JPWO2006011614A1 - 直線又は曲線移動式モータ及びその放熱器 - Google Patents

Abstract

直線又は曲線移動式モータの可動子および搬送部材の熱変形をなくすための直線又は曲線移動式モータ用放熱器及びそれを用いた高精度で信頼性の高い直線又は曲線移動式モータを提供することを目的とし、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コアに単数もしくは複数のコイルを巻装してなる電機子と、前記界磁極を固定子に、前記電機子を可動子として、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直線又は曲線移動式モータにおいて、前記可動子のコイル表面には、磁気的空隙を介して対向する面に平行に、内部に作動液を流通させるための細孔を有した薄型のプレート状ヒートパイプが密接されて吸熱部を構成し、前記薄型のプレート状ヒートパイプの端部もしくは一部を前記磁気的空隙より突出させ放熱部として構成した。

Description

本発明は、工作機や半導体製造装置の搬送用に用いられる固定子としての界磁極と可動子としての電機子が相対的に移動するようにした直線又は曲線移動式モータ及びその可動子放熱構造に関する。

従来、工作機や半導体製造装置の搬送用に用いられる界磁極を固定子として、電機子を可動子として相対的に移動するようにした直線移動式モータとしては、図９のようなものがある。図９は従来の直線移動式モータの正断面図である。ここでは、電機子を可動子とするムービングコイル型直線移動式モータの例を用いて説明する。図９の直線移動式モータにおいて、２５２は固定子、２５５は可動子、２５０は一対の対向して固定された平板状の界磁ヨーク、２５１は界磁ヨーク２５０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２５０と永久磁石２５１とからなる界磁極で固定子２５２を構成している。２５５は永久磁石２５１と磁気的空隙を介して対向して設けられた多数のコイル２５３が設けられたフレーム２５４を備えた可動子である。コイル２５３は、図示しない樹脂モールドで固着しており、フレーム２５４とコイル２５３とは電機子を構成している。またフレーム２５４は負荷を搭載するための搬送部材を固定することもできるし、搬送部材そのものとすることもできる。界磁ヨーク２５０の底面と側面にはパイプ２６０、２５６が配置されている。パイプ２６０，２５６は図示していない送風機に接続されており、パイプ内を空気が流れるようになっている。界磁ヨーク２５０には可動子２５５と固定子２５２の間の空隙とパイプ２６０とが連通するための通気口２５７が空いており、前記空隙にパイプ内を流れる空気が流入するようになっている。また、界磁ヨーク２５０と永久磁石２５１には可動子２５５と固定子２５２の間の空隙とパイプ２５６とが連通するための通気口２５８が空いており、前記空隙にパイプ内を流れる空気が流入するようになっている。このような構成にすることにより、直線移動式モータにおいて、モータの推力を上げるために、電源からコイル２５３に駆動電流を供給し続け、コイル２５３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際の可動子の熱を放熱する方法が開示されている。（特開２０００−３４１９１１号公報）
ところが前記従来技術では、コイルを送風により放熱しているだけなので、長時間モータを連続駆動した場合や、モータに高負荷がかかった場合には十分に放熱をすることができず、依然としてコイルの内部抵抗の増大により温度が上昇して発熱量が増加し、フレームを介してフレームもしくはフレームの上部に固定された搬送部材に伝熱し、フレームおよび搬送部材の熱変形を生じさせるという問題は解消されなかった。特に、フレームの永久磁石に面した部分では、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くなる。また、直線又は曲線移動式モータのコイルの発熱が大きいと、フレームの永久磁石の磁石列と対向する方向の変形も大きくなり、コイルと永久磁石間の磁気的空隙が変動を起こしたりする。その結果、直線移動式モータの走行性能を悪化させ、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。また、磁気的空隙が変動を起こすため、熱的な変形が無くても空隙の変動のある曲線移動できるモータを提供することも困難であった。
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、フレームおよび搬送部材の熱変形をほとんどなくすことのできる直線又は曲線移動式モータ用放熱器及びこれを用いた高精度でしかも信頼性の高い直線又は曲線移動式モータを提供することを目的とする。

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単数もしくは複数のコイルを巻装してなる電機子と、前記界磁極を固定子に、前記電機子を可動子として、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直線又は曲線移動式モータに用いるための放熱器として、前記可動子のコイル表面に、内部に作動液を流通させるための細孔を有した薄型のプレート状ヒートパイプが密接されて吸熱部を構成し、前記薄型のプレート状ヒートパイプの端部もしくは一部を前記電機子を含む直線又は曲線移動式モータより突出させ放熱部として構成したものである。永久磁石とコイルは平面状に並列に配置し、永久磁石とコイルを空隙を介して対向して配置してリニアモータを構成してもよいし、永久磁石を円柱状（円筒状）にし、コイルを該円柱状の永久磁石の周りに空隙を介して同心円となるように円筒状に巻きまわしてリニアモータを構成してもよい。また、逆に円柱状（円筒状）に巻きまわしたコイルの周りを空隙を介して覆うように円筒状の永久磁石を同心円状に配置してリニアモータを構成してもよい。電機子のコイルを巻きまわされるフレームのコア部分は非磁性体もしくは空洞とすれば、界磁極とコアとの間で引力が働かないので固定子と可動子との間に横方向の力が働くことによる接触を抑える事もできる。また、コアを空洞とした場合は該空洞内に配線を通すこともでき、配線の配置空間が不要とできる。さらに固定子の永久磁石をコイルとしてもよい。また、前記直線又は曲線移動式モータより突出させ薄型のプレート状ヒートパイプは、可動子の進行方向に対して垂直な方向に突出させることにより、可動子の進行方向に突出させる場合と比較して、放熱部を構成する空間の自由度が大きくとれる。また、放熱部を前後に突出させた場合と比べて、発熱コイルから放熱部までのプレート状ヒートパイプの熱移送距離を短くできるので移送部の途中で放熱部へ移送する間に逃げる熱量を少なくできる。また、一般に可動子のコイル部分は進行方向に垂直な面よりも進行方向に沿った而のほうが面積が大きいので、該面積の大きな側面を吸熱部として、吸熱部から最短距離の軸に対して放射方向へプレート状ヒートパイプで熱を移送し、軸に対して放射方向で放熱部を構成するのが直線又は曲線移動式モータの放熱器としては放熱効率を上げるには最適である。
請求項１にかかる発明によれば、可動子には固定子である永久磁石の磁石列と対向する面に薄型のプレート状ヒートパイプを密着させ、プレート状ヒートパイプの受熱部を可動子の表面に、放熱部を固定子と可動子の間の空隙から外に突出させたので、例えば、可動子を高推力で移動させる場合に可動子コイルで発生する熱を簡易な構造でプレート状ヒートパイプによって効率的に放熱することができる。
請求項２の発明は、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単数もしくは複数のコイルを巻装してなる電機子と、前記界磁極を固定子に、前記電機子を可動子として、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直線又は曲線移動式モータにおいて、前記可動子のコイル表面には、内部に作動液を流通させるための細孔を有した薄型のプレート状ヒートパイプが密接されて吸熱部を構成し、前記薄型のプレート状ヒートパイプの端部もしくは一部を前記電機子より突出させ放熱部として構成したものである。界磁極のコイルと電機子のコイルは平面状に並べて配置し、界磁極と電機子を空隙を介して対抗して配置してリニアモータを構成してもよいし、界磁極のコイルを円筒状にし、電機子のコイルを該円筒状の柱状の界磁極の周りに円筒状に巻きまわし、界磁極と電機子を空隙を介して同心状に配置してリニアモータを構成してもよい。また、逆に円柱状（円筒状）に巻きまわした電機子のコイルの周りを同心円状に覆うように界磁極のコイルを配置し、界磁極と電機子を空隙を介して同心状に配置してリニアモータを構成してもよい。電機子のコイルを巻きまわされるフレームのコア部分は非磁性体もしくは空洞とすれば、界磁極とコアとの間で引力が働かないので固定子と可動子との間の接触を抑える事もできる。また、コアを空洞とした場合は該空洞内に配線を通すこともでき、配線の配置空間が不要とできる。また、放熱器を直線又は曲線移動式モータに一体的に組み込み樹脂モールド等をしておけば、装置への組み込みも容易に行える。さらに、放熱部を装置の無駄になっている空間に配置すれば、装置の大型化をすることなく直線又は曲線移動式モータを配置できる。
請求項２にかかる発明によれば、直線又は曲線移動式モータを構成した場合、コイルと永久磁石間の磁気的空隙が熱による変形により変動を起こすことや、可動子や固定子が熱膨張により変形することを抑えることができ、高精度位置決め可能な直線又は曲線移動式モータを提供することができる。
請求項３の発明は、前記前記薄型のプレート状ヒートパイプの放熱部に放熱手段を設けたものである。放熱手段としてはファンもしくはファン付きフィンやヒートシンクを用いることができるが、動力を必要としないフィンやヒートシンクのみを用いるのがよい。可動子が動くことにより、フィンやヒートシンク内への空気の強制的な流れができるため、フィンやヒートシンクだけでも十分な放熱効率を得ることができる。また、フィンやヒートシンクは可動子の進行方向の面を大きくしなおかつ空気が流れ易い構造とすれば放熱効率は上がる。例えば板状のフィンやヒートシンクを用いた場合、進行方向に対して斜めになるように配置すると良い。
請求項３にかかる発明によれば、可動子と共に動く放熱部にフィンを直接密着することや、ヒートシンクを直接密着することにより、放熱部に空気の流れが常に生じ、放熱効率を上げることができる。さらに、ファンを組み合わせることにより、放熱効率を大幅に上げることができる。
請求項４の発明によれば、前記可動子には、断熱されたプレート状ヒートパイプを挟んで負荷を搭載するための搬送部材が備えられている。断熱手段としてはプレート状ヒートパイプを断熱材で覆ってもよいし、空間的な余裕があれば搬送部材とプレート状ヒートパイプとが接触しないように配置してもよい。
請求項４にかかる発明によれば、可動子のコイルで発生する熱が搬送部材へ伝熱することを抑えることができるので、搬送部材の熱変形を抑制することができる。例えば半導体等の精密部品をロボットにより搬送・配置する際に、コイルの発熱の影響を受けず、長時間安定した高精度位置決め可能な直線又は曲線移動式モータを提供することができる。
請求項５の発明は、前記プレート状ヒートパイプの内部は、蛇行した中空経路の細孔構造を有するものである。細孔断面形状は作動液を封入した際に、作動液が管内を表面張力により完全に閉塞した状態となれば、丸でも四角でもどのような形状でもよい。
請求項５にかかる発明によれば、プレート状ヒートパイプの内部を蛇行した中空経路の細孔構造を有する構造としたので、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。また、プレート状ヒートパイプの姿勢にほとんど影響されずに、トップヒートモードとしても動作可能であるため、吸熱部と放熱部の位置関係を気にせずに配置することができる。
請求項６の発明は、前記プレート状ヒートパイプが、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。樹脂モールドとしてはコイルとヒートパイプ間を電気的に絶縁し、なおかつ熱伝導率の良い材質ならばなお良い。また、プレート状ヒートパイプのコイルと接している吸熱部を絶縁材で形成したり、絶縁材を介してコイルに密着させたり、コイルに絶縁被膜処理をすれば、コイルとプレート状ヒートパイプを密着させたまま樹脂モールドできる。
請求項６にかかる発明によれば、プレ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、容易にプレ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。またさらに、コイルの温度上昇を抑えることが出来るので、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もできるため、例えば、直線又は曲線移動式モータを真空環境中で使用する場合でも、樹脂モールドの破壊部分表面からのアウトガス発生を防止することができ、信頼性の高い直線又は曲線移動式モータを提供することができる。
請求項７の発明は、前記可動子のコイル表面には、磁気的空隙を介して対向する面に平行に内部に作動液を流通させるための細孔を有した薄型のプレート状ヒートパイプが密接されて吸熱部を構成し、前記薄型のプレート状ヒートパイプの端部もしくは一部を前記磁気的空隙より突出させ放熱部として構成した。プレート状ヒートパイプは非磁性体でできたアルミニウムで製造した場合、厚さ１ｍｍ以下とすることができ、さらに永久磁石とコイル間の磁気的空隙内の磁場をほとんど乱すこと無く放熱することができる。さらに、重量の問題が無ければステンレスやテフロン（登録商標）のような材質でプレート状ヒートパイプを構成することもできる。また、強度的な問題が無ければプラスチックのような材質でプレート状ヒートパイプを構成してもよい。
請求項７にかかる本発明によれば、コイルと永久磁石間の磁気的空隙を利用して特別な加工をすることなくコイルからの熱を直線又は曲線移動式モータ外に移送することができる。
また、本発明によればコイルに密着しているプレート状ヒートパイプは可動子と固定子の間の空隙に配置されているので、該空隙を介して、容易にプレート状ヒートパイプを、放熱手段を配置するための空間的な余裕があるところまで伸ばし、該空間でヒートパイプに放熱手段を装着することができるので、より効率的にコイル部で発生する熱を放熱でき、放熱部を配置する為の空間を無理に空ける必要が無くなり、直線又は曲線移動式モータを小型化できる。
さらに、可動子を高推力で移動させる場合に発生する可動子部の熱をプレート状ヒートパイプによって効率的に除去することができるので、コイルと永久磁石間の磁気的空隙が熱による変形により変動を起こすことや、可動子や固定子が熱膨張により変形することを抑えることができ、高精度位置決め可能な直線又は曲線移動式モータを提供することができる。

第１図は、本件発明における放熱器の側面図である。
第２図は、図１の放熱器のＡ−Ａ矢視図である。
第３図は、本件発明のプレート型蛇行細孔トンネルヒートパイプの経路図である。
第４図は、本件発明のプレート型平行細孔トンネルヒートパイプの経路図である。
第５図は、図１の放熱器を２個用いた本件発明における直線又は曲線移動式モータを搬送装置に用いた第一実施例の断面図である。
第６図は、図５におけるＢ−Ｂ矢視図である。
第７図は、本件発明における直線又は曲線移動式モータを搬送装置に用いた第２実施例の断面図である。
第８図は、本件発明における放熱器の第２実施例の断面図である。
第９図は従来の直線又は曲線移動式モータの断面図である。

図１及び図２は本件発明の放熱器の図である。図１は放熱器の側面図である。図２は図１のＡ−Ａ矢視図（断面図）である。１０１はプレート型ヒートパイプ（プレート型細孔トンネルヒートパイプ）である。本実施例ではプレート型ヒートパイプを２枚並べて使用している。プレート型ヒートパイプ１０１は、中央付近でモータの可動子のコイルに密着させるため、可動子の形状に合わせて曲げ加工してある。本実施例の場合は、円柱状に巻きまわされたコイルの半円部分と密着させるため、プレート型ヒートパイプ１０１は、中央付近１０２は半円形に曲げ加工されている。該半円形に曲げ加工された部分がコイルからの発熱の吸熱部となる。
該吸熱部から伸びるプレート型ヒートパイプ１０１は曲げ部１０３で直角に曲げられ、吸熱部に対して放射方向に伸び、放熱部１０５となっている。プレート型ヒートパイプ１０１の一端部はさらに直角に曲げ加工された部分１０７があるが、これはプレート型ヒートパイプ１０１に作動液を注入する注入管１０９を保護するためである。放熱部１０５の半円形に曲げ加工されている部分１０２と並ぶ側には放熱フィン１１０が溶接やろう接等の手段により装着されている。ここではフィンを用いているが、ヒートシンクやファンもしくはそれらを組み合わせたものを装着してもよい。
このように、プレート型ヒートパイプ１０１を用いた場合、自由に曲げ加工できるので、モータの形状や放熱部の規制を受けず、モータを用いた装置に、放熱するための空間を新たに設ける必要が無く、用途が無く空いている空間に放熱部を持っていくことができる。例えば工作機や半導体製造装置の搬送装置の駆動部に用いられた場合、搬送台の下側は空洞となっており、この部分に放熱部を形成すると新たな放熱空間を形成し、装置が大型化するという問題が発生しないので、装置の無用な大型化を防止できる。
ここで、プレート型細孔トンネルヒートパイプ１０１の構造について図３と図４を用いて説明する。
図３はプレート型蛇行細孔トンネルヒートパイプの細孔経路を示す。プレート型蛇行細孔トンネルヒートパイプは、アルミニウムやマグネシウム等の材質でできた多孔扁平管を用いる。この多孔扁平管５１は、全体として平板状の外形を有し、内部に平行に配置された多数の貫通細孔５７ａ及び５７ｂが押し出し成形により形成されている。蛇行細孔トンネルは多孔扁平管５１の貫通細孔群の一端部で隣り合うトンネルの隔壁を１つおきに所定の深さだけ切除し、他端部では一端部で切除されていない隣り合う１つおきのトンネルの隔壁を所定の深さだけ切除することにより形成する。両端部は隔壁を除去後、作動液注入管と共に圧潰溶接やろう接により蛇行細孔トンネル管として形成される。蛇行細孔トンネル管には作動液注入管よりブタン、水等の使用条件に応じた作動液を注入し作動液注入管を封止することによりプレート型蛇行細孔トンネルヒートパイプが形成される。
図４はプレート型平行細孔トンネルヒートパイプの細孔経路を示す。プレート型平行細孔トンネルヒートパイプは、プレート型蛇行細孔トンネルヒートパイプと同様にアルミニウムやマグネシウム等の軽金属の多孔扁平管を用いる。この多孔扁平管６１は、全体として平板状の外形を有し、内部に平行に配置された多数の貫通細孔６８ａ及び６８ｂが押し出し成形により形成されている。この貫通細孔トンネル群の隣り合うすべての隔壁を両端面において所定の深さだけ切除しすることにより平行細孔トンネルの隣り合うトンネル間の連通路を形成する。両端部は隔壁を除去後、作動液注入管と共に圧潰溶接やろう接により平行細孔トンネル管として形成される。平行細孔トンネル管には作動液注入管よりブタン、水等の使用条件に応じた作動液を注入し作動液注入管を封止することによりプレート型平行細孔トンネルヒートパイプが形成される。
ここでは蛇行細孔と平行細孔について説明したが、全ての細孔トンネルが端部において連通することができれば、端部での連通路はどのよううに形成しても良い。
ここで、本件発明における、細孔トンネルヒートパイプの基本動作原理を、説明する。
細孔トンネルヒートパイプは細孔（熱媒体通路）の両端末が相互に流通自在に連結されて密閉されている。該細孔のある部分に発熱体を接触させることにより、外部分は受熱部、他のある部分は放熱部、それ以外の部分は熱移送部となる。このように細孔トンネルに受熱部と放熱部が交互に配設されている、（熱移送部があれば熱移送部を介して受熱部と放熱部が交互に配設される。）。細孔の内壁断面は、作動液（液相と気相の２相凝縮性作動流体）が表面張力により常に管内を閉塞した状態のままで循環又は移動することが出来る最大流体直径以下の直径としてある。受熱部で液相が核沸騰し、気相ができ、これにより管内を閉塞している液相部が移動する。この核沸騰が受熱部においてランダムな場所で連続的に起こることにより管内で液相の振動や移動が生じ、放熱部へ熱を伝える。
このような細管ヒートパイプを用いることにより、発熱体への細管ヒートパイプの取り付け姿勢に関係なく熱輸送させることができる。このプレート型細孔トンネルヒートパイプを基本動作原理として本件発明はその放熱量の大容量化を達成するものである。
図５および図６は本願発明の放熱器を装着した直線又は曲線移動式モータを適応した搬送装置の第一実施例である。
図５は図１および図２の放熱器を直線又は曲線移動式モータに２個装着した時の直線又は曲線移動式モータの平面断面である。図６は図５の直線又は曲線移動式モータのＢ−Ｂ矢視図（断面図）である。
図５及び図６において１００は本件発明の放熱器である。該放熱器１００は中央部の半円の円弧状に折り曲げられている部分１０２を図５に示す様に可動子１５１の円柱状のコイルの半面と密着するように固着される。可動子１５１のコイルは銅線が少なくとも１つの円筒状に巻きまわされて電機子を形成している。さらに、放熱器を構成するプレート型細孔トンネルヒートパイプの半円の円弧部１０２の両端延長部は前記円柱状のコイルの半径と略同一の直線部１１３の端部１０３で９０度に折り曲げられて、円柱状のコイルの軸方向に対して放射方向に円柱状のコイルから発生する熱をプレート型細孔トンネルヒートパイプによって拡散できる構成としている。
円柱状のコイルとプレート型細孔トンネルヒートパイプ１０１の固定は熱伝導率が良く絶縁性の高い金属用接着剤で接着する。また、さらに固着強度を増すためには、固定用部材を用い補強固定してもよい（図示なし）。
円柱状のコイルを電機子とする可動子１５１の内側には可動子１３３と同心円状に永久磁石が交互にＮ極とＳ極となるように並べられて固定子を構成している。可動子１５１は該固定子に沿って移動することによりモータを構成している。
前記プレート型細孔トンネルヒートパイプ１０１の放熱部となる水平部１３９には円柱状のコイルの直径と略同一の長さのフィン１１０が円柱状のコイルと並ぶ配置に半田付けやろう接等の手段により水平部１３９の全体に固着されている。前記プレート型細孔トンネルヒートパイプ１０１の水平部１０１端部は直線又は曲線移動式モータに固定されている搬送台１３５をはみ出さない部分まで伸ばされている。（図５の１３５が搬送台で、これよりはみ出さないようにしている。）
このような構成にすることにより、プレート型細孔トンネルヒートパイプ１０１により円柱状のコイルから吸収した熱を円柱状のコイルの中心軸に対して放射方向に移送し、さらにプレート型細孔トンネルヒートパイプ１０１に装着されたフィン１１０により放熱されることにより、小型の放熱器１００により直線又は直線又は曲線移動式モータの円柱状のコイルから効率的に放熱することができるので、直線又は曲線移動式モータを小型化することや、円柱状のコイルに流す電流を大きくして駆動トルクを大きくすることができるようになる。フィンとしてはコルゲートフィン等を装着する。
また、従来無駄な空間であった搬送台１３５と底台１３７との間の空間に放熱部を構成するフィンを配置でき、さらに吸熱部となるプレート型細孔トンネルヒートパイプ１０１の半円部１０２も可動子１５１と搬送台１３５の間に配置できるので装置を大型化しないように放熱器１００を配置することが出来る。
底板１３７には直線又は曲線移動の際、テーブルが安定して移動するように、ガイド１２５が装着されている。
さらに、図５のようにファン１３１（１４１）を装着し、空間１３３（１４３）に向かって両端のファン１３１（１４１）からの風が吹きつけるようにし、空間１３３（１４３）で両端のファン１３１（１４１）からの風が衝突し空間１３３（１４３）から外へ抜けるようにすることにより放熱効率を上げることが出来る。両ファン１３１（１４１）の風の向きは逆にして、空間１３３（１４３）から吸気するような向きとしてもよい。また、両端のファン１３１（１４１）を可動子の進行方向同じ向きに風が流れるように構成することも出来るが、下流側のフィンに上流側の暖められた空気の流れより放熱するので前記のファンの使用法より放熱効率は落ちる。つまり両端のファン１３１（１４１）をそれぞれ逆向きに回転させるようにすれば、一方のフィンに他方のフィンで暖められた空気が吹き付けられることを防ぎ、冷却効率が上がる。
図７は本願発明の放熱器を装着した直線又は曲線移動式モータを搬送装置に用いた第２実施例の断面図である。
図７において駆動部を構成するモータ部はコイルを円柱状に巻きまわすことにより電機子を内蔵する可動子３３３（３３４及び３３５）及び該可動子３３３（３３４及び３３５）の内側には可動子３３３（３３４及び３３５）と同心円状に永久磁石が交互にＮ極とＳ極となるように並べられて固定子３３６（３３７及び３３８）が３セット配置されている。このように可動子と駆動子を複数セット配置することにより大きな駆動力を得ることができ、さらに隣接して配置することにより各駆動子と可動子の制御性のばらつきによる搬送台３３９がねじれてずれることを抑えることができる。中央の可動子３３４にはコイルにより発生する熱を搬送装置の両端の空間に配置されている放熱部へ熱を移送するためのプレート型細孔トンネルヒートパイプ３４０が実施例１のように中央部付近を可動子３３４のコイルに密着するように半円状に中央部を屈曲させ、底台３４４に沿って両端部が放熱部へ伸びている。両端の可動子３３３及び３３５にはコイルにより発生する熱を放熱部へ移送するためのプレート型細孔トンネルヒートパイプ３４１及び３４２が、一端部を可動子のコイルの上半分と密着するように半円部が屈曲形成され、他端部は底台３４４に沿って放熱部へ伸び、プレート型細孔トンネルヒートパイプ３４０と密着させ、プレート型細孔トンネルヒートパイプ３４０の放熱部へ熱が伝播するように配置されている。プレート型細孔トンネルヒートパイプ３４０の放熱部には従来無駄なスペースとなっていた搬送台３３９と底台３４４の間の空間をはみ出さないようにフィン３４５が密着配置され、放熱部を形成している。本実施例ではプレート型細孔トンネルヒートパイプ３４０及びプレート型細孔トンネルヒートパイプ３４１と、プレート型細孔トンネルヒートパイプ３４０及びプレート型細孔トンネルヒートパイプ３４２の両端部における放熱部を密着させているが、一方を底台に沿って、他方を搬送台に沿って配置し、両プレート型細孔トンネルヒートパイプ間にフィン固着配置しても良い。
可動子３３３（３３４及び３３５）の円柱状のコイルとプレート型細孔トンネルヒートパイプ３４０、３４１及び３４２の固定は熱伝導率が良く絶縁性の高い金属用接着剤で接着する。また、さらに固着強度を増すためには、固定用部材を用い補強固定してもよい（図示なし）。また可動子３３３（３３４及び３３５）と密着している部分のプレート型細孔トンネルヒートパイプ３４１（３４０及び３４２）には、可動子３３３（３３４及び３３５）と密着している部分のプレート型細孔トンネルヒートパイプ３４１（３４０及び３４２）の振動を吸収し、固定する部材３４６が搬送台３３９に固定されている。
底板３４４には直線又は曲線移動の際、テーブルが安定して移動するように、ガイド３４７が装着されている。
また本願のように可動子３３３（３３４及び３３５）が固定子の外周に配置されている場合も、本願発明の放熱器は搬送台３３９と可動子３３３（３３４及び３３５）の間のわずかな空間でもプレート型細孔トンネルヒートパイプ３４１（３４０及び３４２）をコイルに密着配置できるので、吸熱部を配置するための新たな空間を設ける必要が無く余分な製造コストがかからない。
図８は本件発明における放熱器の第２実施例の断面図である。３０１はプレート型ヒートパイプ（プレート型細孔トンネルヒートパイプ）である。プレート型ヒートパイプ３０１は、一端部でモータの可動子のコイルに密着させるため、可動子の形状に合わせて曲げ加工してある。本実施例の場合は、円柱状に巻きまわされたコイルの円柱部分と密着させるため、プレート型ヒートパイプ３０１は、一端部３０２は円形に曲げ加工されている。該円形に曲げ加工された部分がコイルからの発熱の吸熱部となる。
該吸熱部から伸びるプレート型ヒートパイプ３０１は曲げ部３０３で直角に曲げられ、吸熱部に対して放射方向に伸び、放熱部３０５となっている。プレート型ヒートパイプ３０１の他端部はさらに直角に曲げ加工された部分３０７があるが、これはプレート型ヒートパイプ３０１に作動液を注入する注入管３０９を保護するためである。放熱部３０５の半円形に曲げ加工されている部分３０２と並ぶ側には放熱フィン３１０が溶接やろう接等の手段により装着されている。ここではフィンを用いているが、ヒートシンクやファンもしくはそれらを組み合わせたものを装着してもよい。
このように、一端部を吸熱部として他端部を放熱部とすることにより、吸熱部を大きくとることが出来、効率的に吸熱できるようになる。また、放熱空間が熱源の一方しかない場合にも有効である。また本発明の直線又は曲線移動式モータを搬送台に適応した実施例に用いてもよい。

本発明は、工作機や半導体製造装置の搬送用に用いられる固定子としての界磁極と可動子としての電機子が相対的に移動するようにした直線又は曲線移動式モータ及びその可動子放熱構造に関する。

Claims (7)

1. 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単数もしくは複数のコイルを巻装してなる電機子と、前記界磁極を固定子に、前記電機子を可動子として、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直線又は曲線移動式モータに用いるための放熱器として、前記可動子のコイル表面には、内部に作動液を流通させるための細孔を有した薄型のプレート状ヒートパイプが密接されて吸熱部を構成し、前記薄型のプレート状ヒートパイプの端部もしくは一部を前記電機子を含む直線又は曲線移動式モータより突出させ放熱部として構成したことを特徴とする直線又は曲線移動式モータ用放熱器。
2. 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単数もしくは複数のコイルを巻装してなる電機子と、前記界磁極を固定子に、前記電機子を可動子として、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直線又は曲線移動式モータにおいて、前記可動子のコイル表面には、内部に作動液を流通させるための細孔を有した薄型のプレート状ヒートパイプが密接されて吸熱部を構成し、前記薄型のプレート状ヒートパイプの端部もしくは一部を前記電機子より突出させ放熱部として構成したことを特徴とする直線又は曲線移動式モータ。
3. 前記薄型のプレート状ヒートパイプの放熱部に放熱手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の直線又は曲線移動式モータ用放熱器又は該放熱器を用いた請求項２に記載の直線又は曲線移動式モータ。
4. 前記可動子には、断熱されたプレート状ヒートパイプを挟んで負荷を搭載するための搬送部材が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の直線又は曲線移動式モータ用放熱器又は該放熱器を用いた請求項２に記載の直線又は曲線移動式モータ。
5. 前記プレート状ヒートパイプの内部は蛇行した中空経路の細孔構造を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の直線又は曲線移動式モータ用放熱器、又は該放熱器を用いた請求項２に記載の直線又は曲線移動式モータ。
6. 前記プレ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に記載の直線又は曲線移動式モータ用放熱器、又は該放熱器を用いた請求項２に記載の直線又は曲線移動式モータ。
7. 前記可動子のコイル表面には、磁気的空隙を介して対向する面に平行に内部に作動液を流通させるための細孔を有した薄型のプレート状ヒートパイプが密接されて吸熱部を構成し、前記薄型のプレート状ヒートパイプの端部もしくは一部を前記磁気的空隙より突出させ放熱部として構成したことを特徴とする請求項２に記載の直線又は曲線移動式モータ。

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