JP2003032993A - リニアモータ - Google Patents
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Abstract
するリニアモータにおいて、電機子コイル1の表面温度
上昇を抑えつつ、推力を向上させる。 【解決手段】 リニアモータを、永久磁石5と、永久磁
石5に相対的に移動可能な電機子コイル1と、電機子コ
イル1の表面を包む熱伝導異方性材料7と、電機子コイ
ル1より発生した熱を放出するための放熱部3,22と
から構成する。熱伝導異方性材料7は、電機子コイル1
から発生した熱を、放熱部3,22に導くように配向さ
せる。
Description
し、特にコイルを固定するジャケットに適用して有効な
熱伝導異方性材料の技術に関するものである。
線移動可能に形成したリニアモータは電動モータの一種
であり、従来より、レチクルパターンをウエハに露光す
る半導体露光装置等のように精密な移動、位置決め等が
必要な装置のアクチュエータとして広く用いられるよう
になってきている。
アモータは、電機子コイルの両端を支持する部材の内部
に冷媒を流し、冷却を行っている。また、特許第266
1092号に記載のリニアモータは、永久磁石側を断熱
材料を介して取り付けることで、移動体への熱伝導を少
なくする配慮をしている。また、特開平10−1270
35号公報,特開平10−309071号公報,特開平
11−122900号公報に記載のリニアモータは、電
機子コイルを冷媒に直接浸し、冷却効率の向上を図って
いる。
モータの構造を示す断面図である。図2において、1は
リニアモータの電機子コイル、2は電機子コイル1を図
面の奥行き方向に複数配列した状態で保持する、断面が
H形の棒状支持部材、3は支持部材2の両側方部内を長
手方向に流れる冷媒、4は電機子コイル1の表面を覆う
充填材、5はリニアモータの磁界を形成する永久磁石、
6は永久磁石5と電機子コイル1の磁界で磁気回路を構
成するヨークである。また、図3においても、図2と同
じ符号を付したものは同様の機能を有する。これらの図
に示すように、電機子コイル1は、支持部材2の内部に
流れる冷媒3により両側部で冷却される。さらに、図2
の構成では、支持部材2により電機子コイル1全体を覆
い、冷媒3付近以外は支持部材2と電機子コイル1の間
に充填材4を挟入することにより、電機子コイル表面か
ら外部に熱が伝わるの防いでいる。一方、図3の構成で
は、2本の棒状支持部材2により、進行方向に並べて配
列した電機子コイル1の両側方部のみを支持している。
において、生産性の向上を図るためにはレチクルとウエ
ハとの露光用位置決め時に急な加減速を行う必要があ
る。そのアクチュエータであるリニアモータの推力を上
げるためには、モータ全体の体積、磁石の磁束密度、電
機子コイルの電流のいずれかを上げる必要があるが、体
積は設計上の制約で増加できず、磁束密度は磁性体の物
性により限界があるため、電機子コイルの電流を増やす
ことになる。その場合、推力は電流に比例して増加する
が、銅損による熱は電流の2乗に比例するため、必要な
冷却能力も増大する。このときの冷媒への伝熱能力は、
接触面積、物性(熱伝導率、比熱、比重)、温度差、流
量により決まる。前記接触面積と物性の2項目は構造や
材料により決まるため、選択の範囲が少ない。そこで、
電機子コイルと冷媒との温度差を上げるか、冷媒の流量
を上げる必要がある。
電機子コイルで発生した熱が完全に冷媒に伝わらないた
め、電機子コイルや電機子コイルを包むジャケットの表
面温度が上昇し、周囲の外気温度にムラを生じさせる。
さらに、リニアモータは回転型モータと異なり、少なく
ともコイルジャケットが外気に露出せざるをえない構造
となっている。このため、半導体製造装置など高精度が
必要な環境では、前記外気温度のムラが位置決め時の精
度を劣化させてしまうため、リニアモータの推力の向上
が困難であった。
特開平10−309071号公報,特開平11−122
900号公報に記載のリニアモータでは、この温度上昇
を極力少なくするため、電機子コイルを直接冷媒に浸け
るという工夫をしている。しかしながら、この場合は電
機子コイルの絶縁を十分に行うか、冷媒に絶縁性のある
液体を使用する必要がある。また、冷却能力を上げるよ
うに冷媒の流量を増やそうとすると、管路の抵抗は流速
が増えるにつれて増大してしまうため、管路内の圧力が
増大する。電機子コイル表面の被覆用構造材は磁気回路
の抵抗を少なくするには薄い方が良いが、前記公報に記
載のリニアモータでは、冷媒圧力に耐えるだけの厚みが
必要となるため、かえって推力の低下を招く可能性があ
った。
もので、その目的は、電機子コイルの表面温度上昇を抑
えつつ、推力を向上したリニアモータを提供することに
ある。
め、本発明のリニアモータは、永久磁石と、永久磁石に
相対的に移動可能な電機子コイルと、電機子コイルの表
面を包む熱伝導異方性材料と、電機子コイルより発生し
た熱を放出するための放熱部とを有することを特徴とす
る。
性材料を用いることにより、コイルより発生した熱を特
定の方向に伝導させることが可能となり、ひいては、電
機子コイルの表面温度上昇を抑えつつ、推力を向上する
ことが可能となる。通常、熱伝導異方性材料は、電機子
コイルから発生した熱を、放熱部に導くように配向さ
れ、これにより、コイルから外気への熱伝導に比べ、放
熱部、への熱伝導が高くなる。
について説明する。本発明に係る熱異方性材料は、例え
ばグラファイト等の繊維で構成されることが好ましい。
この場合、繊維の方向への熱伝導率は高いが、その他の
方向は比較的熱伝導率が低くなる。したがって、繊維の
方向をコイルから放熱部の向きに揃えることにより、コ
イルから外気へ伝わろうとする熱を効率よく放熱部に導
くように機能する。熱異方性材料として好適なグラファ
イトシートは、例えば樹脂シートを超高温(3000
℃)に加熱することにより、樹脂中の水素、酸素および
窒素を抜き、グラファイト結晶化を進行させて製造する
ことができる。この方法で製造したグラファイトシート
の熱異方性はシートの厚み方向とそれ以外で異なるのみ
で、面内方向には全て同じ熱伝導率となる。
て、熱伝導異方性材料の厚み方向の熱伝導率よりも熱伝
導性の高い接着剤により固定すると、熱抵抗が小さくな
り好ましい。
は、熱伝導異方性材料の厚み方向の熱伝導率より低い熱
伝導率の材料を挟んで成形したコイルジャケットとする
と、コイルの熱がコイルジャケット表面に伝わりにくく
なり、コイル両側の支持部材へ伝わる熱量が多くなる。
さらに、熱伝導異方性材料を管路内を流れる冷媒に直接
浸すことで、冷媒との接触面積が大きく取れるため、冷
媒への熱伝導が良好となる。
も渦電流損失が少なくなる材料が好ましい。熱伝導率に
異方性をもたせるには、熱伝導率の良い金属(銅) と悪
い材料を積層したような構造の材料も可能である。しか
しながら、グラファイトシート等の、金属より電気伝導
率の悪い材料を用いることで、渦電流損失を少なくする
ことができる。
に冷媒を流すための管路等が挙げられるが、熱をリニア
モータ外部の冷却手段に伝導できるように、冷却手段と
連絡していることが好ましいので、通常、冷媒の管路を
意味する。
伝導異方性材料は、熱伝導異方性材料の厚み方向の熱伝
導率よりも高い熱伝導率の接着剤により、管路表面また
は管路内を流れる冷媒に接している。通常、管路は、電
機子コイルを支持するための支持部材の内部に通されて
おり、その内壁材は、支持部材の熱伝導率以上の熱伝導
率を有する非磁性体材料であることが望ましい。このと
き、熱伝導異方性材料は、管路表面である支持部材表面
に密着する。また、支持部材が冷媒に対して不透過性の
ものであれば、管路は、単に支持部材に穿たれた孔であ
ってもよい。
る。 (実施例1)図1は、本発明の特徴を最もよく表す実施
例のリニアモータを移動方向に垂直な面で切った断面模
式図である。
であるコイル、2は電機子コイル1を保持する支持部
材、3は支持部材中を流れる冷媒、4は電機子コイル表
面を覆う充填材、5はリニアモータの磁界を形成する永
久磁石、6は永久磁石5と電機子コイル1の磁界で磁気
回路を構成するヨーク、7はグラファイトシート等の熱
異方性材料である。支持部材2は、進行方向に延び互い
に平行に固定された一対の棒状であり、その間に電機子
コイル1を挟んで支持するものである。
モータの動作を説明する。不図示の電源から電機子コイ
ル1に電流が供給されると、永久磁石5とヨーク6によ
り形成された磁界により電機子コイル1および永久磁石
5の間で図面と垂直方向に推力が発生すると同時に、コ
イル1の直流抵抗により電流の2乗に比例した熱が発生
する。
持部材2に伝わる。コイル1は銅線等をエナメル等で絶
縁するなどの方法で作られており、その熱伝導率は、銅
の熱伝導率(約400W/m・K)に比べ、エナメル等
の絶縁材が混じることにより小さくなる。例えば銅の占
積率を80%とし、エナメルの熱伝導率を1W/m・K
とすると、コイル1の熱伝導率は、
あり、円周方向には高く、径方向には低くなる。また、
コイル1表面を覆う充填材4は、充填剤としては比較的
熱伝導率の大きいエポキシ等の材料でも1W/m・K程
度であるので、熱は支持部材2へ伝わっていく。
(銅、アルミニウム等) であるので、その熱伝導率は大
きい(200〜400W/m・K)。このため、コイル
1から伝わってきた熱は支持部材2全体に伝わる。
媒3に接しており、支持部材2の熱は冷媒3に伝わる。
冷媒の熱伝導率は、純水の場合、0.6W/m・Kであ
り、不活性冷媒であるフロリナート(商標:スリーエム
社製)の場合、その約1/10であるため、冷媒3と支
持部材2との温度差を考慮すると、純水を使うほうが有
利である。この冷媒3と支持部材2との温度差に比例し
て、熱が支持部材2から冷媒3へ伝達する。さらに、冷
媒流路の両端部は不図示の冷却手段を介して接続され、
冷却手段により冷却された冷媒3が流路内を循環してい
る。
る。その充填材4へ伝わった熱は、さらに熱異方性材料
7へと伝達される。熱異方性材料7の内部は、図1にお
いて横方向の熱伝導率が優れて大きく(600〜800
W/m・K)、縦方向への熱伝導率はそれと比較すると
小さい(5W/m・K)ため、充填材4より流入した熱
は、ほとんど前記横方向流れる。熱異方性材料7は、支
持部材2に密着するように構成されているため、熱異方
性材料7から流れてきた熱は支持部材2に入り、結果と
して冷媒3へ伝達していく。
・Kと熱異方性材料7に比べて低いので、表面からの熱
の空気中への伝導は少なく、また、熱異方性材料7の横
方向の熱伝達の優れた特性により、リニアモータの表面
温度はほとんど一定となり、温度ムラが少なくなる。
と、電機子コイル1側に導電性材料がある場合は渦電流
が生じ、その渦電流により永久磁石5と電機子コイル1
の相対移動を妨げブレーキをかけてしまう。しかし、熱
異方性材料7をグラファイト等の繊維で構成し、その繊
維方向を図1の横方向に揃えておくようにすれば、仮に
グラファイトに導電性がある場合でも電気伝導度にも異
方性を持つようになるため、渦電流は発生しない。
を密着させる構造であるが、支持部材2の内部を流れる
冷媒3に熱異方性材料7が直接浸るように構成すると、
より表面温度を冷媒温度に近くすることができる。この
場合、冷媒との接触面積ができるだけ多くなるような構
造とすることが望ましい。また、コイル1と熱異方性材
料7の間の充填材4は、熱伝導率の高いものでなくても
よく、極端な例では強度が十分であれば空隙でもよい。
さらに、熱異方性材料7は一層である必要はなく、他の
充填材や接着材等で複数の積層構造にすると、熱異方性
の効果がより高まる。
相対的に移動可能な永久磁石5と、電機子コイル1と、
電機子コイル1の両側をそれぞれ固定する棒状の支持部
材2と、支持部材2の内部に冷媒3を流すための熱伝導
性の良い材料で作られた非磁性体の管路と、を有するリ
ニアモータの、電機子コイル1の表面を、渦電流損失の
少ない熱伝導異方性材料7で包むことにより、電機子コ
イル1から外気への熱伝導に比べ、外気と管路および冷
媒3への熱伝導が良くなる。これにより、コイルの熱の
外気への影響を少なくすることができる。一方、外気へ
の影響を同程度とした場合、冷媒3の流量が充分で電流
が流せるときには同じ外形のリニアモータにおいてさら
に推力を大きく取ることができる。
繊維で構成した場合、繊維の方向を電機子コイル1から
管路の向きに揃えることにより、電機子コイル1から外
気へ伝わろうとする熱がさらに効率よく管路内の冷媒に
導かれ、外気への影響を減らすことができる。
導性の高い接着剤により良好に固定すると、熱抵抗が小
さくなるため、電機子コイル1から外気へ伝わろうとす
る熱がさらに効率よく管路内の冷媒3に導かれ、外気へ
の影響を減らすことができる。
る冷媒3に直接浸すことで、冷媒3との接触面積が大き
く取れるため、冷媒3への熱伝導が良好となり、電機子
コイル1から外気へ伝わろうとする熱がさらに効率よく
管路内の冷媒3に導かれ、外気への影響を減らすことが
できる。
3に直接浸すことで、冷媒3との接触面積が大きく取れ
るため、冷媒3への熱伝導が良好となり、電機子コイル
1から外気へ伝わろうとする熱がさらに効率よく管路内
の冷媒3に導かれ、外気への影響を減らすことができ
る。
間に熱伝導異方性材料7の小さい熱伝導率の材料を挟ん
で成形したコイルジャケットとすると、電機子コイル1
の熱がコイルジャケット表面に伝わりにくくなるため、
外気への影響を減らすことができる。
良い金属(銅) と悪い材料を積層したような構造のもの
ではなく、グラファイトシートなどの、金属よりも電気
伝導率の悪い材料を用いるようにすれば、渦電流損失が
発生することもない。
イプのリニアモータ等、以下の実施例においても同様の
効果がある。
の例のムービングマグネット型リニアモータを移動方向
に垂直に切った断面模式図である。同図に示すように、
本例のリニアモータでは、電機子コイル1およびレール
9が定盤8に固定され、永久磁石5を取付けたヨーク6
が定盤8上を図面の奥行き方向に移動する。ヨーク6の
移動方向に関して両側方部には、ローラ10が各々シャ
フト11を介して回転自在に軸止され、これによりヨー
ク6はレール9上を直線移動する。また、定盤8上に
は、位置検知用磁電変換素子13と、速度制御用の発電
コイル12が設けられている。永久磁石5の移動によ
り、発電コイル12には電圧が発生し、この電圧を制御
回路に入力してリニアモータの速度を制御している。
ル1、熱異方性材料7、定盤8、レール9、発電コイル
12および磁電変換素子13が固定部を構成し、永久磁
石5、ヨーク6、ローラ10およびシャフト11が可動
部を構成している。
い熱伝導率を有し、進行方向の両末端に配置された不図
示の放熱部に電機子コイル1からの熱を伝導する。
イル1の両側方部に棒状の支持部材を設けて、その内部
を冷媒が流れる構造としてもよい。この場合、熱異方性
材料7は、冷媒流路を覆い、図面の横方向に高い熱伝導
率を有するように配向する。
発電コイル12の代わりに光学的に速度を検知する機構
を具備する他は実施例2と同様である。図5に、本実施
例のムービングマグネット型リニアモータを移動方向に
垂直に切った断面を模式的に示す。同図において、14
および15は、傾設反斜面であり、定盤8に固着した不
図示の発光素子からの光を傾設反斜面14で反射し、主
尺16に設けられたスリットを通して傾設反斜面15に
導く。傾設反斜面15は、この光を反射して前記発光素
子と併設されて定盤8に固着した不図示の受光素子に導
くように構成される。主尺16は、リニアモータの進行
方向に平行に延びる冊状の部材であり、光を透過しない
材質からなる。主尺16には、リニアモータの進行方向
に等間隔に多数のスリットが設けられ、前記受光素子上
での明暗の切り換わる速さによりリニアモータの速度を
検知している。
5、ヨーク6、ローラ10、シャフト11および傾設反
斜面14,15)が図面の奥行き方向に移動する。
イル1の放熱部等は、実施例2と同様である。
ービングマグネット型リニアモータのバックヨーク型の
例を示す図である。この図6も図1〜5と同様、リニア
モータの移動方向に垂直に切った断面を模式的に示して
いる。同図に示すように、本例のリニアモータでは、摺
動部材18に取付けられた永久磁石5が、複数対のコイ
ル1を取りつけた一対のヨーク6の間を非接触で図面の
奥行き方向に移動する。本例では、冷媒3は支持部材2
の内部をリニアモータの移動方向と平行に流れており、
熱異方性材料7はコイル1と冷媒3を覆い図面の上下方
向の熱伝導率が高くなるように配向している。
ービングマグネット型リニアモータの更に別の例を示す
図である。図7も図1〜6と同様、リニアモータの移動
方向に垂直に切った断面を模式的に示している。同図に
示すように、本例のリニアモータでは、ほぼ矩形筒状の
ヨーク6の内面上側中央部に永久磁石5が固着され、ヨ
ーク6の両側四隅に固定されたシャフト11にローラ1
0が回転自在に取りつけられている。一方、非磁性体材
料により長尺状に形成された支持部材2には、複数の電
機子コイル1がその長手方向に並べて配設され、各電機
子コイル1の内側に位置するように位置検出用ホールセ
ンサ13が設けられ、これら電機子コイル1、支持部材
2およびホールセンサ13全体を熱異方性材料7により
被覆している。また、支持部材2は、リニアモータの移
動方向両端部にて図示しないフレームに固定され、段差
状のガイドレール19に平行に固定されている。このガ
イドレール19のガイド部20上をローラ10が転が
り、矩形筒状ヨーク6が図面の奥行き方向に移動する。
ル1、支持部材2、熱異方性材料7およびホールセンサ
13からなる固定部が、一対のガイドレール19間の上
部に位置して、ヨーク6の内側に非接触で通されてい
る。
イル1の放熱部等は、実施例2〜4と同様である。
ービングコイル型リニアモータの例を移動方向に垂直な
面で切った断面模式図である。同図に示すように、本例
のリニアモータでは、断面が長方形の筒状のヨーク6の
内側上部および下部に複数対の永久磁石5が並べて配設
されている。一方、板状の支持部材2の上面および下面
には一対の電機子コイル1が固着され、支持部材2の側
方部両端に固着した摺動部材18が筒状ヨーク6の内側
上部および下部で摺動することにより、これらが筒状ヨ
ーク6内を図面の奥行き方向に移動する。
1、支持部材2、熱異方性材料7、磁電変換素子13お
よび摺動部材18が可動部を構成し、永久磁石5および
ヨーク6が固定部を構成している。
い熱伝導率を有し、進行方向の両末端に配置された不図
示の放熱部に電機子コイル1からの熱を伝導する。
2の内部を冷媒が流れる構造としてもよい。この場合、
熱異方性材料7は、支持部材2の冷媒流路を覆い冷媒流
路に向けて高い熱伝導率を有するように配向し、冷媒流
路は進行方向の両端部にてリニアモータの駆動に支障を
来さない程度の柔軟な管により接続される。
ービングコイル型リニアモータの別の例を示す図であ
る。図9も図8と同様、リニアモータの移動方向に垂直
に切った断面を模式的に示している。同図に示すよう
に、本例のリニアモータでは、永久磁石5およびレール
9が定盤8に固着され、電機子コイル1を取付けた支持
部材2が定盤8上を図面の奥行き方向に移動する。支持
部材2の移動方向に関して両側方部には、ローラ10が
回転自在に軸止され、これにより支持部材2はレール9
上を直線移動する。また、支持部材2には、位置検知用
磁電変換素子13が設けられている。本実施例の熱異方
性材料7および電機子コイル1の放熱部は、実施例6と
同様である。
電機子コイル1が重ねて配置されている他は、実施例7
と同様である。図10に、本実施例のリニアモータにお
ける可動部の一部断面斜視図を示す。
ムービングコイル型リニアモータの更に別の例を示す図
である。図11も図8および図9と同様、リニアモータ
の移動方向に垂直に切った断面を模式的に示している。
同図に示すように、本例のリニアモータでは、進行方向
の両側に配置した複数対の永久磁石5の間に、非接触で
配置されて支持部材2に固定された電機子コイル1が、
固定部であるヨーク6に対して摺動し、図面の奥行き方
向に移動する。
イル1の放熱部は、実施例6および7と同様である。
ように電機子コイル1の側面を挟むように永久磁石の対
が設けられている。本例のリニアモータの可動部を移動
方向に垂直に切った断面を図12に模式的に示す。同図
に示すように、支持部材2および支持部材2に巻かれた
電機子コイル1は、熱異方性材料7で被覆され、不図示
の固定部上を摺動する摺動板21に固着している。電機
子コイル1の上端および下端部周囲には放熱プレート2
2が固着され、電機子コイル1で発生した熱を放出して
いる。また、熱異方性材料7は、上下方向への熱伝導率
が高くなるように配向し、その厚み方向の熱伝導率より
も高い熱伝導率の接着剤により放熱プレート22に接着
され、電機子コイル1の熱を放熱プレート22へ逃がし
ている。
電機子コイルの両側方部に設けられた一対の永久磁石は
互いに磁界の向きが逆方向になるように配置されていた
のに対して、本実施例では、電機子コイル1を挟むよう
に設けられる一対の永久磁石5は互いに磁界の向きが同
一方向になるように配置されている。本例のムービング
コイル型リニアモータを移動方向に垂直に切った断面を
図13に模式的に示す。
イル1の放熱部は、実施例6〜10と同様である。
たムービングコイル型リニアモータの更に別の例を示す
斜視図である。同図に示すように、本例のリニアモータ
では、支持部材2に片側3個のボビン部が対向して2列
形成され、各ボビン部に電機子コイル1が巻回されてい
る。対向するボビン部の中央には、非接触に複数の永久
磁石5が移動方向に並べて配設され、これらの永久磁石
5は筒状に形成されたヨーク6の内面上部中央に支持さ
れている。支持部材2と、6個の電機子コイル1からな
る可動部は、ヨーク6の長手方向にスリット状に開けら
れたガイドに添って移動する。
電機子コイル1の放熱部は、実施例6〜11と同様であ
る。
たリニアパルスモータを進行方向に対して側方から見た
模式図である。図15に示すように、本例のリニアモー
タでは、固定部の両側に設けられた一対の平行なレール
9(一方は不図示)に沿って、可動部がステップ駆動す
る。ステップ駆動は、可動部に設けられた歯23a,2
3bと、一対のレール9間に位置し永久磁石を打ち抜い
て作成した歯23cとが対向して、精確に一致するよう
に移動する。可動部には、一対のユニットが、レール9
を上下から挟むように接続されており、レール9の厚み
変動を補償する構造になっている。レール9上面に位置
するユニットは、移動方向に並べて配置した3個の電機
子コイル1a(1a,1a’,1a”)と、この3個の
電機子コイル1aを被覆する熱異方性材料7aと、これ
らを支持する磁性積層体からなる支持部材2aの4隅に
シャフト11a(11a,11a’)により回転自在に
取りつけられた4個のローラ10a(10a,10a’
のみ図示)とを有する。同様にレール9の下面に位置す
るユニットも、電機子コイル1b、熱異方性材料7b、
シャフト11bおよび4隅のローラ10bを有する。熱
異方性材料7は、図面の奥行き方向に高い熱伝導率を有
し、進行方向の両側方部に配置された不図示の放熱部に
電機子コイル1からの熱を伝導する。
2の内部を冷媒が流れる構造としてもよい。この場合、
熱異方性材料7は、支持部材2の冷媒流路を覆い冷媒流
路に向けて高い熱伝導率を有するように配向し、冷媒流
路の両端部はリニアモータの駆動に支障を来さない程度
の柔軟な管により接続される。
たボイスコイル型リニアモータを移動方向に平行に切っ
た断面を模式的に示す図である。同図に示すように、本
例のリニアモータでは、一対の長尺が平行になるように
末端部(不図示)で固定したヨーク6(6a,6b)
と、一方の長尺状ヨーク6a上の長手方向に複数配列し
た永久磁石5と、長尺状ヨーク6aに平行に固定された
軸ヨーク6bとが固定部を構成し、支持部材2と、支持
部材2により連結された電機子コイルである2個のボイ
スコイル1と、これら支持部材2およびボイスコイル1
全体を覆う熱異方性材料7とが可動部を構成している。
支持部材2は、断面がほぼ長方形の円筒状を呈してお
り、円筒内に通した軸ヨーク6bに添って摺動する。熱
異方性材料7は、図面の奥行き方向に高い熱伝導率を有
し、進行方向の両側方部に配置された不図示の放熱部に
電機子コイル1からの熱を伝導する。
2の内部を冷媒が流れる構造としてもよい。この場合、
熱異方性材料7は、支持部材2の冷媒流路を覆い冷媒流
路に向けて高い熱伝導率を有するように配向し、冷媒流
路の両端部はリニアモータの駆動に支障を来さない程度
の柔軟な管により接続される。
たボイスコイル型リニアモータの別の例を示す模式図で
ある。同図に示すように、本実施例のリニアモータは、
ボイスコイル1が1個のみである他は、実施例14のも
のと同様の構成であり、ボイスコイル1は図中XY方向
に移動する。
たボイスコイル型リニアモータの更に別の例を示す部分
断面模式図である。同図において、24は可動ロッド、
25は可動ロッドスライダ、26は間隙、27はOリン
グ、28はOリング支持板、29はOリング止め板、3
0a,30bはネジ、31はパッキン、32は当て板で
あり、33はセンタポールである。
スコイル1と永久磁石5の誘導磁極を一軸上に配置する
ものであり、記録用ディスクにおける読み書きヘッドの
位置決め装置等に用いられる。本例のリニアモータで
は、一本の銅線を円筒状に巻き上げて作ったボイスコイ
ル1の一端面が支持体2に固定される。そして、センタ
ポール33とボイスコイル1との中心軸は一致し、ボイ
スコイル1の内面とセンタポール33との外周面が適切
な微小間隔を保ち、且つ、ヨーク6、前後方からヨーク
6に挟まれて固定された永久磁石5およびセンタポール
33から形成される有効磁束ギャップとボイスコイル1
の銅線とが直交するような構造を有し、ボイスコイル1
へ外部から供給される電流によって、ボイスコイル1は
その中心軸に沿って直線運動を行う。
ポール33の中心は空洞になっており、内部に粘性液体
が封入される。一方、ボイスコイル1および可動ロッド
24は、各断面の中心が一致するように支持部材2に垂
直に固定される。そして、ボイスコイル1の直線運動に
併せて可動ロッド24も直線運動する。このとき、粘性
液体は可動ロッドスライダ25とセンタポール33の内
面の隙間を運動方向と反対に移動して、可動ロッドに対
して速度に比例した粘性力を与える。
方向に高い熱伝導率を有し、支持部材2に配置された不
図示の放熱部に電機子コイル1からの熱を伝導する。
たボイスコイル型リニアモータの更に別の例を示す部分
断面模式図である。同図において、34はギャップ、3
5は補助コイル、36は中心軸であり、37は誘導磁石
部分である。
同様に、永久磁石5と電機子であるボイスコイル1の誘
導磁極を一軸上に配置するものであり、ボイスコイルは
中心軸36に添って移動する。本実施例では、カップ状
ヨーク6の中心に円柱状の永久磁石5を固着し、その回
りに補助コイル35が巻回される。また、補助コイル3
5の外径と同じ大きさの断面を有する円柱状の誘導磁極
37が、永久磁石5に固着されている。一方、カップ状
ヨーク6の内面と、補助コイル35および誘導磁極37
との間には、カップ状のボイスコイル1が所定のギャッ
プ34を保つように緩挿している。以上のカップ状ヨー
ク6、永久磁石5、補助コイル35およびボイスコイル
1の中心は、全て同一の軸36に一致している。補助コ
イル35は、負荷が大きな被駆動体を駆動するために大
出力を発生するためのもので、ボイスコイル1に印加さ
れる電圧の正負に関係なく同一方向の電流が流れるよう
に、ダイオードブリッジ回路を介してボイスコイル1と
電源(不図示)に接続されている。これにより、ボイス
コイル1にながす電流が磁場に及ぼす影響を打ち消し、
ギャップ34における磁場の均一性を保っている。本実
施例の熱異方性材料7およびボイスコイル1の放熱部
は、実施例16と同様である。
び17と同様なカップ型のボイスコイル型リニアモータ
をコンプレッサに用いた例を示す断面模式図である。同
図において、38a,38bはスプリング、39は円柱
部、39aは円柱部39に穿たれた圧縮物質の流路であ
り、圧縮室41と管42を導通している。
リニアモータにおける電機子コイルの表面温度上昇を抑
えることが可能となり、逆に表面温度を一定にする場合
には、リニアモータの推力を向上することが可能とな
る。
を示す図。
構造を示す図。
用した実施例を示す図。
5:永久磁石、6:ヨーク、7:グラファイトシート、
8:定盤、9:レール、10:ローラ、11:シャフ
ト、12:発電コイル、13:センサ、14,15:傾
設反斜面、16:主尺、18:摺動部材、19:段差状
のガイドレール、20:ガイド部、21:摺動板、2
2:放熱プレート、23:歯、24:可動ロッド、2
5:可動ロッドスライダ、26:間隙、27:Oリン
グ、28:Oリング支持板、29:Oリング止め板、3
0a,30b:ネジ、31:パッキン、32:当て板、
33:センタポール、34:ギャップ、35:補助コイ
ル、36:中心軸、37:誘導磁石部分、38:スプリ
ング、39:円柱部、41:圧縮室、42:管。
Claims (17)
- 【請求項1】 永久磁石と、該永久磁石に相対的に移動
可能な電機子コイルと、該電機子コイルの表面を包む熱
伝導異方性材料と、前記電機子コイルより発生した熱を
放出するための放熱部とを有することを特徴とするリニ
アモータ。 - 【請求項2】 前記熱伝導異方性材料は、前記電機子コ
イルから発生した熱を、前記放熱部に導くように配向す
ることを特徴とする請求項1に記載のリニアモータ。 - 【請求項3】 前記熱伝導異方性材料と、前記コイルと
の間に、前記熱伝導異方性材料の厚み方向の熱伝導率よ
りも低い熱伝導率の材料を有することを特徴とする請求
項1または2に記載のリニアモータ。 - 【請求項4】 前記熱伝導異方性材料は、金属よりも渦
電流損失が少なくなる材料からなることを特徴とする請
求項1〜3のいずれか1項に記載のリニアモータ。 - 【請求項5】 前記熱伝導異方性材料は、グラファイト
シートであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
1項に記載のリニアモータ。 - 【請求項6】 前記熱伝導異方性材料が、前記熱伝導異
方性材料の厚み方向の熱伝導率よりも高い熱伝導率の接
着剤により、前記放熱部に密着することを特徴とする請
求項1〜5のいずれか1項に記載のリニアモータ。 - 【請求項7】 前記放熱部は、熱をリニアモータ外部の
冷却手段に伝導できるように、前記冷却手段と連絡して
いることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記
載のリニアモータ。 - 【請求項8】 前記放熱部が、放熱板であることを特徴
とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のリニアモー
タ。 - 【請求項9】 前記放熱部が、内部に冷媒を流すための
管路であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1
項に記載のリニアモータ。 - 【請求項10】 前記管路の内壁材が、非磁性体材料で
あることを特徴とする請求項9に記載のリニアモータ。 - 【請求項11】 前記熱伝導異方性材料は、前記管路内
を流れる冷媒に接していることを特徴とする請求項9ま
たは10に記載のリニアモータ。 - 【請求項12】 前記電機子コイルを支持する支持部材
を更に有することを特徴とする請求項1〜11のいずれ
か1項に記載のリニアモータ。 - 【請求項13】 前記支持部材の熱伝導率が、200〜
400W/m・Kであることを特徴とする請求項12に
記載のリニアモータ。 - 【請求項14】 前記熱伝導異方性材料は、熱伝導異方
性材料の厚み方向の熱伝導率よりも高い熱伝導率の接着
剤により、前記支持部材表面に密着することを特徴とす
る請求項12または13に記載のリニアモータ。 - 【請求項15】 前記支持部材は、進行方向に延び互い
に平行に固定された一対の棒状であり、その間に前記電
機子コイルを挟んで支持するものであることを特徴とす
る請求項12〜14のいずれか1項に記載のリニアモー
タ。 - 【請求項16】 前記冷媒を流すための管路が前記支持
部材の内部を通ることを特徴とする請求項12〜15の
いずれか1項に記載のリニアモータ。 - 【請求項17】 前記管路の内壁材が、前記支持部材の
熱伝導率以上の熱伝導率を有することを特徴とする請求
項12〜16に記載のリニアモータ。
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