EP1538424B1

Microwave based position measurement system for an electrodynamic direct drive

Abstract

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EP1538424B1, drawing sheet 1
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Expired 4 December 2023, 2.8 years ago.

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10 claims: 6 independent, 4 dependent

  1. 1
    Elektrodynamischer Direktantrieb mit einem innerhalb eines Gehäuses (1) verfahrbaren Läufer (2), der relativ zum Gehäuse (1) durch ein Antriebssystem bewegbar ist, welches zwei antriebsmäßig zusammenwirkende, relativ zueinander bewegbare Antriebsmittel in Gestalt eines mindestens eine Spule (4, 18) enthaltenden Spulensystems und mindestens einen Permanentmagnet (5, 19) enthaltenden Magnetsystems aufweist, um einen mit dem Läufer (2) gekoppelten Lastmitnehmer (6, 17) zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegmessraum (12) durch eine Endfläche (13) des verfahrbaren Läufers (2) und die Wände des Gehäuses (1) und/oder die Oberfläche (14, 20) der innenliegenden Antriebsmittel (19) gebildet ist, dass ein Sensor (11) die Position des Läufers (2) innerhalb des Gehäuses (1) mittels elektromagnetischer Wellen (8, 10) erfasst, wobei die Entfernung des Läufers (2) zum Sensors (11) aufgrund der Laufzeit der elektromagnetischen Wellen (8, 10) messbar ist, und dass die Endfläche (9) des Läufers (2) und die Innenfläche (14, 20) des Wegmessraums (12) ein elektrisch leitfähiges Oberflächenmaterial aufweisen, um eine Reflexionsfläche für eine optimale Messfunktion des Sensors (11) zu gewährleisten.
  2. 2
    Direktantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikrowellensender (7) innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet und so ausgerichtet ist, dass die davon ausgesendeten Mikrowellen (8) auf die Endfläche (9) des Läufers (2) gerichtet sind, und dass der Mikrowellensensor (11) innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist, um die von der Endfläche (9) des Läufers (2) reflektierten Mikrowellen (10) zu erfassen.
  3. 3
    Direktantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellensensor (11) mit dem Mikrowellensender (7) integriert ausgebildet ist.
  4. 4
    Direktantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellensender (7) in einem Frequenzbereich von 1 bis 60 GHz arbeitet.
  5. 5
    Direktantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Oberflächenmaterial an den Innenflächen des Wegmessraums (12) und/oder der Oberfläche (14, 20) des Antriebsmittels (4, 19) eine metallische Beschichtung oder eine metallische, elektrisch leitfähige Beschichtung oder eine derartige Reflexionsfläche ist.
  6. 6
    Direktantrieb nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische, elektrisch leitfähige Beschichtung oder die Reflexionsfläche Aluminium- oder Nickel-Bestandteile aufweisen.
  7. 7
    Direktantrieb nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Reflexionsfläche ein Hohlleiter oder ein dünnwandiges Metallrohr ist, welches die Antriebsmittel (4, 19) an der Oberfläche zum Wegmessraum (12) abschirmt und dabei die elektromagnetische Kopplung des Antriebssystems (3) für den Vortrieb des Läufers (2) zulässt.
  8. 8
    Direktantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellensensor (11) die absolute Position des Läufers (2) innerhalb des Gehäuses (1) erfasst und mit einer elektrischen Auswerteeinheit gekoppelt ist, um die Position für eine Steuerung bzw. Regelung des Antriebssystems (3) auszuwerten.
  9. 9
    Direktantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (2) einen Permanentmagnet (5) aufweist und auf dem Stator mit den koaxial aufeinanderfolgenden Spulen (4) linear bewegbar ist und wobei auf den Spulenwicklungen eine Gleitoberfläche (14) für den Läufer (2) angeordnet ist, die gleichzeitig ein Teil der metallischen Reflexionsfläche für den Wegmessraum (12) bildet.
  10. 10
    Direktantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (2) mehrere axial gewickelte Spulenwicklungen (18) aufweist, um auf einem aus mehreren, in Längsrichtung des Gehäuses (1) angeordneten Magneten gebildeten Stator (19) geführt zu sein, und dass der Wegmessraum (12) zwischen dem Stator (19) und den Innenwänden des Gehäuses (1) gebildet ist.
Independent claims10