JP2008283744A - リニアモータ冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却媒体の圧力による変形を抑制しつつ、外壁の薄型化が可能となり磁場効率を向上させ、高推力を得ることができるリニアモータの冷却構造を提供する。
【解決手段】コイル１１の側面に対応する位置において、固定部材１４を内壁１３に固定すると共に、外壁７に固定する。このように、外壁７を、固定部材１４によって内壁１３に固定することによって、外壁７と内壁１３との間の隙間８を流れる冷却媒体の圧力に対する外壁７の変形が大きい位置の強度を向上させる。これによって、外壁７の薄型化を図った場合に、冷却媒体の圧力による外壁７の変形を抑制する。
【選択図】図４

Description

本発明は、外壁及びこれより内側に内壁を備え、内壁内にリニアモータの駆動部となるコイルを収容し、内壁と外壁との間に流される冷却媒体によってコイルを冷却するリニアモータ冷却構造に関する。

従来、リニアモータの駆動部となるコイルを冷却するリニアモータ冷却構造として、コイルを、金属製の箱形の冷却容器（外壁）内に収容すると共に冷却容器内の所定位置に接着剤で固定し、コイルと冷却容器との間に形成された空間に冷却流体（冷却媒体）を流すことによって、通電により発熱するコイルを冷却するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２２９７８６号公報

ここで、上記リニアモータ冷却構造にあっては、磁場効率の向上及び金属製の冷却容器の粘性力低減を考慮して冷却容器を薄くする必要があるが、そのような場合は、冷却流体の圧力によって冷却容器が変形してしまい、マグネットヨークと接触してしまう可能性がある。また、冷却容器の変形の可能性を考慮してマグネットヨークとの距離を広げた場合は、磁場効率が低下してしまい、リニアモータの推力が低下してしまうという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、冷却媒体の圧力による変形を抑制しつつ、外壁の薄型化が可能となり磁場効率を向上させ、高推力を得ることができるリニアモータの冷却構造を提供することを目的とする。

本発明は、外壁及びこれより内側に内壁を備え、内壁内にリニアモータの駆動部となるコイルを収容し、内壁と外壁との間に流される冷却媒体によってコイルを冷却するリニアモータ冷却構造において、コイルの側面に対応する位置において、外壁を内壁に固定する固定手段を設けることを特徴とする。

このような構造によれば、コイルの側面に対応する位置において、外壁が固定手段によって内壁に固定されているため、冷却媒体の圧力に対する外壁の強度を向上させることができる。従って、外壁の薄型化を図った場合に、冷却媒体の圧力による外壁の変形を抑制することができる。以上によって、圧力による変形を抑制しつつ、外壁の薄型化が可能となり磁場効率を向上させ、高推力を得ることができる。

ここで、内壁としては、例えば、コイルを被覆するコイルモールド、あるいは、コイルを被覆したコイルモールドを覆う金属製、樹脂製あるいはセラミクス製のシェルが挙げられる。

また、固定手段の好適な構成としては、具体的には、内壁に突設されて先端側が外壁に固定される突状部が挙げられる。

ここで、突状部としては、例えば、金属製、樹脂製あるいはセラミクス製のものが挙げられ、更に、コイルモールドと一体に形成されていてもよい。

また、突状部は、円柱状をなすことが好ましく、これによって、突状部の製造が容易となりコストが安くなるとともに、外壁及び内壁を円形状の面で固定することができるため、固定の確実性を向上させることができる。

ここで、リニアモータを、例えば半導体製造装置や液晶製造装置などの周囲環境の温度変化による影響を受ける装置に用いる場合、コイルから突状部を介して外部へ伝わる伝熱をできる限り抑制する必要がある。そこで、突状部は、円筒状をなすことが好ましい。このように、突状部を円筒状とすると、コイルを被覆するコイルモールドや金属製のシェルと外壁とに接触する面積を小さくすることができると共に、円筒内部の空気層を断熱材として作用させることができる。以上によって、突状部が円筒状をなすことによって、コイルから突状部を介して外部へ伝わる伝熱を抑制することが可能となる。

また、突状部は、一方端側又は軸線方向途中に、径方向に拡大する鍔部を有することが好ましい。このような構造を採用すると、内壁に対して外壁を組み付けるときに、鍔部によって容易に軸線方向の位置決めを行なうことができ、外壁の組付作業が容易になる。

このように、本発明によれば、冷却媒体の圧力による変形を抑制しつつ、外壁の薄型化が可能となり磁場効率を向上させ、高推力を得ることができる。

以下、本発明によるリニアモータ冷却構造の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るリニアモータ冷却構造を適用したリニアモータを示す斜視図、図２は、図１中のコイル部を示す斜視図、図３は、図２に示すコイル部の横断面図、図４は、図３中のＡ部拡大図である。

図１に示すように、リニアモータ１は、内部にコイルを収容したコイル部２と、コイル部２を進行方向（図示Ｘ方向）へ案内しながら移動させるための磁石ユニット３とを備えている。

磁石ユニット３は、ベースヨーク３ａを底部、サイドヨーク３ｂを両側部としてコの字状に組み合わせた構成であり、このサイドヨーク３ｂは、その内壁に、Ｘ方向に沿ってＮ極の磁石４ａとＳ極の磁石４ｂを交互に並設して備えている。なお、両サイドヨーク３ｂ間で対向する磁石同士は、異なる磁極とされている。

コイル部２は、その両側面２ａに対して所定の隙間を隔ててサイドヨーク３ｂの磁石４ａ，４ｂが対向して配置されると共に、その底面に対して所定の隙間を隔ててベースヨーク３ａが対向して配置される。そして、このコイル部２が通電されることにより、磁石４ａ，４ｂとの間で電磁力が発生し、これによってコイル部２は磁石ユニット３の間をＸ方向に移動する。

次に、コイル部２を冷却するための冷却構造について説明する。この冷却構造にあっては、図３及び図４に示すように、コイル１１をコイルモールド１２で被覆し、更に、コイルモールド１２を金属製の内シェル（内壁）１３で覆う構成とされたコイルユニット６の、その内シェル１３と、コイルユニット６を外側から覆う金属製の外シェル（外壁）との間の隙間８に冷却媒体を流すことによって、発熱するコイルユニット６を冷却することができる構造とされている。そして、コイル部２は、その側面２ａの上下方向の略中央位置に、コイルユニット６と外シェル７とを固定する固定部９をＸ方向に沿って複数の箇所に備えている（図２参照）。なお、内シェル１３は樹脂製あるいはセラミクス製であってもよい。

この固定部９にあっては、図４に示すように、内シェル１３に形成された貫通孔１３ａに、円筒状の突状部１４が挿入され突状部１４の一方側の端部とコイルモールド１２とが接着剤などによって固定されると共に、突状部１４の軸線方向途中に設けられて径方向に拡大する円環状の鍔部１４ａが内シェル１３に溶接によって固定され、突状部１４の他方側の端部が、外シェル７に形成された貫通孔７ａに挿入され溶接によって固定されている。そして、この固定部９にあっては、突状部１４の鍔部１４ａが、外シェル７と内シェル１３とに挟まれ、その厚みによって隙間８の間隔を規定する構成とされている。なお、突状部１４は樹脂製あるいはセラミクス製であってもよい。

以上のように、コイル部２の側面２ａにおいて、外シェル７が突状部１４によって内シェル１３に固定されているため、冷却媒体の圧力に対する外シェル７の強度を向上させることができる。従って、外シェル７の薄型化を図った場合に、冷却媒体の圧力による外シェル７の変形を抑制することができる。以上によって、圧力による変形を抑制しつつ、外シェル７の薄型化が可能となり磁場効率を向上させ、高推力を得ることができる。

ここで、上記リニアモータ１を、例えば半導体製造装置や液晶製造装置などの周囲環境の温度変化による影響を受ける装置に用いる場合には、コイル１１から突状部１４を介して外部へ伝わる伝熱をできる限り抑制する必要がある。本実施形態では、突状部１４が円筒状とされているため、コイル１１を被覆したコイルモールド１２に接触する面積を小さくすることができると共に、円筒内部の空気層を断熱材として作用させることができる。以上によって、突状部１４が円筒状をなすことによって、コイル１１から突状部１４を介して外部へ伝わる伝熱を抑制することができる。

また、突状部１４が軸線方向の途中に鍔部１４ａを有しているため、内シェル１３に対して外シェル７を組み付けるときに、鍔部１４ａによって容易に軸線方向の位置決めを行なうことができ、外シェル７の組付作業が容易になる。

［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係るリニアモータ冷却構造を示す図であり、図４に対応する図である。この第２の実施形態が第１の実施形態と違う点は、コイルユニット６を、内シェル１３でコイルモールド１２を覆わないコイルユニット１６とし、コイルモールド１２を内壁とした点である。

そして、ここでは、突状部１５の一方側の端部に鍔部１５ａが形成されて、コイルモールド１２に直接固定され、コイルモールド１２に対して外シェル７を組み付けるときに、鍔部１５ａによって容易に位置決めを行なうことができ、外シェル７の組付作業が容易になる。

［第３の実施形態］
図６は、本発明の第３の実施形態に係るリニアモータ冷却構造を示す図であり、図４に対応する図である。この第３の実施形態が第１の実施形態と違う点は、突状部１４に代えて、円筒状の突状部１７を用い、構成を簡易とした点である。

［第４の実施形態］
図７は、本発明の第４の実施形態に係るリニアモータ冷却構造を示す図であり、図４に対応する図である。この第４の実施形態が第２の実施形態と違う点は、突状部１５に代えて、円筒状の突状部１８を用い、構成を簡易とした点である。

［第５の実施形態］
図８は、本発明の第５の実施形態に係るリニアモータ冷却構造を示す図であり、図４に対応する図である。この第５の実施形態が第４の実施形態と違う点は、突状部１８に代えて、コイルモールド１２と一体に形成された突状部１２ａを、コイルモールド１２に突設させることにより、構成を簡易とした点である。なお、突状部１２ａの先端は、外シェル７と接着剤で固定されている。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態では、溶接等で固定すべく突状部を金属としているが、これに限られず、耐圧性を有するプラスチックでもよい。また、特に好ましいとして突状部を円筒としているが、円筒に限らず、円柱であってもよい。これによって、突状部の製造が容易となりコストが安くなるとともに、外シェル及び内シェルを円形状の面で固定することができるため、固定の確実性を向上させることができる。

更に、内シェル及び外シェルに貫通孔を設け、突状部をそれぞれの貫通孔に挿入して溶接によって固定しているが、これに限られず、貫通孔を内外シェルに設けずに、内シェルの外表面に突状部の一方側の端面を当接させて固定し、外シェルの内表面に突状部の他方側の端面を当接させて固定してもよい。これによれば、突状部として円筒状の突状部を用いた場合に、円柱部材に比して、内シェルや外シェルと突状部との接触面積を一層小さくでき、一層伝熱を抑制できる。

なお、コイルをコイルモールドで被覆する際に、内シェルを型としてモールドを流し込む場合、突状部を円筒とした場合には、突状部からモールドが流れ出ることを防止するため、突状部にキャップをはめ込むことが好ましい。

なお、コイル側が移動するリニアモータを例として説明したが、マグネット側が移動するリニアモータに適用してもよい。

本発明の第１の実施形態に係るリニアモータ冷却構造を適用したリニアモータを示す斜視図である。 図１中のコイル部を示す斜視図である。 図２に示すコイル部の横断面図である。 図３中のＡ部拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係るリニアモータ冷却構造を示す図であり、図４に対応する図である。 本発明の第３の実施形態に係るリニアモータ冷却構造を示す図であり、図４に対応する図である。 本発明の第４の実施形態に係るリニアモータ冷却構造を示す図であり、図４に対応する図である。 本発明の第５の実施形態に係るリニアモータ冷却構造を示す図であり、図４に対応する図である。

符号の説明

１…リニアモータ、７…外シェル（外壁）、１１…コイル、１２…コイルモールド（内壁）、１３…内シェル（内壁）、１２ａ，１４，１５，１７，１８…突状部（固定手段）、１４ａ，１５ａ…鍔部。

Claims (13)

1. 外壁及びこれより内側に内壁を備え、前記内壁内にリニアモータの駆動部となるコイルを収容し、前記内壁と前記外壁との間に流される冷却媒体によって前記コイルを冷却するリニアモータ冷却構造において、
   前記コイルの側面に対応する位置において、前記外壁を前記内壁に固定する固定手段を設けることを特徴とするリニアモータ冷却構造。
2. 前記内壁は、前記コイルを被覆するコイルモールドであることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ冷却構造。
3. 前記内壁は、前記コイルを被覆したコイルモールドを覆う金属製のシェルであることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ冷却構造。
4. 前記内壁は、前記コイルを被覆したコイルモールドを覆う樹脂製のシェルであることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ冷却構造。
5. 前記内壁は、前記コイルを被覆したコイルモールドを覆うセラミクス製のシェルであることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ冷却構造。
6. 前記固定手段は、前記内壁に突設されて先端側が前記外壁に固定される突状部であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載のリニアモータ冷却構造。
7. 前記突状部は、金属製であることを特徴とする請求項６記載のリニアモータ冷却構造。
8. 前記突状部は、樹脂製であることを特徴とする請求項６記載のリニアモータ冷却構造。
9. 前記突状部は、セラミクス製であることを特徴とする請求項６記載のリニアモータ冷却構造。
10. 前記突状部は、前記コイルモールドと一体に形成されていることを特徴とする請求項６記載のリニアモータ冷却構造。
11. 前記突状部は、円柱状をなすことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項記載のリニアモータ冷却構造。
12. 前記突状部は、円筒状をなすことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項記載のリニアモータ冷却構造。
13. 前記突状部は、一方端側又は軸線方向途中に、径方向に拡大する鍔部を有することを特徴とする請求項６〜１２のいずれか一項記載のリニアモータ冷却構造。

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