JP2009100509A - リニアモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明に関わるリニアモータは、複数の永久磁石が第2の鉄心に列をなして配置された互いに隣り合う磁極が異極となるような1以上の磁極列を備えた固定子と、第1の鉄心に設けられたスロットにコイルを備え、前記コイルに通電することにより移動磁界を発生させる可動子とからなり、前記固定子の磁極列と前記可動子の移動磁界とが互いに並行となるようにギャップ面を介して固定子と可動子とを配置し、前記固定子と排熱板とは相対的に移動しない様に配置され、また前記排熱板の平らかな面が可動子の側面と対向するように配置して可動子の移動を阻害しないようにし、かつ可動子の可動範囲にわたって配置した。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係るリニアモータの一部斜視図、図2は図1中A-A方向の一部断面図、図3はリニアモータに搭載される可動子の構造を示すためカット断面図である。図1において、リニアモータ1は固定子3と可動子2とを具備する。固定子3は複数の永久磁石31が第2の鉄心32に列をなして配置され、互いに隣り合う磁極が異極となるような磁極列を備えている。図3は可動子2のカット断面を示しており、可動子2はモールド樹脂やステンレス、アルミなどの非磁性材料を組み合わせてなる防塵及び切削油侵入防止のためのケーシング21に納められ、第1の鉄心22に設けられたスロット23にコイル24を備えた電機子を備えている。コイル24は通常の絶縁部材25を介して可動子の第1の鉄心22に設けられており、機械的には繋がっている。また、コイル24は電源(図示せず)に接続され、電流を通電することにより移動磁界を発生させる構成となっている。図2に示すように、固定子3の磁極列と可動子2が発生する移動磁界の移動方向とが互いに並行となるように、離間して固定子3と可動子2とが配置される。可動子2は例えばねじ止めによりテーブル6に配設され、このテーブルの側部に設けられたガイド42と固定子3を搭載するベース(基盤)5の側部に設けられたレール41とによりリニアガイド4を構成し、このリニアガイド4により固定子3と可動子2とが上記離間した状態で可動子2が移動する。
第2の鉄心32は、排熱板7とベース5を介して少なくとも2個繋がっており、排熱板7は可動子2の側面26と排熱板7の平らな面73を対向するように固定子3の側方、ベース5に取り付けられ、可動子2の移動を阻害しない位置に配置され、かつ可動子2の可動範囲に渡って配置されている。
さらに、XYステージなど2軸以上の駆動軸を有する装置に用いられる場合、例えばY軸を動かす装置の移動子にX軸として本発明のリニアモータが取り付けられた場合、排熱板7も移動子と共に移動するため、排熱板7が風を受ける構成にできるので、より排熱効果が大きくなるという効果がある。
好ましくは、排熱板7はアルミニウムや銅などの高熱伝導性の金属で構成することが望ましい。
図4は、本発明の実施の形態2に関わるリニアモータ11の構造を説明するための断面図で、図において、リニアモータの固定子3は、複数の永久磁石31が第2の鉄心32に列をなして配置され、互いに隣り合う磁極が異極となるような磁極列を可動子2の左右両側にそれぞれ備えている。可動子2は、詳細に図示しないが、この左右2つの磁極列に対向するようにスロット23を設けた構成としている。つまり、磁気吸引力相殺型リニアモータと呼ばれる形式のリニアモータである。磁気吸引力相殺型のように磁極列を2つ備えた場合においても、図4のように固定子3を構成する第2の鉄心22から排熱板7とベース5を介して繋げ、排熱板7は可動子2の側面と平らな面73を対向するように固定子3の側方の(図では上方)ベース5に取り付け、可動子2の移動を阻害しない位置に配置する構成とすることができる。
特に、図4の構造では、箱型のベースに蓋をするように可動子に隣接して排熱板7をできるだけ広く配置するので、実施の形態1のように可動子2がテーブル6と広い面で接触せず可動子2からテーブルへの伝熱を妨げることができる。
さらには、XYステージなど2軸以上の駆動軸を有する装置に用いられる場合、例えばY軸を動かす装置の移動子にX軸として本発明のリニアモータが取り付けられた場合、排熱板7も移動子と共に移動するため、排熱板7が風を受ける構成にできるので、より排熱効果が大きくなるという効果がある。
好ましくは、排熱板はアルミニウムや銅などの高熱伝導性の金属で構成することが望ましい。
図5は本発明の実施の形態3に係るリニアモータ12の断面図の一部拡大図で実施の形態1の図2に相当する。図において、排熱板7と可動子2の側面26との距離がt1に保たれている。また、排熱板7とテーブル側方部との距離をt2、排熱板7とテーブル6の下面との距離をt3とすると、t1<t3となっている。
テーブル6に熱を伝えることをさらに抑制するには、t1<t2とし、可動子2から排熱板7に輻射された熱が再びテーブル6へ輻射されないようにすることが好ましい。空間における熱伝達のし易さはその空間距離に反比例するので、t1<t2かつt1<t3とすることによって可動子から伝わった熱が排熱板を介してテーブル6へ伝わることを防止することができる。
また、t3を十分大きく取りすぎると排熱板7と可動子2との対向面積が小さくなり、可動子2から排熱板7への輻射による放熱効果が低下する。従って、t3とt1との関係を考えるとt1が0.3mm〜1.0mm程度ならば、t3はt1の2倍程度であればよい。このようにすればベース(基盤)へ流れる熱抵抗と比べてかなり大きくでき、可動子から伝わった熱が排熱板を介してテーブル6へ伝わることを防止する効果がある。
t3とt2は同様に扱えばよい。
図6は、本発明の実施の形態4に係るリニアモータ13の断面図の一部拡大図で、図において、L字形状の排熱板7は固定子3の第2の鉄心32に直接配置されている。このように配置することによって、実施の形態1〜3までの固定子3の固定手段と排熱板7の固定手段をひとまとめにすることができる。例えば、図7に図示したように固定子3の第2の鉄心32に設けられた通し穴33と排熱板7をL字形状に構成して穴74を設け、これらの穴33、74を共に貫通するようにボルト8でベース5に締結すると、固定手段がまとめられる。図ではボルト8としたが、ピンのような同様の他の固定手段としても良い。
このように構成すれば、排熱板を配置して放熱性の高い本発明のリニアモータを設置する手間が省力化される。
本発明の実施の形態5では、排熱板7の平らな面73の表面粗さを粗くした。具体的には、目の粗い紙やすりなどのやすり工具によって平らな面73を算術平均粗さで100μm程度に粗化した。このように構成すると、実施の形態1に比べて平らな面73の表面積が増えるため、可動子の側面26から排熱板7への伝熱効果が高まるという効果がある。
好ましくは、やすりの方向を重力方向と一致させることが望ましい。なぜならば、暖気がやすりの方向に沿って上昇しやすくなり、より熱交換が促進されるという効果があるからである。
上記程度の表面粗さであれば、実施の形態3で例示した排熱板7と可動子2の側面26との距離がt1より小さく、平均的t1が大きくなるより、表面積の増加による効果のほうが勝る。
図9は本発明の実施の形態6によるリニアモータ14の断面図の一部拡大図で、図において、可動子2の側面26を下方が広がるテーパ状にし、排熱板7の平らな面73と可動子の側面26とを、可動子2と固定子3のギャップ面に対して垂直ではない面で対向させた。このように構成すると、実施の形態1に比べて平らな面73と可動子の側面26の対向面積が増えるため、伝熱効果が高まるという効果がある。
また、このように構成しても対向する面は平らなので、特許文献3のフィンをかみ合わせることが困難であったという課題を克服している。
さらに、図のように可動子2とテーブル6との接触面積が減ることで伝熱面積が低下し、放熱効率が高まるという効果がある。
また、図9と同様に対向する面は平らなので、特許文献3のフィンをかみ合わせることが困難であったという課題を克服している。
さらに、排熱板7を実施の形態4のようにL字形に形成できることは言うまでもない。
図11、12は本発明の実施の形態7に係るリニアモータ13の断面図の一部拡大図である。本実施の形態は、実施の形態4の別形態であり、図11において、排熱板7は固定子3の第2の鉄心32に直接配置されている。このように配置することによって、実施の形態1〜3までは固定子3の固定手段と排熱板7の固定手段をひとまとめにすることができ、本発明のリニアモータを設置する手間が省力化される。
22 第1の鉄心、 23 スロット、 24 コイル、 25 絶縁部材、
26 側面、 3 固定子、 31 永久磁石、 32 第2の鉄心、 33 通し穴、
4 リニアガイド、 41 レール、 42 ガイド、 5 ベース、 6 テーブル、
7 排熱板、 71 ザグリ、 72 穴以外の部分、 73 平らな面、
74 穴、 8 ボルト。
Claims (6)
- 基盤に設けられ、複数の永久磁石が列をなし互いに隣り合う磁極が異極となるような1以上の磁極列を備えた固定子と、
鉄心に巻線が装着されてなる電機子を備え、前記固定子と対向して配置され前記磁極列に沿って移動する可動子と、
該可動子の移動方向に平行な面と前記可動子の移動範囲に渡って対向するように、前記固定子の側方の基盤上に少なくとも1つ設けられた排熱板とを備えたことを特徴とするリニアモータ。 - 箱型の基盤内で固定子は可動子の側面で対向するように配設され、排熱板は前記固定子の側方で前記箱型基盤の蓋をなすように設けられたことを特徴とする請求項1に記載のリニアモータ。
- 可動子上部に設けられたテーブルの移動方向側部と、該テーブルの移動方向側部に対向する基盤側部とで前記可動子を移動するリニアガイドを構成し、排熱板は前記リニアガイド、前記テーブル移動方向側部、前記基盤側部のいずれより前記可動子に近い位置に設けられたことを特徴とする請求項1に記載のリニアモータ。
- 可動子から固定子までの距離と前記可動子から排熱板の距離とが略等しいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のリニアモータ。
- L字形状の排熱板を基盤上の固定子に配設したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のリニアモータ。
- 可動子の移動方向側面は断面形状でテーパ形状をなし、該テーパ形状に対向するように排熱板が設けられたことを特徴とする請求項1または3に記載のリニアモータ。
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