JP3484136B2 - リニアモータ用のコイルユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータにお
ける磁石に対向配置されるコイルと、このコイルを内部
に収容して自身との隙間に冷媒を通して該コイルを冷却
するシェルと、を備えたリニアモータ用のコイルユニッ
トに関するものであり、特に、冷媒によるコイルの冷却
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば半導体製造用の露光装置や
高精度加工機等においては、対象物（例えば露光される
ウェハや被加工物）を高精度で且つ迅速に位置決めする
ことが要求されている。この際に利用される精密位置決
め装置としては、回転型モータの回転をボールねじ等に
よって直線運動に変換するものや、直線運動型のモータ
（いわゆるリニアモータ）等が広く利用されている。

【０００３】この中でもリニアモータは、構造が簡潔で
部品点数が少なく済み、更にその直線運動を直接利用で
きるというメリットを有しており、対象物を迅速に位置
決めすることができるものである。又、駆動時の摩擦抵
抗が少ないために、動作精度を高めることができるとい
う特徴も有している。以上の理由からリニアモータは、
精密な位置決めが要求されるあらゆる分野の直線駆動装
置として主流となりつつあり、例えば、液晶表示装置の
製造工程等でも広く利用されている。

【０００４】このリニアモータは、一般的に、磁石を備
えている磁極ユニットと、コイルを備えているコイルユ
ニットとから構成される。磁極ユニットとコイルユニッ
トのいずれか一方は所定の基台に連結されて固定子とし
て機能し、他方は移動テーブル等に連結されて可動子と
して機能する。この磁極ユニットとコイルユニットとは
互いに接触しないように一定の隙間が空けられており、
その隙間を維持した状態で相対的に直線運動する。

【０００５】ところで、上記のコイルユニットに設けら
れるコイルは、電流が供給されると発熱する。この発熱
はコイルユニット全体に伝達し、更に、このコイルユニ
ットと結合している基台や移動テーブル等にまで伝達さ
れる。この結果、以下に示すような２つの大きな問題が
発生する。

【０００６】（１）コイルの熱によってコイルユニット
自身や、このコイルユニットに連結される相手側機械が
熱膨張して位置決め精度に誤差を生じさせる要因にな
る。具体的には、コイルユニットに連結される相手側機
械が、例えば長さ１００ｍｍの低熱膨張材（熱膨張係数
１×１０-6）であったとすれば、１℃の温度上昇によっ
て１００ｎｍの熱変形が生じる。従って、ナノメートル
オーダの位置決め精度が要求される場合には、この熱膨
張が原因となって要求を十分に満たすことができない。

【０００７】（２）リニアモータの近傍には、このリニ
アモータの運動を計測するレーザ干渉計等が設置され
る。コイルユニットによって周囲の雰囲気が加熱されて
「揺らぎ」が発生すると、レーザ光の光路に影響を与え
て計測誤差が生じる。

【０００８】ここで、（１）の問題を解決するものとし
て、コイルユニットにおける相手側機械の取付面と、コ
イルとの間に冷媒を流して、コイルからの熱の伝達を防
止する技術が知られている。しかし、この技術において
はコイルユニットの周囲の雰囲気の温度上昇を抑制する
ことができず、結局（２）の問題点が解決されていなか
った。

【０００９】そこで、（１）、（２）の双方の問題をま
とめて解決するものとして、図７、図８に示されるよう
なコイルユニットが提案されている。このコイルユニッ
ト１０は、リニアモータ１に用いられるものであり、磁
石ユニット２の磁石３に対向配置されている。

【００１０】具体的にこのコイルユニット１０は、磁石
３に対向配置される進行方向Ｘに長い平板状のコイル１
２と、このコイル１２を内部に収容すると共に、コイル
１２と自身との隙間１３に冷媒を通してコイル１２を冷
却可能なシェル１４と、を備える。一方、磁石ユニット
２は、断面コ字状のベース４と、このベース２４内の対
向する内壁４Ａに取り付けられる磁石３、３と、を備え
ている。

【００１１】シェル１４における幅方向Ｙの一方の端縁
１４Ａの外側には、相手側機械に対する取付面１６が形
成されており、この取付面１６の長手方向Ｘの一端側に
は、シェル１４の隙間１３に冷媒を供給する供給孔１８
が形成され、他端側にはこの冷媒を排出する排出孔２０
が形成されている。この取付面１６を介してコイルユニ
ット１０が「固定側の」相手側機械に連結された場合、
コイルユニット１０が固定子となって磁石ユニット２が
可動子となる。反対に、コイルユニット１０が「移動側
の」相手機械に連結された場合、コイルユニット１０が
可動子となって磁石ユニット２が固定子となる。

【００１２】供給孔１８から供給された冷媒は、コイル
１２とシェル１４との隙間１３に拡散していき、コイル
１２との間で熱を授受する。従って、電流によって発熱
するコイル１２は冷却され、冷媒は加熱される。加熱さ
れた冷媒は排出孔２０から排出されるので、コイルユニ
ット１０の内部に熱が蓄積されず、周囲の雰囲気への輻
射が低減されると共に、取付面１６へのコイル１２の熱
の伝達が抑制され、相手機械側の熱膨張も低減される。
従って、このリニアモータ１はコイル１２の発熱による
外部への影響が少なくなり、より高精度な位置決めが可
能となっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなコイルユニット１０においても、必ずしも十分な冷
却効果が得られているとは言えなかった。具体的にシェ
ル１４内の冷媒の拡散状況を図９に模式的に示すと、冷
媒はＡ、Ｂ、Ｃ・・・と徐々に広がりながら平行流とな
り、最後にＦ、Ｇ、Ｈと収束しながら排出孔２０から排
出される。冷媒は下流側に移動するに従って加熱されて
いくので、このＡ、Ｂ、Ｃ・・・Ｅ、Ｇ、Ｈの順とほぼ
一致するようにして温度が上昇していくことになる。

【００１４】この結果、特に下流側（Ｅ、Ｇ、Ｈ）近辺
における冷媒の温度は上流側と比較して大幅に上昇して
おり、冷却効率が低下すると共にこの高温状態の冷媒を
介してシェル１４に熱が伝達して外部に輻射されるとい
う問題があった。更に、下流側の高温状態の冷媒を介し
て取付面１６に熱が伝達し、相手機械側の熱膨張を誘発
する原因にもなっていた。

【００１５】しかもこの特性は冷媒の圧力（供給圧）と
隙間の大きさが比較的良好に設計されていても不可避的
に発生するものである。又、特に設計が良好でない時
は、冷媒がほとんど流れない部分が現実には生じている
可能性が高く、不具合が一層顕著になることもあった。

【００１６】これを解決するためには、冷媒の流量を増
大して冷却効率を高めることが必要となり、シェル１４
内の冷媒の圧力が高くなってシェル１４が外側に湾曲し
たり、冷媒用の循環ポンプの容量を大きくしなければな
らないという問題があった。

【００１７】本発明は、上記に示したような冷媒による
コイルの不均一な冷却に関連する問題点等に鑑みてなさ
れたものであり、冷媒の流量を増大することなくコイル
全体を均一に冷却し、コイルの温度上昇による外部への
影響を極力抑制したリニアモータ用コイルユニットを得
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、リニアモータ
の磁石に対向配置されるコイルと、このコイルを所定の
隙間を空けて内部に収容すると共に、この隙間に冷媒を
通してコイルを冷却可能なシェルと、を備えたリニアモ
ータに用いられるコイルユニットにおいて、このシェル
の内部にコイルの長手方向に伸びて形成され、外部から
供給される冷媒を自身内に導入可能な主流路と、この主
流路に長手方向所定間隔で形成され、この主流路内に導
入された冷媒をコイルの幅方向に導出可能な複数の枝流
路と、前記枝流路の下流端に長手方向に形成され、該枝
流路から導出される前記冷媒を一旦貯留可能な副流路
と、を備え、前記枝流路を経て該副流路から導出された
冷媒を、シェルとコイルとの隙間に流すことで、このコ
イルを冷却可能にしたことにより、上記目的を達成する
ものである。

【００１９】このコイルユニットは、コイルの長手方向
に冷媒を導入・貯留すると共に、この貯留した冷媒を幅
方向に向けて分岐させるようにした。具体的には、まず
主流路によって冷媒がコイルの長手方向に導入され、主
流路の中の圧力がコイル長手方向において略均一に高ま
った状態で複数の枝流路から冷媒が導出される構造にな
っている。従って、コイルを長手方向の各位置で幅方向
に沿って冷却できるようになるので、主にコイル表面全
体に亘って長手方向に冷媒が流れていた従来の構造と異
なり、コイルがより均一に冷却されて、局所的な温度上
昇を防止することができる。

【００２０】 又、冷媒の流量を増大させた場合でも、
主流路の周囲の耐圧性だけを高めておけばよく、枝流路
が緩衝材となってシェルの長手方向に亘ってほぼ均一な
圧力分布を得ることができる。従って、従来のように上
流側が局所的に高圧となることが防止され、シェルの肉
厚を薄く構成することも可能になり、結果としてより軽
量化できる。更に本発明においては、枝流路の下流端
に、この枝流路を介して導出された冷媒を一旦貯留可能
な長手方向の副流路を形成し、この副流路を経て冷媒を
コイル表面に放出可能としたため、主流路から圧力が均
一化された状態で各枝流路に流れ込んだ冷媒が副流路に
流れ込み、この副流路内で冷媒の圧力分布がもう一度長
手方向に拡散される。従って、たとえ各枝流路間で圧力
偏差がわずかに残存していたとしても、コイルの長手方
向全体にわたって一層平均化された圧力で、副流路全体
から冷媒を幅方向に流すことができる。つまり、この副
流路がいわゆるバッファ的な役割を果たし、各枝流路か
ら独立して導出された冷媒の更なる均一化が図られる。

【００２１】なお、上記発明においては、コイルの幅方
向一端縁近傍に、長手方向の前記主流路を配置すると共
に、このコイルの幅方向他端縁近傍に、このコイル表面
を幅方向に流れてきた冷媒を受ける長手方向の第２主流
路を形成することが好ましい。

【００２２】このようにすると、コイルとシェルとの隙
間を（ある程度の高い圧力で）流れてきた冷媒は、自身
の圧力を開放するために積極的に第２主流路に流れ込
む。この結果、主流路側から第２主流路側に向けて幅方
向に圧力勾配が形成されるので、冷媒は幅方向に均一に
流れることになり、コイルが全体に亘って更に平均的に
冷却される。これは特に、幅方向寸法がある程度大きい
コイルを冷却する場合に適していると言える。

【００２３】

【００２４】

【００２５】又更に、上記発明においては、コイルの幅
方向一端縁近傍に長手方向の上記主流路を配置すると共
に、この主流路を介してコイルと反対側のシェルの外周
面に、コイルユニットを相手部材に連結可能な取付面を
形成し、この取付面とコイルとの間に介在する主流路に
よって、コイルの熱が取付面に伝達することを抑制する
ことが好ましい。

【００２６】このコイルユニットは、自身が固定子又は
可動子のいずれになるとしても、（可動部材を含めた）
相手側部材に連結されなければならない。上記の構成に
よれば、最も冷めた状態（コイルを冷却する前の）の冷
媒が通過する主流路が、コイルと取付面との間に介在し
ているので、コイルの熱が取付面に伝達することを極め
て効果的に抑制することができる。更に、コイルから取
付面への熱伝達の方向と、主流路及び枝流路を経てコイ
ル表面に向かう冷媒の流れ方向が対向するので、コイル
の熱が取付面側に移動し難くなる。結果として、コイル
の長手方向全体にわたる均一な冷却効果と、取付面への
熱伝達の防止等を極めて合理的に両立することができ
る。

【００２７】又、上記発明においては、複数の枝流路が
形成される長手方向所定間隔が、主流路内を流れる冷媒
の上流側から下流側に向けて狭くなるように設定するこ
とが好ましい。これは下記の思想に基づくものである。

【００２８】上記に示したいずれの発明においても、冷
たい状態の冷媒がまず主流路によってコイルの長手方向
に積極的に導かれるので、冷媒の供給孔から離れた部分
であっても、冷たい状態の冷媒を用いてコイルを冷却す
ることができる。しかし、供給孔から主流路に供給され
た冷媒は、各枝流路への流入抵抗にもよるが、供給孔か
ら離れるに連れて圧力が低下する傾向があるので、（冷
たい状態ではあるが）流量が低下する可能性がある。こ
のような場合に上記の構成によれば、主流路内を流れる
冷媒の上流から下流側に向けて（即ち冷媒の供給場所か
ら離れるに連れて）枝流路が形成される間隔が狭くなる
ので、下流側での冷媒の流量の低下を防止することがで
き、更に均一な冷却効果を得ることができる。

【００２９】なお、上記の間隔の設定は複数の枝流路を
１つの集合として、各集合毎に段階的に狭くなるように
設定してもよい。又、設計上の理由によって長手方向全
体にわたって均等に枝流路が配置できない場合がある
が、このような場合においても、主流路に形成される複
数の枝流路を全体的に捉えて、上流側から下流側に向け
て狭く設定するような概念も本発明は含んでいる。更
に、全体としては下流側に向けて狭く設定しながらも、
主流路の長手方向下流端近傍は反力によって圧力が高ま
る傾向があるため、この下流端近傍でのみ間隔を若干広
く設定するような概念も本発明は含んでいる。

【００３０】又、上記の同様な思想として、主流路内を
流れる冷媒の上流側から下流側に向けて、コイルとシェ
ルとの隙間又は枝流路の断面積の少なくとも一方が大き
くなるように設定することが好ましい。このようにして
も、下流側の圧力損失による流量の低下を、隙間の増大
や断面積の増加によって補うことができるので、より均
一な冷却効果を得ることができる。

【００３１】上記の発明中、コイルの幅方向他端縁近傍
に長手方向の第２主流路を形成する場合には、更に、一
端がシェルの主流路側の外周面に開口すると共に、他端
側がシェル内のこの第２主流路と連通する幅方向の排出
管を設置して、この第２主流路に案内される冷媒が排出
管を経て排出されるようにし、且つ、排出管の外周面
を、冷媒が主流路側から第２主流路側に向かって流れる
ようにして、排出管の熱がシェルに伝達することを抑制
することが好ましい。

【００３２】一般的に、このような冷媒による冷却構造
では、下流になればなるほど冷媒の温度が上昇するので
排出口近傍が最も高温になる。上記のいずれの発明にお
いても、コイルは均一に冷却されることになるが、この
冷却後の冷媒が回収される部分では結局その熱が集合す
るので周囲が高温になり易い。この場合であっても上記
の構成によれば、排出管の開口付近が、主流路によって
導かれた（冷たい状態の）冷媒によって直接覆われると
共に、排出管の周囲を幅方向に流れる冷媒によって該排
出管自体が冷されるため、排出管の熱がシェルやその周
囲の雰囲気に伝達されることが防止され、高温状態の冷
媒を排出する場合でも外部に与える影響を極めて小さく
抑えることができる。即ち、幅方向に配置された排出管
によって高温の冷媒を排出する場合であっても、その排
出方向とは対向するように排出管の周囲に冷媒が流れる
ので、この周囲の冷媒によって外部への熱影響が小さく
抑えられるものである。

【００３３】又、主流路側から冷媒を供給して主流路側
から排出できる構造であるので、相手側機械への組み付
けや冷媒用の配管設計が容易になる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施の形態の例について詳細に説明する。

【００３５】図１、図２には、第１実施形態に係るリニ
アモータ３０に用いられるコイルユニット３２が示され
ている。

【００３６】コイルユニット３２は、磁石ユニット３４
の磁石３６、３６に対向配置される進行方向Ｘ（図２参
照）に長い平板状のコイル４０と、このコイル４０を所
定の隙間４２を空けて内部に収容すると共に、この隙間
４２に冷媒を通してコイル４０を冷却可能なシェル４４
と、を備える。なお、この磁石ユニット３４は、断面コ
字状のベース３８を備えており、このベース３８の内壁
３８Ａに上記磁石３６、３６が取り付けられている。

【００３７】平板状のコイル４０は、進行方向Ｘに垂直
な断面がＩ字状（鞍型）になっており、より具体的に
は、図３に示されるコイル片４６が複数組み合わせされ
て構成される。このコイル片４６は、銅線をリング状に
巻いたものであるが、全体として（外観上は）直線部４
６Ａと、この直線部４６Ａの両端に屈曲形成される屈曲
部４６Ｂと、を備えるように整形される。従って図４に
示されるように、複数のコイル片４６を直線部４６Ａが
重なり合うように交互に組み合わせ、進行方向Ｘの順番
にＵ層、Ｖ層、Ｗ層・・・とすれば、断面がＩ字状の上
記コイル４０が構成される。このままの状態では互いに
連結されておらず分解してしまうので、図２に示される
ように、このコイル４０は、幅方向Ｙ一端縁４０Ａ側に
配置される長手方向のコイルホルダ４８と共に樹脂Ｇに
よって一体モールドされている。

【００３８】シェル４４は、コイル４０を内部に収容す
る部材であり、上記のコイルホルダ４８と、このコイル
ホルダ４８に連結されるステンレス製のプレート５０
と、を備えて構成される。プレート５０は、コイル４０
の断面Ｉ字状に沿うようにして屈曲されており、内部に
コイル４０を収容した状態で該コイル４０の直線部４６
Ａに所定の隙間４２が形成されるようになっている。

【００３９】次に、図１及び図５を参照して、このコイ
ルユニット３２におけるコイル４０の冷却構造について
詳細に説明する。

【００４０】コイル４０の幅方向一端縁４０Ａ近傍に
は、主流路５２が形成されている。この主流路５２は、
シェル４４の内部（詳細にはコイルホルダ４８の内部）
にその長手方向（進行方向と同じ）Ｘに延びており、こ
のシェル４４の外周面に開口する給液ポート５５から供
給される冷媒を自身の内部に導入・貯留することができ
る。この主流路５２には、該主流路５２内に導入された
冷媒を幅方向Ｙに導出可能な枝流路５４が、長手方向Ｘ
において所定間隔で形成されている。その結果、主流路
５２を経て枝流路５４から導出される冷媒は、シェル４
４とコイル４０との隙間４２に幅方向Ｙに流れることと
なり、コイル４０が幅方向Ｙに沿って冷却される。な
お、主流路５２及び枝流路５４は、コイル４０を樹脂Ｇ
によって一体モールドする以前のコイルホルダ４８に溝
状に形成しておき、樹脂Ｇが充填された時点で構成され
るようにすればよい。

【００４１】コイル４０の幅方向Ｙ他端縁４０Ｂ近傍に
は、コイル４０の表面（隙間４２）を幅方向Ｙに流れて
きた冷媒を受けることが可能な長手方向Ｘの第２主流路
５６が形成されている。具体的には、コイル４０の直線
部４６Ａに形成される上記隙間４２よりも、他端縁４０
Ｂ側の屈曲部４６Ｂの周囲の空間が拡張されるようにプ
レート５０が屈曲形成されており、このプレート５０と
屈曲部４６Ｂとの空間によって第２主流路５６が構成さ
れている。

【００４２】図１に示されるように、複数の枝流路５４
の下流端５４Ａには、この枝流路５４から導出される冷
媒を貯留可能な長手方向Ｘの副流路５８が形成されてい
る。特に本実施形態では、複数の枝流路５４の下流端５
４Ａがこの副流路５８によって連続するようになってい
る。これも上記の第２主流路５６と同様に、コイル４０
の一端縁４０Ａ側の屈曲部４６Ｂとプレート５０とによ
る空間が拡張されるようにして、この副流路５８が構成
されている。この副流路５８は、枝流路５４から導出さ
れる冷媒を再度貯留し、その後に隙間４２に導出するよ
うになっている。

【００４３】図１に示されるように、主流路５２を介し
てコイル４０（の一端縁４０Ａ）と反対側のシェル４４
（コイルホルダ４８）の外周面には、コイルユニット３
２を相手部材に連結可能な取付面６０が形成されてい
る。従って、この取付面６０とコイル４０との間に介在
する上記主流路５２によって、コイル４０の熱が取付面
６０に伝達されることが抑制される。

【００４４】図５に示されるように、取付面６０の長手
方向Ｘの一端側には上記給液ポート５５が開口してお
り、他端側には排液ポート６２が開口している。この排
液ポート６２近傍のシェル４４の内部には幅方向Ｙに排
出管６４が２本配置され、一端が上記排液ポート６２と
連続して取付面６０側に開口すると共に、他端がシェル
４４内の第２主流路５６と連通している。その結果、第
２主流路５６に案内される冷媒が排出管６４を経て排液
ポート６２から排出されるようになっている。

【００４５】又、この排出管６４はシェル４４の内部に
配置されていることから、主流路５２、枝流路５４及び
副流路５８を経て導出される冷媒がこの排出管６４の外
周面を第２主流路５６側に向かって流れることになる。
従って、この排出管６４は（常時流れている）冷媒によ
って覆われているので、この排出管６４内の温まった冷
媒の熱がシェル４４外に伝達されることが抑制される。

【００４６】次に、この第１実施形態に係るコイルユニ
ット３２の作用について詳細に説明する。

【００４７】給液ポート５５から供給された冷媒は、ま
ず主流路５２に沿って長手方向Ｘに導入・貯留される。
連続的に供給される冷媒によって主流路５２内の圧力が
高まると、枝流路５４のそれぞれから冷媒が導出され
る。従って、主流路５２内の圧力が均一であれば各枝流
路５４からほぼ同一の流量の冷媒が導出される。この枝
流路５４を経て下流端５０Ａから導出された冷媒は一旦
副流路５８に貯留されてコイル４０の長手方向Ｘに一気
に広がることになる。各枝流路５４から副流路５８に導
入される冷媒量は、主流路５２の機能により既に長手方
向においてかなり均一化されているため、副流路５８内
の冷媒の圧力はその長手方向Ｘにおいて一層均一化され
る。そして、この副流路内の冷媒がコイル４０とシェル
４４との隙間４２に流れ込んで、幅方向Ｙに流れる。こ
の隙間４２を経てコイル４０を冷却した（コイル４０か
ら熱を得た）冷媒は第２主流路５６に流れ込み、更に、
この第２主流路５６内の圧力が高まった時点で排出管６
４を上昇して、排液ポート６２から排出される。

【００４８】このコイルユニット３２によれば、コイル
４０の長手方向Ｘに冷媒をまず導入した後に、この冷媒
を幅方向Ｙに向けて分岐させるようにしているので、コ
イル４０を長手方向Ｘに均一に冷却できるようになる。
結果として、従来の構造のように長手方向Ｘの一端側
（下流側）が局所的に高温状態になることが防止されて
いる。

【００４９】又、冷却能力を上げるために冷媒の流量を
増大させる場合でも、主流路５２や枝流路５４はコイル
ホルダ４８によって形成されていることから、その冷媒
の圧力に十分耐えることができる。一方、この主流路５
２内の冷媒は枝流路５４を経て「圧力が分散された状態
で」副流路５８に流れ込むので、シェル４４におけるプ
レート５０の肉厚は必要以上に厚くする必要はない。つ
まり、この枝流路５４は冷媒の流れを分散させる役目
と、圧力を分散させる役目との双方を兼ねており、高効
率な（均一な）コイル４０の冷却と、シェル４４の薄肉
化の双方が両立できるようになる。結果として、図１に
示されるように、対向する磁石３６、３６の距離Ｓを短
くすることができるので、少ない電力で大きな駆動力を
得ることができる。又、コイルユニット３２を可動子と
する場合には、その質量を小さくできるため、駆動の応
答性や制御性を向上させることができる。

【００５０】更に、このコイルユニット３２には第２主
流路５６が形成されているので、この第２主流路５６に
おいて冷媒の圧力が均一に解放される。結果として、高
圧側の主流路５２から低圧側の第２主流路５６に向かっ
て長手方向各位置で均一な圧力勾配が形成され、冷媒が
積極的且つ均等に幅方向Ｙに流れるようになる。従っ
て、コイル４０を長手方向Ｘに更に均一な状態で冷却す
ることができ、特に平板の面積（長手方向×及び／又は
幅方向Ｙの寸法）が大きなコイルに本構造は適してい
る。

【００５１】又、副流路５８の存在によって、枝流路５
４から導出された冷媒の圧力が長手方向Ｘに拡散され、
更に、副流路５８の「全体から」隙間４２に冷媒が流れ
込む構造なので、枝流路５４の配置間隔等が仮に若干不
均適当であっても、コイル４０が不均一に冷却されるこ
とを防止できる。つまり、副流路５８がいわゆるバッフ
ァ的な役割を果たして、コイル４０の一層の均一な冷却
を達成している。

【００５２】又、取付面６０とコイル４０との間に、コ
イル４０を冷却する「前」の冷媒が案内される主流路５
２が介在しているので、この低温状態の冷媒によってコ
イル４０の熱が遮断され、取付面６０に連結される相手
側機械への熱伝達を抑制することができる。又、コイル
４０を冷却「後」の冷媒が排出される排出管６４の外周
面は、副流路５８から案内される冷媒によって覆われて
いるので、排出管６４の熱がシェル４４外に伝達される
ことが抑制されて周囲の雰囲気の温度上昇を低減するこ
とができる。又、取付面６０側に給液ポート５５と排液
ポート６２の双方が配置されているため、リニアモータ
３０の相手機械側の組付けや冷媒用の配管設計が容易に
なる。

【００５３】次に、図６を参照して第２実施形態に係る
コイルユニット１３２について説明する。なお、下記に
具体的に説明しない部分・部材については第１実施形態
に係るコイルユニット３２とほぼ同様であるので、同一
部分等についてはこのコイルユニット３２と下２桁を同
一符号を付することによって構成、作用等の重複説明は
省略する。

【００５４】このコイルユニット１３２は、複数の枝流
路１５４が形成される長手方向Ｘの所定間隔Ｐが、主流
路１５２内を流れる冷媒の上流側から下流側に向けて
（即ち、給液ポート１５５から排液ポート１６２側に向
けて）徐々に狭くなるように設定されている。

【００５５】このコイルユニット１３２によれば、主流
路１５２内を長手方向Ｘに案内された冷媒が、給液ポー
ト１５５から離れるに連れて圧力が低下した場合であっ
ても、その圧力の低下分だけ補うように枝流路１５４の
配置間隔が狭く設定されているので、コイル１４０の表
面を流れる冷媒の流量を、長手方向Ｘに亘って均一にす
ることができる。従って、長手方向Ｘの上流側だけに多
量の冷媒が流れ、不均一な冷却が生じることが防止され
ている。

【００５６】なお、上記の配置間隔Ｐは、枝流路５４の
断面積及び主流路１５２の断面積との関係を考慮して適
宜設定することが好ましい。

【００５７】又、特には図示しないが、第２実施形態の
ように枝流路１５４の配置間隔Ｐを徐々に狭くなるよう
に設定する以外にも、この枝流路１５４の断面積を、冷
媒の上流側から下流側に向けて大きくなるように設定し
てもよく、又、コイル１４０とシェル１４４との隙間１
４２を徐々に大きくするように設定してもよい。このよ
うにすれば、給液ポート１５５から下流側に向かって冷
媒の圧力が低下した場合でも、その圧力低下による流量
低減分を断面積の増加又は隙間の間隔の増加によって補
うことができるので、長手方向Ｘに均一な流量を得るこ
とができる。

【００５８】更に、主流路の下流側の流量を補うために
主流路の断面積を上流側から下流側に向けて大きくなる
ように設定してもよい。

【００５９】 なお、以上に示した本発明の実施におい
ては、枝流路の数や長さ形状に特に制限はなく、この枝
流路が長手方向にスリット状態で形成されるようにして
もよい。

【００６０】又、上記副流路については枝流路から導出
される冷媒を長手方向に拡散できるものであればよく、
各枝流路の下流端に、長手方向Ｘに所定長さとなる副流
路を各々独立して形成する場合や、所定の数の枝流路の
下流端を連なるようにして所定長さの副流路を設置する
ようにしてもよい。

【００６１】更に、冷媒をコイルの幅方向Ｙに流すとい
う概念は、コイルを全体的に見た場合を考慮に入れたも
のである。即ち、従来はコイルの長手方向に積極的に冷
媒を流していたのに対して、本発明は幅方向に積極的に
冷媒を流そうとするものであり、結果として冷媒の幅方
向の流れに多少のズレや淀みがあったり、あるいは若干
の長手方向への流れが生じたとしても本発明が想定して
いる範囲内である。

【００６２】

【発明の効果】本発明に係るコイルユニットによれば、
コイルを長手方向及び幅方向に均一に冷却することがで
き、局所的な温度上昇による外部への影響を低減するこ
とができる。又、シェルの薄肉化が達成されるので、リ
ニアモータの駆動効率や制御性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るコイルユニットが
適用されるリニアモータを示す断面図

【図２】同リニアモータを部分的に示す斜視図

【図３】同コイルユニットに用いられるコイル片を示す
斜視図

【図４】同コイル片を複数組み合わせて構成したコイル
を示す斜視図

【図５】同コイルユニットの冷却構造を示す斜視図

【図６】本発明の第２実施形態に係るコイルユニットを
示す斜視図

【図７】従来のリニアモータを示す断面図

【図８】図７のVIII−VIII断面図

【図９】同コイルユニットにおける冷媒の拡散状況を示
す模式図

【符号の説明】

３０…リニアモータ ３２、１３２…コイルユニット ３４…磁石ユニット ３６…磁石 ４２、１４２…隙間 ４４、１４４…シェル ５２、１５２…主流路 ５４、１５４…枝流路 ５６、１５６…第２主流路 ６０、１６０…取付面 ６４、１６４…排出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉峰 正信 神奈川県平塚市夕陽ケ丘63番30号 住友 重機械工業株式会社 平塚事業所内 (72)発明者 篠平 大輔 東京都田無市谷戸町二丁目１番１号 住 友重機械工業株式会社 田無製造所内 (56)参考文献 特開 平10−309071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−48152（ＪＰ，Ａ) 特開2000−41362（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−68706（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 41/00 H02K 9/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リニアモータの磁石に対向配置されるコイ
   ルと、 該コイルを所定の隙間を空けて内部に収容すると共に、
   該隙間に冷媒を通して該コイルを冷却可能なシェルと、
   を備えたリニアモータに用いられるコイルユニットにお
   いて、 前記シェルの内部に前記コイルの長手方向に延びて形成
   され、外部から供給される前記冷媒を自身内に導入可能
   な主流路と、 前記主流路に長手方向所定間隔で形成され、該主流路内
   に導入された前記冷媒を前記コイルの幅方向に導出可能
   な複数の枝流路と、前記枝流路の下流端に長手方向に形成され、該枝流路か
   ら導出される前記冷媒を一旦貯留可能な副流路と、 を備
   え、 前記枝流路を経て該副流路から導出される前記冷媒を、
   前記シェルとコイルとの前記隙間に流すことで、該コイ
   ルを冷却可能に したことを特徴とするリニアモータ用のコイルユニッ
   ト。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記コイルの幅方向一端縁近傍に長手方向の前記主流路
   を配置すると共に、 前記コイルの幅方向他端縁近傍に、該コイル表面を幅方
   向に流れてきた前記冷媒を受ける長手方向の第２主流路
   を形成したことを特徴とするリニアモータ用のコイルユ
   ニット。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 前記コイルの幅方向一端縁近傍に長手方向の前記主流路
   を配置すると共に、該主流路を介して前記コイルと反対
   側の前記シェルの外周面に、前記コイルユニットを相手
   部材に連結可能な取付面を形成し、 該取付面と前記コイルとの間に介在する前記主流路によ
   って、前記コイルの熱が前記取付面に伝達することを抑
   制したことを特徴とするリニアモータ用のコイルユニッ
   ト。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記複数の枝流路が形成される前記長手方向所定間隔
   が、該主流路内を流れる前記冷媒の上流側から下流側に
   向けて狭くなるように設定されていることを特徴とする
   リニアモータ用のコイルユニット。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、 該主流路内を流れる前記冷媒の上流側から下流側に向け
   て、前記コイルと前記シェルとの前記隙間又は前記枝流
   路の断面積の少なくとも一方が、大きくなるように設定
   されていることを特徴とするリニアモータ用のコイルユ
   ニット。
6. 【請求項６】リニアモータの磁石に対向配置されるコイ
   ルと、 該コイルを所定の隙間を空けて内部に収容すると共に、
   該隙間に冷媒を通して該コイルを冷却可能なシェルと、
   を備えたリニアモータに用いられるコイルユニットにお
   いて、 前記シェルの幅方向一端近傍に前記コイルの長手方向に
   延びて形成され、外部から供給される前記冷媒を自身内
   に導入可能な主流路と、 前記主流路に長手方向所定間隔で形成され、該主流路内
   に導入された前記冷媒を前記コイルの幅方向に導出可能
   な複数の枝流路と、 前記コイルの幅方向他端縁近傍に形成され、該コイル表
   面を幅方向に流れてきた前記冷媒を受ける長手方向の第
   ２主流路と、を備え、 一端が前記シェルの前記主流路側の外周面に開口すると
   共に、他端側が該シェル内の前記第２主流路と連通する
   幅方向の排出管を設置することで、該第２主流路に案内
   される前記冷媒が該排出管を経て排出されるようにし、
   且つ 前記排出管の外周面上を前記冷媒が前記主流路側から前
   記第２主流路側に流れるようにして、該排出管の熱が前
   記シェルに伝達することを抑制したことを特徴とするリ
   ニアモータ用のコイルユニット。