JP3750793B2 - Linear motor - Google Patents

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JP3750793B2 JP2000354010A JP2000354010A JP3750793B2 JP 3750793 B2 JP3750793 B2 JP 3750793B2 JP 2000354010 A JP2000354010 A JP 2000354010A JP 2000354010 A JP2000354010 A JP 2000354010A JP 3750793 B2 JP3750793 B2 JP 3750793B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機の送り機構や半導体製造装置の位置決め装置に用いられると共に、界磁極と電機子の何れか一方を固定子に、他方を可動子として相対的に移動するようにしたリニアモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、工作機の送り機構や半導体製造装置の位置決め装置に用いられると共に、界磁極と電機子の何れか一方を固定子に、他方を可動子として相対的に移動するようにしたリニアモータは、図6のようになっている。なお、図6は従来のリニアモータの正断面図である。ここでは、従来技術並びに後述する本発明とも併せて、電機子を可動子とするムービングコイル型リニアモータの例を用いて説明する。
図において、1は固定台、2はリニアガイドであって、固定台1上で左右両端に設けたガイドレール2Aと、ガイドレール2Aと対でリニアガイドを構成するスライダ2Bより構成されている。3はリニアモータ、4は固定子、5は可動子、6は固定台1に互いに対向して固定された平板状の界磁ヨーク、7は界磁ヨーク6上に沿って(紙面と垂直方向)交互に磁極が異なるように複数配設した永久磁石であって、界磁ヨーク6と永久磁石7とよりなる界磁極で固定子4を構成している。8は永久磁石7と磁気的空隙を介して対向して設けられ、かつ、電磁鋼板を永久磁石7の高さ方向に積層してなるコア、9はコア8のスロット8Aの内部に巻装してなるコイルで、図示しない樹脂モールドで固着しており、コア8とコイル9とよりなる電機子で可動子5を構成している。10は負荷を搭載するためのテーブルであり、コア8をテーブル10に固定する際には、コア8に設けた貫通穴8Bに締結ボルト11を通した後、テーブル10に設けた雌ねじ部10Cに締結ボルト11をねじ込み、コア8とテーブル10を締結するようになっている。
このようなリニアモータ3は、各永久磁石7がコイル9の両側を挟み込むように設けられると共に、永久磁石7の磁力線がコイル9を貫通する構造,いわゆる磁束貫通型構造であるため、永久磁石7とコイル9の間に吸引力が生じることなく、テーブルに横方向の力が加わらない構造となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来技術では、図示したムービングコイル型のリニアモータ3において、モータの推力を上げるために、図示しない電源からコイル9に駆動電流を供給し続けると、コイル9の内部抵抗の増大により温度が上昇して発熱量が増加する。このため、コイル9からの発熱は、コア8を介してコア8の上部に固定されたテーブル10に伝熱し、コア8およびテーブル10の熱変形を生じさせるという問題があった。特に、コア8の固定台1に面した部分では、時間の経過に伴い、コイルの温度が上昇していくにしたがって、長手方向に向かって生じる熱変形による反りが大きい。
また、このようなムービングコイル型のリニアモータの他、界磁極を可動子とするムービングマグネット型のリニアモータ(図示せず)の場合においても以下の共通した問題があった。
(1)リニアモータ3のコイル9の発熱が大きいと、コア8の永久磁石7の磁石列と対向する方向の変形も大きくなり、コイル9と永久磁石7間の磁気的空隙が変動を起こしたりするので、コギング推力が発生する。その結果、コギング推力が大きくなると、リニアモータ3の走行性能を悪化させ、特に加工精度に大きく影響を与えていた。
(2)他方のテーブル10への伝熱に伴う熱変形は、テーブル10に取り付けたスライダ2Bや図示しないリニアエンコーダに用いるスケール等に悪影響を与え、位置決め精度の誤差を生じることから、高精度な位置決めを実現することが困難であった。
(3)リニアモータ3は、コイル9の温度上昇の影響に伴って、コイル9を覆っている樹脂モールド(図示せず)に熱変形が生じ、これにより樹脂モールドの破損が生じた。
(4)例えば、リニアモータ3を真空環境中で使用する場合に、樹脂モールドの破損が起こると、リニアモータ3は、樹脂モールドの表面から発生するガスにより発塵量が増大して、真空環境を悪化させることから、信頼性に欠けていた。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、コアおよびテーブルの熱変形をなくし、高精度でしかも信頼性の高いリニアモータを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項1の本発明は、界磁ヨークに沿って交互に磁極が異なる複数の永久磁石を配置した界磁極と、前記界磁極と磁気的空隙を介して配置されると共にスロットを有するコアに複数のコイルを巻装してなる電機子と、を備え、前記界磁極と前記電機子の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記可動子を前記固定子の長手方向に沿って相対的に移動するようにしたリニアモータにおいて、前記可動子には、負荷を搭載するためのテーブルが備えられており、前記可動子と前記テーブルの間には、内部に冷媒を流通させるための冷媒通路を有した冷却ユニットが設けられてあり、前記可動子には、前記固定子と磁気的空隙を介して対向する面直交する方向の面に受熱部と放熱部を有し、かつ、略L字状に折り曲げられた薄型のシート状ヒートパイプを設けられており、前記シート状ヒートパイプの受熱部を前記可動子の表面に、放熱部の一部を前記冷却ユニットに接触させたものである。
請求項2の本発明は、請求項1に記載のリニアモータにおいて、前記シート状ヒートパイプは、内部に蛇行した中空状の細管を多数並べた構造を有するものである。
請求項3の本発明は、請求項1または2に記載のリニアモータにおいて、前記シート状ヒートパイプは、前記可動子の表面に樹脂モールドにより一体に固着したものである。
請求項4の本発明は、請求項1〜3までの何れか1項に記載のリニアモータにおいて、前記冷却ユニットは、前記可動子または前記テーブルに対して、自在に取り外しできるよう、締結ボルトにより固定したものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施例を示すリニアモータであって、図2のA―A線に沿う正断面図である。図2は、図1におけるリニアモータの全体斜視図であって,テーブル、リニアガイドおよび固定台を取り外した状態を示したものである。図3は、図2のリニアモータの冷却ユニットおよび電機子を上方から見た平面図であって、その内部を透視したものである。図4は図3のリニアモータの冷却ユニットおよび電機子部を矢視B方向から見た側面図であって、その内部を透視したものである。なお、本発明の構成要素において、従来と同じ構成要素のものについては、同じ符号を付して説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図において、12は冷却ユニット、13は冷媒通路、13Aは冷媒入口、13Bは冷媒出口、14はシート状ヒートパイプ、15は樹脂モールドである。
本発明が従来と異なる点を、以下のとおりである。
可動子5である電機子とテーブル10の間に、内部に冷媒を流通させるための冷媒通路13を有した冷却ユニット12が設けられた点である。冷媒通路13は、冷却ユニット12の長手方向に向かって冷媒を流すように、冷却ユニット12の一方端に冷媒入口13Aが配設され、他方端に冷媒出口13Bが配設されている。また、冷却ユニット12は、テーブル10に対して自在に取り外しできるよう、テーブル10に設けた貫通穴10Aに締結ボルト16を通した後、冷却ユニット12の雌ねじ部12Aに締結ボルト16をねじ込んでテーブル10の凹部10Bを固定する構成となっている。さらに冷却ユニット12は、可動子5に対して自在に取り外しできるよう、コア8の貫通穴8Bに締結ボルト11を通した後、冷却ユニット12の雌ねじ部12Aに締結ボルト11をねじ込んで可動子5を固定する構成となっている。
可動子5には、固定子である永久磁石7の磁石列と磁気的空隙を介して対向する面に直交する方向の面に、受熱部と放熱部を有し、かつ、薄型で折り曲げ自在のシート状ヒートパイプ14が設けられている。図2、図4に示すように、シート状ヒートパイプ14を略L字状に折り曲げており、シート状ヒートパイプ14の受熱部を電機子の表面に接触させ、放熱部の一部を冷却ユニット12に接触させている。当該ヒートパイプは、受熱部と放熱部の設置方向を限定することなく、あらゆる設置方向に取り付けることができるものとなっている。
次に、上記シート状ヒートパイプ14の内部構造を具体的に説明する。図5はシート状ヒートパイプの全体斜視図であり、内部を透視したものである。
このシート状ヒートパイプ14は、熱伝導の良い金属製の薄板部材の内部に蛇行した中空状の細管14Aが多数並ぶ構造とし、フロン等の液相作動液と気相作動液からなる二相の作動液が細管14Aに封入されたものである。シート状ヒートパイプ14を電機子に固着する際は、図5に示すシート状ヒートパイプ14の受熱部14Bを略L状に折り曲げて、図4に示す電機子の表面、すなわち、コア8あるいはコイルエンド9Aの外部に露出した部分を覆うように配設して樹脂モールド15で一体に固着する。この時、シート状ヒートパイプ14の放熱部14Cは、冷却ユニット12に接触させるために、電機子の端面の先端から突出するように配置すると良い、
【0006】
次に、リニアモータの動作を説明する。
上記のような構成において、図示しない電源から駆動電流をコイル9に供給すると、可動子5が一定推力を発生すると共に、コイル9は内部抵抗により発熱を起こす。コイル9で発生した熱はシート状ヒートパイプ14の受熱部14Bに伝わり、この受熱部14Bで熱を吸収すると激しい核沸騰を発生する。核沸騰の断続による圧力波が振動波となって蛇行した細管14Aに封入された作動液に振動を引き起こし、作動液の振動により放熱部14Cに大量の熱が伝わる。そして、シート状ヒートパイプ14の放熱部14Cに伝熱した熱は冷却ユニット12の内部に設けた冷媒通路13に伝わる。この冷媒通路13の冷媒入口13Aに供給された冷媒が図示の矢印のごとく冷媒出口13Bに向かって流れ、電機子部で発生した熱が冷媒によって取り去られ、熱交換される。結果として、コイル9で発生した熱が効率よく冷却ユニット12で放熱され、コイル9の温度上昇が抑制されることで、テーブル10側へ伝熱されるとなく、テーブル10への伝熱、熱変形を抑制できる。
【0007】
したがって、本発明は、可動子5である電機子の上部に負荷を搭載するためのテーブル10を設け、可動子5とテーブル10の間に内部に冷媒を流通させるための冷媒通路13を有した冷却ユニット12を設けると共に、電機子には固定子4である永久磁石7の磁石列と対向する面に直交する方向の面に薄型のシート状ヒートパイプ14を設けて、シート状ヒートパイプ14の受熱部14Bを電機子の表面に、放熱部14Cの一部を冷却ユニット12に接触したので、例えば、可動子を高推力で移動させる場合に発生する電機子部の熱をシート状ヒートパイプ14と冷媒通路13によって効率的に除去することができる。その結果、電機子部の発熱をテーブル10へ伝熱することなく、電機子部およびテーブル10の熱変形を抑制することができると共に、コア8の長手方向の反りを防ぐことができる。また、コイル9と永久磁石7間の磁気的空隙が変動を起こすこともなくなるので、コギング推力の発生を抑え、高精度位置決め可能なリニアモータを提供することができる。
そして、テーブル10への伝熱に伴う熱変形もなくなるので、リニアガイド2やリニアスケール等の位置決め精度の誤差に影響を及ぼすこともなくなり、高精度位置決め可能なリニアモータを提供することができる。
それから、コイル9の温度上昇を抑えることが出来るため、コイル9を覆っている樹脂モールド15の熱変形による破損を防止することができるため、例えば、リニアモータを真空環境中で使用する場合でも、樹脂モールド15の表面からのガス発生を防止することができ、信頼性の高いリニアモータを提供することができる。
また、本発明は、シート状ヒートパイプ14を、内部に蛇行した中空状の細管14Aを多数並べた構造としたので、小型の割には熱伝導率が極めて高く、熱の移動が迅速にできる。
さらに、本発明は、シート状ヒートパイプ14を、可動子5の表面に樹脂モールド15により一体に固着したので、容易にシート状ヒートパイプ14を可動子5の表面に固定することができる。
またさらに、本発明は、冷却ユニット12を、可動子5またはテーブル10に対して、自在に取り外しできるよう、締結ボルト11、16により固定してあるので、可動子5、テーブル10との組立、分解が簡単で、手間とコストがかからなくなる。
なお、本実施例では、コイルの両側に永久磁石を配置した磁束貫通型構造のリニアモータの例を用いて説明したが、コイルの片側に永久磁石を配置する、いわゆるギャップ対向型構造のリニアモータにおいても本発明に同様に適用することができる。
【0008】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は以下の効果がある。
(1)請求項1にかかる本発明によれば、可動子である電機子の上部に負荷を搭載するためのテーブルを設け、可動子とテーブルの間に内部に冷媒を流通させるための冷媒通路を有した冷却ユニットを設けると共に、電機子には固定子である永久磁石の磁石列と対向する面に直交する方向の面に薄型のシート状ヒートパイプを設けて、シート状ヒートパイプの受熱部を電機子の表面に、放熱部の一部を冷媒通路に接触したので、例えば、可動子を高推力で移動させる場合に発生する電機子部の熱をシート状ヒートパイプと冷媒通路によって効率的に除去することができる。その結果、電機子部の発熱をテーブルへ伝熱することなく、電機子部およびテーブルの熱変形を抑制することができると共に、コアの長手方向の反りを防ぐことができる。また、コイルと永久磁石間の磁気的空隙が変動を起こすこともなくなるので、コギング推力の発生を抑え、高精度位置決め可能なリニアモータを提供することができる。
さらに、テーブルへの伝熱に伴う熱変形もなくなるので、リニアガイドやリニアスケール等の位置決め精度の誤差に影響を及ぼすこともなくなり、高精度位置決め可能なリニアモータを提供することができる。
またさらに、コイルの温度上昇を抑えることが出来るため、コイルを覆っている樹脂モールドの熱変形による破損を防止することができるため、例えば、リニアモータを真空環境中で使用する場合でも、樹脂モールドの表面からのガス発生を防止することができ、信頼性の高いリニアモータを提供することができる。
請求項2にかかる本発明によれば、シート状ヒートパイプを、内部に蛇行した中空状の細管を多数並べた構造としたので、小型の割には熱伝導率が極めて高く、熱の移動が迅速にできる。
請求項3にかかる本発明によれば、シート状ヒートパイプは、可動子の表面に樹脂モールドにより一体に固着したので、容易にシート状ヒートパイプを可動子の表面に固定することができる。
請求項4にかかる本発明によれば、冷却ユニットは、可動子またはテーブルに対して、自在に取り外しできるよう、締結ボルトにより固定してあるので、可動子、テーブルとの組立、分解が簡単で、手間とコストがかからなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すリニアモータであって、図2のA―A線に沿う正断面図である。
【図2】図1におけるリニアモータの全体斜視図であって,テーブル、リニアガイドおよび固定台を取り外した状態を示したものである。
【図3】図2のリニアモータの冷却ユニットおよび電機子を上方から見た平面図であって、その内部を透視したものである。
【図4】図3のリニアモータの冷却ユニットおよび電機子部を矢視B方向から見た側面図であって、その内部を透視したものである。
【図5】シート状ヒートパイプの全体斜視図であり、内部を透視したものである。
【図6】従来のリニアモータの正断面図である。
【符号の説明】
1:固定台
2:リニアガイド
2A:ガイドレール
2B:スライダ
3:リニアモータ
4:固定子(界磁部)
5:可動子(電機子部)
6:界磁ヨーク
7:永久磁石
8:コア
8A:スロット
8B:貫通穴
9:コイル
9A:コイルエンド
10:テーブル
10A:雌ねじ部
10B:凹部
11、16:締結ボルト
12:冷却ユニット
12A:雌ねじ部
13:冷媒通路
13A:冷媒入口
13B:冷媒出口
14:シート状ヒートパイプ
14A:細管
14B:受熱部
14C:放熱部
15:樹脂モールド
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a linear motor that is used in a feed mechanism of a machine tool or a positioning device of a semiconductor manufacturing apparatus, and that relatively moves with one of a field pole and an armature as a stator and the other as a mover. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a linear motor that is used in a feed mechanism of a machine tool or a positioning device of a semiconductor manufacturing apparatus and relatively moves with either one of a field pole or an armature as a stator and the other as a mover, It is as shown in FIG. FIG. 6 is a front sectional view of a conventional linear motor. Here, in conjunction with the prior art and the present invention to be described later, an example of a moving coil linear motor having an armature as a mover will be described.
In the figure, 1 is a fixed base, 2 is a linear guide, and is composed of a guide rail 2A provided at both left and right ends on the fixed base 1, and a slider 2B that constitutes a linear guide in pairs with the guide rail 2A. 3 is a linear motor, 4 is a stator, 5 is a mover, 6 is a flat field yoke fixed to the fixed base 1 so as to be opposed to each other, and 7 is along the field yoke 6 (in a direction perpendicular to the paper surface). ) A plurality of permanent magnets arranged so that the magnetic poles are alternately different, and the stator 4 is constituted by a field magnetic pole composed of the field yoke 6 and the permanent magnet 7. 8 is a core formed by facing the permanent magnet 7 through a magnetic gap and is formed by laminating electromagnetic steel plates in the height direction of the permanent magnet 7, and 9 is wound inside the slot 8A of the core 8. The armature composed of the core 8 and the coil 9 constitutes the movable element 5. Reference numeral 10 denotes a table for loading a load. When the core 8 is fixed to the table 10, the fastening bolt 11 is passed through the through hole 8 </ b> B provided in the core 8, and then the female screw portion 10 </ b> C provided in the table 10 is attached. The fastening bolt 11 is screwed to fasten the core 8 and the table 10.
Such a linear motor 3 is provided so that each permanent magnet 7 sandwiches both sides of the coil 9 and has a structure in which the magnetic lines of force of the permanent magnet 7 penetrate the coil 9, that is, a so-called magnetic flux penetrating structure. In the structure, no attractive force is generated between the coil 9 and the table, and no lateral force is applied to the table.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional technique, in the illustrated moving coil type linear motor 3, if a drive current is continuously supplied from the power source (not shown) to the coil 9 in order to increase the thrust of the motor, the temperature rises due to an increase in the internal resistance of the coil 9. And the calorific value increases. For this reason, the heat generated from the coil 9 is transferred through the core 8 to the table 10 fixed to the upper portion of the core 8, causing a problem that the core 8 and the table 10 are thermally deformed. In particular, at the portion of the core 8 facing the fixing base 1, the warpage due to thermal deformation that occurs in the longitudinal direction increases as the coil temperature rises with time.
In addition to such a moving coil type linear motor, there are the following common problems in the case of a moving magnet type linear motor (not shown) having a field pole as a mover.
(1) When the heat generation of the coil 9 of the linear motor 3 is large, the deformation in the direction facing the magnet row of the permanent magnet 7 of the core 8 also increases, and the magnetic gap between the coil 9 and the permanent magnet 7 fluctuates. As a result, cogging thrust is generated. As a result, when the cogging thrust is increased, the running performance of the linear motor 3 is deteriorated, and particularly the machining accuracy is greatly affected.
(2) Thermal deformation accompanying heat transfer to the other table 10 adversely affects the slider 2B attached to the table 10 or a scale used for a linear encoder (not shown) and causes an error in positioning accuracy. It was difficult to achieve positioning.
(3) In the linear motor 3, thermal deformation occurred in a resin mold (not shown) covering the coil 9 with the influence of the temperature rise of the coil 9, which caused breakage of the resin mold.
(4) For example, when the linear motor 3 is used in a vacuum environment, if the resin mold is damaged, the linear motor 3 increases the amount of dust generated by the gas generated from the surface of the resin mold. It was lacking in reliability.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a highly accurate and highly reliable linear motor that eliminates thermal deformation of the core and the table.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention according to claim 1 is arranged such that a field pole in which a plurality of permanent magnets having different magnetic poles are alternately arranged along a field yoke, and the field pole and a magnetic gap are arranged. and a armature formed by winding a plurality of coil core having a slot with, on either the stator of the field pole and the armature, the other as the movable element, wherein the movable element fixing In the linear motor that is relatively moved along the longitudinal direction of the child, the mover is provided with a table for loading a load, and an inner portion is provided between the mover and the table. a cooling unit having a coolant passage for circulating a coolant Yes is provided, on the mover, heat dissipating the heat receiving portion in the direction of the plane orthogonal to the opposed faces through the stator and the magnetic air gap And has a substantially L-shape Provided a bent thin sheet-like heat pipe, the heat receiving portion of the sheet-shaped heat pipe to the surface of the movable element is a part of the heat radiating portion which is brought into contact with the cooling unit.
According to a second aspect of the present invention, in the linear motor according to the first aspect, the sheet-like heat pipe has a structure in which a number of hollow thin tubes meandering are arranged.
According to a third aspect of the present invention, in the linear motor according to the first or second aspect, the sheet-like heat pipe is integrally fixed to the surface of the movable element by a resin mold.
According to a fourth aspect of the present invention, in the linear motor according to any one of the first to third aspects, the cooling unit is provided with a fastening bolt so that the cooling unit can be freely detached from the movable element or the table. It is fixed.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a linear motor according to an embodiment of the present invention, and is a front sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 2 is an overall perspective view of the linear motor in FIG. 1 and shows a state in which a table, a linear guide, and a fixed base are removed. FIG. 3 is a plan view of the cooling unit and armature of the linear motor shown in FIG. 2 as viewed from above, and the inside thereof is seen through. 4 is a side view of the cooling unit and armature portion of the linear motor shown in FIG. 3 as seen from the direction of arrow B, and the inside thereof is seen through. In addition, in the component of this invention, about the same component as the past, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted and only a different point is demonstrated.
In the figure, 12 is a cooling unit, 13 is a refrigerant passage, 13A is a refrigerant inlet, 13B is a refrigerant outlet, 14 is a sheet-like heat pipe, and 15 is a resin mold.
The present invention is different from the conventional one as follows.
A cooling unit 12 having a refrigerant passage 13 for circulating a refrigerant therein is provided between the armature as the mover 5 and the table 10. The refrigerant passage 13 is provided with a refrigerant inlet 13A at one end of the cooling unit 12 and a refrigerant outlet 13B at the other end so that the refrigerant flows in the longitudinal direction of the cooling unit 12. Further, the cooling unit 12 is inserted into the through hole 10A provided in the table 10 so that the cooling unit 12 can be freely removed from the table 10, and then the fastening bolt 16 is screwed into the female screw portion 12A of the cooling unit 12 to be fixed to the table. 10 recesses 10B are fixed. Further, the cooling unit 12 is passed through the through-hole 8B of the core 8 so that the cooling unit 12 can be freely removed from the mover 5, and then the fastening bolt 11 is screwed into the female screw portion 12A of the cooling unit 12 so that the mover 5 Is fixed.
The mover 5 has a heat receiving portion and a heat radiating portion on a surface orthogonal to a surface facing the magnet row of the permanent magnet 7 as a stator through a magnetic gap, and is thin and foldable. A sheet-like heat pipe 14 is provided. As shown in FIGS. 2 and 4, the sheet-like heat pipe 14 is bent into a substantially L shape, the heat receiving portion of the sheet-like heat pipe 14 is brought into contact with the surface of the armature, and a part of the heat radiating portion is a cooling unit. 12 is contacted. The said heat pipe can be attached to all installation directions, without limiting the installation direction of a heat receiving part and a thermal radiation part.
Next, the internal structure of the sheet-like heat pipe 14 will be specifically described. FIG. 5 is an overall perspective view of the sheet-like heat pipe, and the inside is seen through.
This sheet-like heat pipe 14 has a structure in which a large number of meandering hollow thin tubes 14A are arranged inside a thin metal plate member having good heat conduction, and is a two-phase made of a liquid phase working fluid such as Freon and a gas phase working fluid. The hydraulic fluid is sealed in the thin tube 14A. When fixing the sheet-like heat pipe 14 to the armature, the heat receiving portion 14B of the sheet-like heat pipe 14 shown in FIG. 5 is bent into a substantially L shape, and the surface of the armature shown in FIG. It is arranged so as to cover a portion exposed to the outside of the end 9A, and is fixed integrally with the resin mold 15. At this time, the heat radiating portion 14C of the sheet-like heat pipe 14 is preferably disposed so as to protrude from the tip of the end face of the armature in order to contact the cooling unit 12.
[0006]
Next, the operation of the linear motor will be described.
In the above configuration, when a drive current is supplied from a power source (not shown) to the coil 9, the mover 5 generates a constant thrust and the coil 9 generates heat due to an internal resistance. The heat generated in the coil 9 is transmitted to the heat receiving part 14B of the sheet-like heat pipe 14, and when the heat receiving part 14B absorbs heat, intense nucleate boiling occurs. Pressure waves due to intermittent nucleate boiling become vibration waves, causing vibrations in the working fluid sealed in the narrow tube 14A, and a large amount of heat is transmitted to the heat radiating portion 14C due to the vibrations of the working fluid. The heat transferred to the heat radiating portion 14 </ b> C of the sheet-like heat pipe 14 is transferred to the refrigerant passage 13 provided inside the cooling unit 12. The refrigerant supplied to the refrigerant inlet 13A of the refrigerant passage 13 flows toward the refrigerant outlet 13B as shown in the figure, and the heat generated in the armature part is removed by the refrigerant and heat exchange is performed. As a result, the heat generated in the coil 9 is efficiently radiated by the cooling unit 12 and the temperature rise of the coil 9 is suppressed, so that heat is not transferred to the table 10 side, but is transferred to the table 10 and is thermally deformed. Can be suppressed.
[0007]
Therefore, the present invention has a table 10 for mounting a load on the upper part of the armature that is the movable element 5, and has a refrigerant passage 13 for circulating a refrigerant between the movable element 5 and the table 10. The cooling unit 12 is provided, and the armature is provided with a thin sheet-like heat pipe 14 on a surface orthogonal to the surface facing the magnet row of the permanent magnet 7 that is the stator 4. Since the heat receiving portion 14B is brought into contact with the armature surface and a part of the heat radiating portion 14C is brought into contact with the cooling unit 12, for example, the heat of the armature portion generated when the mover is moved with high thrust is applied to the sheet heat pipe 14 And the refrigerant passage 13 can be efficiently removed. As a result, it is possible to suppress the thermal deformation of the armature part and the table 10 without transferring the heat generated by the armature part to the table 10, and to prevent the core 8 from warping in the longitudinal direction. Further, since the magnetic gap between the coil 9 and the permanent magnet 7 does not fluctuate, it is possible to provide a linear motor capable of positioning with high accuracy while suppressing the generation of cogging thrust.
Further, since there is no thermal deformation associated with heat transfer to the table 10, it does not affect the positioning accuracy error of the linear guide 2 and the linear scale, and a linear motor capable of high accuracy positioning can be provided.
Then, since the temperature rise of the coil 9 can be suppressed, damage due to thermal deformation of the resin mold 15 covering the coil 9 can be prevented. For example, even when the linear motor is used in a vacuum environment, Gas generation from the surface of the resin mold 15 can be prevented, and a highly reliable linear motor can be provided.
In the present invention, since the sheet-like heat pipe 14 has a structure in which a large number of hollow thin tubes 14A meandering inside are arranged, the thermal conductivity is extremely high for a small size, and heat can be transferred quickly. .
Furthermore, since the sheet-like heat pipe 14 is integrally fixed to the surface of the mover 5 by the resin mold 15 in the present invention, the sheet-like heat pipe 14 can be easily fixed to the surface of the mover 5.
Furthermore, in the present invention, the cooling unit 12 is fixed by the fastening bolts 11 and 16 so that the cooling unit 12 can be freely removed from the mover 5 or the table 10. It is easy to disassemble and saves time and money.
In addition, although the present Example demonstrated using the example of the linear motor of the magnetic flux penetration type | mold structure which has arrange | positioned the permanent magnet on both sides of the coil, the linear motor of the so-called gap opposing type structure which arrange | positions a permanent magnet on the one side of a coil. The same applies to the present invention.
[0008]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
(1) According to the first aspect of the present invention, there is provided a table for mounting a load on the upper part of the armature that is the mover, and a refrigerant passage for allowing the refrigerant to flow between the mover and the table. The armature is provided with a thin sheet heat pipe on a surface orthogonal to the surface facing the magnet row of the permanent magnet as a stator, and the heat receiving portion of the sheet heat pipe Since the armature is in contact with the surface of the armature and a part of the heat radiating portion is in contact with the refrigerant passage, for example, the heat of the armature portion generated when the mover is moved with high thrust is efficiently generated by the sheet-like heat pipe and the refrigerant passage. Can be removed. As a result, it is possible to suppress thermal deformation of the armature part and the table without transferring heat generated by the armature part to the table, and to prevent warping in the longitudinal direction of the core. Further, since the magnetic gap between the coil and the permanent magnet does not fluctuate, it is possible to provide a linear motor that can suppress cogging thrust and can be positioned with high accuracy.
Further, since there is no thermal deformation associated with heat transfer to the table, there is no effect on positioning accuracy errors such as linear guides and linear scales, and a linear motor capable of high-precision positioning can be provided.
Furthermore, since the temperature rise of the coil can be suppressed, the resin mold covering the coil can be prevented from being damaged by thermal deformation. For example, even when the linear motor is used in a vacuum environment, the resin mold The generation of gas from the surface can be prevented, and a highly reliable linear motor can be provided.
According to the second aspect of the present invention, since the sheet-like heat pipe has a structure in which a large number of hollow thin tubes meandering are arranged inside, the heat conductivity is extremely high for the small size, and the movement of heat is small. It can be done quickly.
According to the third aspect of the present invention, since the sheet-like heat pipe is integrally fixed to the surface of the mover by the resin mold, the sheet-like heat pipe can be easily fixed to the surface of the mover.
According to the fourth aspect of the present invention, since the cooling unit is fixed to the movable element or the table by the fastening bolt so that it can be freely removed, assembly and disassembly with the movable element and the table are easy. Save time and money.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a linear motor according to an embodiment of the present invention, taken along line AA in FIG.
2 is an overall perspective view of the linear motor in FIG. 1, showing a state in which a table, a linear guide, and a fixed base are removed. FIG.
3 is a plan view of the cooling unit and the armature of the linear motor of FIG. 2 as viewed from above, and the inside thereof is seen through. FIG.
4 is a side view of the cooling unit and armature portion of the linear motor of FIG. 3 as seen from the direction of arrow B, and the inside thereof is seen through. FIG.
FIG. 5 is an overall perspective view of a sheet-like heat pipe as seen through the inside.
FIG. 6 is a front sectional view of a conventional linear motor.
[Explanation of symbols]
1: Fixed base 2: Linear guide 2A: Guide rail 2B: Slider 3: Linear motor 4: Stator (field part)
5: Movable element (armature part)
6: Field yoke 7: Permanent magnet 8: Core 8A: Slot 8B: Through hole 9: Coil 9A: Coil end 10: Table 10A: Female thread 10B: Recess 11, 11: Fastening bolt 12: Cooling unit 12A: Female thread 13: Refrigerant passage 13A: Refrigerant inlet 13B: Refrigerant outlet 14: Sheet heat pipe 14A: Thin tube 14B: Heat receiving part 14C: Heat radiating part 15: Resin mold

Claims (4)

界磁ヨークに沿って交互に磁極が異なる複数の永久磁石を配置した界磁極と、前記界磁極と磁気的空隙を介して配置されると共にスロットを有するコアに複数のコイルを巻装してなる電機子と、を備え、
前記界磁極と前記電機子の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記可動子を前記固定子の長手方向に沿って相対的に移動するようにしたものであって、
リニアモータにおいて、
前記可動子には、負荷を搭載するためのテーブルが備えられており、
前記可動子と前記テーブルの間には、内部に冷媒を流通させるための冷媒通路を有した冷却ユニットが設けられてあり、
前記可動子には、前記固定子と磁気的空隙を介して対向する面直交する方向の面に受熱部と放熱部を有し、かつ、略L字状に折り曲げられた薄型のシート状ヒートパイプを設けられており、
前記シート状ヒートパイプの受熱部を前記可動子の表面に、放熱部の一部を前記冷却ユニットに接触させたことを特徴とするリニアモータ。
A field pole in which a plurality of permanent magnets having different magnetic poles are arranged alternately along a field yoke, and a plurality of coils wound around a core having a slot and the field pole and magnetic gap. includes an armature, a,
One of the field pole and the armature is a stator, the other is a mover, and the mover is relatively moved along the longitudinal direction of the stator,
In linear motors,
The mover is provided with a table for loading a load,
Between the movable element and the table, a cooling unit having a refrigerant passage for circulating a refrigerant therein is provided,
Said movable element has a heat radiating portion and the heat receiving portion in the direction of the plane perpendicular to the opposing surfaces through the stator and the magnetic gap, and a thin sheet-like heat bent in a substantially L-shaped Pipes are provided,
A linear motor characterized in that a heat receiving portion of the sheet-like heat pipe is brought into contact with the surface of the mover and a part of a heat radiating portion is brought into contact with the cooling unit.
前記シート状ヒートパイプは、内部に蛇行した中空状の細管を多数並べた構造を有するものであることを特徴とする請求項1に記載のリニアモータ。The linear motor according to claim 1, wherein the sheet-like heat pipe has a structure in which a large number of hollow thin tubes meandering are arranged inside. 前記シート状ヒートパイプは、前記可動子の表面に樹脂モールドにより一体に固着してあ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。The linear motor according to claim 1, wherein the sheet-like heat pipe is integrally fixed to a surface of the mover by a resin mold. 前記冷却ユニットは、前記可動子または前記テーブルに対して、自在に取り外しできるよう、締結ボルトにより固定してあることを特徴とする請求項1〜3までの何れか1項に記載のリニアモータ。The linear motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the cooling unit is fixed to the movable element or the table by a fastening bolt so that the cooling unit can be freely removed.
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