JP3856057B2 - Linear motor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械のテーブルの駆動用等に用いられるリニアモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、テーブルの駆動用等に用いられるリニアモータは、例えば図9に示すように構成されているものが開示されている(例えば、特開平5−49230号公報)。
すなわち、固定部10は、断面がU字形で所定の長さを有する磁性体からなるヨーク部20と、ヨーク部20の両方の脚部210、220の内側面210a,220aに取り付けられて、界磁を構成する永久磁石30と、ヨーク部20の両脚部210、220の上面に長手方向に伸びるガイドレール40とから構成されている。
可動部50は、ガイドレール40の上に長手方向に沿って移動し得るように軸受部510によって支持されたテーブル520と、テーブル520の下面に取り付けられ、ヨーク部20の脚部210と220の間の空間に配置された磁性体からなる電機子固定部530と、電機子固定部530の側面に固定され、かつ両方の永久磁石30に対して空隙を介して対向する電機子部60によって構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来技術では、電機子部60が磁性体からなる電機子固定部530を介してテーブル520に取り付けられているため、電機子部60で発生した熱がテーブル520に伝わり易く、半導体製造設備などの熱影響によるテーブルの位置決め精度の誤差が問題となる設備では使用が難しいという問題があった。
また、永久磁石30と電機子部60との間の空隙の磁気吸引力により、ヨーク部20の脚部210、220が撓み、空隙の機械的精度が低下し、磁気的特性が変化するという問題があった。
本発明は、電機子部からテーブルに伝達する熱を少なくし、かつヨーク部の変形を防いで、高精度のリニアモータを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、平板状のヨーク部と、前記ヨーク部の長手方向に交互に異極が現れるように配置した複数の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向する複数の電機子鉄心に電機子コイルを巻回して形成した電機子部とを備えたリニアモータにおいて、前記ヨーク部は長手方向が平板状のベース部に沿って伸びるように固定してあり、前記永久磁石は前記ヨーク部の両側面に互いに背中合わせに固定し、前記電機子部は前記ベース部に平行に設けたテーブルに固定し、前記電機子部の電機子コイルの表面に近接して冷媒通路を設けたものである。
また、前記電機子部は、一方の側面に凹部を反対側の側面に凸部を設けた電機子鉄心に巻回した電機子コイルからなる複数の単位電機子を形成し、一方の前記単位電機子の前記凹部と他方の前記単位電機子の前記凸部を係合させて、順次複数の単位電機子を一体に形成したものである。
また、前記冷媒通路は、前記テーブルの前記電機子コイルに対向する面に設けた冷却用溝の中に冷媒導管を装着して形成したものである。
また、前記冷媒通路は、前記冷却用溝の開口部をシール板で覆い、前記シール板と前記テーブルの間にOリングを装着したものである。
また、前記冷媒通路は、前記電機子コイルのテーブル側と反対側に接触させて設けた冷媒導管からなるものである。
また、前記冷媒通路は、前記電機子鉄心の前記永久磁石と対向する面に固定した冷媒導管からなるものである。
また、前記冷媒導管と前記電機子コイルとの間の空間に熱伝導性の高い樹脂を充填したものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施例を図に基づいて説明する。
図1は本発明の第1の実施例を示す正断面図、図2はA−A断面に沿う平断面図、図3はB−B断面に沿う側断面図、図4は外観平面図である。
図において、1は固定部で、平面状のベース部11とベース部11に垂直に設けられ、ベース部11に沿って伸びる棒状の磁性体のヨーク部2とからなり、断面が逆T字形に形成されている。3(3a,3b)は永久磁石で、ヨーク部2の反対側の両側面21a,21bに背中合わせに複数個、長手方向に所定の間隔を開けてそれぞれ取り付けられて、界磁を構成している。4はヨーク部2の長手方向に沿って伸びるガイドレールで、ヨーク部2の両側のベース部11の上面に設けられている。
5は可動部、51は平面状のテーブル、6はテーブル51の下面に取り付けられた電機子部、61(61a,61b)はT字状の薄板鋼板を積層して形成した電機子鉄心で、両側に突出した部分の先端の一方側に凹部611を、他方側に凸部612を形成してある。62(62a,62b)は3相交流(U相、V相、W相)の各相毎に複数個設けられた電機子コイルで、各電機子コイル毎にボビン621に巻回され、それぞれ電機子鉄心61a,61bにボビン621と共に装着して単位電機子6Xを形成してある。テーブル51の電機子コイル62に対向する面にはヨーク部2の長手方向に沿って伸びる冷却用溝52を設けてある。
【0006】
各単位電機子6Xは互いに凹部611と凸部612とを係合させてダブテール結合させ、複数磁極が一体になるように電機子部6を形成してあり、永久磁石3a,3bに対してそれぞれ空隙を介して対向させてある。各電機子コイル62は樹脂モールド63により一体に形成してある。
なお、界磁磁極数をP、電機子極数をN、総数をmとしたとき、
q=N/m・P =1/2,3/8,1/4,1/5 のいずれかになるように、永久磁石3a,3bと電機子6の構成を決めてある。
53は複数の単位電機子6Xを一体に形成した電機子部6の両端に設けたフランジである。
7は電機子鉄心61の下面に取り付けられた軸受部で、ガイドレール4上に可動部5を長手方向に沿って移動し得るように支持してあり、ボルト54によって電機子鉄心61と共にテーブル51に固定されている。
8a,8bは冷却用溝52の中に装着した冷媒を通す2本の冷媒導管で、冷媒通路8を形成し、電機子コイル62の上側表面に接近して設けられ、それぞれ両端をフランジ53に取り付けてある。冷媒導管8a,8bの両端には、フランジ53に設けた供給口531a、531b,排出口532a,532bに連通する開口部81を設けてある。
82は、図4に示すように、冷媒導管8aの排出口532aと冷媒導管8bの供給口531bとを連絡する連結導管である。
【0007】
このような構成により、冷媒を供給口531aから供給すると、冷媒導管8aを通り、電機子コイル62aの表面から熱を奪い、排出口532aから連結導管82を通り冷媒導管8bに入る。冷媒導管8bでは電機子コイル62bの熱を奪い、排出口532bから外部に排出される。
したがって、電機子コイル62は効果的に冷却され、電機子部6で発生した熱がテーブル51に伝わらずに外部に排出されるので、半導体製造設備などの熱影響によるテーブルの位置決め精度の誤差が少なくなる。
また、永久磁石3がヨーク部2の反対側の両側面21a,21bに取り付けられているので、ヨーク部2に作用する電機子部6と界磁を構成する永久磁石3との間の吸引力は相殺される。したがって、ヨーク部2の変形は少なくなり、空隙の機械的精度が向上し、磁気的特性が安定する。
また、電機子部6は、単位電機子6X毎に各電機子コイル62を各電機子鉄心61に整列巻きすることによって形成してあるので、電機子コイル62の占積率を高めることができる。
【0008】
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
図5は本発明の第2の実施例を示す正断面図である。
この場合、テーブル51に設けた冷媒通路8は、上記第1の実施例で用いた冷媒導管8a,8bの代わりに、テーブル51に設けた冷却用溝52の開口部を塞ぐシール板55を設けて冷却用溝52とシール板55により冷媒を通すジャケット83(83a,83b)を形成したものである。84は冷却用溝52の両側に設けたOリングで、シール板55とテーブル51との間から冷媒が漏れないようにしてある。
これにより、冷媒の通路の形成が容易となる。
【0009】
次に、本発明の第3の実施例について説明する。
図6は本発明の第3の実施例を示す正断面図である。
この場合、上記第1の実施例に、電機子コイル62a,62bの下面に接触させて冷媒導管85(85a,85b)設け、その両端をフランジ53に固定したもので、冷媒導管85は冷媒導管8と連通するようにしてある。
冷媒導管85と電機子コイル62a,62bとの間に生じる隙間に熱伝導性の高い樹脂を充填し、電機子コイル62a,62bと冷媒導管85との熱伝導度が高くなるようにしてある。
これにより、電機子コイル62は両面から冷却されるので、電機子コイル62はさらに効果的に冷却され、半導体製造設備などの熱影響によるテーブルの位置決め精度の誤差が少なくなる。
【0010】
次に、本発明の第4の実施例について説明する。
図7は本発明の第4の実施例を示す正断面図である。
この場合、上記第1の実施例の電機子鉄心61a,61bの永久磁石3a,3bに対向する面に冷媒導管86a,86bを設けると共に、その両端をフランジ53に固定し、かつ冷媒導管8a、8bと連通するようにしたものである。
これにより、電機子部6から永久磁石3を通ってテーブル51に伝わる熱が少なくなり、更に熱影響によるテーブルの位置決め精度の誤差が少なくなる。
【0011】
次に、本発明の第5の実施例について説明する。
図8は本発明の第5の実施例を示す正断面図である。
この場合、上記第3の実施例の電機子鉄心61と永久磁石3との間に、冷媒導管86を設けて、電機子鉄心61に固定すると共に、その両端をフランジ53に固定し、かつ冷媒導管8、85と連通するようにしたものである。
これにより、電機子部6から永久磁石3を通ってテーブル51に伝わる熱が極めて少なくなり、更に熱影響によるテーブルの位置決め精度の誤差が極めて少なくなる。
【0012】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、電機子コイルの周囲に冷媒導管を配置して、電機子コイルから発生する熱を直接冷却するようにしてあるので、電機子コイルは効果的に冷却され、電機子部で発生した熱がテーブルに伝わらずに外部に排出される。
また、永久磁石がヨーク部の両側面に取り付けられているので、ヨーク部に作用する電機子部と界磁を構成する永久磁石との間の吸引力は相殺される。
また、電機子部は、単位電機子毎に各電機子コイルを各電機子鉄心に整列巻きしてあるので、電機子コイルの占積率を高め、相対的に銅損を低減することができる。
したがって、電機子部からテーブルに伝達される熱が減少し、熱影響によるテーブルの位置決め精度の誤差が少なくなるとともに、ヨーク部の変形は少なくなり、空隙の機械的精度が向上し、安定した磁気的特性を備えた高精度のリニアモータを提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例を示す正断面図である。
【図2】 本発明の第1の実施例を示す平断面図である。
【図3】 本発明の第1の実施例を示す側断面図である。
【図4】 本発明の第1の実施例を示す平面図である。
【図5】 本発明の第2の実施例を示す正断面図である。
【図6】 本発明の第3の実施例を示す正断面図である。
【図7】 本発明の第4の実施例を示す正断面図である。
【図8】 本発明の第5の実施例を示す正断面図である。
【図9】 従来例を示す正断面図である。
【符号の説明】
1:固定部、11:ベース部、2:ヨーク部、21a,21b:側面、3、3a,3b:永久磁石、4:ガイドレール、5:可動部、51:テーブル、52:冷却用溝、53:フランジ、531a、531b:供給口、532a,532b:排出口、54:ボルト、55:シール板、6:電機子部、6X:単位電機子、61、61a,61b:電機子鉄心、611:凹部、612:凸部、62,62a,62b:電機子コイル、621:ボビン、63:樹脂モールド、7:軸受部、8:冷媒通路、8a,8b、85a,85b,86a,86b:冷媒導管、81:開口部、82:連結導管、83:ジャケット、84:Oリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear motor used for driving a table of a machine tool.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a linear motor used for driving a table or the like has been disclosed, for example, as shown in FIG. 9 (for example, JP-A-5-49230).
That is, the
The
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above prior art, since the
Further, the magnetic attraction force of the gap between the
An object of the present invention is to provide a highly accurate linear motor that reduces heat transmitted from an armature portion to a table and prevents deformation of a yoke portion.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is directed to a flat yoke portion, a plurality of permanent magnets arranged so that different polarities appear alternately in the longitudinal direction of the yoke portion, and the permanent magnets facing each other through a gap. In a linear motor comprising an armature part formed by winding an armature coil around a plurality of armature cores, the yoke part is fixed so that its longitudinal direction extends along a flat base part, The permanent magnets are fixed back-to-back on both side surfaces of the yoke part, the armature part is fixed to a table provided in parallel with the base part, and close to the surface of the armature coil of the armature part. A passage is provided.
Further, the armature portion forms a plurality of unit armatures composed of armature coils wound around an armature core provided with a concave portion on one side surface and a convex portion on the opposite side surface, A plurality of unit armatures are sequentially formed integrally by engaging the concave portion of the child and the convex portion of the other unit armature.
The refrigerant passage is formed by mounting a refrigerant conduit in a cooling groove provided on a surface of the table facing the armature coil.
The refrigerant passage is formed by covering the opening of the cooling groove with a seal plate and mounting an O-ring between the seal plate and the table.
The refrigerant passage is composed of a refrigerant conduit provided in contact with the side opposite to the table side of the armature coil.
The refrigerant passage is formed of a refrigerant conduit fixed to a surface of the armature core facing the permanent magnet.
The space between the refrigerant conduit and the armature coil is filled with a resin having high thermal conductivity.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front sectional view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan sectional view along the AA section, FIG. 3 is a side sectional view along the BB section, and FIG. is there.
In the figure,
5 is a movable part, 51 is a flat table, 6 is an armature part attached to the lower surface of the table 51, 61 (61a, 61b) is an armature core formed by laminating T-shaped thin steel plates, A concave portion 611 is formed on one side of the tip of the portion protruding to both sides, and a convex portion 612 is formed on the other side. 62 (62a, 62b) is a plurality of armature coils provided for each phase of three-phase alternating current (U phase, V phase, W phase), and is wound around a
[0006]
Each unit armature 6X has a concave portion 611 and a convex portion 612 engaged with each other to form a dovetail connection, and the armature portion 6 is formed so that a plurality of magnetic poles are integrated. It is made to oppose through the space | gap. Each armature coil 62 is integrally formed by a
When the number of field magnetic poles is P, the number of armature poles is N, and the total number is m,
The configurations of the
As shown in FIG. 4, 82 is a connecting conduit that connects the outlet 532a of the
[0007]
With such a configuration, when the refrigerant is supplied from the supply port 531a, heat is taken from the surface of the
Therefore, the armature coil 62 is effectively cooled, and the heat generated in the armature portion 6 is discharged to the outside without being transmitted to the table 51, so that the error in the positioning accuracy of the table due to the thermal influence of the semiconductor manufacturing equipment or the like is caused. Less.
Further, since the
Moreover, since the armature part 6 is formed by winding each armature coil 62 around each armature core 61 for every unit armature 6X, the space factor of the armature coil 62 can be increased. .
[0008]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a front sectional view showing a second embodiment of the present invention.
In this case, the
This facilitates the formation of the refrigerant passage.
[0009]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a front sectional view showing a third embodiment of the present invention.
In this case, in the first embodiment, the refrigerant conduits 85 (85a, 85b) are provided in contact with the lower surfaces of the
A gap formed between the refrigerant conduit 85 and the armature coils 62a and 62b is filled with a resin having high thermal conductivity so that the thermal conductivity between the armature coils 62a and 62b and the refrigerant conduit 85 is increased.
Thereby, since the armature coil 62 is cooled from both surfaces, the armature coil 62 is further effectively cooled, and the error in the positioning accuracy of the table due to the thermal influence of a semiconductor manufacturing facility or the like is reduced.
[0010]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a front sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
In this case,
Thereby, the heat transmitted from the armature portion 6 through the
[0011]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a front sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
In this case, a refrigerant conduit 86 is provided between the armature core 61 and the
Thereby, the heat transmitted from the armature portion 6 through the
[0012]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the refrigerant conduit is arranged around the armature coil so as to directly cool the heat generated from the armature coil, so that the armature coil is effectively cooled. The heat generated in the armature portion is discharged to the outside without being transmitted to the table.
Further, since the permanent magnets are attached to both side surfaces of the yoke portion, the attractive force between the armature portion acting on the yoke portion and the permanent magnet constituting the field is canceled out.
Moreover, since the armature part has each armature coil aligned and wound around each armature core for each unit armature, the space factor of the armature coil can be increased and the copper loss can be relatively reduced. .
Therefore, the heat transferred from the armature part to the table is reduced, the error in the positioning accuracy of the table due to the thermal effect is reduced, the deformation of the yoke part is reduced, the mechanical precision of the air gap is improved, and the stable magnetic There is an effect that it is possible to provide a high-precision linear motor with special characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional plan view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a front sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a front sectional view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a front sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a front sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a front sectional view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
1: fixed part, 11: base part, 2: yoke part, 21a, 21b: side surface, 3, 3a, 3b: permanent magnet, 4: guide rail, 5: movable part, 51: table, 52: cooling groove, 53: flange, 531a, 531b: supply port, 532a, 532b: discharge port, 54: bolt, 55: seal plate, 6: armature part, 6X: unit armature, 61, 61a, 61b: armature core, 611 : Concave portion, 612: convex portion, 62, 62a, 62b: armature coil, 621: bobbin, 63: resin mold, 7: bearing portion, 8: refrigerant passage, 8a, 8b, 85a, 85b, 86a, 86b: refrigerant Conduit, 81: Opening, 82: Connecting conduit, 83: Jacket, 84: O-ring
Claims (6)
前記ヨーク部は長手方向が平板状のベース部に沿って伸びるように固定してあり、
前記永久磁石は前記ヨーク部の両側面に互いに背中合わせに固定し、
前記電機子部は前記ベース部に平行に設けたテーブルに固定し、
前記電機子部の電機子コイルの表面に近接して冷媒通路を設け、
かつ、前記電機子部は、一方の側面に凹部を反対側の側面に凸部を設けた電機子鉄心に巻回した電機子コイルからなる複数の単位電機子を形成し、一方の前記単位電機子の前記凹部と他方の前記単位電機子の前記凸部を係合させて、順次複数の単位電機子を一体に形成したことを特徴とするリニアモータ。A plate-shaped yoke portion, a plurality of permanent magnets arranged so that different polarities appear alternately in the longitudinal direction of the yoke portion, and an armature coil on a plurality of armature cores facing the permanent magnet via a gap In a linear motor having an armature portion formed by winding,
The yoke part is fixed so that its longitudinal direction extends along a flat base part,
The permanent magnets are fixed back to back on both sides of the yoke part,
The armature part is fixed to a table provided in parallel with the base part,
Providing a refrigerant passage close to the surface of the armature coil of the armature part,
And the said armature part forms the several unit armature which consists of the armature coil wound around the armature core which provided the convex part in the side surface of the other side with the recessed part, and formed the one said unit electric machine A linear motor , wherein a plurality of unit armatures are integrally formed in order by engaging the concave portion of the child and the convex portion of the other unit armature .
前記ヨーク部は長手方向が平板状のベース部に沿って伸びるように固定してあり、
前記永久磁石は前記ヨーク部の両側面に互いに背中合わせに固定し、
前記電機子部は前記ベース部に平行に設けたテーブルに固定し、
前記電機子部の電機子コイルの表面に近接して冷媒通路を設け、
前記冷媒通路は、前記テーブルの前記電機子コイルに対向する面に設けた冷却用溝の中に冷媒導管を装着して形成したことを特徴とするリニアモータ。 A plate-shaped yoke portion, a plurality of permanent magnets arranged so that different polarities appear alternately in the longitudinal direction of the yoke portion, and an armature coil on a plurality of armature cores facing the permanent magnet via a gap In a linear motor having an armature portion formed by winding,
The yoke part is fixed so that its longitudinal direction extends along a flat base part,
The permanent magnets are fixed back to back on both sides of the yoke part,
The armature part is fixed to a table provided in parallel with the base part,
Providing a refrigerant passage close to the surface of the armature coil of the armature part,
The linear motor is characterized in that the refrigerant passage is formed by mounting a refrigerant conduit in a cooling groove provided on a surface of the table facing the armature coil .
前記ヨーク部は長手方向が平板状のベース部に沿って伸びるように固定してあり、
前記永久磁石は前記ヨーク部の両側面に互いに背中合わせに固定し、
前記電機子部は前記ベース部に平行に設けたテーブルに固定し、
前記電機子部の電機子コイルの表面に近接して冷媒通路を設け、
前記冷媒通路は、前記冷却用溝の開口部をシール板で覆い、前記シール板と前記テーブルの間にOリングを装着したことを特徴とするリニアモータ。 A plate-shaped yoke portion, a plurality of permanent magnets arranged so that different polarities appear alternately in the longitudinal direction of the yoke portion, and an armature coil on a plurality of armature cores facing the permanent magnet via a gap In a linear motor having an armature portion formed by winding,
The yoke part is fixed so that its longitudinal direction extends along a flat base part,
The permanent magnets are fixed back to back on both sides of the yoke part,
The armature part is fixed to a table provided in parallel with the base part,
Providing a refrigerant passage close to the surface of the armature coil of the armature part,
The linear motor is characterized in that the coolant passage covers an opening of the cooling groove with a seal plate, and an O-ring is mounted between the seal plate and the table .
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