单元(52-1、52-2)能够扫描的测量轨迹(40、40-1、40-2、40-3)，该测量轨迹基本上与行驶方向平行。按本发明专利技术建议，在转子装置(12)上设置至少两个扫描测量轨迹(40、40-1、40-2、40-3)的传感器单元(52-1、52-2)，它们在转子装置(12)的行驶方向(FR)上相互以一定的间距(SA)设置，使得当转子装置(12)设置在两个定子模块(16-1、16-2)之间的连接位置(64、L)上时能够分别通过这两个传感器单元(52-1、2-2)中的一个扫描相邻定子模块上的各测量轨迹(40、40-1、40-2、40-3)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有传感器单元和模块式定子结构的直线电动机
本专利技术涉及一种直线电动机，其包含至少一个定子装置和至少一个转子装置，该定子装置具有多个极性不同的永久磁铁和至少一个载轨,该转子装置具有至少三个电线圈和至少一个可支撑在或支撑在定子装置的载轨上的支撑器件，其中转子装置和定子装置通过永久磁铁的磁场与必要时通电的线圈的磁场之间的相互作用相互相对地沿着由载轨确定的行驶方向来回运动，其中定子装置由至少一个定子模块构成，其中该定子模块这样设计，即定子装置能够由两个或多个依次设置的定子模块构成，并且在定子模块上设置至少一个通过转子装置的传感器单元可扫描的测量轨迹，该测量轨迹基本上与行驶方向平行。
技术介绍
这种直线电动机例如由EP2288008A2已知。已示出的是，当结合相互连接的定子模块来应用可扫描的测量轨迹时存在的问题是，在多个定子模块相互排成一列时受结构和/或生产制约会产生空隙。该空隙在两个相邻的定子模块之间不总是相同的，可能会在一定的范围内变化。按EP2288008A2规定，该测量轨迹构成为连续的，即跨接可能的空隙。因此产生了长的一体化的测量轨迹，它的制造和安放是复杂且昂贵的。由于该空隙还可能在精确定位时产生问题和/或误差。如果例如以具有一米的可行驶长度的直线电动机(其由四个相同长度的定子模块组装而成)为出发点，则总体上具有三个空隙。如果以数量级为1毫米的空隙为出发点，则每0.25m产生1mm的定位中的系统误差。该可行驶的路程应因此实际上是1米加3毫米。如果不能在定位时考虑该误差，则视应用情况而定具有不期望的影响。尤其当申请人在装置(自动滴管)中应用直线电动机时，出现了精确定位，因此借助直线电动机移动的滴管针能够精确地朝所属的(在吸移过程中固定的)试验容器定位。例如2-3毫米的偏差可能导致，滴管针不能居中地引入试验容器中，而是非常靠近它的边缘，这就试验液体的均匀提取而言(滴管针和试验容器内壁之间的毛细力；试验液体更强地粘附在试验容器边缘上等情况)可能是不利的。在极端情况下该位置误差还可能导致，滴管针被试验容器的边缘堵住不能进入试验容器中，这甚至可能会引起损坏。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是，改进模块式构成的直线电动机，以便能够避免上述缺点。为此按本专利技术建议，在转子装置上设置至少两个扫描测量轨迹的传感器单元，它们在转子装置的行驶方向上相互以一定的间距设置，使得当转子装置设置在两个定子模块之间的连接位置上时，能够分别通过这两个传感器单元中的一个扫描相邻定子模块上的各测量轨迹。通过同时地扫描相邻定子模块上的测量轨迹，能够确定相邻的定子模块或测量轨迹之间的间距有多大。该间距或空隙尤其示出了测量轨迹相对于预料值的位移，该位移是可通过传感器单元扫描和评估的，该预料值例如必须在测量轨迹连续时测量。相应地，例如就行驶路程的零点而言在定子装置的端部上能够通过修正功能确定转子装置的准确位置，在该修正功能中考虑相邻的定子模块之间的间距/空隙的规模。如果示例性地以两个相邻的定子模块之间的间距(约1毫米)为出发点，则根据已经在哪些定子模块上进行了位置测量，即根据已经(完全)驶越了多少个空隙，转子装置的位置能够就定子装置的零点而言以该间距/空隙的总和进行修正。只借助第二定子模块上的测量轨迹(以定子装置的零点为出发点)测得位置例如必须修正1毫米，为了在定子模块长度为0.25m时以零点为出发点到达0.4m的位置，在考虑两个第一定子模块之间的1毫米的间距时，转子装置必须定位在0.399m处。该定子模块优选设计成板状并且具有两个在两个模块端部之间延伸的纵侧面，其中该定子模块还优选具有在横向方向上设置在纵侧面之间的凹陷处，在该凹陷处中设置有永久磁铁。该至少一个测量轨迹在此沿横向方向设置在纵侧面中的一个和永久磁铁之间。建议，永久磁铁构成为扁杆状，使得它的各长侧面指向定子模块的纵侧面的方向，其中永久磁铁的纵侧面和定子模块的纵侧面优选相互倾斜地定向，优选以与直角偏差约1至10度的角度倾斜。在这些纵侧面上可设置各自的载轨，其形式优选是朝上拱起的型材，它尤其在侧面从定子模块上突出来。这种型材能够与转子装置上的互补的型材处于啮合状态或达成啮合，因此转子装置沿着该型材在定子装置上滑动。优选在转子装置上设置磁性的接地片，在该接地片上设置被各线圈缠绕的接地元件，其中接地元件优选面向永久磁铁，尤其就定子装置的正常运行的布局而言从转子装置指向下方，并且优选朝下通过线圈突出来。还建议，该至少一个定子模块具有第一和第二模块端部，其中这些模块端部这样设计，即在第一定子模块的第一模块端部和第二定子模块的第二端部之间能够建立或已建立形锁合的连接。这种以形锁合连接为目的结构能够使定子模块精确地排成一列，其中相邻的定子模块之间的空隙或间距能够保持较小。此外，这种形锁合连接可实现直线电动机的由定子模块构成的定子装置的简单结构。该形锁合连接还优选设计成可松脱的，因此由定子模块构成的定子装置也能再次划分为单个的定子模块。在构建或改建定子装置时，在保养时(例如在更换单个定子模块时)，以及在再次将直线电动机的定子模块用于其它上一级的装置时，这一点可实现高的灵活性。优选的是，定子模块的第一模块端部具有在纵向方向上突出来的连接部段，并且第二模块端部具有在纵向方向上构成的连接容纳部，使得在两个相邻的定子模块的连接状态下能够在第一定子模块的连接部段和第二定子模块的连接容纳部之间能够建立或已建立形锁合连接。该连接容纳部优选这样设置，即它位于永久磁铁的下方，因此它们在两个相邻的定子模块相连时产生了沿行驶方向连续的永久磁铁的行列。在定子模块能够设置多个洞口，它们这样设置，即定子模块借助螺栓或螺钉固定在上一级装置的框架上。此外还建议，在至少一个定子模块上设置多个测量轨迹，优选一个测量轨迹用来扫描相关定子模块上的绝对位置，优选一个测量轨迹用来扫描沿着定子模块的预定的增量，优选一个测量轨迹用来确定定子单元内的定子模块。根据测量轨迹的数量和构造，借助不同的测量轨迹能够确定转子单元相对于定子装置或相对于定子装置的特定定子模块的位置。在具有多个测量轨迹的情况下，每个测量轨迹的不同的获知的位置值相互对比，并且以这种方式探测或计算出尽可能准确的位置值。此外如果传感器单元中的一个对于测量轨迹中的一个来说失灵了，也可运行该直线电动机，因为还可评估其它测量轨迹的其它传感器单元的测量值。还可考虑的是，这些测量轨迹在相邻的定子模块上构造得相同。尽管如此，如果能够确定测量是在哪个定子模块上进行，则在这种情况下也可实现准确的定位。设置在转子装置上的传感器单元优选这样构成，即它们能够扫描多个测量轨迹，其中它们优选包含多个分配于各测量轨迹的传感器。可针对每个测量轨迹设置一个传感器。此外还可考虑的是，必要时还可根据测量轨迹自身是如何设计的，来扫描各测量轨迹的不同长度的区域。转子装置可包含用来控制线圈中的电流的电路，其中该电路优选这样设计，即根据转子装置的当前位置和期望的待到达的位置在线圈中产生相应的电流，以使转子装置相对于定子装置产生期望的运动。在此上下文中还建议，该电路这样设计，即就定子装置而言确定转子装置的位置和/或速度和/或加速度，其中它优选包含评估装置，该评估单元以由传感器单元探测到的扫描信号为基础产生与位置有关的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直线电动机，其包含：至少一个定子装置(14)，该定子装置具有多个极性不同的永久磁铁(18、18‑1、18‑2)和至少一个载轨(24)；以及至少一个转子装置(12)，该转子装置具有至少三个电线圈(44)和至少一个能够支撑或支撑在定子装置(14)的载轨(24)上的支撑器件(26)，其中转子装置(12)和定子装置(14)通过永久磁铁(18、18‑1、18‑2)的磁场与必要时通电的线圈(44)的磁场之间的相互作用相互相对地沿着由载轨(24)确定的行驶方向(FR)来回运动，其中定子装置(14)由至少一个定子模块(16‑1、16‑2)构成，其中该定子模块(16‑1、16‑2)这样设计，即定子装置(16)能够由两个或多个依次设置的定子模块(16‑1、16‑2)构成，并且其中在定子模块(16‑1、16‑2)上设置至少一个通过转子装置(12)的传感器单元(52‑1、52‑2)能够扫描的测量轨迹(40、40‑1、40‑2、40‑3)，该测量轨迹基本上与行驶方向(FR)平行，其特征在于，在转子装置(12)上设置至少两个扫描测量轨迹(40、40‑1、40‑2、40‑3)的传感器单元(52‑1、52‑2)，它们在转子装置(12)的行驶方向(FR)上相互以一定的间距(SA)设置，使得当转子装置(12)设置在两个定子模块(16‑1、16‑2)之间的连接位置(64、L)上时能够分别通过这两个传感器单元(52‑1、52‑2)中的一个扫描相邻定子模块上的各测量轨迹(40、40‑1、40‑2、40‑3)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.02 DE 102011085636.61.一种直线电动机，其包含定子装置(14)和至少一个转子装置(12)，该定子装置由至少一个定子模块(16-1、16-2)形成，所述定子模块具有多个极性不同的永久磁铁(18、18-1、18-2)和至少一个载轨(24),该转子装置具有至少三个电线圈(44)和至少一个可支撑或支撑在定子模块(16-1、16-2)的载轨(24)上的支撑器件(26)，其中转子装置(12)和定子装置(14)通过所述定子模块(16-1、16-2)的永久磁铁(18、18-1、18-2)的磁场与必要时通电的线圈(44)的磁场之间的相互作用相互相对地沿着由载轨(24)确定的行驶方向(FR)来回运动，其中在定子模块(16-1、16-2)上设置至少一个通过转子装置(12)的传感器单元(52-1、52-2)可扫描的测量轨迹(40、40-1、40-2、40-3)，该测量轨迹基本上与行驶方向平行，其特征在于，所述定子模块(16-1、16-2)被形成为使得形成具有两个或更多个连续设置的定子模块(16-1、16-2)的定子装置(14)，其中在相邻的定子模块(16-1、16-2)上的测量轨迹相同地形成，并且在转子装置(12)上设置至少两个扫描测量轨迹(40、40-1、40-2、40-3)的传感器单元(52-1、52-2)，它们在转子装置(12)的行驶方向(FR)上相互以一定的间距(SA)设置，使得当转子装置(12)设置在两个定子模块(16-1、16-2)之间的连接位置(64、L)上时能够分别通过这两个传感器单元(52-1、52-2)中的一个扫描相邻定子模块上的各测量轨迹(40、40-1、40-2、40-3)。2.根据权利要求1所述的直线电动机，其特征在于，该定子模块(16-1、16-2)设计成板状并且具有两个在两个模块端部(54、56)之间延伸的纵侧面(20)，其中该定子模块(16-1、16-2)优选具有在横向方向上设置在纵侧面(20)之间的凹陷处(22)，在该凹陷处中设置有永久磁铁(18、18-1、18-2)。3.根据权利要求2所述的直线电动机，其特征在于，该至少一个测量轨迹(40、40-1、40-2、40-3)沿横向方向设置在纵侧面(22)中的一个和永久磁铁(18、18-1、18-2)之间。4.根据权利要求2或3所述的直线电动机，其特征在于，在这些纵侧面(22)上可设置各自的载轨(24)，其形式优选是朝上拱起的型材，它尤其在侧面从定子模块(16-1、16-2)上突出来。5.根据权利要求1-3中任一项所述的直线电动机，其特征在于，在转子装置(12)上设置磁性的接地片(46、48)，在该接地面上设置被各线圈(44)缠绕的接地元件(46)，其中接地元件(46)优选面向永久磁铁(18、18-1、18-2)，尤其就定子装置(14)的符合运行的布局而言从转子装置(12)指向下方，并且优选朝下通过线圈(44)突出来。6.根据权利要求1-3中任一项所述的直线电动机，其特征在于，该至少一个定子模块(16-1、16-2)具有第一和第二模块端部(54、56)，其中这些模块端部(54、56)这样设计，即在第一定子模块(16-1)的第一模块端部(54)和第二定子模块(16-2)的第二端部(56)之间能够建立或已建立形锁合的连接。7.根据权利要求6所述的直线电动机，其特征在于，定子模块的第一模块端部(54)具有在纵向方向上突出来的连接部段(58)，并且第二模块端部(56)具有在纵向方向上构成的连接容纳部(60)，使得在两个相邻的定子模块(16-1、16-2)的连接状态下能够在第一定子模块(16-1)的连接部段(58)和第二定子模...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·霍夫斯蒂特尔，E·纳罗奇，H·罗默尔，V·科斯特，
申请(专利权)人：哈美顿博纳图斯股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH