JP2017034996A - リニアモータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体側のコイルを効率よく冷却して大きな電流を流すとともに巻回数を増やすことで大きな推進力が得られる冷却構造を有したリニアモータ装置の提供。
【解決手段】リニアモータ装置１は、移動方向に沿い複数の磁石２１のＮ極およびＳ極が交互に列設された軌道部材２と、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗおよびコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗを有する電機子３１を含んで構成されかつ軌道部材２に移動可能に装架された移動体３とを備え、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗに電流を通電したときにコア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに誘起される磁束と軌道部材２の磁石２１との間に移動方向の推進力を発生するリニアモータ装置１であって、電機子３１は、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに形成された冷却用通路（冷却用穴４６、冷却用溝４７）に配設された熱伝導特性の良好な熱伝導部材（ヒートパイプ６１〜６４）をさらに有する。
【選択図】図２

Description

本発明はリニアモータ装置に関し、より詳細には、移動体側のコイルの冷却性能を向上したリニアモータ装置に関する。

多数の部品が実装された基板を生産する基板用作業機器として、はんだ印刷機、部品実装機、はんだリフロー機、基板検査機などがあり、これらを基板搬送装置で連結して基板生産ラインを構築する場合が多い。これらの基板用作業機器の多くは、基板上を移動して所定の作業を行う移動体を備えており、移動体を駆動する一手段としてリニアモータ装置を用いることができる。この種のリニアモータ装置は、一般的に、移動方向に沿い複数の磁石のＮ極およびＳ極が交互に列設された軌道部材と、コアおよびコイルを有する電機子を含んで構成された移動体とを備える。

ここで、リニアモータ装置で大きな推進力を得るために、大きく分けて、（Ａ）コイルに流す電流を大きくする、（Ｂ）磁石の磁力を強くする、（Ｃ）コアの透磁率を大きくする、の３手段が考えられる。このうち（Ｂ）および（Ｃ）の手段については、現時点の技術で物性上の限界に近づいており今後の飛躍的な向上は望めない。したがって、（Ａ）の手段が有効であるものの、大電流が流れるとコイルの銅損による発熱量が増加して構成部材の熱変形や熱劣化などが発生するという問題点がある。そのため、特許文献１〜３に例示されるように、リニアモータ装置の各種冷却構造が提案されている。

本願出願人が特許文献１で出願したリニアモータは、複数のコアの隣接するもの同士に関してコイルが千鳥状にかつ隙間を隔てて配設され、コイル間の隙間にヒートパイプの一端部が挿入される一方、ヒートパイプの他端部が隙間の外部に突出されて複数のフィンが設けられている。このようなヒートパイプを用いた冷却構造を採用することで、電機子を構成するコイルの温度上昇を良好に抑制できる。

また、特許文献２に開示されるリニアモータ用電機子は、複数の極歯間にスロットが形成されたコアと、スロット内に一部が配置されて極歯を励磁する複数の励磁巻線（コイル）とを有し、励磁巻線のスロット内に位置する部分を両側から挟み込むようにして冷却用配管が敷設されている。これにより、極歯および励磁巻線の冷却を効率よく行うことができる、とされている。

さらに、特許文献３に開示されるリニアモータは、複数の永久磁石を並べた固定子と、コアに電機子コイルを巻装してなる可動子とを備え、電機子の上部に配設された電機子取付板と、さらに上方に断熱板を介して配設されたテーブルとの間に冷却ユニットが設けられ、冷却ユニットの内部にヒートパイプおよびヒートシンクが設けられている。これにより、テーブルへの伝熱による熱変形を無くしつつ、電機子の熱を効率的に除去できる、とされている。

さらに、特許文献４のリニア圧縮機はリニアモータを内蔵しており、コイルが巻回されたボビンに接するように形成された放熱流路と、放熱流路に冷却流体を供給する冷却流体供給手段とを含んで構成されたことを特徴としている。従属する下位請求項では、放熱流路として放熱パイプ、冷却流体としてオイル、冷却流体供給手段としてオイルポンプがそれぞれ開示されている。これにより、コイルの過熱によるリニア圧縮機の効率低下および寿命短縮が抑止される、とされている。

特開２０１０−１７２０７０号公報 特許４６１７３３８号公報 特許４６３６３５４号公報 特開２００６−１４４６９７号公報

ところで、特許文献１ではコイル間の隙間にヒートパイプが配置され、特許文献２では極歯と励磁巻線との間に冷却用配管が配置されている。このため、ヒートパイプまたは冷却用配管の分だけコイルを巻回するスペースが減少してしまい、巻回数を多くできなくなっている。また、ヒートパイプや冷却用配管の配置スペースを確保しつつコイルの巻回数を多くすると、電機子が大きくなり、さらには移動体の大形化にも波及してしまう。

また、特許文献３では、電機子の上方に冷却ユニットが設けられるが、リニアモータで一般的な縦長のコイルの上側の短辺に接することになる。したがって、コイルから冷却ユニットへと熱が十分に伝わらず、コイル全体を効率的に冷却できない。さらに、コイル内で温度差が大きくなり、高温部分によって通電できる電流が制限されるため、推進力が低下してしまう。また、特許文献４に例示されるオイルポンプなどの冷却流体供給手段を備えて強制冷却する構造は、オイルポンプでの電力消費やメンテナンスなど別の問題が生じ、必ずしも得策にならない。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、移動体側のコイルを効率よく冷却して大きな電流を流すとともにコイルの巻回スペースを大きく確保して巻回数を増やすことで大きな推進力が得られる冷却構造を有したリニアモータ装置を提供することを解決すべき課題とする。
課題を解決するための手段

上記課題を解決する請求項１に係るリニアモータ装置の発明は、移動方向に沿い複数の磁石のＮ極およびＳ極が交互に列設された軌道部材と、コアおよびコイルをもつ電機子を有して前記軌道部材に移動可能に装架された移動体とを備え、前記コイルに電流を通電したときに前記コアに誘起される磁束と前記軌道部材の前記磁石との間に前記移動方向の推進力を発生するリニアモータ装置であって、前記電機子は、前記コアのうち前記コイルによる磁束が通らない部分に形成された冷却用通路に配設された熱伝導特性の良好な熱伝導部材をさらに有する。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記冷却用通路は、前記コアのうち前記コイルによる磁束が通らない部分の内部に穿設された穴、または、前記コアの外周に形成された溝である。

請求項３に係る発明は、請求項１または２において、前記電機子のコアおよびコイルは三相で別体とされ、各相のコアは、前記磁束が通る断面積を部分的に拡げるとともに隣り合う相の間では相互に突き当たって位置関係を規定する突き当て凸部を側面に有し、前記突き当て凸部であって前記コイルによる磁束が通らない部分に前記冷却用通路が形成されている。

請求項４に係る発明は、請求項３において、前記各相のコアは、他相と向かい合いまたは外方に向かう両側面にそれぞれ、複数の前記突き当て凸部を有する。

請求項５に係る発明は、請求項３または４において、前記コアの突き当て凸部に複数の前記冷却用通路が形成されている。

請求項６に係る発明は、請求項３〜５のいずれか一項において、隣り合う相の間で相互に突き当たって位置関係を規定する突き当て凸部の突き当て面に溝が形成され、相互に突き当たる２つの突き当て凸部の前記溝にまたがって共通の熱伝導部材が配設されている。

請求項７に係る発明は、移動方向に沿い複数の磁石のＮ極およびＳ極が交互に列設された軌道部材と、コアおよびコイルを有する電機子を含んで構成されかつ前記軌道部材に移動可能に装架された移動体とを備え、前記コイルに電流を通電したときに前記コアに誘起される磁束と前記軌道部材の前記磁石との間に前記移動方向の推進力を発生するリニアモータ装置であって、前記電機子のコアおよびコイルは三相で別体とされ、前記電機子は、隣り合う相のコアの間に配設されて前記コア相互の位置関係を規定するとともに、熱伝導率の高い材料で形成されて内部に熱伝導特性の良好な熱伝導部材が配設された伝熱ブロックをさらに有する。

請求項８に係る発明は、請求項７において、前記電機子は、隣り合う相のコアの間に複数の伝熱ブロックを有し、または／かつ前記伝熱ブロックに複数の熱伝導部材が配設されている。

請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか一項において、前記熱伝導部材は、前記コアの外側に配置されたヒートシンク部に連結されたヒートパイプである。

請求項１０に係る発明は、請求項９において、前記ヒートシンク部は、面状に延在する基体および、前記基体の表面から垂直方向に立設された複数の放熱フィンからなり、前記ヒートパイプは、前記ヒートシンク部の前記基体の裏面に結合されて延在するヒートパイプ放熱部と、前記冷却用通路に配設されて前記ヒートパイプ放熱部に連通するヒートパイプ集熱部とからなる。

請求項１に係るリニアモータ装置の発明では、移動体のコアに冷却用通路を形成し、冷却用通路の内部に熱伝導特性の良好な熱伝導部材を配設する。コアは、一般的に鉄製、または鉄を主成分とする合金製の鋼板が積層されて形成され熱伝導が良好であるので、コイルで発生した熱はコアを経由して熱伝導部材に伝わり、コイルを効率良く冷却でき、コイルに大きな電流を流せる。また、コアに加工を施して冷却用通路を形成するので、従来技術のように冷却用通路でコアの周囲空間を占有してコイルの巻回スペースを削減することが無くなり、従来よりも巻回数を増やせる。これらの総合的な効果により、従来よりも大きな推進力を得ることができる。別の見方をすれば、一定の推進力を得る電機子を従来よりも小形化できる。さらに、磁束が通らない部分に冷却用通路を形成するため推力が低下することはない。

請求項２に係る発明では、冷却用通路は、コアの内部に穿設された穴、または、コアの外周に形成された溝とされている。したがって、コアに簡単な加工を施して冷却用通路を形成でき、コストの上昇を抑えられる。さらに、磁束が通らない部分に冷却用通路を形成するため推力が低下することはない。

請求項３に係る発明では、電機子のコアおよびコイルは三相で別体とされ、各相のコアは磁束が通る断面積を部分的に拡げた突き当て凸部を側面に有し、突き当て凸部に冷却用通路が形成されている。このため、冷却用通路の形成によってコアの磁束誘起特性が低下せず、コイルの電流や巻回数の増加に応じた大きな推進力を得ることができる。さらに、磁束が通らない部分突き当てに使用する部分に穴を形成するため推力が低下することはない。

請求項４に係る発明では、各相のコアが複数の突き当て凸部を有し、それぞれの突き当て凸部に冷却用通路が形成されるので、冷却用通路の数が増加して一層効率良くコイルを冷却でき、一層大きな推進力を得ることができる。

請求項５に係る発明では、コアの突き当て凸部に複数の冷却用通路が形成されているので、冷却用通路の数が増加して一層効率良くコイルを冷却でき、一層大きな推進力を得ることができる。

請求項６に係る発明では、隣り合う相の間で相互に突き当たる２つの突き当て凸部の溝にまたがって共通の熱伝導部材が配設されており、相間の２箇所に熱伝導部材を配設できる。したがって、突き当て凸部が狭隘な構造の場合であっても熱伝導部材を設けて効率良くコイルを冷却でき、コイルに従来よりも大きな電流を流して、大きな推進力を得ることができる。

請求項７に係る発明では、電機子のコアおよびコイルは三相で別体とされ、電機子は、隣り合う相のコア相互の位置関係を規定するとともに熱伝導部材が配設された伝熱ブロックをさらに有する。伝熱ブロックは、コアを構成する主材料の鉄よりも熱伝導率の高い材質で形成することができる。コイルで発生した熱は、熱伝導率の高い伝熱ブロックを経由して熱伝導部材に伝わるので、コイルを効率良く冷却できる。したがって、コイルに従来よりも大きな電流を流して、大きな推進力を得ることができる。

請求項８に係る発明では、電機子は、隣り合う相のコアの間に複数の伝熱ブロックを有し、または／かつ伝熱ブロックに複数の熱伝導部材が配設されているので、熱伝導部材の数が増加して一層効率良くコイルを冷却でき、一層大きな推進力を得ることができる。

請求項９に係る発明では、熱伝導部材は、コアの外側に配置されたヒートシンク部に連結されたヒートパイプとされているので、冷媒の相変化および対流を利用してコイルを格段に効率良く冷却でき、格段に大きな推進力を得ることができる。

請求項１０に係る発明では、ヒートシンク部は基体および複数の放熱フィンからなり、ヒートパイプは基体の裏面に連結されて延在するヒートパイプ放熱部と冷却用通路に配設されてヒートパイプ放熱部に連通するヒートパイプ集熱部とからなるので、冷却用通路から放熱フィンへの熱移送の効率が極めて高くなる。したがって冷媒の相変化および対流を利用してコイルを格段に効率良く冷却でき、格段に大きな推進力を得ることができる。

本発明のリニアモータ装置を適用できる部品実装機の全体構成を示した斜視図である。 （１）は第１実施形態のリニアモータ装置の平面断面図であり、（２）は移動体の側面図である。 移動体を前側から見た正面図である。 コアの平面形状を示す平面図である。 （１）はヒートシンク部を説明するための移動体の平面図であり、（２）はヒートシンク部および上部取付板を取り外した状態の移動体の平面図である。 第２実施形態のリニアモータ装置の電機子の平面断面図である。 第３実施形態のリニアモータ装置の電機子の平面断面図である。 第４実施形態のリニアモータ装置の電機子の平面断面図である。 第５実施形態のリニアモータ装置の電機子の平面断面図である。 第６実施形態のリニアモータ装置の電機子の平面断面図である。 第７実施形態のリニアモータ装置の電機子の平面断面図である。 従来構成のリニアモータ装置の平面断面図である。

まず、本発明のリニアモータ装置を適用できる部品実装機１０について、図１を参考にして説明する。図１は、本発明のリニアモータ装置１を適用できる部品実装機１０の全体構成を示した斜視図である。部品実装機１０は、基板に多数の部品を実装する装置であり、２セットの同一構造の部品実装ユニットが概ね左右対称に配置されて構成されている。ここでは、図１の右手前側の部品実装ユニットを例にして説明する。なお、図中の左奥側から右手前側に向かう部品実装機１０の幅方向をX軸方向とし、部品実装機１０の長手方向をＹ軸方向とする。

部品実装機１０は、基板搬送装置１１０、部品供給装置１２０、２つの部品移載装置１３０、１４０などが基台１９０に組み付けられて構成されている。基板搬送装置１１０は、部品実装機１０の長手方向の中央付近をＸ軸方向に横断するように配設されている。基板搬送装置１１０は、図略の搬送コンベアを有しており、基板をＸ軸方向に搬送する。また、基板搬送装置１１０は、図略のクランプ装置を有しており、基板を所定の実装作業位置に固定および保持する。部品供給装置１２０は、部品実装機１０の長手方向の前部（図１の左前側）に設けられている。部品供給装置１２０は、複数のカセット式フィーダ１２１を有し、各フィーダ１２１にセットされたキャリアテープから２つの部品移載装置１３０、１４０に連続的に部品を供給するようになっている。

２つの部品移載装置１３０、１４０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能ないわゆるＸＹロボットタイプの装置である。２つの部品移載装置１３０、１４０は、部品実装機１０の長手方向の前側および後側に、相互に対向するように配設されている。各部品移載装置１３０、１４０をＹ軸方向に移動させるために、第１実施形態のリニアモータ装置１が適用されている。また、各部品移載装置１３０、１４０をＸ軸方向に移動させるためにボールねじ送り機構が適用されており、各部品移載装置１３０、１４０は、Ｘ軸方向に延在するＸ軸レール１５０およびX軸レール１５０に沿って移動する部品実装ヘッド１６０を備えている。Ｘ軸レール１５０は、その一端１５１が補助レール１７０に移動可能に装架され、その他端１５２がリニアモータ装置１の移動体３に結合されて、Ｙ軸方向に移動するようになっている。部品実装ヘッド１６０の下端には図略の吸着ノズルが設けられており、吸着ノズルは負圧を利用して部品供給装置１２０から部品を吸着採取し、実装作業位置の基板へ実装する。

部品実装機１０は、他に、オペレータと情報を交換するための表示設定装置１８０や、基板や部品を撮像する図略のカメラなどを備えている。

リニアモータ装置１は、２つの部品移載装置１３０、１４０に共通な軌道部材２と、２つの部品移載装置１３０、１４０ごとの移動体３で構成されている。軌道部材２は、移動体３を挟んで両側に平行配置され、移動方向となるＹ軸方向に延在している。軌道部材２の向かい合う内側側面には、Ｙ軸方向に沿って複数の磁石２１が列設されている。移動体３は、軌道部材２に移動可能に装架されている。

次に、第１実施形態のリニアモータ装置１について詳述する。図２の（１）は第１実施形態のリニアモータ装置１の平面断面図であり、（２）は移動体３の側面図である。図２の左右方向が移動体３の移動方向であり、便宜的に移動体３の左側を前側とする。また、図３は、移動体３を前側から見た正面図である。

軌道部材２は、図２の（１）に示されるように、移動体３を挟む左右両側（図では上下の両側）に、移動方向（図では左右方向）に延在するように配置されている。軌道部材２の向かい合う内側側面には、移動方向に沿い複数の磁石２１のＮ極およびＳ極が交互に列設されている。移動体３を挟んで向かい合う磁石２１は、互いに異なる極性とされている。

移動体３は、三相がそれぞれ別体とされる電機子３１を含んで構成されている。電機子３１は相ごとのコア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗおよびコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗを有している。三相のコア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗおよびコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗは、下部取付板３５上の移動方向に並べられ、上部取付板３６により押さえつけられて組み付けられている。下部取付板３５および上部取付板３６は、概ね同じ大きさの矩形で上部取付板３６のほうが薄くなっている。下部取付板３５および上部取付板３６は、アルミニウム製などの堅固な板材で形成され、図略の固定用座や固定用穴などが適宜設けられている。移動体３は、下部取付板３５と上部取付板３６との間に、三相の電機子３１を少なくとも１組備え、複数組の電機子３１を移動方向に並べて備えてもよい。

コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗは、プレス機により打ち抜き加工された電磁鋼板が多数枚積層されて形成されている。図４は、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの平面形状を示す平面図であり、この平面図は電磁鋼板の形状にも一致している。図示されるように、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの平面形状は概ね十文字形であり、移動方向に直角な幅方向（図４では上下方向）にヨーク部４１が延在して磁束Ｈを通すようになっている。ヨーク部４１の両端にはそれぞれ、鉤の手状に拡げられた磁極形成部４２が形成されている。コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗに電流が通電されると、磁極形成部４２の一方にＮ極、他方にＳ極が誘起され、軌道部材２の磁石２１との間に推進力が発生する。

ヨーク部４１の移動方向前後の側面中央からそれぞれ、突き当て凸部４３が前方および後方に突設されている。突き当て凸部４３は、磁束Ｈが通る断面積を部分的に拡げている。隣り合う前側のコア４Ｕと中央のコア４Ｖとの間、ならびに中央のコア４Ｖと後側のコア４Ｗとの間で、突き当て凸部４３は先端の突き当て面４４で相互に突き当たって位置関係を規定する。また、前側のコア４Ｕの前側ならびに後側のコア４Ｗの後側で、突き当て凸部４３の突き当て面４４は外方を向いている。

各コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの中心には、上下方向に貫通する締結孔４５が穿設されている。図２の（２）に示されるように、締結孔４５には締結ロッド４５１が挿通され、締結ロッド４５１の上下端は上部取付板３６および下部取付板３５で締結されている。また、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの各突き当て凸部４３の概ね中央に、上下方向に延在する冷却用穴４６が穿設されている。さらに、突き当て凸部４３の突き当て面４４に、断面半円状で上下方向に延在する冷却用溝４７が形成されている。冷却用穴４６および冷却用溝４７は、本発明の冷却用通路に相当する。締結孔４５、冷却用穴４６および冷却用溝４７は、プレス機の打ち抜き型を従来から変更することで、工程数を増やすことなく形成できる。

前側のコア４Ｕの前側の突き当て凸部４３の冷却用穴４６、ならびに後側のコア４Ｗの後側の突き当て凸部４３の冷却用穴４６には、本発明の熱伝導部材に相当するヒートパイプ６１、６２のヒートパイプ集熱部６１１、６２１が配設されている。さらに、前側のコア４Ｕの後側の突き当て凸部４３と中央のコア４Ｖの前側の突き当て凸部４３との間には、２つの冷却用溝４７にまたがって断面円形で上下方向に延在する空間が形成される。この空間に、ヒートパイプ６３のヒートパイプ集熱部６３１が配設されている。同様に、中央のコア４Ｖの後側の突き当て凸部４３と後側のコア４Ｗの前側の突き当て凸部４３との間にも、２つの冷却用溝４７にまたがって断面円形で上下方向に延在する空間が形成される。この空間にも、ヒートパイプ６４のヒートパイプ集熱部６４１が配設されている。

一方、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗは、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの突き当て凸部４３により分離されたヨーク部４１の左右に分かれて巻回形成されており、左右で巻回数は等しくなっている。三相のコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗは、Ｙ結線またはΔ結線に接続されており、移動体３上に搭載された図略の電源部から電流の大きさおよび流れる方向が調整されて通電されるようになっている。

コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗを冷却するための部位として、移動体３に４本のヒートパイプ６１〜６４およびヒートシンク部７が設けられている。図５の（１）はヒートシンク部７を説明するための移動体３の平面図であり、（２）はヒートシンク部７および上部取付板３６を取り外した状態の移動体３の平面図である。

図３および図５の（１）に示されるように、ヒートシンク部７は、移動体の３の上部取付板３６から間隔をあけて上方に固定保持されている。ヒートシンク部７は、下部取付板３５および上部取付板３６と同程度の大きさの矩形の薄板で形成された基体７１と、基体７１の上面から垂直方向に立設された複数の薄板状の放熱フィン７２からなる。図示される例では、１２枚の放熱フィン７２が移動方向に平行に立設されている。これにより、移動体３が移動するのに伴い放熱フィン６３の間を空気が通り抜け、効率的に冷却されるようになっている。ヒートシンク部７は、は熱伝導率が高く熱放散の良好な金属製とするのが好ましく、かつ移動体３の重量増加を抑えるために軽量であることが好ましく、例えばアルミニウムを用いた鋳造によって製造することができる。

一方、各ヒートパイプ６１〜６４はそれぞれ、ヒートパイプ集熱部６１１、６２１、６３１、６４１およびヒートパイプ放熱部６１２、６２２、６３２、６４２からなる。各ヒートパイプ集熱部６１１、６２１、６３１、６４１は、前述したように、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの冷却用穴４６および冷却用溝４７に配設されている。図３に例示されるように、各ヒートパイプ集熱部６１１、６２１、６３１、６４１はコア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの上方に立ち上がった後、上部取付板３６に形成された貫通穴を通り抜け、ヒートパイプ放熱部６１２、６２２、６３２、６４２に連通している。

ヒートパイプ放熱部６１２、６２２、６３２、６４２は、ヒートシンク部７の基体７１の裏面に結合されて水平方向に延在している。図５の（２）に示されるように、前側のコア４Ｕの前側の冷却用穴４６から立ち上がってきたヒートパイプ６１では、ヒートパイプ放熱部６１２は斜め後方に向かって延在し、その先端は移動体３の移動方向の中間付近まで達している。また、後側のコア４Ｗの後側の冷却用穴４６から立ち上がってきたヒートパイプ６２では、ヒートパイプ放熱部６２２は斜め前方に向かって延在し、その先端は移動体３移動方向の中間付近まで達している。

さらに、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの相間の冷却用溝４７から立ち上がってきた２本のヒートパイプ６３、６４では、ヒートパイプ放熱部６３２、６４２は左右方向に延在し、その先端は移動体の側面付近にまで達している。４つのヒートパイプ６１、６２、６３、６４の各ヒートパイプ集熱部６１１、６２１、６３１、６４１の配設箇所、ならびに各ヒートパイプ放熱部６１２、６２２、６３２、６４２の長さおよび延在方向は、３相のコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗを同程度に冷却できるように設計検討されて決められている。

ヒートパイプ６１〜６４の内部に封入する冷媒としては、例えば水を用いることができ、これに限定されず他の冷媒を用いても良い。また、本第１実施形態において、熱伝導部材は必ずしも冷媒の相変化を伴うヒートパイプ６１〜６４である必要は無く、例えば冷却管路にクーリングオイルを封入して循環対流させる冷却管であってもよい。

次に、上述のように構成された第１実施形態のリニアモータ装置１におけるコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの冷却作用について説明する。移動体３を移動させるためにコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗに通電すると銅損による熱が発生する。ここで、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの熱伝導が良好であるので、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗで発生した熱はコア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗを経由してヒートパイプ集熱部６１１、６２１、６３１、６４１に伝わる。すると、ヒートパイプ集熱部６１１、６２１、６３１、６４１の内部で水が蒸発して水蒸気に相変化し、蒸発潜熱分の冷却作用が生じる。一方、水蒸気は、対流してヒートパイプ放熱部６１２、６２２、６３２、６４２に移動し、ヒートシンク部７で冷却されて液相の水に戻り、ヒートパイプ集熱部６１１、６２１、６３１、６４１に流下する。

上述したヒートパイプ６１、６２、６３、６４による熱移送は、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗで発生する鉄損の熱に対しても同様に作用する。加えて、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗおよびコア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの外面では自然冷却が行われる。これらの冷却作用が継続することで、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗおよびコア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの温度上昇が許容値以下に保たれる。

第１実施形態のリニアモータ装置１によれば、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗで発生した熱はコア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗを経由してヒートパイプ６１、６２、６３、６４に伝わり、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗを効率良く冷却できる。また、図１２に示される従来構成と比較して、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの巻回数を増やせる。

補足して詳述すると、図１２は、従来構成のリニアモータ装置９の平面断面図であり、電機子９３における冷却用通路の配置が第１実施形態とは異なっている。図示されるように、従来構成では冷却用通路９６がコア９４の突き当て凸部９４３とコイル９５との間、およびコア９４の磁極形成部９４２とコイル９５との間、に配設されている。このため、冷却用通路９６の分だけコイル９５を巻回するスペースが減少してしまい、巻回数を多くできなくなっている。これに対して、第１実施形態では、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに加工を施して冷却用通路（冷却用穴４６および冷却用溝４７）を形成するので、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの巻回スペースを削減せず、従来よりも巻回数を増やせる。

さらにヒートシンク部７は基体７１および複数の放熱フィン７２からなり、ヒートパイプ６１、６２、６３、６４は、基体７１の裏面に連結されて延在するヒートパイプ放熱部６１２、６２２、６３２、６４２と、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗ内のヒートパイプ集熱部６１１、６２１、６３１、６４１とからなるので、熱移送の効率が極めて高くなる。加えて、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの突き当て凸部４３に冷却用通路（冷却用穴４６および冷却用溝４７）を形成しているので磁束Ｈの誘起特性が低下せず、得られる推進力はコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの電流や巻回数に応じたものとなる。これらの総合的な効果で、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗに従来よりも大きな電流を流して、格段に大きな推進力を得ることができる。

また、冷却用通路（冷却用穴４６および冷却用溝４７）は、電磁鋼板を加工するプレス機の打ち抜き型を変更することで容易に形成できるので、コストの上昇を抑えられる。

次に、冷却用通路の形状を変更した応用形態について説明する。図６、図７、および図８はそれぞれ、第２、第３、および第４実施形態のリニアモータ装置の電機子３Ａ、３Ｂ、３Ｃの平面断面図である。図６に示される第２実施形態において、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの各突き当て凸部４３Ａに冷却用穴４６は設けられておらず、突き当て面４４に冷却用溝４７が形成されている。そして、２箇所の相間で互いに突き当たる突き当て面４４の２つの冷却用溝４７にまたがって断面円形で上下方向に延在する空間が形成され、この２箇所にヒートパイプ６２Ａ、６３Ａが配設される。

第２実施形態のリニアモータ装置は、例えば、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの巻厚寸法Ｄが小さく、突き当て凸部４３Ａが狭隘で冷却用穴４６を穿設することが困難な場合に効果的である。つまり、冷却用穴４６は無理でも、２箇所の相間で２つの冷却用溝４７にまたがって共通のヒートパイプ６２Ａ、６３Ａを配設できる。したがって、突き当て凸部４３Ａが狭隘な構造の場合であっても、効率良くコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗを冷却でき、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗに従来よりも大きな電流を流して、大きな推進力を得ることができる。

また、図７に示される第３実施形態において、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの各突き当て凸部４３Ｂに冷却用穴４６は設けられておらず、突き当て面４４Ｂに冷却用溝４７は設けられていない。代わりに、突き当て凸部４３Ｂのコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗに向かう側面の片側に、断面が矩形の冷却用溝４７Ｂが形成されている。冷却用溝４７Ｂは、各コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの２つの突き当て凸部４３Ｂで互い違いに配置され、３相で見ると６個の冷却用溝４７Ｂが千鳥状に配置されている、この６個の冷却用溝４７Ｂのそれぞれに、ヒートパイプ６５が配設される。

さらに、図８に示される第４実施形態において、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの各突き当て凸部４３Ｃに冷却用穴４６は設けられておらず、突き当て面４４Ｃに冷却用溝４７は設けられていない。代わりに、突き当て凸部４３Ｃのコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗに向かう側面の両方にそれぞれ、溝深さが浅い矩形の冷却用溝４７Ｃが形成されている。冷却用溝４７Ｃは３相で合計１２個あり、それぞれにヒートパイプ６６が配設される。

第３および第４実施形態のリニアモータ装置は、ヒートパイプ６５、６６の本数および配置が第１実施形態と異なるが、作用および効果は第１実施形態と同様である。

次に、突き当て凸部４３Ｄの数を複数とした第５実施形態について説明する。図９は、第５実施形態のリニアモータ装置の電機子３Ｄの平面断面図である。第５実施形態において、突き当て凸部４３Ｄは、移動方向に直角な幅方向に２個ずつ設けられ、前側および後側を考慮すると合計４個ずつ各コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに設けられている。コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗは、幅方向に３分割されて巻回されている。そして、各突き当て凸部４３Ｄに１個ずつ冷却用穴４６Ｄが穿設され、それぞれにヒートパイプ６７が配設される。また、締結穴４５Ｄは各コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに２個ずつ穿設されている。

第５実施形態のリニアモータ装置によれば、幅方向に配置されるヒートパイプ６７の数が増加して、一層効率良くコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗを冷却でき、一層大きな推進力を得ることができる。

次に、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに加工を施さず、伝熱ブロック８１を有する第６実施形態について説明する。図１０は、第６実施形態のリニアモータ装置の電機子３Ｅの平面断面図である。第６実施形態において、電機子３Ｅを構成するコア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに突き当て凸部４３が設けられていない。代わりに、電機子３Ｅは、隣り合う相のコア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの間に配設されてコア相互の位置関係を規定する伝熱ブロック８１を有している。つまり、図１０で前側のコア４Ｕと中央のコア４Ｖとの間に第１の伝熱ブロック８１が配設され、中央のコア４Ｖと後側のコア４Ｗとの間に第２の伝熱ブロック８１が配設されている。伝熱ブロック８１は移動方向に所定の長さを有し、隣り合う相のコア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗのヨーク４１部の間に挿入されて位置関係を規定する。

また、伝熱ブロック８１は、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗを構成する主材料の鉄よりも熱伝導率の高い材質、例えば銅などで形成されており、内部に上下方向の冷却用穴８２が穿設され、冷却用穴８２にヒートパイプ６８が配設される。伝熱ブロック８１の移動方向に直角な方向の厚さは、分巻きされたコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの間隔に等しい。つまり、伝熱ブロック８１は、両側面でそれぞれコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗに接して、熱伝導が良好になっている。第６実施形態では、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗで発生した熱の多くは、伝熱ブロック８１からヒートパイプ６８に伝わる。

第６実施形態を第１実施形態と比較すると、コア４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの一部が伝熱ブロックに置き換えられ、コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗからヒートパイプ６８への熱伝導が向上している。したがって、冷却性能が向上した分だけコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗに第１実施形態よりも大きな電流を流して、格段に大きな推進力を得ることができる。

次に、伝熱ブロック８５の数を複数とした第７実施形態について説明する。図１１は、第７実施形態のリニアモータ装置の電機子３Ｆの平面断面図である。第７実施形態において、伝熱ブロック８５は、移動方向に直角な幅方向に２個ずつ設けられ、２箇所の相間を考慮すると合計４個設けられる。コイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗは、左右方向に３分割されて巻回されている。そして、各伝熱ブロック８５にそれぞれ冷却用穴８６が穿設され、各冷却用穴８６にヒートパイプ６９が配設される。第７実施形態のリニアモータ装置によれば、伝熱ブロック８５の数が増加して、第６実施形態よりも一層効率良くコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗを冷却でき、大きな電流を流して一層大きな推進力を得ることができる。

なお、各実施形態で、リニアモータ装置１は部品移載装置１３０、１４０をＹ軸方向に移動させるものとしたが、X軸方向の移動に適用することもできる。本発明は、その他にも様々な応用や変形が可能である。
産業上の利用可能性

本発明は、部品実装機１０以外の基板用作業機器にも利用することができ、さらには、他種の産業用組立機械や産業用工作機械に利用することも可能である。

１：リニアモータ装置
２：軌道部材
２１：磁石底板 ２１ｉ：内底面
２２：側板 ２２ｉ：内側面
３：移動体
３１、３Ａ、３Ｂ，３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ：電機子
３５：下部取付板 ３６：上部取付板
４Ｕ、４Ｖ、４Ｗ：コア
４１；ヨーク部 ４２：磁極形成部
４３、４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ：突き当て凸部
４４、４４Ｂ、４４Ｃ：突き当て面
４５：締結孔 ４５１：締結ロッド
４６、４６Ｄ：冷却用穴（冷却用通路）
４７、４７Ｂ、４７Ｃ：冷却用溝（冷却用通路）
５Ｕ、５Ｖ、５Ｗ：コイル
６１〜６４、６２Ａ、６３Ａ：ヒートパイプ
６１１、６２１、６３１、６４１：ヒートパイプ集熱部
６１２、６２２、６３２，６４２：ヒートパイプ放熱部
６５〜６９：ヒートパイプ
７：ヒートシンク部 ７１：基体 ７２：放熱フィン
８１、８５：伝熱ブロック ８２、８６：冷却用穴（冷却用通路）
９：従来構成のリニアモータ装置
９４：コア ９４２：磁極形成部 ９４３：突き当て凸部
９５：コイル ９６：冷却用通路
１０：部品実装機
１１０：基板搬送装置 １２０：部品供給装置
１３０、１４０：部品移載装置 １５０：Ｘ軸レール
１６０：部品実装ヘッド １７０：補助レール
１８０：表示設定装置 １９０：基台

Claims (10)

1. 移動方向に沿い複数の磁石のＮ極およびＳ極が交互に列設された軌道部材と、コアおよびコイルをもつ電機子を有して前記軌道部材に移動可能に装架された移動体とを備え、前記コイルに電流を通電したときに前記コアに誘起される磁束と前記軌道部材の前記磁石との間に前記移動方向の推進力を発生するリニアモータ装置であって、
   前記電機子は、前記コアのうち前記コイルによる磁束が通らない部分に形成された冷却用通路に配設された熱伝導特性の良好な熱伝導部材をさらに有するリニアモータ装置。
2. 請求項１において、前記冷却用通路は、前記コアのうち前記コイルによる磁束が通らない部分の内部に穿設された穴、または、前記コアの外周に形成された溝であるリニアモータ装置。
3. 請求項１または２において、
   前記電機子のコアおよびコイルは三相で別体とされ、各相のコアは、前記磁束が通る断面積を部分的に拡げるとともに隣り合う相の間では相互に突き当たって位置関係を規定する突き当て凸部を側面に有し、前記突き当て凸部であって前記コイルによる磁束が通らない部分に前記冷却用通路が形成されているリニアモータ装置。
4. 請求項３において、前記各相のコアは、他相と向かい合いまたは外方に向かう両側面にそれぞれ、複数の前記突き当て凸部を有するリニアモータ装置。
5. 請求項３または４において、前記コアの突き当て凸部に複数の前記冷却用通路が形成されているリニアモータ装置。
6. 請求項３〜５のいずれか一項において、
   隣り合う相の間で相互に突き当たって位置関係を規定する突き当て凸部の突き当て面に溝が形成され、相互に突き当たる２つの突き当て凸部の前記溝にまたがって共通の熱伝導部材が配設されているリニアモータ装置。
7. 移動方向に沿い複数の磁石のＮ極およびＳ極が交互に列設された軌道部材と、コアおよびコイルを有する電機子を含んで構成されかつ前記軌道部材に移動可能に装架された移動体とを備え、前記コイルに電流を通電したときに前記コアに誘起される磁束と前記軌道部材の前記磁石との間に前記移動方向の推進力を発生するリニアモータ装置であって、
   前記電機子のコアおよびコイルは三相で別体とされ、
   前記電機子は、隣り合う相のコアの間に配設されて前記コア相互の位置関係を規定するとともに、熱伝導率の高い材料で形成されて内部に熱伝導特性の良好な熱伝導部材が配設された伝熱ブロックをさらに有するリニアモータ装置。
8. 請求項７において、前記電機子は、隣り合う相のコアの間に複数の伝熱ブロックを有し、または／かつ前記伝熱ブロックに複数の熱伝導部材が配設されているリニアモータ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項において、前記熱伝導部材は、前記コ
   アの外側に配置されたヒートシンク部に連結されたヒートパイプであるリニアモータ装置。
10. 請求項９において、前記ヒートシンク部は、面状に延在する基体および、前記基体の表面から垂直方向に立設された複数の放熱フィンからなり、
    前記ヒートパイプは、前記ヒートシンク部の前記基体の裏面に結合されて延在するヒートパイプ放熱部と、前記冷却用通路に配設されて前記ヒートパイプ放熱部に連通するヒートパイプ集熱部とからなるリニアモータ装置。