CN100488006C - 直线电动机的线圈组合体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

直线电机的线圈组合体12包括：每个都具有与移动方向垂直的线圈轴，且呈一列配置的多个线圈和在多个线圈中蛇行的扁平的冷却管(20)。冷却管具有沿线圈轴平行方向沿伸的断面，制冷剂能够通过的多个透孔(25)在其中形成。冷却管至少有线圈个数以上的交替折返部，使线圈能够嵌入其中。在线圈组合体制造时，将线圈绕于按线圈分割的铁芯上，将铁芯插入冷却管的折返部之中。

Description

直线电动机的线圈组合体及其制造方法
技术领域
本发明涉及产生直线移动的直线电动机。特别是本发明涉及具有多个线圈的直线电动机的线圈组合体，所述多个线圈沿直线移动的方向配置成一列。
技术背景
使用直线电动机使工作台沿直线高速移动的同时，又能高精度地定位的工作机械已为人所知。最近，直线电机因不采用进给丝杠等传动装置而受到好评，并得到广泛的应用。工作机械用的直线电机不仅要求其产生大的推力，而且还要求其小型化。因此，直线电机和回转型电机相比，更容易产生高热。直线电机温度的上升使其额定推力受到限制，使机械定位精度降低。在较多的场合，为防止磁性粉尘侵入产生强大的磁力的直线电机，采用外壳将直线电机密封起来，因此，直线电机的自然冷却是十分不够的，对直线电机进行有效的冷却是非常重要的。
日本特许公开公报63-18956号公开了一种直线电机用冷却装置，该装置在相邻的磁极齿间形成的槽的底部装设冷却管。参照图9、10、11，下面对该直线电机用冷却装置进行详细说明。具有交变磁极的多个永久磁铁3沿移动轴方向成一列固定在托板2的下面。固定的电枢包括：多个T字状的磁极齿4，连接磁极齿4的底座5及绕在磁极齿4上的线圈7。如图9中所示，冷却管8设在各相邻的磁极齿4形成的沟的底部，每个沟一根。如图10中所示，例如，冷却管8是沿沟6绕行的管8A。气体状或液体状的制冷剂沿着管8A进行循环。如图11所示，冷却管8也可以是梯子形管。管8B由与底座5相对地沿移动方向平行延伸的冷却管8a、8b及连接冷却管8a、8b的连络部8c构成。制冷剂从冷却管8a的一端导入，经由连络部8c从冷却管8b的一端排出。
发明的公开
本发明的目的在于提供一种直线电机的线圈组合体，线圈所发出的热可得到有效冷却。
本发明的另一个目的在于提供一种结构紧凑的直线电机的线圈组合体。
本发明的再一个目的在于提供一种具有高冷却效率，且可简单地制造的直线电机的线圈组合体的制造方法。
根据本发明，产生直线运动的直线电机的线圈组合体包括：多个线圈以及扁平的冷却管，所述多个线圈沿移动方向排成一列，且分别具有和移动方向垂直的线圈轴，所述冷却管具有沿与线圈轴平行方向延伸的断面和线圈能嵌入其中的折返部，且在多个线圈中蛇行。
扁平的冷却管最好是沿与线圈轴平行方向形成，且具有制冷剂通过的多个透孔。
或者，扁平的冷却管由多个制冷剂能够通过的圆管沿平行于线圈轴的方向排列，并相互连接构成。
最好是扁平的冷却管至少具有线圈个数以上的交替的折返部。
最好，直线电机的线圈组合体还包括按每个线圈分割且线圈缠绕于其上的铁芯。
另外，根据本发明，产生直线移动的直线电机的线圈组合体的制造方法包括：
按每个磁极分割的铁芯的制作步骤，
将线圈绕在各铁芯上的步骤，
线圈能够嵌入其中的、具有线圈的个数以上的交替折返部的扁平的冷却管的制作步骤，
将铁芯插入折返部的步骤，
将铁芯成一列配置在底座板的步骤。
其它的目的及新颖的特征，在以后的说明中作进一步的描述。
附图的简单说明
图1是表示本发明的直线电机的线圈组合体的正面图。
图2是图1所示线圈组合体的平面图。
图3是图1的线圈和冷却管的扩大断面图。
图4是表示线圈产生的热量向冷却管传导的断面图。
图5是表示图1的冷却管的其它实施例的斜视图。
图6A、6B、6C、6D是表示直线电机的线圈组合体的制造方法的平面图。
图7是线圈组合体沿图6D中箭头B所视的斜视图。
图8是被绝缘树脂覆盖后的图1的线圈组合体的斜视图。
图9是表示现有技术中的直线电机的正面图。
图10是冷却管的一例沿图9的A-A线看时的平面图。
图11是冷却管的其它实施例沿图9的A-A线看时的平面图。
发明的实施例
参照图1、2、3、4对本发明的直线电机的线圈组合体进行说明。
沿着水平的直线轴X的方向产生移动的直线电机的组合体12具有底座11和装有线圈14的铁芯13。线圈组合体构成直线电机的动子或定子的一方。图1中的参照符号G1表示动子和定子之间形成的间隙。底座板11具有水平的上表面。按每个磁极分割的铁芯13分别由螺丝19沿直线轴X的方向成一列地固定在底座板11上。固定螺丝19的多个孔18形成在底座上。铁芯13将硅钢板层积、由焊接或者粘接而形成。如图2中所示，铁芯13互相平行地沿垂直于直线轴X的水平方向Y延伸。如图3中所示，为了尽可能减小相邻的铁芯13的磁极面13a之间形成的间隙G2，铁芯13的磁极面13a沿直线轴X的方向突出。间隙G2的大小保持在空隙G1的2倍程度。小的间隙G2能使不希望有的脉动转矩减少。形成连接相邻铁芯13的轭铁部13b，螺丝19用的孔13c形成于轭铁部13b上。将一组绝缘体15嵌入铁芯13中，使铁芯13和线圈14保持绝缘。线圈14互相不重合地经由绝缘体15绕在铁芯13上。线圈轴Z互相平行并且垂直于直线轴X。绝缘体15，例如，可以采用具有很高的导热性并能作成很薄的液晶聚合物树脂的成形体。如图2中所示，绝缘体15有U字状的水平断面，1个铁芯13中装入1组绝缘体15。为了防止线圈14表面的瓷漆涂层受到损伤，用带状的绝缘体16将线圈14四周包起来。扁平的冷却管20成蛇行状安装在沿移动轴X的方向配置的线圈14中。冷却管20用铝冲压成形而制成。冷却管20紧密接触于线圈14，绝缘体16提高了线圈14和冷却管20的密合性。如图3所示，冷却管20具有沿与线圈轴Z平行方向延伸的断面，配置成比轭铁13b的高度H1更高。延伸的断面的长度同线圈14的轴的长度L等长或稍长。结果，冷却管20几乎紧密接触于作为发热源的线圈14的整个外表面。制冷剂流过的透孔25在冷却管20中沿与线圈轴平行的方向形成。由于冷却管20没有分叉，制冷剂不会发生滞流。如图4中箭头所示，线圈14发的热传导到外侧，立即被冷却管20中的制冷剂所冷却。从线圈14传导至铁心13的热通过与冷却管接近的磁极面13a和轭铁13b传导至冷却管20。图5示出了冷却管20的其它的实施例。图5中的冷却管20由沿与线圈轴Z平行方向排列的多根铜制圆管构成。相邻的铜制圆管之间采用钎焊焊接在一起。冷却管20的两端20a、20b焊接在各自的总管21、22上。
下面参照图6A、6B、6C、6D、7对本发明的线圈组合体的制造方法进行详细说明。
如图6A所示，将相当于铁芯列的第一个和最后一个的2个铁芯13用螺丝19暂时固定在底座板11上。在所述实施例中，铁芯列由9个铁芯13构成。用卷绕机将线圈14绕在铁芯13上。铁心13按每个线圈14分割，所以线圈14的绕卷很容易。如图6B中所示，制作具有线圈14的个数以上的交替折返部的扁平冷却管20。冷却管20的折返部的大小、形状要和线圈14的轮廓相适应地被作成，使线圈14能够嵌入其中。冷却管20的两端焊接在总管21、22形成的长孔上被固定。将冷却管20进行水平移动，使底座板11上的两个线圈14嵌入它的折返部中。将3个铁芯13进行水平移动，插入冷却管20的折返部之中。这样，如图6C中所示，铁芯列的位于奇数位置的5个铁芯配置在底座板11的上表面。铁心是按线圈卷线的方向插入的，线圈14不容易受到损伤。将位于偶数位置的4个铁心13进行水平移动，插入冷却管20的折返部中，将一方的总管固定在底座板11的一端。所有的铁芯13用螺丝19固定在底座板11上。如图6D、7所示，将圆柱状部件23垂直安装在底座板11的另一端。将位于底座板另一端的多余冷却管20以圆柱部件23为中心折弯。这样，将另一方的总管22固定在底座板11的一端。
线圈14的导线置于底座板11的外侧后，用箱形外壳罩在线圈组合的外面。往壳中注入绝缘树脂直到淹没铁芯的磁极面13a为止。固化后的树脂的成形体其尺寸形成为使磁极面刚好要露出的程度。图8表示了这样被绝缘树脂覆盖着的组合体12。绝缘树脂在组合体12中浸透得非常充分的情况下，绝缘材料16可以不要。
所述实施例是为了说明发明的本质和实际的应用而选择的，发明的范围由所附权利要求书来定义。

Claims (7)

1.一种产生直线移动的直线电机的线圈组合体，包括多个线圈和在多个线圈中间蛇行的扁平的冷却管，所述多个线圈沿移动方向排成一列，且每一个都具有和移动方向垂直的线圈轴；所述扁平的冷却管具有沿与线圈轴平行的方向延伸的、其长度等于或稍大于线圈的轴方向的长度的断面和线圈能嵌入其中的折返部。
2.如权利要求1所述的直线电机的线圈组合体，其特征在于：所述扁平的冷却管具有沿与线圈轴平行的方向形成的、使制冷剂通过的多个透孔。
3.如权利要求1所述的直线电机的线圈组合体，其特征在于：所述扁平的冷却管具有沿与线圈轴平行的方向排列并接触的、使制冷剂通过的多个圆管。
4.如权利要求1所述的直线电机的线圈组合体，其特征在于：所述扁平的冷却管至少具有线圈个数以上的交替的折返部。
5.如权利要求1所述的直线电机的线圈组合体，其特征在于：还包括按每个线圈分割的、且线圈绕于其上的铁芯。
6.如权利要求5所述的直线电机的线圈组合体，其特征在于：还包括将铁芯沿移动方向成一列固定于其上的底座。
7.一种产生直线移动的直线电机的线圈组合体的制造方法，包括：
按每个磁极分割的铁芯的制作步骤，
将线圈绕于各个铁芯之上的步骤，
具有能够嵌入线圈的、线圈个数以上的交替的折返部的扁平的冷却管的制作步骤，
将铁芯在线圈的卷绕方向插入折返部的步骤，
将铁芯成一列配置在底座上的步骤。
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