(57)【要約】少量の電気機械用の旋回駆動装置あるいは回転駆動装置を安価に製造できるようにする。そのために、環状あるいは円弧状に形成された二次側部品（４）を有する電動駆動装置を提案する。この電動駆動装置の一次側部品は少なくとも２個の直線形一次側部品セグメント（１）を有し、これらの一次側部品セグメント（１）は相互にその長手方向に関して二次側部品（４）の形状に相応して所定の角度を成して配置されている。これによって、旋回駆動装置あるいは回転駆動装置はリニアモータの標準構成要素で安価に構成できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回運動あるいは回転運動を実施するための電動駆動装置であって、
環状あるいは円弧状に形成された二次側部品（４、１４）と、
少なくとも２個の直線形一次側部品セグメント（１、１１）を有し、それらの一次側部  品セグメント（１、１１）が相互にその長手方向に関して二次側部品（４、１４）の形  状に相応して所定の角度を成して配置されている一次側部品と、
を備えていることを特徴とする旋回運動あるいは回転運動を実施するための電動駆動装置。
【請求項２】
一次側部品と二次側部品（４、１４）との間の空隙が、回転軸線あるいは旋回軸線に対して垂直に延びていることを特徴とする請求項１に記載の電動駆動装置。
【請求項３】
二次側部品（４、１４）が、湾曲形あるいは直線形の複数の二次側部品セグメントを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動駆動装置。
【請求項４】
一次側部品が、互いに半径方向に入り組みおよび／又は軸方向に重なり合って配置された複数の一次側部品セグメント（１、１１）を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動駆動装置。
【請求項５】
二重櫛形配置（Doppelkammanordnung）で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電動駆動装置。
【請求項６】
二次側部品（４、１４）が環状に、一次側部品が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電動駆動装置。
【請求項７】
一次側部品に永久磁石が装着されており、二次側部品（４、１４）が永久磁石なしで構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電動駆動装置。
【請求項８】
一次側部品あるいは二次側部品（４、１４）が、直方体状の永久磁石を装着されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電動駆動装置。
【請求項９】
少なくとも２個の一次側部品セグメント（１、１１）が、相互に電気的に切り替え接続可能であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電動駆動装置。
【請求項１０】
複数の一次側部品セグメントが互いに別々に制御可能であり、二次側部品（４、１４）の二次側部品セグメント（４０）がこれに相応して相対移動できることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の電動駆動装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の電動駆動装置を備えていることを特徴とするプレス機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次側部品とそれに対応した一次側部品を備えた旋回運動あるいは回転運動を実施するための電動駆動装置に関する。特に本発明はそのような駆動装置を備えたプレス機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接駆動技術の用途分野において、通常、組込み条件へのモータの高い適合性が必要とされる。これはモータ製造業者に多くのモータ形式を提供することを課する。また、１つのモータ製品シリーズにおける多様のモータ形式ないし多様な構造的大きさに伴い電気機械の製造の工学的および技術的経費を高める。
【０００３】
直接駆動技術において、軸方向配置および半径方向配置における環状および円弧状モータ・ジオメトリ（配列形状）に対して、個別モータの多くの特殊仕様を実現するにはモータが過剰加工されることが必要となる。その過剰加工は接続技術から電磁活性部品までに亘る。即ち、例えば異なったモータ直径に対して、ロータとステータは異なった積層鋼板で作られる。このために、特殊モータに対する高価な技術的処置、長い納期および困難な予備品保管が生ずる。
【０００４】
駆動装置の特別な問題は、深絞りプレス、打抜きプレスあるいは他のプレス機械におけるプランジャやダイスを昇降運動するために必要とされるラムにおいて生ずる。プレス駆動装置には今日、特に大きなプレス力に対しては、一般に液圧駆動装置が装備されている。これらの駆動装置は制御可能性により制限されている。しかし、材料変形や材料切断の加工分野の進展技術が、特に設備の生産性向上のためにも変形工程や切断工程について一層の駆動装置側の処置を要求している。さらに、液圧駆動装置における摩耗従って漏れの問題は保全費を高め、環境汚染を生じ、ないしはより高い環境汚染防止費を必要とする。また、採用された圧油は所定の使用期間後に交換されねばならず、これは資源と資金を要する。
【０００５】
即ち、一般にプレス機械に対して電動駆動装置を採用することが望まれる。即ち、それによれば良好な制御が可能となり、また、漏れの問題も無くなり、保全費も低減する。
【０００６】
大形電気機械の場合、上述した制御可能性の問題とは別に、その電気機械が一般に特別に構成され、少量しか生産されないという問題がある。これは特に採用される駆動装置に関しても生産物量に関連する比較的高いコストを生じさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００４０４５９９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、少量生産される電気機械に対しても簡単且つ安価に実現できる、旋回運動あるいは回転運動に対する電動駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は本発明に基づいて、環状あるいは円弧状に形成された二次側部品と、少なくとも２個の直線形の一次側部品セグメントを有する一次側部品であって、それらの一次側部品セグメントがその長手方向に関して二次側部品の形状に相応して相互に所定の角度を成して配置されている一次側部品とを備えた、旋回運動あるいは回転運動を実施するための電動駆動装置によって解決される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に基づいて、一次側部品セグメントとして複数の短い直線形のリニアモータステータ要素並びに軸方向配置あるいは半径方向配置における環状あるいは円弧状モータの基本部品として回転対称ロータ、場合によってセグメント分割されたロータ、を採用することによって、その電気モータは特別な組込み条件に最適に適合することができる。短い直線形のリニアモータステータ要素によって、多種多様のモータ（特殊モータ）が安価に実現できる。そのようにして、種々のモータ直径およびモータ部品セグメントが比較的安価に作れる。また、軸方向配置における環状モータを種々の直径に対して上述した同一の基礎要素から構成することによって、エンジニアリング、組立および分解並びに予備品保管が本質的に単純化される。
【００１１】
好適には、本発明に基づく駆動装置の一次側部品と二次側部品との間の空隙は回転軸線あるいは旋回軸線に対して垂直に延びている。その一次側部品と二次側部品は平行な２つの平面を形成し、特に場合によっては円板を形成し、これによって、その両部品間の空隙は一定となる。あるいはまた、この空隙が回転軸線あるいは旋回軸線に対して平行に延びるように、二次側部品が円筒状の胴の表面に沿って延びることもできる。しかし、直線形一次側部品セグメントの場合には、一次側部品セグメントの長さにわたって変化した空隙が生ずる。
【００１２】
二次側部品は複数の湾曲形あるいは直線形の二次側部品セグメントを有するようにできる。これによって、その二次側部品は容易に組み立てできる。直線形二次側部品セグメントの場合には、標準の二次側部品セグメントが利用できる。
【００１３】
また、一次側部品は互いに半径方向に入り組みおよび／又は軸方向に重なり合って配置された複数の一次側部品セグメントを有することができる。これによって、出力要求に応じて、一次側部品セグメントの相応したカスケード接続が可能となる。そのようにして例えば、本発明に基づく電動駆動装置の二重櫛形配置（Doppelkammanordnung）が実現できる。しかしまた、上述したカスケード接続は二次側部品についても可能である。
【００１４】
他の実施態様により、二次側部品を環状に、一次側部品を円弧状に形成することができる。この構造は、一次側部品数をその出力が許す範囲内で最小に減少できるので、回転駆動装置の非常に安価な形成が可能となる。
【００１５】
二次側部品は永久磁石なしで構成すると好適である。これは、一方では、二次側部品が比較的安価に製造でき、他方では、駆動部外の強磁性部品を吸引しないので、確実性と保全に関して問題が生じないという利点を有する。
【００１６】
さらに、一次側部品あるいは二次側部品には直方体状の永久磁石を装着することができる。かかる永久磁石は標準構成要素として供給可能である。
【００１７】
また、少なくとも２個の一次側部品セグメントを互いに電気式に切り替え接続可能とすることができる。これによって、この電動駆動装置による複数の運動あるいは重畳運動が発生できる。同じことは、複数の一次側部品セグメントが互いに別々に制御され、二次側部品の二次側部品セグメントがこれに相応して相対移動できるときに当てはまる。
【００１８】
本発明に基づく駆動装置は、大形プレス機械の分野に存在するような比較的大きな直径且つ比較的小さな回転数の被駆動装置において特に有利である。特に、直接電動駆動装置の柔軟な設定値指定および高い制御品質によって、深絞り加工時ないし打抜き加工時の工程最適化が得られる。さらに、モータの積木式構成によって駆動出力の拡張性も保証される。１つあるいは複数の変換装置への一次側部品セグメントの直列接続、並列接続あるいは個別接続の選定による駆動装置の柔軟な設計はもう１つの利点でもある。そのようにして、複数の、場合によっては安価な変換装置を介しての給電が可能である。
【００１９】
既存の簡単な生産手段で量産でき標準構成要素とも呼ばれる直線形の一次側部品セグメントの採用に基づいて、大形電気機械に対してもモータの安価な製造が可能となる。使用される標準構成要素はまた機械製造業者にモータの簡単且つ安価な組立を生じさせる。また、その標準構成要素は故障後におけるモータ構成要素の簡単且つ安価な交換、および従って、高い設備稼働率を保証する。さらに、高い経費を必要とせずに予備品保管も達成できる。
【００２０】
なお、上述した電動駆動装置は、液圧式駆動装置に比べて、基本的に摩耗無しに作動する。これは同様に大きな設備稼働率を生じさせる。
【００２１】
以下図を参照して本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】直線形ステータ要素とセグメント分割された回転対称反作用部品から成る環状トルクモータの実施例の斜視図。
【図２】複数の永久磁石を備えた二次側部品セグメントの斜視図。
【図３】直線形ステータ要素とセグメント分割された回転対称反作用部品から成るセ  グメント分割された円弧状トルクモータの実施例の斜視図。
【図４】それぞれ複数の一次側部品セグメントを有する複数の一次側部品モジュールを備えた一次側部品の平面図。
【図５】円弧状二次側部品上における円弧状一次側部品モジュールの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に詳述する実施例は本発明の優れた実施例である。
【実施例１】
【００２４】
直接駆動技術における組込み条件に電動モータを柔軟に適合させるという要求および軸方向配置と半径方向配置における多様な環状および円弧状の特殊モータを技術的に簡単に
製造するという要求は、ステータの基礎要素として本発明に基づく短い直線形のリニアモータステータ要素の採用と、環状、円弧状、回転対称なロータの選択的な採用、場合によってはセグメント分割されたロータの採用とによって満たされる。これによって、異なった直径に対して同形のステータ要素が利用できる。このモータ構造の方式は、リニアモータのすべての作用原理に対して適用することができ、特にロータあるいはステータに永久磁石を備えた永久励磁式同期モータに対して適用される。
【００２５】
図１に、このような短い直線形リニアモータ・基礎要素を基礎とする回転駆動装置の実施例が示されている。ここでは、環状の一次側部品は一次側部品セグメント１としての１２個の短い直線形リニアモータステータ要素から成っている。これらの一次側部品セグメント１は円周に一様に分布され、従って、相互に所定の相対間隔を有し、隣り合う一次側部品セグメント１は長手軸線が互いに３０°の角度を成している。ここでは、一次側部品セグメント１はリング２によって互いに機械的に結合されている。各一次側部品セグメント１はそれぞれ固有の電気系および場合によっては冷却系接続端子３を有している。
【００２６】
図１において、一次側部品セグメント１から成る環状の一次側部品の下側に、同様に環状の二次側部品４がある事が分かる。ここでは、その二次側部品４はセグメント分割された２１個の反作用部分（二次側部品セグメント）から成っている。このような複数の一次側部品セグメントおよび複数の二次側部品セグメントの分配によって、非常に小さなコギングトルクしか生じない。
【００２７】
図２は二次側部品セグメント４０を示している。その表面上に１０個の直線形永久磁石４１、４２が円弧状に交番磁極で配置されている。図１における環状の二次側部品４はそのような１５個の二次側部品セグメント４０で構成することができる。
【００２８】
一次側部品と二次側部品との間の空隙は回転軸線に対して垂直の平面内を延びている。しかし既に述べたように、空隙が円筒状の胴の形を有し、従って、空隙が軸方向において回転軸線に対して平行に延びるモータ構造も考えられる。この場合、二次側部品は円筒状に形成され、一次側部品セグメントは二次側部品セグメントの周りに空隙に相当する或る半径方向距離を隔てて配置される。その空隙幅は直線形一次側部品セグメント１の長さに沿って変化している。
【００２９】
ロータに永久磁石を備えた図１の構造に応じた永久励磁形同期モータの場合、同じ大きさのくさび形永久磁石も直線形永久磁石も、種々の直径の回転対称配置において利用できる。永久磁石が装備された普通のリニア同期モータの二次側部品の望ましくない磁界を防止するために、ここでも、例えば特許文献１に記載されているような永久磁石のない二次側部品を備えたリニアモータ構造も選択できる。
【００３０】
即ちここでは、駆動装置は、回転運動に対するステータとロータとを備えた旧来の電気機械の代わりに、複数の直線形リニアモータ構成要素で構成されている。これらのリニアモータ構成要素（一次側部品／一次側部品セグメントおよび二次側部品／二次側部品セグメント）は、被駆動装置の直径が過度に小さくない任意の構成要素に設けられる。例えばクランク軸を介してプレスラムを作動するはずみ車が直接駆動できる。その場合、複数の二次側部品は被駆動装置の可動部品上に設けられ、１つあるいは複数の一次側部品／一次側部品セグメントは固定部品上に設けられる。このモータの一次側部品ないし一次側部品セグメント（能動部品）は、普通のリニアモータのそれと同じであり（直線形、直方体形）、二次側部品ないし二次側部品セグメント（受動部品）は、モータ直径の大きさに応じて相応した方向に湾曲されている。
【００３１】
駆動出力を増大するためおよび／又は一次側部品セグメントと二次側部品セグメントとの間における外向きに作用する吸引力を中和するために、モータは円板状空隙によりいわゆる二重櫛型として構成される。また、駆動トルクの増大および／又は「始動」や「高速運転」などの機能分離は、複数のリニアモータ構成要素を、互いに組み込んだ直径上に、および／又は軸方向に重ね合わせて、配置することによっても得られる。このようにして、軸方向および半径方向におけるリニアモータ構成要素（基礎要素）のカスケード接続が実現できる。
【００３２】
モータの積木式（セグメント分割式）構成は柔軟で安価な設計を可能とする。小さなトルクが要求され、大きなモータ直径が利用されるときには、複数の一次側部品をモータ全周に装着する必要はない。原理的にここでは、本発明では、少なくとも２個の一次側部品セグメントから成る１つの一次側部品がモータ円周上にあれば十分である。全周にわたり複数の一次側部品が装着される必要がないモータに対しては、永久磁石が一次側部品だけに配置される上述した特許文献１におけるリニアモータ原理が適用できる。
【００３３】
さらに、複数の一次側部品セグメントをグループ化することができ、これにより、ロータ並びにステータにおける個々のセグメントあるいはセグメント群を共通して又は独立して動かすことができる。これは、一次側部品ないし一次側部品セグメントの複数の独立した運動を行なうことができるか、あるいは重畳された運動を行うことができることを意味する。これらの基礎要素の軸方向および半径方向におけるカスケード接続およびこれらの基礎要素の共通のあるいは独立した運動も同様にできる。そのようにして例えば、外側リングが一方向に回転し、内側リングが反対方向に回転する同心的配置が考えられる。しかし、内外両リングが同一速度あるいは異なった速度で同一方向に回転することもできる。
【実施例２】
【００３４】
本発明に基づく駆動コンセプトは旋回運動に対しても採用できる。このために、その駆動装置は原理的には図１に示されているようにも構成できるが、事情によっては例えば図３に応じた構成で十分である。そこでは、一次側部品は３個の一次側部品セグメント１１から成り、それらの一次側部品セグメント１１は例えば三相の３本の導線で給電される。それらの一次側部品セグメント１１は円弧状の保持要素１２によって機械的に互いに結合されている。
【００３５】
既に上述したように、原理的には、１つの短いリニアモータステータ、即ち、１個の一次側部品セグメントが比較的小さな直径の円を駆動することもできる。しかしその場合、ステータ端のためにおよび相電線の不均一なオーバラップに基づいて、大きなコギングトルクおよび大きなトルク脈動が生ずる。これは３個のステータすなわち一次側部品セグメントの採用によって相応した位相角ずれと電気制御に伴って完全に相殺できる。
【００３６】
図３の実施例の二次側部品１４は、セグメント分割され所定の大きさの円弧にわたって延びる１０個の反作用部品から成り、その円弧は本質的に駆動装置の運動範囲を決定する。
【００３７】
図３に示された実施例は単なる一例に過ぎず、場合によっては、円弧状部分から直線部分への移行部ないし空隙の軸方向配置から半径方向配置への移行部を有する駆動装置を形成することもできる。同様に、図１に関連して述べたカスケード接続や永久磁石のない二次側部品などのような変形例は、旋回運動用の図３の駆動装置にも転用できる。これは、場合によって複数の一次側部品セグメント１１を別々に制御し、および／又は、二次側部品セグメントを互いに独立して動かすことができることを意味する。
【実施例３】
【００３８】
図４に本発明に基づく駆動装置の他の有利な実施例が示され、ここでは二次側部品の図示は省かれている。図示された一次側部品はここでは６個の円弧状一次側部品モジュール２０から成っている。その各一次側部品モジュール２０は円弧状に形成され、環状に配置されている。その完全リングはここでは６個の一次側部品モジュール２０のつなぎ合わせによって生じている。
【００３９】
各一次側部品モジュール２０はそれぞれ３個の一次側部品セグメント２１を有している。これらの一次側部品セグメント２１は一次側部品モジュール２０のケース内部で接続配線されている。各一次側部品モジュール２０からそれぞれ共通の電気接続端子２２および共通の冷却系接続端子２３が出ている。これによって、使用者にとって、各一次側部品セグメントを個々に給電する必要がなく、相応して接続経費が削減されるという利点がある。
【実施例４】
【００４０】
さらに、図５はほぼ図３の実施例に相当した回転駆動装置あるいは旋回駆動装置を示している。しかしここでは、一次側部品は図４の実施例のように一次側部品モジュール２０で実現され、この一次側部品モジュール２０内に例えば３個あるいは異なった数の一次側部品セグメントが収納されている。図５の斜視図において、電気接続端子２２および冷却系接続端子２３が理解できる。ここでは、二次側部品は図２に関連して詳述したように複数の二次側部品セグメント４０から成っている。かかる駆動装置の組立はセグメントとモジュールが少ないために明らかに容易に実施できる。
【符号の説明】
【００４１】
１    一次側部品セグメント
４    二次側部品
１１    一次側部品セグメント
１４    二次側部品
【図１】
2010517498.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2010517498.tif 000009
2010517498.tif 000010
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