KR20070118641A - 캔드·리니어 모터 전기자 및 캔드·리니어 모터 - Google Patents

캔드·리니어 모터 전기자 및 캔드·리니어 모터 Download PDF

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KR20070118641A
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겐이치 사다카네
도시카즈 하마오
미츠히로 마츠자키
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가부시키가이샤 야스카와덴키
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Abstract

본 발명은 전기자 권선부의 구성 부재의 부품 점수를 줄임으로써 계면을 감소시킬 수 있고, 저점도 수지의 채용에 의해 주형 및 충전의 작업성을 향상시켜 기포 등을 혼입하지 않고 확실히 주형 및 충전할 수 있음과 함께, 냉매에 대한 전기자 권선의 장기 절연 신뢰성이 높은 캔드·리니어 모터 전기자 및 캔드·리니어 모터를 제공한다. 캔드·리니어 모터 전기자에 있어서, 복수의 성형 코일(71c)로 이루어지는 코일군을 결선 기판(71a)과 수지제의 욕조 형상의 프레임(71b) 사이에 끼워 넣고 수지 주형한 것으로, 또한 결선 부위(71e)를 작업 온도 시에서의 점도가 30Pa·s 이하, 사용 가능 시간이 0.1~24시간, 탄성률이 3000MPa 이하인 수지로 주형 또는 충전한 것이다.

Description

캔드·리니어 모터 전기자 및 캔드·리니어 모터{CANNED LINEAR MOTOR ARMATURE AND CANNED LINEAR MOTOR}
본 발명은 반도체 제조 장치나 공작기의 테이블 이송에 이용됨과 함께 리니어 모터 본체의 온도 상승 저감과 장기 절연 신뢰성이 요구되는 캔드·리니어 모터 전기자 및 캔드·리니어 모터에 관한 것이다.
도 7은 본 발명과 종래 기술에 공통된 일반의 캔드·리니어 모터의 전체 사시도이다.
도 7에 있어서, 1은 가동자, 2는 계자 요크, 3은 영구 자석, 4는 계자 요크 지지 부재, 5는 고정자, 6은 캔, 7은 전기자 권선, 8은 냉매 공급구, 9는 냉매 배출구, 10은 하우징, 20은 캔 고정용 볼트, 12는 리드 선을 수납하는 커버, 15는 커넥터이다.
한 쪽의 가동자(1)는 평판형상의 두 개의 계자 요크(2)와 각 계자 요크(2)의 표면에 부착한 영구 자석(3)과, 두 개의 계자 요크(2) 사이에 삽입됨과 함께 전체로 합계 4개의 계자 요크 지지 부재(4)로 구성되고, 양단이 개구한 중공 공간부를 갖고 있다. 그리고, 상기 영구 자석(3)은 계자 요크(2) 상에 교대로 극성이 상이하도록 복수의 자석을 인접시켜 나열하여 배치한 것이 되고 있다. 또한, 가동 자(1)는 도시하지 않는 슬라이더와 가이드 레일로 이루어지는 볼을 이용한 리니어 가이드 혹은 정압 베어링 안내 등에 의해서 지지되고 있다.
또한, 다른 쪽의 고정자(5)를 구성하는 캔드·리니어 모터 전기자는 내부를 중공으로 하는 액자형상을 가진 금속제의 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 양 개구부를 밀폐하기 위해서 하우징(10)의 외형을 본뜬 판 형상의 캔(6)과, 상기 캔(6)을 하우징(10)에 고정하기 위한 볼트 나사(20)와, 하우징(10)의 중공 내에 배위된 3상의 전기자 권선(7)으로 구성되어 있다. 또한, 전기자 권선(7)은 복수의 성형 코일로 이루어지는 코일군에 몰드를 실시하여 유니트화된 것으로, 이하에 종래예를 구체적으로 후술한다. 또한, 전기자 권선(7)은 종래예를 부호 72, 본 발명에서는 부호 71로서 구별하여 나타내기로 한다.
다음에, 캔드·리니어 모터 전기자의 구체적인 구조에 대해서, 도 4~도 6을 이용하여 설명한다. 도 4는 도 7의 A－A선을 따르는 종래의 캔드·리니어 모터 전기자의 측단면도, 도 5는 도 4에 나타내는 종래의 전기자 권선부의 측단면도. 도 6은 도 4에 나타내는 종래의 커넥터부의 측단면도이다.
우선, 도 5에 있어서 종래의 전기자 권선부(72)에 대해 설명한다.
전기자 외부와 파워선 또는 신호선으로서 접속하기 위한 결선 기판(72a) 상에, 평판형상으로 성형된 복수의 성형 코일(72c)을 납땜 및 고정 배치하고, 그 주위를 수지제의 프레임(72b) 및 수지제의 커버(72d)로 덮고 있다. 이들에 의해서 둘러싸인 성형 코일(72c) 주변의 공극부에 냉매에 대한 성형 코일(72c)의 절연 신뢰성을 높일 목적으로 몰드(21) 또는 포팅(potting) 수지(도시하지 않음)로 주형하 고 있다.
다음에, 도 6에 있어서, 종래의 커넥터에 대해 설명한다.
결선 기판(72a)에서 전기자 외부에 파워선 또는 신호선을 접속하기 위한 허메틱 시일(hermetic seal)(15a)에 결선 기판(72a)에서 인출되는 리드 선(15c)을 납땜하고, 냉매에 대한 성형 코일(72c)의 절연 신뢰성을 높일 목적으로 그 결선 부위(15d)를 고점도 수지(15b)로 주형하고 있다.
도 4에 있어서, 상기의 전기자 권선부(72)와 커넥터(15)를 이용한 전기자의 조립에 대해 설명한다.
메인 프레임(11)에 전기자 권선부(72)를 도시하지 않은 나사 등을 이용하여 고정함과 함께 커넥터(15)를 레이저 용접으로 고정하고 있다. 전기자 권선부(72)의 결선 부위(72e)와 커넥터(15)의 결선 부위(15d) 주변의 공극부에 냉매에 대한 성형 코일(72c)의 절연 신뢰성을 높이는 목적으로 고점도 수지(19)를 충전하고 있다. 그리고, 전기자 권선부(72)의 결선 부위(72c)에 제1 커버(13)를 접착제 등을 이용하여, 또한 커넥터(15)의 결선 부위(15d)에 제2 커버(12)를 레이저 용접으로 고정하고 있다. 외부로의 냉매 누설을 막는 목적의 O링(16)을 개재시켜 전기자 권선부(72)의 표면과 이면에 냉매를 흘리기 위한 냉매 통로(17)를 확보할 수 있는 위치에 캔(6)을 고정하고 있다.
이렇게 구성된 캔드·리니어 모터 전기자에 전기적 상대 위치에 따른 3상 교류 전류를 성형 코일(72c)에 흘림으로써 도시하지 않은 영구 자석이 만드는 자계와 작용하여 도시하지 않은 가동자에 추진력이 발생한다. 이 때 구리 손실에 의해서 발열한 성형 코일(72c)은 냉매 통로(17)를 흐르는 냉매에 의해 냉각되므로, 캔(6) 표면의 온도 상승을 억제할 수 있다(예를 들어, 특허 문헌 1~3을 참조).
특허 문헌 1：일본 특허 제3592292호 공보
특허 문헌 2：일본 공개특허 2003－224961 공보
특허 문헌 3 : 일본 공개특허 2004－312877 공보
종래의 캔드·리니어 모터 전기자는 하기와 같은 문제가 있었다.
(1) 전기자 권선부(72)에 있어서, 결선 기판(72a)과 수지제 프레임(72b) 및 수지제 커버(72d)를 접착제 등을 이용하여 고정하고, 성형 코일(72c)의 주변에 공극부를 확보하며, 그 공극부를 몰드 또는 포팅 수지로 주형하고 있지만, 수지제 프레임(72b)과 수지제 커버(72d)와의 접착 고정시의 위치 결정 작업이 곤란하고, 또한 수지제 프레임(72b)과 수지제 커버(72d)의 구성 부품 사이의 계면에서 절연 열화나 절연 파괴가 생기는 일이 있었다.
(2) 커넥터(15)에 있어서, 허메틱 시일(15a)의 결선 부위(15d)를 고점도 수지(15b)로 주형하고 있지만, 사용하고 있는 수지가 고점도이기 때문에 주형시의 작업성이 나쁘고 기포 등을 혼합하는 경우가 많고, 그 때문에 절연 열화나 절연 파괴가 생기는 경우가 있었다.
(3) 전기자 권선부(72)의 결선 부위(72e)와 커넥터(15)의 결선 부위(15d) 주변의 공극부를 고점도 수지(19)로 충전하고 있지만, 사용하고 있는 수지가 고점도이기 때문에 충전시의 작업성이 나쁘고 기포 등을 혼입하는 경우가 많고, 그 때문에 절연 열화나 절연 파괴가 생기는 경우가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점를 감안하여 이루어진 것으로, 전기자 권선부의 구성 부재의 부품 점수를 감소시킴으로써 계면을 감소시키고, 또한 주형 및 충전의 작업성을 향상시켜 기포 등을 혼입하지 않고 확실히 주형 및 충전할 수 있음과 함께 냉매에 대한 전기자 권선의 장기 절연 신뢰성이 높은 캔드·리니어 모터 전기자 및 캔드·리니어 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은, 다음과 같은 구성으로 한 것이다.
청구항 1의 발명은, 평판형상으로 성형된 복수의 성형 코일로 이루어지는 코일군으로 구성된 전기자 권선과, 상기 전기자 권선을 액자형상으로 둘러싸도록 설치한 금속제의 하우징과, 상기 하우징의 양 개구부를 밀폐하는 캔을 구비한 캔드·리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 코일군을 결선 기판과 수지제의 욕조 형상의 프레임 사이에 끼워 넣음과 함께 몰드 또는 포팅 수지로 주형하여 완성되는 것이다.
또한, 청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 캔드·리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 캔드·리니어 모터 전기자에서 상기 전기자 외부와 파워선 또는 신호선으로서 접속하기 위한 커넥터와의 결선 부위를 작업 온도 시에서의 점도=30Pa·s 이하, 사용 가능 시간=0.1~24시간, 탄성률=3000MPa 이하인 몰드 또는 포팅 수지로 주형하여 이루어지는 것이다.
또한, 청구항 3의 발명은, 청구항 1에 기재된 캔드·리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 결선 기판에서 상기 결선 기판 외부와 파워선 또는 신호선으로서 접속하기 위한 결선 부위를 작업 온도 시에서의 점도=30Pa·s 이하, 사용 가능 시간=0.1~24시간, 탄성률=3000MPa 이하인 몰드 또는 포팅 수지로 충전하여 이루어지는 것이다.
또한, 청구항 4의 발명은, 캔드·리니어 모터에 관한 것으로, 청구항 1~청구항 3까지의 어느 1항에 기재된 캔드·리니어 모터 전기자와, 상기 전기자와 자기적 공극을 통해 대향 배치됨과 함께 교대로 극성이 상이한 복수의 영구 자석을 인접시켜 나열하여 배치한 계자 요크를 구비하고, 상기 전기자와 상기 계자 요크의 어느 한 쪽을 고정자로, 다른 쪽을 가동자로 하여 상기 계자 요크와 상기 전기자를 상대적으로 주행하도록 한 것이다.
청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 코일군을 결선 기판과 수지제의 욕조 형상의 프레임 사이에 끼워 넣고, 몰드 또는 포팅 수지로 주형하기 때문에, 구성 부재의 부품 점수를 감소시킴으로써 계면을 감소시킬 수 있고, 또한 주형의 작업성을 향상시킬 수 있기 때문에 냉매에 대한 전기자 권선의 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 캔드·리니어 모터 전기자에서 전기자 외부와 파워선 또는 신호선으로서 접속하기 위한 커넥터의 결선 부위를, 작업 온도 시에서의 점도=30Pa·s 이하, 사용 가능 시간=0.1~24시간, 탄성률=3000MPa 이하인 몰드 또는 포팅 수지로 주형하기 때문에, 저점도의 수지를 이용함으로써 주형의 작업성을 향상시켜 기포 등을 혼입하지 않고 확실히 주형하는 것이 가능하고, 냉매에 대한 전기자 권선의 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 결선 기판에서 결선 기판 외부와 파워선 또는 신호선으로서 접속하기 위한 결선 부위를 작업 온도 시에서의 점도=30Pa·s 이하, 사용 가능 시간=0.1~24시간, 탄성률=3000MPa 이하인 몰드 또는 포팅 수지로 충전하기 때문에, 저점도의 수지를 이용함으로써 충전의 작업성을 향상시켜 기포 등을 혼입하지 않고 확실히 충전하는 것이 가능하고, 냉매에 대한 전기자 권선의 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 전기자 권선의 냉매에 대한 내절연성이 높고, 냉각 능력이 높은 물을 냉매로서 사용함과 함께 전기자와 계자를 대향 배치시킴으로써 신뢰성이 높은 캔드·리니어 모터를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 캔드·리니어 모터 전기자로서, 도 7의 A－A선을 따르는 측단면도에 상당하는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타내는 본 발명의 전기자 권선부의 측단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 본 발명의 커넥터부의 측단면도이다.
도 4는 도 7의 A－A선을 따르는 캔드·리니어 모터 전기자의 측단면도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 종래의 전기자 권선부의 측단면도이다.
도 6은 도 4에 나타내는 종래의 커넥터부의 측단면도이다.
도 7은 본 발명과 종래 기술에 공통된 일반의 캔드·리니어 모터의 전체 사시도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 가동자 2 : 계자 요크
3 : 영구 자석 4 : 계자 요크 지지 부재
5 : 고정자 6 : 캔
7 : 전기자 권선 71 : 전기자 권선(본 발명)
71a : 결선 기판 71b : 프레임
71c : 성형 코일 71e : 결선 부위
72 : 전기자 권선(종래예) 72a : 결선 기판
72b : 프레임 72c : 성형 코일
72d : 커버 72e : 결선 부위
8 : 냉매 공급구 9 : 냉매 배출구
10 : 하우징 11 : 메인 프레임
12 : 제2 커버 13 : 제1 커버
14 : 커넥터 14a : 허메틱 시일
14b : 저점도 수지 14c : 리드 선
14d : 결선 부위 15 : 커넥터
15a : 허메틱 시일 15b : 고점도 수지
15c : 리드 선 15d : 결선 부위
16 : O링 17 : 냉매 통로
18 : 저점도 수지 19 : 고점도 수지
20 : 볼트 나사 21 : 몰드
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 도면을 참조해 설명한다.
실시예 1
도 1은, 본 발명의 실시예를 나타내는 캔드·리니어 모터 전기자로서, 도 7의 A－A선을 따르는 측단면도에 상당한다. 도 2는 도 1에 나타내는 본 발명의 전기자 권선부의 측단면도, 도 3은 도 1에 나타내는 본 발명의 커넥터부의 측단면도이며, 본 발명의 특징은 이하와 같이 되어 있다.
우선, 본 발명의 전기자 권선부(71)에 대해 설명한다.
도 2에 있어서, 전기자 외부와 파워선 또는 신호선으로서 접속하기 위한 결선 기판(71a) 상에, 평판형상으로 성형된 복수의 성형 코일(71c)을 납땜 및 고정 배치시키고, 그 주위를 결선 기판(71a)면측만이 개방된 욕조 형상의 수지제 프레임(71b)으로 덮고 있다. 이러한 결선 기판(71a)과 욕조 형상의 수지제 프레임(71b)에 의해서 둘러싸인 성형 코일(71c) 주변의 공극부에 냉매에 대한 성형 코일(71c)의 절연 신뢰성을 높이는 목적으로 몰드(21) 또는 포팅 수지(도시하지 않음)로 주형하고 있다. 예를 들어, 에폭시 수지로 진공 주형함으로써 공극부가 완전하 에폭시 수지에 치환된다. 구성 부재의 부품 점수를 감소시킴으로써 계면을 감소시킬 수 있고, 또한 주형의 작업성을 향상시킬 수 있기 때문에, 냉매에 대한 전기자 권선의 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
다음에, 본 발명의 커넥터부에 대해 설명한다.
도 3에 있어서, 결선 기판(71a)에서 전기자 외부에 파워선 또는 신호선을 접속하기 위한 허메틱 시일(14a)에, 결선 기판(71a)에서 인출되는 리드 선(14c)을 납 땜하고, 냉매에 대한 성형 코일(71c)의 절연 신뢰성을 높이는 목적으로 그 결선 부위(14d)를 몰드 또는 포팅 수지, 특히 저점도 수지(14b)를 이용하여 주형하고 있다. 예를 들어, 작업 온도 시에서의 점도가 30Pa·s 이하, 사용 가능 시간이 0.1~24시간, 탄성률이 3000MPa 이하인 실리콘으로 주형하고 있다. 저점도의 수지를 이용함으로써 주형의 작업성을 향상시켜 기포 등을 혼입하지 않고 확실히 주형하는 것이 가능하고, 냉매에 대한 전기자 권선의 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1에 있어서, 상기의 전기자 권선부(71)와 커넥터(14)를 이용한 전기자의 조립에 대해 설명한다.
메인 프레임(11)에 전기자 권선부(71)를 도시하지 않은 나사 등을 이용하여, 또한 커넥터(14)를 레이저 용접으로 고정하고 있다. 전기자 권선부(71)의 결선 부위(71e)와 커넥터(14)의 결선 부위(14d) 주변의 공극부에 냉매에 대한 성형 코일(71c)의 절연 신뢰성을 높일 목적으로 저점도 수지(18)를 충전하고 있다. 예를 들어, 작업 온도 시에서의 점도가 30Pa·s 이하, 사용 가능 시간이 0.1~24시간, 탄성률이 3000MPa 이하인 실리콘으로 주형하고 있다. 저점도의 수지를 이용함으로써 주형의 작업성을 향상시켜 기포 등을 혼입하지 않고 확실히 충전하는 것이 가능하고, 냉매에 대한 전기자 권선의 절연 신뢰성을 높일 수 있다. 전기자 권선부(71)의 결선 부위(71e)에 제1 커버(13)를 접착제 등을 이용하여, 또한 커넥터(14)의 결선 부위(14d)에 제2 커버(12)를 레이저 용접으로 고정하고 있다. 저점도 수지(18)가 냉매가 통하지 않는 캔드·리니어 모터 전기자 내의 공극부에 확실히 충전되고 있는 것을, 제1 커버(13)에 설치한 단일 또는 복수의 구멍으로부터 확인할 수 있 고, 냉매에 대한 전기자 권선의 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
외부로의 냉매 누설을 막는 목적의 O링(16)을 개재시켜 전기자 권선부(7)의 표면과 이면에 냉매를 흘리기 위한 냉매 통로(17)를 확보 할 수 있는 위치에, 캔(6)을 고정하고 있다.
이렇게 구성된 캔드·리니어 모터 전기자에 전기적 상대 위치에 따른 3상 교류 전류를 성형 코일(71c)에 흘림으로써 도시하지 않는 영구 자석이 만드는 자계와 작용하여 도시하지 않는 가동자에 추진력이 발생한다. 이 때 구리 손실에 의해서 발열한 성형 코일(71c)은 냉매 통로(10)를 흐르는 냉매에 의해 냉각되므로, 캔(6) 표면의 온도 상승을 억제할 수 있다.

Claims (4)

  1. 평판형상으로 성형된 복수의 성형 코일로 이루어지는 코일군으로 구성된 전기자 권선과, 상기 전기자 권선을 액자형상으로 둘러싸도록 설치한 금속제의 하우징과, 상기 하우징의 양 개구부를 밀폐하는 캔을 구비한 캔드·리니어 모터 전기자에 있어서,
    상기 코일군을 결선 기판과 수지제의 욕조 형상의 프레임 사이에 끼워 넣고, 몰드 또는 포팅 수지로 주형하여 이루어지는 것인 것을 특징으로 하는 캔드·리니어 모터 전기자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 캔드·리니어 모터 전기자에서 상기 전기자 외부와 파워선 또는 신호선으로서 접속하기 위한 커넥터와의 결선 부위를, 작업 온도 시에서의 점도=30Pa·s 이하, 사용 가능 시간=0.1~24시간, 탄성률=3000MPa 이하인 몰드 또는 포팅 수지로 주형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔드·리니어 모터 전기자.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 결선 기판에서 상기 결선 기판 외부와 파워선 또는 신호선으로서 접속하기 위한 결선 부위를, 작업 온도 시에서의 점도=30Pa·s 이하, 사용 가능 시간=0.1~24시간, 탄성률=3000MPa 이하인 몰드 또는 포팅 수지로 충전하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔드·리니어 모터 전기자.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 캔드·리니어 모터 전기자와, 상기 전기자와 자기적 공극을 통해 대향 배치됨과 함께 교대로 극성이 상이한 복수의 영구 자석을 인접시켜 나열하여 배치한 계자 요크를 구비하고, 상기 전기자와 상기 계자 요크의 어느 한 쪽을 고정자로, 다른 쪽을 가동자로 하여 상기 계자 요크와 상기 전기자를 상대적으로 주행하도록 한 것을 특징으로 하는 캔드·리니어 모터.
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