JPWO2010047129A1 - 冷却装置を有するリニアモータコイル組立体 - Google Patents
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Abstract
発明は、ベースプレート(1)と、ベースプレートの上面に長手方向に固定された一列の鉄心と、鉄心にそれぞれ設けられた複数のコイルと、複数のコイルに接触し第1の冷媒を通す第1の冷却管とを含むリニアモータコイル組立体に関する。ベースプレートの下面は、工作機械、半導体製造装置における精密テーブルに取付け可能になっている。ベースプレートの下面に長手方向に直線的に延びる溝(8)が形成されている。その溝の中に設けられ第2の冷媒を通す第2の冷却管(92、94)が付加的にリニアモータコイル組立体に設けられる。
Description
本発明は直線的な移動を発生するリニアモータに関する。特に、本発明は直線的な移動の方向に並べられた電機子コイルと、電機子コイルを冷却する装置を備えたリニアモータコイル組立体に関する。
工作機械や半導体製造装置の分野で、精密テーブルを高精度に位置決めするリニアモータが知られている。そのリニアモータは大きな推力を必要とし、多くの場合、粉塵の侵入を防止するカバーによって密閉されている。このため、リニアモータを効率的に冷却することが重要となる。
冷媒が通る冷却管を発熱源である電機子コイルに接近又は接触させたリニアモータが知られている。特許文献1は、2列のコイルと4本の扁平冷却管とを備えたリニアモータを開示している。それら扁平冷却管は各コイルの4面のうち2面に接触している。特許文献2は、2列のコイルの周囲を延びる1本の扁平冷却管を備えたリニアモータを開示している。その扁平冷却管は各コイルの4面のうち2面に接触している。
特許文献3は、一列のコイルの中を蛇行する扁平冷却管を含むリニアモータコイル組立体を開示している。コイルが形成された鉄心はベースプレートに固定されている。扁平冷却管の幅はコイルの軸方向の長さと同等以上である。各コイルの表面のほとんどは、扁平冷却管に接触している。
しかしながら、コイルの側面の一部は扁平冷却管と接触していない。したがって、残留した熱が鉄心およびベースプレートを通って精密テーブルへ伝えられ、精密テーブルの位置決め精度に悪影響を与えるかもしれない。
本発明の目的は、上記事情に鑑み、簡単な構成により、熱が精密テーブルの位置決め精度に与える悪影響を効果的に低減するリニアモータを提供することである。
本発明は、ベースプレート(1)と、ベースプレートの上面に長手方向に固定された一列の鉄心(42)と、鉄心(42)にそれぞれ設けられた複数のコイル(44)と、複数のコイル(44)に接触し第1の冷媒を通す第1の冷却管(50)とを含む、ベースプレートの下面をテーブルに取付け可能なリニアモータコイル組立体に関する。
ベースプレート(1)はベースプレートの下面に長手方向に直線的に延びる溝(8)を有し、リニアモータコイル組立体は溝(8)の中に設けられ第2の冷媒を通す第2の冷却管(92、94)をさらに含む。
ベースプレート(1)はベースプレートの下面に長手方向に直線的に延びる溝(8)を有し、リニアモータコイル組立体は溝(8)の中に設けられ第2の冷媒を通す第2の冷却管(92、94)をさらに含む。
好ましくは、第1の冷却管(50)は複数のコイル(44)の中を蛇行する扁平冷却管を含み、第2の冷却管(92、94)は直線的な扁平冷却管を含む請求項1に記載のリニアモータコイル組立体。
本発明のリニアモータコイル組立体によれば、コイルから発生した熱は第1の冷媒によってコイル組立体から除去される。さらに、コイルに残留した熱は鉄心およびベースプレートを経由して第2の冷却管へ伝えられ、第2の冷却管中の第2の冷媒は熱をベースプレートから除去する。また、精密テーブルの温度は、何らかの加工を精密テーブルにほどこすことなく、一定に維持される。
図面を参照して、本発明によるリニアモータコイル組立体が説明される。図1および2に示されるように、コイル組立体はベースプレート1と複数の鉄心42を有している。X軸の方向に移動を発生するリニアモータは移動子と固定子から成り、コイル組立体が移動子と固定子のうち一方を構成している。
鉄心42は積層された珪素鋼板によって形成され、磁極毎に分割されている。複数のコイル44がそれぞれの鉄心42に形成されている。図1に良く示されるように、鉄心42はねじ48によってベースプレート1の上面にX軸の方向に一列に取り付けられている。ねじ48用の孔46がベースプレート1に形成されている。ねじ48用の孔43が鉄心42に形成されている。
図2に良く示されるように、扁平冷却管50がコイル44の中を蛇行するように配置されている。扁平冷却管50は、アルミニウムの押出し成形によって作られている。扁平冷却管50の高さは、コイル44の高さと同等かわずかに大きい。扁平冷却管50は発熱源であるコイル44のほとんどの外面に接触する。冷媒が流れる多数の透孔が扁平冷却管50の中に形成されている。扁平冷却管50は分岐を有してないので、冷媒の流れに淀みが発生しない。コイル44に発生する熱は扁平冷却管50中の冷媒によって直ちに冷却される。
一対のマニホールド56、58がベースプレート1の一端に並んで固定されている。扁平冷却管50の一端はマニホールド56へ、他端は58へ溶接によって接続されている。冷媒は供給源からマニホルド56へ導入されるようになっている。蛇行する扁平冷却管50の中を通る冷媒は、多数のコイルを中をベースプレート1の一端から他端へ、すなわち図中の左から右へ向かう。最後に、冷媒はベースプレート1の他端からマニホルド58へ直線的に送られ、コイル組立体の外へ直ちに排出される。
全てのハーネスがベースプレート1の外へ置かれた後、箱形の型枠が鉄心42、コイル44および扁平冷却管50に被せられる。絶縁樹脂が型枠の中に注入され、固化した矩形の成形体は所定の寸法へ仕上げられる。こうして絶縁樹脂に覆われたコイル組立体が、図3、4、5および6に示されている。転流センサ5がマニホールド56、58の間でコイル組立体に設けられている。図中の参照番号4、5および6は、コイル用のハーネス、転流センサ用のハーネス、および温度センサ用のハーネスをそれぞれ示している。
ベースプレート1の下面は工作機械や半導体製造装置における精密テーブルに接合できるようになっている。ベースプレート1を精密テーブルに取付けるための多数のねじ穴82が、ベースプレート1の対向する側面に沿って形成されている。直線的な溝8がベースプレート1の下面にその全長にわたって形成されている。熱伝導性の良いシリコンの薄膜が溝8に形成されている。
図7、8および9に示されているように、追加の冷却装置は、溝8に設けられる一対の扁平冷却管92、94を有する。追加の冷却装置は更に一対のマニホルド96、98を有する。扁平冷却管92、94は一対のマニホルド96、98間を平行に並んで延びている。扁平冷却管92、94はアルミニウム合金から製作されている。扁平冷却管92、94の両端はアルミロウ付けによりマニホルド96、98に固定されている。扁平冷却管92、94は3mm程度の厚さを有する。
扁平冷却管92、94は溝8の中を直線的に延びているので、冷媒温度における差が扁平冷却管92、94の中で最小化される。扁平冷却管92、94は溝8に嵌合するように設計されている。一対の扁平冷却管92、94に替えて、1枚あるいは3枚以上の扁平冷却管が溝8に嵌合するようにしても良い。しかしながら、アルミニウム扁平冷却管の強度と製造効率の観点から、本実施例では一対の扁平冷却管92、94が選ばれた。
追加の冷却装置が設けられたコイル組立体が、図10、11、12および13に示されている。図10に良く示されるように、冷媒を導入するためのマニホルド96は取付具30によってベースプレート1の一端に取付けられている。冷媒を排出するためのマニホルド98は取付具30によってベースプレート1の他端に取付けられている。
図14に示されるように、取付具30はコの字形状であり、胴部32と平行な鉤部34、36とから成る。胴部32はマニホルド92、96とほぼ同じ長さを有する。図10に示されるように、取付具30はそれらの胴部32によってベースプレート1の両端へ取付けられる。それから、マニホルド92、96が鉤部34、36によって取付具30へ取付けられる。
供給源から第1の冷媒がマニホルド56へ導入される。同じ又は別の供給源から第2の冷媒がマニホルド96へ導入される。コイル44から発生した熱は第1の冷媒によってコイル組立体から除去される。コイル44に残留した熱は鉄心42、ベースプレート1およびシリコン薄膜を経由して扁平冷却管92、94へ伝えられる。扁平冷却管92、94中の第2の冷媒は熱をベースプレート1から除去し、精密テーブルの温度を一定に維持する。冷媒はマニホルド98からコイル組立体の外へ直ちに排出される。
1 ベースプレート
4 コイル用のハーネス
5 転流センサ用ハーネス
6 温度センサ用ハーネス
8 溝
30 取付具
32 胴部
34、36 鉤部
42 鉄心
43 孔
44 コイル
46 孔
48 ねじ
50 扁平冷却管
52 転流センサ
56、58 マニホルド
82 ねじ穴
92、94 扁平冷却管
96、98 マニホルド
4 コイル用のハーネス
5 転流センサ用ハーネス
6 温度センサ用ハーネス
8 溝
30 取付具
32 胴部
34、36 鉤部
42 鉄心
43 孔
44 コイル
46 孔
48 ねじ
50 扁平冷却管
52 転流センサ
56、58 マニホルド
82 ねじ穴
92、94 扁平冷却管
96、98 マニホルド
好ましくは、第1の冷却管(50)は複数のコイル(44)の中を蛇行する扁平冷却管を含み、第2の冷却管(92、94)は直線的な扁平冷却管を含む。
全てのハーネスがベースプレート1の外へ置かれた後、箱形の型枠が鉄心42、コイル44および扁平冷却管50に被せられる。絶縁樹脂が型枠の中に注入され、固化した矩形の成形体は所定の寸法へ仕上げられる。こうして絶縁樹脂に覆われたコイル組立体が、図3、4、5および6に示されている。転流センサ52がマニホールド56、58の間でコイル組立体に設けられている。図中の参照番号4、5および6は、コイル用のハーネス、転流センサ用のハーネス、および温度センサ用のハーネスをそれぞれ示している。
本発明は、ベースプレート(1)と、ベースプレートの上面に長手方向に固定された一列の鉄心(42)と、鉄心(42)にそれぞれ設けられた複数のコイル(44)と、複数のコイル(44)に接触し第1の冷媒を通す第1の冷却管(50)とを含む、ベースプレートの下面をテーブルに取付け可能なリニアモータコイル組立体に関する。ベースプレート(1)はベースプレートの下面に長手方向に直線的に該ベースプレート(1)の全長にわたって延びる溝(8)を有し、リニアモータコイル組立体は溝(8)の中に設けられ第2の冷媒を通す第2の冷却管(92、94)をさらに含む。
Claims (2)
- 上面と下面を有するベースプレートと、前記ベースプレートの上下面のうち一方の面に長手方向に固定された一列の鉄心と、前記鉄心にそれぞれ設けられた複数のコイルと、前記複数のコイルに接触し第1の冷媒を通す第1の冷却管とを含む、前記ベースプレートの上下面のうち他方の面をテーブルに取付け可能なリニアモータコイル組立体において、
前記ベースプレートは前記ベースプレートの他方の面に長手方向に直線的に延びる溝を有し、リニアモータコイル組立体は溝の中に設けられ第2の冷媒を通す第2の冷却管をさらに含むことを特徴とするリニアモータコイル組立体。 - 前記第1の冷却管は前記複数のコイルの中を蛇行する扁平冷却管を含み、前記第2の冷却管は直線的な扁平冷却管を含む請求項1に記載のリニアモータコイル組立体。
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