JP4048557B2 - リニアモータの冷却装置 - Google Patents
リニアモータの冷却装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4048557B2 JP4048557B2 JP2002036413A JP2002036413A JP4048557B2 JP 4048557 B2 JP4048557 B2 JP 4048557B2 JP 2002036413 A JP2002036413 A JP 2002036413A JP 2002036413 A JP2002036413 A JP 2002036413A JP 4048557 B2 JP4048557 B2 JP 4048557B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- armature
- field
- linear motor
- coil
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械あるいは半導体製造装置等の精密送りの用途に利用されるリニアモータの冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、工作機械あるいは半導体製造装置等の精密送りの用途に利用されるリニアモータは図4のようになっている。
図4は、一般的なリニアモータの全体構成を示す正断面図であり、磁束貫通型構造のものを例にあげて説明する。
1はリニアモータ、2は磁束を通す電機子、3は平板状の電磁鋼板を上下に積層してなる電機子コア、4は電機子コア3に巻装された電機子巻線、5は電機子コア3の両側に磁気的空隙を介して対向配置された界磁で、例えば平滑形の界磁用永久磁石で構成されている。6は界磁用永久磁石5を固着した磁束を通す強磁性体からなる平滑形のヨーク、7はテーブル、8はリニアガイド、8aはガイドレール、8bはスライダ、10、11は締結ボルト、12は固定台、19は電機子取付板、19a、19bは雌ねじ部である。
このようなリニアモータ1は、界磁を備えたヨーク6が固定台12上に固定され、電機子2が電機子コア3の貫通穴3aを介して電機子取付板19の雌ねじ部19aに締結ボルト10をねじ込んで締結されている。また、テーブル7は貫通穴7aを介して電機子取付板9に設けた雌ねじ部19bに締結ボルト11をねじ込んで締結されている。さらに、リニアモータ1はガイドレール8aとスライダ8bとからなるリニアガイド8により支持されると共に、テーブル7を搭載した電機子2が、永久磁石5の磁石列方向(紙面と垂直方向)に沿って推力を発生し、滑らかな直線移動を可能にしている。
それから、上記の電機子2の冷却については、図5に示す構成のものが提案されている。図5は、従来のリニアモータの冷却装置であって、電機子コアの中央部からスロット開口部の片側を上面から見た図である。3bはティース、3cはスロット、20は電機子コア3のスロット3c内部に設けられた冷却管である、この方法により、冷却管20内に冷却空気などの冷媒を流すことにより、電機子巻線4で発生する熱を熱交換し、外部に熱を取り去るようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来技術では、リニアモータの電機子部において、電機子コア3のスロット3c底部の内周および電機子巻線4のスロット3c底部側における先端部は、樹脂モールドを介して冷却管20の外周と接しているため、冷却管20の放熱面積は当該管20内部を流れる冷却空気と接する内側の表面面積のみとなる。
ここで、放熱量は次式で表せる。
放熱量=熱伝達率×放熱面積×冷媒の温度上昇
上式の観点から見ると、図5に示す電機子構造では、冷却管20の放熱面積が電機子巻線4のスロット3c内周に対向する表面面積に比べて小さいため、冷却管20に流す一定の冷却空気量だけでは冷却能力に限界がある。すなわち、電機子2の冷却が不十分であると、電機子2の熱が電機子固定板19を介してテーブル7に伝導して熱変形を生じたり、テーブル7に取り付けたリニアガイド8や図示しないリニアスケール等に悪影響を与え、テーブル7の位置決め精度の誤差が生じるという問題があった。また、電機子自体の発熱を除去できないと、、電機子で生じた熱は界磁側に熱伝達すると共に、界磁側の温度上昇、熱変形を増加させ、界磁と電機子との間の磁気的空隙長に影響を与えることになり、テーブル7の位置決め精度の誤差を生じる原因となっていた。
そこで、電機子部の冷却性能を上げるためには、径の大きい冷却管を使用して放熱面積を大きくする必要があるが、このことは逆に電機子のサイズを大きくする要因になりリニアモータの小型化に不利であった。
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、電機子部からテーブル、界磁に伝熱する熱を少なくし、熱変形を抑制できる、小型で高精度の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に、請求項1の本発明は、強磁性体で構成してなるヨーク上に沿って交互に磁極が異なるように設けた界磁と、前記界磁と磁気的空隙を介して対向するように配置した電機子コアに電機子巻線を巻装してなる電機子と、を備え、前記電機子の界磁との対向面側に、内部に冷却空気を流通させる冷却管を設けてあり、前記冷却管は、冷却空気を吐出する複数の吐出孔を、前記界磁との対向面側に設けてあり、前記界磁と前記電機子との何れか一方を相対移動する可動子に、他方を固定子とするリニアモータにおいて、前記電機子巻線は、3相で、かつ、その単一コイルを一つのティースに1つのコイルを巻き込む集中巻き方式で構成すると共に、そのUVWの三相配分を、連続するティースのうち3つのティースを1つのグループとする相巻線で構成して、3つの相巻線間を直列結線したものであり、このとき、前記連続する3つのティースのうち1番目、3番目のティースに巻装したコイル線径Φbを2番目のティースに巻装したコイルの線径Φaより小さくすることにより前記電機子コアのスロットオープニング部にコイルが存在しない空間部を設け、前記Φbのコイルのみが巻装されるスロットの空間部に、前記冷却管を配置したリニアモータの冷却装置を構成することを特徴としている。
請求項2の本発明は、請求項1に記載のリニアモータの冷却装置において、前記界磁を、複数の界磁用永久磁石を配置したものとし、この界磁用永久磁石の表面に、隣接磁石間に生じる凹凸部が無くなるように板状のマグネットカバーを設けたものである。
【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は本発明の第1の実施例を示すリニアモータの正断面図で、テーブル、固定台およびリニアガイドを省略して図示したものである。図2はリニアモータの電機子の全体斜視図である。なお、本実施例は従来技術と同様に磁束貫通型構造のリニアモータの例を示すと共に、従来技術と同じ構成要素については、同一符号を付して説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図1、図2において、9は電機子取付板、9a、9bは雌ねじ部、13は冷却管、13aは給気孔、13bは吐出孔、20は樹脂モールド、21、22は熱絶縁部材、Faは冷却空気である。
【0006】
本発明が従来と異なる点を、以下説明する。
すなわち、電機子2の界磁との対向面側に、内部に冷却空気を流通させる冷却管13を設けると共に、冷却管13は、冷却空気を吐出する複数の吐出孔13bを、界磁用永久磁石5との対向面側に設けた点である。
また、電機子2を、当該電機子コア3の両側面に界磁を配置する吸引力相殺形として構成し、電機子2を固定するための電機子取付板9の幅Wpが、電機子2の幅Wcより小さくしてあり、冷却管13に設ける複数の吐出孔13bを、電機子取付板9との対向面に設けたものである。
また、複数の界磁用永久磁石5間は、図示しない樹脂モールドを充填したものとなっている。
【0007】
次に、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電機子巻線4に供給することにより、可動子である電機子2が一定推力を発生する。この結果、電機子2が固定台に対しガイドレール上を移動するにつれて、冷却管13の給気孔13aに供給された冷却空気Faが、図示の矢印のごとく電機子2の界磁との対向面側に設けた吐出口13bから電機子取付板9や界磁用永久磁石5の表面に向かって吐出される。このうち、冷却管13の吐出口13bから界磁用永久磁石5の表面に衝突する冷却空気Faは、界磁用永久磁石5で発生した熱を取り去ると同時に、電機子コア3の表面を洗うように流れRため、電機子2の発熱も効率よく取り去られる。また、電機子取付板9の幅Wpを電機子2の幅Wcより小さくした構成とすることで、冷却管13の吐出口13bから電機子取付板に向かって衝突する冷却空気Faの量が増大し、電機子2から電機子取付板9を介してテーブル7へ伝わる熱が効率よく取り去られる。
【0008】
本発明の第1の実施例は、電機子2の界磁との対向面側に、内部に冷却空気を流通させる冷却管13を設けると共に、冷却管13は、冷却空気を吐出する複数の吐出孔13bを、界磁用永久磁石5との対向面側に設けた構成、さらに、電機子2を、当該電機子コア3の両側面に界磁を配置する吸引力相殺形として構成し、電機子2を固定するための電機子取付板9の幅Wpを、電機子2の幅Wcより小さくし、冷却管13に設ける複数の吐出孔13bを、電機子取付板9との対向面に設ける構成にしたので、電機子取付板、電機子および界磁に冷却空気を当てることで、電機子部からテーブル、界磁に伝熱する熱を少なくし、テーブルの熱変形を抑制することができる。
また、テーブルの熱変形の防止のほか、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なく、高精度のリニアモータを提供することができる。
【0009】
次に本発明の第2の実施例を説明する。
図3は本発明の第2の実施例を示すリニアモータの電機子巻線、冷却管およびマグネットカバーの配置構成を示した平面図である。なお、#1〜#9は電機子コア3のティースを表している。
第2の実施例が第1の実施例と異なる点は、以下のとおりである。
図3において、電機子巻線4は、3相で、かつ、その単一コイルを一つのティースに1つのコイルを巻き込む集中巻き方式で構成すると共に、そのUVWの三相配分を、連続するティースのうち、例えば3つのティース(#1〜#3)を1つのグループとする相巻線で構成して、3つの相巻線間を直列結線したものであり、このとき、前記連続する3つのティースのうち1番目、3番目のティース#1、#3に巻装したコイル線径Φbを2番目のティース#2に巻装したコイルの線径Φaより小さくすることにより電機子コア3のスロットオープニング部にコイルが存在しない空間部を設け、Φbのコイルのみが巻装されるスロットの空間部に、冷却管13を配置した点である。
また、界磁用永久磁石5の表面に、隣接する磁石間に生じる凹凸部が無くなるように板状のマグネットカバー14を設けてある。
本発明の第2の実施例は、スロットオープニング部を利用して冷却管13を配置する構成にしたので、電機子2の冷却装置の小型化を図ることができる。
また、マグネットカバー14を界磁用永久磁石5間に設けたので、防塵の他に、冷却空気を界磁側に衝突させた後、電機子コア3表面に衝突させる冷却空気量を増大させ、界磁と電機子の冷却効果を向上することができる。
なお、磁束貫通形の例を用いて説明したが、リニアモータ電機子部の片側にのみ、リニアモータ固定子部を対向配置する、いわゆるギャップ対向型構造に替えても差し支えない。
【0010】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、以下の効果がある。
本発明の第1の実施例は、電機子の界磁との対向面側に、内部に冷却空気を流通させる冷却管を設けると共に、冷却管は、冷却空気を吐出する複数の吐出孔を、界磁用永久磁石5との対向面側に設けた構成とし、さらに、電機子を、電機子コアの両側面に界磁を配置する吸引力相殺形として構成し、電機子を固定するための電機子取付板の幅Wpを、電機子の幅Wcより小さくし、冷却管に設ける複数の吐出孔を、電機子取付板との対向面に設ける構成にしたため、電機子取付板、電機子および界磁に冷却空気を当てることで、電機子部からテーブル、界磁に伝熱する熱を少なくし、テーブルの熱変形を抑制することができる。
また、テーブルの熱変形の防止のほか、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なく、高精度のリニアモータを提供することができる。
本発明の第2の実施例は、スロットオープニング部を利用して冷却管を配置する構成にしたため、電機子の冷却装置の小型化を図ることができる。
また、マグネットカバーを界磁用永久磁石間に設けたため、冷却空気を界磁側に衝突させた後、電機子コア表面に衝突させる冷却空気量を増大させ、界磁と電機子の冷却効果を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すリニアモータの正断面図で、テーブル、固定台およびリニアガイドを省略して図示したものである。
【図2】リニアモータの電機子の全体斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示すリニアモータの電機子巻線、冷却管およびマグネットカバーの配置構成を示した平面図である。
【図4】一般的なリニアモータの全体構成を示す正断面図であり、磁束貫通型構造のものを例にあげて説明する。
【図5】従来のリニアモータの冷却装置であって、電機子コアの中央部からスロット開口部の片側を上面から見た図である。
【符号の説明】
1 リニアモータ
2 電機子
3 電機子コア
3a 貫通穴
4 電機子巻線
5 界磁用永久磁石
6 ヨーク
7 テーブル
7a 貫通穴
7b 凹部
8 リニアガイド
8a ガイドレール
8b スライダ
9 電機子取付板
9a、9b 雌ねじ部
10、11 締結ボルト
12 固定台
13 冷却管
13a 給気孔
13b 吐出口
14 マグネットカバー
20 樹脂モールド
21、22 熱絶縁材
Fa:冷却空気
Wp:電機子取付板の幅
Wc:電機子の幅
Claims (2)
- 強磁性体で構成してなるヨーク上に沿って交互に磁極が異なるように設けた界磁と、前記界磁と磁気的空隙を介して対向するように配置した電機子コアに電機子巻線を巻装してなる電機子と、を備え、
前記電機子の界磁との対向面側に、内部に冷却空気を流通させる冷却管を設けてあり、
前記冷却管は、冷却空気を吐出する複数の吐出孔を、前記界磁との対向面側に設けてあり、
前記界磁と前記電機子との何れか一方を相対移動する可動子に、他方を固定子とするリニアモータにおいて、
前記電機子巻線は、3相で、かつ、その単一コイルを一つのティースに1つのコイルを巻き込む集中巻き方式で構成すると共に、そのUVWの三相配分を、連続するティースのうち3つのティースを1つのグループとする相巻線で構成して、3つの相巻線間を直列結線したものであり、このとき、前記連続する3つのティースのうち1番目、3番目のティースに巻装したコイル線径Φbを2番目のティースに巻装したコイルの線径Φaより小さくすることにより前記電機子コアのスロットオープニング部にコイルが存在しない空間部を設け、前記Φbのコイルのみが巻装されるスロットの空間部に、前記冷却管を配置したことを特徴とするリニアモータの冷却装置。 - 前記界磁を、複数の界磁用永久磁石を配置したものとし、この界磁用永久磁石の表面に、隣接磁石間に生じる凹凸部が無くなるように板状のマグネットカバーを設けたことを特徴とする請求項1に記載のリニアモータの冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002036413A JP4048557B2 (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | リニアモータの冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002036413A JP4048557B2 (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | リニアモータの冷却装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003244926A JP2003244926A (ja) | 2003-08-29 |
JP4048557B2 true JP4048557B2 (ja) | 2008-02-20 |
Family
ID=27778303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002036413A Expired - Fee Related JP4048557B2 (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | リニアモータの冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4048557B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104702048A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-06-10 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种电机隔热装置 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009171638A (ja) * | 2008-01-10 | 2009-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | リニアモータ |
CN103683797B (zh) * | 2012-09-03 | 2016-06-22 | 大银微系统股份有限公司 | 磁力相叉型的线性马达机构 |
-
2002
- 2002-02-14 JP JP2002036413A patent/JP4048557B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104702048A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-06-10 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种电机隔热装置 |
CN104702048B (zh) * | 2015-03-16 | 2017-03-15 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种电机隔热装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003244926A (ja) | 2003-08-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5197595B2 (ja) | 力脈動補償を備えたリニアモータ | |
EP2763288A2 (en) | Pole shoe cooling | |
WO2004019470A1 (ja) | コアレスリニアモータ | |
EP1672772A2 (en) | Linear motor | |
JPH01264558A (ja) | リニア・モーター | |
TWI338431B (ja) | ||
EP2784920A2 (en) | Linear motor | |
JP4277337B2 (ja) | リニアモータおよびそれを用いたテーブル送り装置 | |
US6657327B2 (en) | Linear direct current motor | |
JP2003209963A (ja) | リニアモータ | |
JP4556229B2 (ja) | コアレスリニアモータ | |
JP2003309963A (ja) | リニアスライダの冷却装置 | |
JP4048557B2 (ja) | リニアモータの冷却装置 | |
US20230025203A1 (en) | Rotary electric machine | |
JP3856057B2 (ja) | リニアモータ | |
JPH1127927A (ja) | リニアモータ | |
JP2004320998A (ja) | アクチュエータコイル冷却システム | |
JP3539140B2 (ja) | 工作機械のテーブル送り装置 | |
JPH10323012A (ja) | リニアモータ | |
JP2004289911A (ja) | リニアスライダ | |
JP2009136118A (ja) | 同期形リニアモータ | |
JP3818342B2 (ja) | リニアモータ | |
JP2001224159A (ja) | リニアスライダ | |
JP2585818Y2 (ja) | キャンド・リニアモータの固定子 | |
JP2004350419A (ja) | リニアモータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050118 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070123 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070326 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071105 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071118 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111207 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121207 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131207 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |