CN108574391A - 线性电动机 - Google Patents

Abstract

提供一种提高了冷却性能的线性电动机。线性电动机由定子和动子构成，上述定子具有连排设置的多个磁力产生构件，上述动子具有卷绕在定子的外侧且在定子的轴线方向上连排设置的多个线圈，在相邻的线圈之间，以沿着线圈的侧面的方式设有使线圈所发出的热量进行散热的热传递构件。

Description

线性电动机

本申请为国际申请日为2012年1月10日、申请号为201280066582.2、国际申请号为PCT/JP2012/050264的、发明名称为“线性电动机”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及对线性电动机的线圈进行冷却的结构。

背景技术

以往，如专利文献1所示，在电子元件安装装置的使安装头移动的移动装置中使用线性电动机。这样的线性电动机由动子和定子构成，上述动子具有卷绕在线圈骨架的外周部上的多个线圈，上述定子具有在线圈骨架的内部设有多个的永久磁铁。并且，该线性电动机通过以沿着线圈的外周面进行接触的方式安装的散热构件，使由线圈产生的热量进行散热，由此防止线圈的蓄热，防止线圈的烧损。

专利文献1：WO2006/040913号公报(图1)

发明内容

然而，各线圈的外周面的形状因各线圈而不同，另外，各线圈的外周面的曲率半径与散热构件的内周面的曲率半径不一致，因此存在如下问题：在线圈的外周面与散热构件的内周面之间产生间隙，从线圈向散热构件的热传递不充分，无法通过散热构件使线圈所发出的热量充分散热。因此，存在如下问题：为了防止线圈的烧损，流通于线圈的电流量受限、移动装置的移动速度受限。

本发明鉴于这样的情况而作出，其目的在于提供一种提高了冷却性能的线性电动机。

解决上述课题的第一方案的线性电动机由定子和动子构成，上述定子具有连排设置的多个磁力产生构件，上述动子具有卷绕在上述定子的外侧且在上述定子的轴线方向上连排设置的多个线圈，在相邻的上述线圈之间，以沿着上述线圈的侧面的方式设有使上述线圈所发出的热量进行散热的热传递构件。

如此，在相邻的线圈之间，以沿着线圈的侧周面的方式设有热传递构件，因此线圈的侧周面与热传递构件不是以曲面而是以平面进行接触，线圈的侧周面与热传递构件可靠地接触。因此，能够使由线圈产生的热量可靠地向热传递构件传递，并使由线圈产生的热量经由热传递构件而可靠地散热，能够提高线性电动机的冷却性能。另外，由于热传递构件与线圈的侧周面的两侧接触，因此与以往相比，能够使由线圈产生的热量更多地向热传递构件传递。

第二方案的技术方案以第一方案为基础，上述热传递构件是由在上述线圈的径向上扁平的集热部和与上述集热部连接且向远离上述线圈的方向突出的散热部构成的热管，在上述散热部设有散热构件。由此，与线圈的侧周面接触的集热部内的工作液蒸发而吸收潜热，当蒸发后的工作液向散热部移动时，由散热构件冷却，工作液凝集而放出潜热。因此，能够通过散热构件使由线圈产生的热高效地散热。

第三方案的技术方案以第二方案为基础，上述散热部位于上述集热部的上方。由此，在集热部蒸发的工作液可靠地向散热部移动，另外，在散热部凝集后的工作液因其自重而可靠地返回到集热部。因此，工作液在集热部与散热部间反复蒸发和凝集而可靠地循环，因此能够通过散热构件使由线圈产生的热可靠地散热。

第四方案的技术方案以第一至第三方案中的任一方案为基础，在相邻的上述线圈之间所形成的间隙内配置有上述热传递构件，以将上述线圈的卷绕始端线或卷绕末端线向上述线圈的外部引出。由此，通过将热传递构件配置在以往存在的相邻线圈之间的间隙内，能够防止动子的大型化，并提高线圈的冷却性能。

附图说明

图1是本实施方式的线性电动机的俯视图。

图2是动子的立体图。

图3是图1的A-A剖视图。

图4是图1的B-B剖视图。

图5是表示了作为比较例的以往的线性电动机的图，(A)是以往的线性电动机的横向剖视图，(B)是(A)的C-C剖视图。

图6是冷却构件设于线圈的两侧的实施方式的线性电动机的俯视图。

图7是在散热构件的长度方向上设有多个风扇的实施方式的线性电动机的俯视图。

具体实施方式

(本实施方式的线性电动机的说明)

以下，利用图1～图4，说明作为本发明的一实施方式的线性电动机100。需要说明的是，在图1、图2中，省略后述的磁轭23(图3示出)来表示。另外，本实施方式的线性电动机100用于电子元件安装装置的使安装头移动的移动装置，但是电子元件安装装置的结构在上述的专利文献1、日本特开2010-172070号公报中公开而周知，因此省略说明。

本实施方式的线性电动机100是三相线性电动机，如图1所示，由定子10和能够移动地安装于该定子10的动子20构成。定子10架装于电子元件安装装置的基台上，在动子20及未图示的线性导向件上安装有安装头，从而能够使作为被移动构件的安装头相对于基台而沿着预先设定的路径移动。

如图3所示，定子10具有圆筒形状的管12和收纳在该管12的内部的圆柱形状的多个永久磁铁11。管12由使各永久磁铁11的磁通透过的非磁性材料(不锈钢等)构成。永久磁铁11以相邻的永久磁铁11的S极彼此之间、N极彼此之间隔着后述的间隔件(未图示)而对置的方式在管12内排成一条直线状地设置。需要说明的是，在相邻的永久磁铁11之间夹入有由铁等磁性体构成的扁平的圆柱形状的间隔件(未图示)。该间隔件起到作为磁轭的作用。

如图1～图4所示，动子20具有线圈骨架21、多个线圈22及冷却构件25。线圈骨架21是圆筒形状的树脂等非磁性体，在线圈骨架21的内部插通有定子10。多个线圈22卷绕在线圈骨架21的外周面，在线圈骨架21的轴线方向上隔开预定间隔地设有多个。换言之，多个线圈22卷绕在定子10的外侧，在定子10的轴线方向上连排设置。如图4所示，在相邻的线圈22之间形成有用于将线圈22的卷绕始端线或卷绕末端线向线圈22的外部引出的间隙22a。如图1所示，在线圈骨架21的两端安装有末端构件29，处于两端的线圈22的侧面与末端构件29抵接。

冷却构件25由热传递构件26和散热构件27构成，由导热性高的铝、铜等金属构成。热传递构件26在线圈骨架21(定子10)的轴线方向上配置于相邻的线圈22之间。热传递构件26是内部中空且在其内部密封有工作液及网眼状的管芯的热管。如图3所示，热传递构件26包括与线圈22的侧周面的大致半周接触的集热部26a和从该集热部26a的一端向远离线圈22的中心的方向(外侧)延伸出的散热部26b。集热部26a是宽度比线圈22的周面的宽度小的圆弧状，在线圈22的径向上扁平，与线圈22的侧面进行接触。如图3所示，散热部26b位于集热部26a的上方(包含与上方或上端水平的位置)。需要说明的是，冷却构件25优选由非磁性体构成，以避免带来磁性不良影响。

需要说明的是，在制造动子20时，在将集热部26a配置在相邻的线圈22之间后，在两端的线圈22相互接近的方向上(压缩方向上)，向两端的线圈22施加载荷，由此使线圈22与集热部26a贴紧。并且，在此状态下，向线圈22彼此之间的间隙、线圈22与集热部26a之间的间隙内填充热固性树脂，使该热固性树脂热固化，由此提高从线圈22向集热部26a的导热性，并使各线圈22牢固地固定于线圈骨架21。

如图1～图4所示，在散热部26b安装有散热构件27。在本实施方式中，散热构件27具备与散热部26b连接的多个散热片27a。在散热构件27的端部设有风扇28，散热构件27由未图示的管道覆盖。由风扇28向散热构件27的内部吹入空气而冷却散热构件27。

如图3所示，以覆盖线圈22的外周面的方式安装有由电磁钢板等磁性材料构成的磁轭23。通过该磁轭23，使永久磁铁11产生的磁力线的方向变为与流通于线圈22的电流的方向正交的方向，从而使作用于线圈22的推力增大。需要说明的是，磁轭23不是必需的。

多个线圈22依次为U相、V相、W相、U相、V相、W相…。当在各相的线圈22分别流通相位以电角度计各相差120°的交流电流时，通过永久磁铁11的磁力与线圈22的磁力的相互作用，在动子20产生推力，动子20相对于定子10移动。此时，线圈22发热，但是如上所述，由线圈22产生的热量通过冷却构件25进行散热。

(作为比较例的以往的线性电动机的说明)

以下，利用图5，对于作为比较例的以往的线性电动机，说明与本实施方式的线性电动机100的不同点。需要说明的是，在以往的线性电动机中，对于与本实施方式的线性电动机100相同的结构的部分，标注相同标号，省略其说明。

如图5(A)所示，在以往的线性电动机中，设有以沿着线圈22的外周面的方式进行接触的热传递构件126。然而，各线圈22的外周面的形状因各线圈22而不一致，另外，各线圈22的外周面的曲率半径与热传递构件126的内周面的曲率半径不一致，因此在线圈22的外周面与热传递构件126的内周面之间产生间隙150。因此，从线圈22向热传递构件126的热传递不充分。

另外，如图5(B)所示，以往，是热传递构件126仅与线圈22的外周面接触的结构，因此即使热传递构件126与线圈22的外周面接触，从线圈22向散热构件的导热也不充分。

(本实施方式的线性电动机的效果的说明)

如以上详细说明的那样，根据本实施方式的线性电动机100，如图3、图4所示，在相邻的线圈22之间以沿着线圈22的侧周面的方式设有热传递构件26。由此，如图4所示，线圈22的侧周面与热传递构件26不是以曲面而是以平面进行接触，因此线圈22的侧周面与热传递构件26可靠地接触。因此，能够使由线圈22产生的热量可靠地向热传递构件26传递，并使由线圈22产生的热量经由热传递构件26而可靠地散热，能够提高线性电动机100的冷却性能。另外，由于热传递构件26与线圈22的侧周面的两侧接触，因此与以往相比，能够使由线圈22产生的热量更多地向热传递构件26传递。另外，在制造动子20时，在将集热部26a配置在相邻的线圈22之间后，在两端的线圈22相互接近的方向上(压缩方向上)，向两端的线圈22施加载荷，由此能够使线圈22可靠地与集热部26a贴紧，能够使由线圈22产生的热量可靠地向热传递构件26传递。

另外，如图5所示，以往的热传递构件126以沿着线圈22的外周面的方式进行接触。另一方面，在本实施方式中，如图4所示，热传递构件26配置在相邻的线圈22之间的间隙22a内。由此，能够使线圈22的匝数增加与热传递构件126的厚度相当的量，能够提高线圈22产生的磁力。因此，能够提高动子20相对于定子10的移动速度。

另外，如图2～图4所示，热传递构件26是由在线圈22的径向上扁平的集热部26a和与集热部26a连接且向远离线圈22的方向突出的散热部26b构成的热管，在散热部26b设有散热构件27。由此，与线圈22的侧周面接触的集热部26a内的工作液蒸发而吸收潜热，当蒸发后的工作液向散热部26b移动时，由散热构件27冷却，工作液凝集而放出潜热。因此，能够通过散热构件27使由线圈22产生的热量高效地散热。需要说明的是，如上所述，由于作为热管的热传递构件26由作为平面的线圈22的侧周面按压，因此向热管均匀地施加载荷，即使向两端的线圈22施加载荷而使线圈22与集热部26a贴紧，热管也不易压扁。

另外，如图3所示，散热部26b位于集热部26a的上部。由此，在集热部26a蒸发的工作液可靠地向散热部26b移动，另外，在散热部26b凝集后的工作液因其自重而可靠地返回到集热部26a。因此，工作液在集热部26a与散热部26b之间反复蒸发和凝集而可靠地循环，因此能够通过散热构件27使由线圈22产生的热量可靠地散热。

另外，如图4所示，在相邻的线圈22之间形成的间隙22a内配置有集热部26a(热传递构件)，以将线圈22的卷绕始端线或卷绕末端线向线圈22的外部引出。由此，通过将集热部26a配置在以往一直存在的相邻线圈22之间的间隙22a内，能够防止动子20的大型化，并提高线圈22的冷却性能。

需要说明的是，在上述的实施方式中，使用了永久磁铁11作为产生磁力的磁力产生构件，但也可以使用电磁铁作为磁力产生构件。另外，在以上说明的实施方式中，线圈骨架21及线圈22为圆筒形状，但也可以为方筒形状。在该实施方式的情况下，集热部26a也以沿着线圈22的侧面的方式形成，并与线圈22的侧面抵接。另外，也可以是与线圈22的侧周面的大致整周进行接触的集热部26a。

另外，在以上说明的实施方式中，定子10由圆筒形状的管12和收纳在该管12的内部的圆柱形状的多个永久磁铁11构成。然而，定子10也可以由排成一条直线状地设置的多个环状的永久磁铁和贯通这多个环状永久磁铁的圆柱形状的棒构成。该实施方式的永久磁铁设置成其外周侧为N极且其内周侧为S极的结构和其外周侧为S极且其内周侧为N极的结构以磁极交替变化的方式排成一条直线状。并且，在相邻的永久磁铁之间夹入有由非磁性体构成的间隔件。

另外，如图6所示，也可以将冷却构件25设于线圈22的两侧，来进一步提高线性电动机200冷却性能。另外，如图7所示，也可以沿着散热构件27(线圈骨架21)的长度方向在散热构件27的下方或上方设置多个风扇28，来进一步提高线性电动机300的冷却性能。

另外，本实施方式的线性电动机100除了用于电子元件安装装置的使安装头移动的移动装置以外，也能够用于机床、移送设备等移动装置，这是不言而喻的。

附图标记说明

10…定子，11…永久磁铁(磁力产生构件)，20…动子，21…线圈骨架，22…线圈，22a…间隙，26…热传递构件，26a…集热部，26b…散热部，27…散热构件，100、200、300…线性电动机。

Claims (3)

1.一种线性电动机，由定子和动子构成，

上述定子具有连排设置的多个磁力产生构件，

上述动子具有卷绕在所述定子的外侧且在所述定子的轴线方向上连排设置的多个线圈，

在相邻的所述线圈之间，以沿着所述线圈的侧面的方式设有使所述线圈所发出的热量进行散热的热传递构件，

所述热传递构件是由集热部和与所述集热部连接且向远离所述线圈的方向突出的散热部构成的热管，

所述集热部为具有在所述线圈的径向上扁平的两个平面，并且以所述线圈的在铅垂方向上的下部为起点连续地到所述线圈的在铅垂方向上的上部为止而沿着所述线圈的周向弯曲的形状，所述集热部在所述两个平面上分别与相邻的线圈的侧面接触，所述散热部在所述线圈的上部处向远离所述线圈的方向突出。

2.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，

所述散热部位于所述集热部的上方。

3.根据权利要求1或2所述的线性电动机，其中，

在相邻的所述线圈之间所形成的间隙内配置有所述热传递构件，以将所述线圈的卷绕始端线或卷绕末端线向所述线圈的外部引出。