CN2447981Y - 无铁心式线性马达 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种包含改良了散热机构的无铁心式线性马达，具有使线性马达线圈的散热接触面积增加、减轻马达动子的重量及简化散热机构的功效。本实用新型的线性马达动子线圈采用非叠绕式设计，并且利用线圈中心非绕线部份作为散热孔，散热孔周围涂以导热胶，以增加散热面积及效率，也可以减轻动子的重量，提升马达推力及运转周期；此外本实用新型也可将散热机构(例如导热管或是吹气管)置于线圈散热孔中，以致贴近发热源，用以提高散热效率。

Description

无铁心式线性马达

本实用新型是有关于一种关于一种无铁心式线性马达，特别是关于一种散热效果较佳的无铁心式线性马达。

常见的无铁心式线性马达的动子主要是由线圈及环氧树指所构成，线圈用以提供动子一个可变化的磁场，而环氧树脂则用以固定线圈；电流流经动子的线圈时，在线圈的周围产生一磁场，此磁场与定子的永久磁铁的磁场产生交互作用产生推拉力。动子的制作过程，需以铜线绕制而成的线圈，放入一板状的动子本体中，再以环气树脂或其它树脂类填充包覆整个线圈以增加马达动子的强度。由于电磁交互作用所产生的能量，有相当部分最后转换为热能，此将使线圈的温度上升，而线圈的电阻会随着温度的升高而增加，如此将使线圈的电流值降低，其结果造成马达的效率下降，最大推力也会因此受到限制；此外温度改变也会导致材料膨胀或缩收等问题，导致零组件间的配合变成过紧或过松。

常见无铁心式线性马达附加的散热方式一般可分为以下两种，其一是在动子内部安装冷却管，其二则是使用加压空气强制带走在动子表面的热量(如美国专利US5703418)。此两种方式都有明显的缺点：其中，前者的设计由于需在动子的极有限的空间中加入冷却管，故其机构相当复杂、制造成本高、增加动子的体积及重量且需额外机构来提供散热所需液体的流动，使用上并不经济；而后者利用加压空气来冷却动子表面的做法，虽然机构较前者简单一些，但其散热效果并不理想，因为包覆线圈的封闭结构物的导热效果不佳，使得动子表面和线圈附近的温度差异很大。

因此常见无铁心式线性马达的散热方式确实成为线性马达设计上的一道问题。

本实用新型的目的即在于克服前述已有技术中无铁心式线性马达的散热效果不佳、散热机构复杂及制造成本较高等缺点；避免线性马达使用一段时间后，由于温升而导致马达的效率下降，或导致零组间的配合变成过紧或过松的情形。

本实用新型对于无铁心线性马达的散热方式的设计方案，首先是避免使用冷却管，以避免在线性马达的动子中必需要有很多流通的管路，且需附加很多复杂的机构以使冷却液流通；其次，为了加强散热效果，发热源和外部的热阻必需降低，为达到此需求，将动子的线圈设计为非叠绕式，使线圈的绕线集中，如此虽可能导致动子的体积会略有些增加，然而由于线圈的绕线集中，发热也集中，故容易在线圈的中心或是线圈周围的部分挖设孔穴，而该孔穴直接和外面的空气连通，以方便将线圈的热量散发到大气中。此做法不只可以增加马达动子的线圈与空气的接触面积，而且因为避开了绝缘物质的阻隔热量传导，因此可增加线圈的散热效果，且由于部分材料被除去，可减轻动子的重量、同时提升线性马达的有效推力。

由于动子的线圈提供线性马达的动力，而其本身也承受有反作用力，为了保护线圈，可在线圈的周围涂以导热效果佳的导热胶将线圈固定，同时导热胶也可改善线圈和线圈周围的材料间的热传导效果；为更进一步提升动子的散热效果，在散热孔周围涂以导热效果佳的导热胶，使散热的面积加大，如此设计的马达的动子在其运动时，周围流动的空气可很有效率的把导热胶表面的热量带走。

有些机构对动子的结构强度有较高的需求，此时可在导热孔中填满导热胶，由于导热胶的传热效果良好，可使动子具有良好的散热效果，且具有良好的结构强度；为增进导热胶和大气间的散热效果，导热胶和大气接触的表面可设计成凹凸的条纹，以增加散热效果。

另外，若将导热管用导热胶固定，埋设于散热孔中，导热管的一端埋设在线圈附近，而另一端则延伸至线圈的封闭结构物外，则线圈的热可容易地经过导热管传导之，线圈的封闭结构物的外面热可以透过导热胶有效率的传导到空气中。导热管通常使用导热效果良好的金属制作，使热量可沿导热管传递，而有些密闭中空的导热管将其内部设计成近似真空的方式，其导热效果也相当良好。为使散热效果更佳，导热管在线圈的封闭结构物的外部的一端可连结一散热鳍片，散热鳍片通常使用金属制作，可辅助将热量传送至大气中。

参阅以下有关本实用新型一较佳实施例的详细说明及其附图，将可进一步了解本实用新型的技术内容及其目的功效；有关该实施例的附图为：

图1为本实用新型的一实施例的立体局部剖视图；

图2为本实用新型的另一实施例的立体局部剖视图；

图3为本实用新型的附加导热管的实施例的立体局部剖视图；

附件中主要元件符号为：

1动子

2定子

11下盖

12线圈

13上盖

14导热胶

15动子基座

16导热管

17散热鳍片

21永久磁铁

22导引板

23导引板

24定子底板

111线圈凹槽

131导热孔

132散热孔

本实用新型的最较佳实施方式，参照附图，描述如下：

图1是本实用新型的一实施例的立体局部剖视图，图中的线性马达包含动子1及定子2，定子2基本呈U型，而动子1可在此U型结构中滑动。其中定子2由两片导引板22及23、数片永久磁铁21及一片定子底板24所组成；导引板使用铁磁性材料制作，通常以纯铁制作以减少磁滞现象；多片永久磁铁21贴在图中的导引板22的上方及导引板23的下方，而两片贴有永久磁铁21的导引板22及23间以定子底板24支撑而型成一U型结构，组合后的永久磁铁21均在导引板22及23之间，而和动子1邻接。动子1基本呈板状，由动子基座15、上盖13及下盖11、线圈12及导热胶14所组成；所述线圈12的导线间可填充导热胶，以供热量容易传导；其中下盖11中设有线圈凹槽111，而线圈套12安置于此线圈凹槽111中，在上盖13上设有导热孔131，上盖13及下盖11所组装后，在导热孔131及线圈凹槽111中涂上导热胶14，以保护线圈12的稳定性。

此实施例中，由于动子1上的线圈12附近设有导热孔131，而导热孔131中的导热胶14具有良好的导热效果，且导热胶14因导热孔131的设置而可直接和外界空气接触，线圈12所产生的热量，可由导热孔131中的导热胶14直接传导至动子1的表面，而热量容易由动子1运动时流动的空气带走，不会被上盖13或是动子1的其他构成物所阻隔，且结构简单、不增加动子1的体积，且有很大的经济性。另外，由于动子1上设有导热孔131，减少动子的重量，而散热胶14只涂于线圈壁121的表面，如此动子1的重量较常见线性马达轻，减少动子的惯性，而增加马达的有效推力。图中，在动子1上的线圈12附近，设置有散热孔132，散热孔132可增加动子1的散热效果；为避免动子1的强度降低，散热孔132中可填充导热胶，导热胶的导热效果远较环氧树脂好，且使动子具有良好的强度。

图2是本实用新型的另一实施例的立体局部剖视图，图中的线性马达和图1的主要区别在于动子1的导热孔131中以导热胶14填满；导热孔131中填满导热胶14将增加动子1的重量，且增加材料成本，但相对于先有技术，图2的0实施例的动子的重量并没有比先有技术重，而由于导热胶14延伸至上盖13及下盖11的表面，其散热效果远较先有技术佳，且动子上的导热孔131由于填充导热胶14，且导热胶具有和树脂相似的强度，故使动子同时兼具有很好的结构强度及散热效果。为增加散热效果，导热胶14与空气的接触表面具凹凸纹路较好。

图3是本实用新型的附加导热管的实施例的立体局部剖视图，在动子1的散热孔131中加入导热管16，并在导热管16的另一端加上金属制的散热鳍片17；导热管16作为线圈12中的热量传导至散热鳍片17的媒介，且增进动子1的强度；在线圈12与导热管16间涂以导热胶14以增加线圈12与导热管16间的接触面积及导热效率。图3的实施例的设计由于导热管16可以贴近发热的线圈12，导热管16提供一个热量传导的通路，使热量可以经由导热管16传输穿过热绝缘物质，将热量导至散热鳍片17中，而散热鳍片17可增加热能发散至大气中的速度，增加散热的效率。由于导热管16是位于散热孔131中，所以不会像先有技术中因增加强制冷却机构而增加动子1的厚度或长度，进而增加额外的重量。

Claims (8)

1、一种无铁心式线性马达，包含一动子及一定子，其特征在于：所述定子包含两片相互平行的导引板，且在各导引板上贴有数片永久磁铁，所述的导引板以铁磁性材料制作；所述动子基本呈板状，包含一板状体及数个线圈，所述的板状体及数个线圈保持于所述的两导引板之间，且所述的导引板上的永久磁铁与板状体相邻，所述的板状体上设有现圈凹槽，且所述的现圈埋设于所述的线圈凹槽中；所述的线圈由导线绕制而成，线圈的中心形成一导热孔，且所述的导热孔连通至所述的板状体的外部，使线圈的热量容易经由导热孔传入大气中。

2、一种无铁心式线性马达，包含一动子及一定子，其特征在于：所述定子包含两片相互平行的导引板，且在各导引板上贴有数片永久磁铁，所述的导引板以铁磁性材料制作；所述动子基本呈板状，包含一板状体及数个线圈，所述的板状体及数个线圈保持于所述的两导引板之间，且所述的导引板上的永久磁铁与板状体相邻，所述的板状体上设有现圈凹槽，且所述的现圈埋设于所述的线圈凹槽中；所述的线圈由导线绕制而成，线圈的中心形成一导热孔，且所述的线圈埋设于线圈凹槽后导热孔以导热胶填充使线圈的热量容易传入大气中，且板状体具有良好的强度。

3、如权利要求2所述的无铁心式线性马达，其特征在于：所述导热孔中埋设导热管。

4、如权利要求3所述的无铁心式线性马达，其特征在于：所述导热管和一金属制的散热鳍片连接以帮助散热。

5、如权利要求2所述的无铁心式线性马达，其特征在于：所述导热胶和空气的接触表面具凹凸纹路，以增加散热效果。

6、如权利要求1或2所述的无铁心式线性马达，其特征在于：所述板状体上靠近线圈处设有散热孔。

7、如权利要求6所述的无铁心式线性马达，其特征在于：所述散热孔中填充导热胶以增强板状体的强度。

8、如权利要求1或2所述的无铁心式线性马达，其特征在于：所述线圈的导线间以导热胶填合使线圈的导线的热量容易传导。

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