CN1706088B - 无心交流直线电动机及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无心交流直线电动机及其制造方法，其中该无心交流直线电动机包括形成磁隙(3)的几排磁场磁体(31，32)，呈直线设置在磁隙中的多个无心线圈(5)，用于容纳无心线圈的外壳(10)，以及用于密封外壳的盖体(11)。外壳包括具有深槽(10B)的线圈容纳部分(10F)，以及和盖体相连的法兰部分(10A)。通过使用端面铣刀、钻和放电机加工电极挖出由不锈钢构成的材料来形成深槽。在把无心线圈***深槽中之后，使用树脂或黏合剂(6)把无心线圈固定在外壳上。提供用于以气密方式在外壳和盖体之间密封的O形圈，并在法兰部分形成用于接收O形圈的座(10C)。

Description

无心交流直线电动机及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种无心交流直线电动机。尤其涉及用于清洁的室内或真空中例如半导体制造单元或液晶显示器的基底的制造单元中的无心交流直线电动机，并涉及所述电动机的制造方法。
背景技术
能够产生大的推力并没有因铁心而产生的低速时转矩变动的无心交流直线电动机适用于机器工具、半导体制造单元和液晶显示器基底制造单元，它们都需要精确的定位。一般地说，无心交流直线电动机包括其上固定有若干个磁场磁体的一对平行的侧轭，以及呈直线形式设置在一对磁轭之间的无心线圈。多个无心线圈被制成由树脂包覆着的平板形状的块。用这种方式制成的线圈组件运动，相对于几排磁场磁体保持一个小的气隙。在半导体制造单元或液晶显示器基底制造单元的情况下，无心交流直线电动机被在真空容器中使用。在这些真空条件下，具有伴随着发热而从线圈组件发出气体的已知的问题，被称为放气。气体例如从树脂、电缆和瓷漆发出。这些放气污染真空环境，因而引起器件性能的降低。例如，放出的气体成分附着于电子显微镜的透镜表面上，并被烧到样品或产品的表面上。日本实用新型公开第6-41381和6-70484披露了一种被容纳在外壳中的线圈组件，以便阻止这种类型的逸出气体。即，通过利用钨不活泼气体(TIG)焊接或铜焊连接钢板而制成外壳。在这种情况下，容易在接缝处形成针孔。逸出的气体穿过这些孔泄漏到外壳的外部。例如，即使没有贯穿的针孔，也需要排出积聚在针孔内部的空气和焊接气体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有被气密地容纳在外壳内部的多个无心线圈的无心直线电动机。
本发明的另一个目的在于提供一种具有被容纳在没有气体积聚危险的外壳内部的多个无心线圈的无心直线电动机。
为了实现上述目的，外壳不用焊接或铜焊来制造。
按照本发明，一种无心交流直线电动机包括：
用于形成磁隙(3)的磁体组件，
外壳，其包括具有通过挖出材料而形成的深槽(10B)的线圈容纳部分(10F)，
***在所述深槽中并在所述磁隙内部呈直线排列的多个无心线圈(5)，以及
用于密封所述外壳的盖体(11)。
所述材料优选地是不锈钢。
优选地，所述外壳包括法兰部分(10A)，其和所述盖体连接，并比所述线圈容纳部分宽。
提供有用于以气密的方式在所述外壳和所述盖体之间进行密封的O形圈(12)，并在所述法兰部分形成有用于接收所述O形圈的座(10C)。
所述深槽优选地是使用端铣刀或钻粗加工并使用放电机械加工电极抛光而成的。用这种方式，所述深槽以高的精度和效率被制成。
附图说明
图1是本发明的无心交流直线电动机的正视图；
图2是沿着图1的线A-A看的直线电动机的侧截面图；
图3是沿着图2的线B-B看的直线电动机的平面图；
图4是被容纳在外壳中的图1的线圈组件的平面图；
图5是图1的磁体组件的正视图；
图6是图5的磁体组件的平面图；
图7是沿着图6的线C-C看的磁体组件的侧截面图；
图8是图1的歧管的平面图；
图9是图8的歧管的侧视图；
图10是从图9的J看的歧管的正视图；
图11是沿图9的线K-K看的冷却管的截面图；
图12是图1的外壳的正视图；
图13是沿图12的线D-D看的外壳的侧截面图；
图14是图12的外壳的底视图；
图15是沿图13的线E-E看的外壳的侧截面图；
图16是沿图13的线F-F看的外壳的侧截面图；
图17是图1的盖体的正视图；
图18是图17的盖体的局部剖开的侧视图；
图19是图17的盖体的底视图；
图20是沿图17的线G-G看的盖体的侧截面图；
图21是沿图17的线H-H看的盖体的侧截面图；
图22是沿图17的线P-P看的盖体的截面图；
图23是图2的块的正视图；
图24是沿图23的线L-L看的块的侧截面图；
图25是图2的电流引入端子的正视图；
图26是沿图25的线M-M看的电流引入端子的截面图；以及
图27是沿图25的线N-N看的电流引入端子的截面图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的封装在外壳内的无心交流直线电动机。
封装在外壳内的无心交流直线电动机包括具有一次侧电枢的线圈组件以及具有二次侧磁场磁体的磁体组件。该线圈组件含有多个扁平的三相无心线圈5，并沿着图2和图3的侧向相对于磁体组件而运动。线圈5按照U相，V相，W相的顺序沿运动方向被设置在磁隙3中。为了增加线圈密度，每个线圈5和另一个线圈叠置。通过在具有17×50mm的截面的临时框架上缠绕76匝φ0.44mm的瓷漆涂镀的铜线制成无心线圈5。当把临时框架抽出时，剩下相应于通孔5A的空的空间。多个冷却管7通过所有的通孔5A，沿着运动方向延伸，同时接触每个线圈5的内表面。冷却管7的一端和歧管8相连，同时另一端和歧管9相连。借助于把线圈5，歧管8，歧管9以及冷却管7封装在一个盒子中把这些部件集成，并利用环氧树脂或黏合剂6填充所述盒子。环氧树脂被硬化而形成由树脂覆盖的线圈组件。制成的树脂决被抛光，使得线圈组件可以相对于永磁体31和32形成合适的气隙。在本实施例中，在磁隙3中线圈组件的厚度是8mm。线圈组件被容纳在薄的外壳10的内部，外壳10由盖体11密封。如图1，2，和图4所示，一个O形圈12以气密方式密封在外壳10和盖体11之间。借助于在外壳10内填充附加的树脂，外壳10和盖体11被集成。
如图5，图6和图7所示，磁体组件包括被隔开的侧轭1和侧轭2，中心轭4，以及多个永磁体31和32。一对侧轭1和2被彼此平行对设置，并借助于中心轭相连。一排永磁体31被连附在侧轭1上，而另一排永磁体32被连附在侧轭2上，在平行的排之间形成磁隙3。永磁体31的磁极交替地改变。
如图8，9，10和11所示，在本实施例中，7个冷却管沿垂直于运动的方向排列。冷却管7沿垂直方向具有4mm的外径，0.5mm的厚度，以及250mm的长度。如图11清楚地所示，相邻的扁平冷却管7由0.5mm的小间隙d隔开，为了避免涡流流动。分别垂直地延伸的通路8A和9A通过歧管8和9，用于把冷却介质分配给冷却管7。冷却介质从通路9A发出，通过冷却管7到达通路8A。歧管8和9分别具有边缘部分8C和9C，用于连接外壳10。冷却管7借助于银铜焊接或TIG焊接和歧管8，9相连。歧管8和9以及冷却管7由JIS(日本工业标准)SUS300(Cr-Ni)或JIS SUS200(Cr-Ni-Mn)规定的奥氏体不锈钢制成。这种奥氏体不锈钢是非磁性的，具有极好的抗腐蚀性和热阻，并具有比铝或铜合金更好的机械强度。
下面参照图12，13，14，15和16详细说明外壳10。如图15和16所示，外壳10由线圈容纳部分10F和法兰部分10A构成，并具有T形的截面。线圈容纳部分10F具有薄而长的深槽10B。深槽10B具有8.5mm的宽度，70mm的深度，以及280mm的长度。线圈容纳部分10F具有12.5mm的宽度，80mm的深度，以及295mm的长度。线圈容纳部分10F的侧壁的厚度是2.0mm。扁平的线圈5和扁平的冷却管7被***深槽10B中。法兰部分10A比线圈容纳部分10F宽，并和盖体11相连。在法兰部分10A中形成的槽10E接收歧管的边缘部分8C和9C，可以使用螺栓把歧管8，9固定到外壳10上。在法兰部分10A的上表面内形成多个螺栓孔，以便把盖体11紧固到外壳10上。用于接收O形圈12的座10C沿着槽10E的边沿被形成在法兰部分10A中。座10C的表面沿着图12的箭头的方向被抛光。
下面参照图17，18，19，20，21，和22详细说明用于封闭外壳10的盖体11。图19中的箭头标记表示抛光的表面。盖体11和法兰部分10A的上表面相连，并利用多个螺栓被紧固到外壳10上。用于容纳端子块13的槽11A被形成在盖体11的下部。线圈5的引线通过槽11A内部的端子块13，并从孔11B被引到盖体11的外部。和外壳10的座10C对应的用于接收O形圈12的座11C被形成在盖体11内。在利用盖体11把外壳10密封之后，从盖体11的孔11E注入树脂或黏合剂6。能够连接可弯曲的管子的一对连接件17A，17B被连附于盖体11的上表面。在盖体11中形成和连接件17A连通并沿水平方向延伸的通路11F、用于连接通路11F和通路9A的通路11G、以及用于连接通路8A和连接件17B的通路11H。使用O形圈使盖体11和边缘部分8C、9C相连。冷却介质从连接件17A流入，通过通路11F、11G和9A、冷却管7以及通路8A和11H，并从连接件17B流出。
图23和图24说明使用合造的O形圈以气密方式连附于盖体11的块14。图23的箭头标记表示抛光的表面。块14具有和孔11B连通的引入通路14A。图25，图26和图27表示使用合适的O形圈以气密方式连附于块14的前表面的电流引入端子15。电流引入端子15包括U-，V-，W-和E相端子。真空法兰16被固定在块14上，通过银铜焊接把电流引入端子连附于真空块16上。
下面说明不用铜焊或焊接以高度精确而有效的方式制造外壳10的方法。外壳10和盖体11优选地由JIS SUS303规定的高速切削不锈钢制成。高速切削不锈钢不会由于切削发热而引起微弱磁性的改变。由这种类型的不锈钢制成的外壳10的材料被切削，首先形成作为线圈容纳部分10F的具有12.5mm的宽度的T形交叉部分。接着，在所述材料中机加工出座10C和槽10E，并形成法兰部分10A。最后，在所述材料中形成线圈容纳部分10F的深槽10B。使用连接于铣床或机加工中心上的端面铣刀挖出宽度大约为8.5mm、在整个长度上的深度大约为30-40mm的深槽。因为使用端面铣刀不能形成较深的槽，工具被从端面铣刀改变成钻。使用钻，沿着深槽的整个长度以大约8mm的间隔钻出深度为70mm，直径为7.5mm的35个孔。所述材料被固定到放电机上，使用具有和所述深槽互补的形状的由铜或石墨制成的电极工具制成深槽10B。优选地，深槽10B的表面被抛光到32μRmax的粗糙度。这个粗糙度的放电加工的表面具有变化的不均匀性，使得可以利用树脂或黏合剂6把线圈组件简单地固定到外壳上。
简单地选择这个实施例用于说明本发明的构思和实际应用。参考上面的说明可以作出各种改进。本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (17)

1.一种无心交流直线电动机，包括：
用于形成磁隙(3)的磁体组件，
外壳(10)，其包括具有通过挖出材料而形成的深槽(10B)的线圈容纳部分(10F)，
***在所述深槽中并在所述磁隙内部呈直线排列的多个无心线圈(5)，以及
用于密封所述外壳的盖体(11)。
2.如权利要求1所述的无心交流直线电动机，其中所述材料是不锈钢。
3.如权利要求1所述的无心交流直线电动机，其中磁体组件包括几排平行的磁场磁体(31，32)。
4.如权利要求1所述的无心交流直线电动机，其中磁体组件包括一对平行的侧轭(1，2)，所述几排磁场磁体(31，32)和所述侧轭相连。
5.如权利要求1所述的无心交流直线电动机，其中所述多个无心线圈是重叠的。
6.如权利要求1所述的无心交流直线电动机，包括通过所述无心线圈的冷却管路(7)。
7.如权利要求6所述的无心交流直线电动机，其中所述冷却管路和每个无心线圈的内表面接触。
8.如权利要求1所述的无心交流直线电动机，包括多个相互平行地延伸通过所述无心线圈的被隔开的冷却管路(7)。
9.如权利要求8所述的无心交流直线电动机，其中所述多个冷却管路和每个无心线圈的内表面接触。
10.如权利要求1所述的无心交流直线电动机，其中所述外壳包括和所述盖体相连的比线圈容纳部分宽的法兰部分(10A)。
11.如权利要求10所述的无心交流直线电动机，包括用于以气密的方式在所述外壳和所述盖体之间进行密封的O形圈(12)，所述法兰部分具有用于接收所述O形圈的座(10C)。
12.如权利要求1所述的无心交流直线电动机，其中多个无心线圈利用树脂或黏合剂(3)被固定到所述外壳上。
13.一种用于制造无心交流直线电动机的方法，包括：
挖出外壳的材料以形成深槽(10B)的步骤；
把多个无心线圈(5)排列成直线的步骤；
使用树脂或黏合剂(3)把多个无心线圈制成平板形的块的步骤；以及
把平板形的块***外壳的深槽内的步骤。
14.如权利要求13所述的用于制造无心交流直线电动机的方法，其中所述材料是不锈钢。
15.如权利要求13所述的用于制造无心交流直线电动机的方法，其中挖出步骤包括使用电极工具加工深槽的步骤。
16.如权利要求15所述的用于制造无心交流直线电动机的方法，其中挖出步骤包括使用端面铣刀粗加工深槽的步骤。
17.如权利要求15所述的用于制造无心交流直线电动机的方法，其中挖出步骤包括使用钻粗加工深槽的步骤。
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