JPWO2007046200A1 - キャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータ - Google Patents

Abstract

水冷却仕様のキャンド・リニアモータ電機子の絶縁信頼性を向上し、組み立て作業性が良好なキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータを提供する。電機子巻線(１０５)を収納する凹形状の巻線収納フレーム(１１２)と、電機子巻線(１０５)を結線する平板状の結線基板(１１１)と、筐体(１０１)の両開口部を密閉するキャン(１０２)と、キャン(１０２)と巻線収納フレーム(１１２)の間およびキャン(１０２)と結線基板(１１１)との間にそれぞれ形成された冷媒通路(１１０)と、結線基板(１１１)と端子台(１０６)とを接続するリード線(１２０)と、を具備したキャンド・リニアモータ電機子において、結線基板(１１１)上における電機子巻線(１０５)とリード線(１２０)を繋ぐための接続箇所となるランド(１２１)の周囲には、該接続箇所を包含するように接着樹脂(１３１)によりコーティングし、かつ、該接着樹脂(１３１)の周囲を充填樹脂１３２により充填する構成にした。

Description

本発明は、半導体製造装置のステージ駆動や工作機のテーブル送りに使われると共に、リニアモータ本体の温度上昇低減と絶縁信頼性向上が要求されるキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータに関する。

従来、半導体製造装置のステージ駆動や工作機のテーブル送りに使われると共に、リニアモータ本体の温度上昇低減と絶縁信頼性向上が要求されるキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータは、電機子巻線をキャンで覆い、電機子巻線とキャンの間に設けた冷媒通路に冷媒を流すことで、電機子巻線が発生する熱を冷媒で回収し、リニアモータ表面の温度上昇を低減している（例えば、特許文献１、２参照）。

図１は電機子をキャンで覆った可動子を有する一般的なキャンド・リニアモータの全体斜視図であって、後述する本発明の第１実施例と従来技術に共通な全体構成を示すものである。
図１において、１００は固定子、１０１は筐体、１０２はキャン、１０３はキャン固定用ボルト、１０４は押え板、１０５は電機子巻線、１０６は端子台、１０７は冷媒供給口、１０８は冷媒排出口、１１１は結線基板、１１２は巻線収納フレーム、２００は可動子、２０１は界磁ヨーク支持部材、２０２は界磁ヨーク、２０３は永久磁石である。
一方の可動子２００は、界磁ヨーク２０２と、界磁ヨーク２０２の内側表面に交互に極性が異なるように隣り合わせに並べて配設した複数の界磁用の永久磁石２０３と、界磁ヨーク支持部材２０１から構成されると共に、ロ字状の断面形状を有している。また、他方の固定子１００は電機子巻線１０５をキャン１０２で覆い、電機子巻線１０５が空隙を介して永久磁石２０３の磁石列と対向するように、可動子２００の中空空間内に挿入する構成になっている。
このような構成において、可動子２００は、固定子１００に対し矢印方向に相対移動できるように、図示しない直線転がり案内や静圧軸受案内等によって支持されている。冷媒は筐体１０１に設けた冷媒供給口１０７より供給され、冷媒排出口１０８より排出される。

図１２は従来技術を示すキャンド・リニアモータであって、図１のＡ−Ａ線内側に沿う正断面図に相当するものである（１／２モデル）。
図１２において、１０９はＯリング、１１０は冷媒通路、１１３はモールド樹脂である。
固定子１００は、額縁状に形成された金属製の筐体１０１と、筐体１０１の両開口部を密閉するため筐体１０１の外形を象った板状のキャン１０２と、キャン１０２を筐体１０１に固定するためのキャン固定用ボルト１０３と、キャン固定用ボルト１０３の通し穴を持ちキャン１０２を均等な荷重でもって押えるための押え板１０４と、筐体１０１の中空内に配置された電機子巻線１０５と、電機子巻線１０５を結線する結線基板１１１と、電機子巻線１０５を収納する巻線収納フレーム１１２と、筐体１０１の中空部より少し大き目に象られたＯリング１０９により構成されている。結線基板１１１と巻線収納フレーム１１２の外形は筐体１０１の中空部より少し小さく象られており、結線基板１１１は薄板で、巻線収納フレーム１１２は厚板で成形されている。また、巻線収納フレーム１１２は電機子巻線１０５を収納するために電機子巻線１０５の外形よりも少し大きく形成し、底部を開口してなる凹形状を有している。
電機子巻線１０５は巻線収納フレーム１１２に収納した後、結線基板１１１により密閉され、その内部をモールド樹脂１１３によりモールドされている。また、電機子巻線１０５は結線基板１１１と電気的に接続されている。このように周辺構成された電機子巻線１０５は、結線基板１１１もしくは巻線収納フレーム１１２を介して筐体１０１とボルト（図示しない）により固定される。筐体１０１の表裏の縁には、周回した溝が設けられており、その溝にＯリング１０９が配置される。そして、キャン１０２が筐体１０１の表裏に配置される。キャン１０２の上から筐体１０１の縁に沿って押え板１０４が敷かれ、キャン固定用ボルト１０３にて締め付けられ、キャン１０２と筐体１０１が固定される。このとき、キャン１０２と結線基板１１１の間およびキャン１０２と巻線収納フレーム１１２の間に一定の空隙が形成され、この空隙が冷媒通路１１０となる。冷媒は筐体１０１に設けた冷媒供給口１０７より供給され、冷媒排出口１０８より排出される。冷媒は冷媒通路１１０を流れ、銅損により発熱する電機子巻線１０５を冷却する。また、冷媒には、従来、導電率が極めて小さく絶縁性のあるフッ素系不活性冷媒（例えば住友３Ｍ製ハイドロフルエーテル（ＨＦＥ））が使用されていたが、最近では、更なる温度上昇低減の要求により、熱伝導率と比熱が大きく熱回収力の極めて高い水（純水および超純水も含む）が使用されている。

図１３は従来技術を示すキャンド・リニアモータであって、図１のＢ−Ｂ線内側に沿う側断面図に相当するものである（１／２モデル）。
図１３において、１２０はリード線、１２１はランド、１２２はリード線カバー、１３０は樹脂である。結線基板１１１には、電機子巻線１０５とリード線１２０を繋ぐ銅箔パターン（図示しない）が施され、その終端にランド１２１が設けられている。リード線１２０の一端はランド１２１とハンダ接続され、他端は端子台１０６と接続されている。また、ランド１２１の上部にあたる凹部には、樹脂１３０が充填され、冷媒通路１１０との境目にリード線カバー１２２が設置されている。

このように構成されたキャンド・リニアモータは、可動子２００と固定子１００の電気的相対位置に応じた３相交流電流を電機子巻線１０５に流すことにより、永久磁石２０３の作る磁界と作用して可動子２００に推力が発生する。このとき銅損によって発熱した電機子巻線１０５は冷媒通路１１０を流れる冷媒により冷却されるので、キャン１０２の表面温度上昇を抑えることができる。更には、熱伝導率と比熱が大きく熱回収力の高い水（純水および超純水も含む）を使用することができ、キャン１０２の表面温度上昇を極めて低く抑えることができる。
特願２００４−１４８２０３号公報（明細書第７頁、図１〜５） 特開２００４−３１２８７７号公報（明細書第４〜５頁、図２）

ところが、従来のキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータは、リード線近傍の冷媒通路に水が流れると、以下のような問題が生じた。
すなわち、結線基板と樹脂の間で接着剥離が起き、その剥離部分に水が浸入することでリード線と結線基板の接合部において絶縁抵抗低下や絶縁破壊を生じるおそれがあった。この問題が起きるメカニズムは以下のとおりである。
（１）電流を通電すると電機子巻線が発熱し、その周囲の構成部材である結線基板、巻線収納フレームが温度上昇し、熱伝導によりリード線を覆う樹脂も温度上昇した。樹脂はリード線カバーの外周部で冷媒の水と触れているため、その部分から冷媒を吸水した。樹脂の温度上昇と吸水が同時に起こることで、結線基板と充填樹脂との間の接着力が極端に低下した。
（２）樹脂の熱膨張率が結線基板に比べ大きいために、樹脂が結線基板から引き剥がれようとする内部応力（以下、引き剥がし力と呼ぶ）が生じた。
（３）（１）による接着力低下と（２）による引き剥がし力の発生により、結線基板と樹脂の間で接着剥離が起きた。
また、樹脂を接着力の強いものへ変更することで、上記した接着剥離を起こさないようにする方策が考えられる。しかし、接着力の強い樹脂に変更したとしても、樹脂は厚肉となっているため、体積に比例して大きくなる引き剥がし力は低減されなかった。よって、温度上昇にともなう引き剥がし力の発生により、結線基板と樹脂の間で接着剥離が起き、水の浸入による絶縁抵抗低下や絶縁破壊するおそれがあった。
さらには、結線基板や巻線収納フレームの周囲と筐体との間にできた冷媒通路内の空隙箇所で冷媒のよどみが生じた。冷媒に純水や超純水を使用した場合、その空隙付近で冷媒の比抵抗が急激に低減し、絶縁抵抗が低下した。
（４）充填樹脂の吸水が進行すると、端子台の端子とリード部の接合部も浸水することになり、絶縁抵抗低下や絶縁破壊するおそれがあった。
（５）リード線の被覆にピンホールやキズが生じてしまった場合、リード線と筐体が接触することで地絡し、絶縁破壊するおそれがあった。
また、リード線が多数ある場合、リード線が絡み合いながら複雑に配置されるため、リード線間に充填樹脂が入り込まず空気溜まりが生じた。充填樹脂が吸水すると、空気黙りであった箇所に水が溜まり、絶縁抵抗低下や絶縁破壊するおそれがあった。
（６）充填樹脂の流し込み作業では、まず、Ｏリングの溝などに充填樹脂が付着しないように筐体にシールテープを貼り、その後、充填樹脂を規定の高さになるまで目分量で流し込んでいた。また、その硬化作業では規定の温度で長時間かけて硬化させていた。つまり、キャンド・リニアモータ電機子の製作の中で、特に充填樹脂の作業性が悪かった。

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、水冷却仕様のキャンド・リニアモータ電機子の絶縁信頼性を向上し、組み立て作業性が良好なキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニア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、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１の発明は、キャンド・リニアモータ電機子に係わり、平板状に形成されたコイルよりなる電機子巻線と、前記電機子巻線を収納するために底部を開口してなる凹形状の巻線収納フレームと、前記巻線収納フレームの開口部を密閉すると共に前記電機子巻線を結線する平板状の結線基板と、前記巻線収納フレームと前記結線基板とより密閉してなる前記電機子巻線を囲むように額縁状に形成された金属製の筐体と、前記筐体の両開口部を密閉するキャンと、前記キャンと前記巻線収納フレームの間および前記キャンと前記結線基板との間にそれぞれ形成された冷媒通路と、前記結線基板を接続するリード線と、を具備したキャンド・リニアモータ電機子において、前記結線基板と前記リード線の接続箇所の周囲には該接続箇所を包含するように接着樹脂によりコーティングし、かつ、前記接着樹脂の周囲を充填樹脂により充填する構成にしたものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記結線基板と前記筐体との間および前記巻線収納フレームと前記筐体との間に形成される空隙に該空隙を目詰めするための目詰樹脂を設けたものである。
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記接着樹脂をエポキシ樹脂で構成し、前記充填樹脂をシリコーン樹脂で構成したものである。
また、請求項４の発明は、請求項２に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記目詰樹脂をシリコーン樹脂で構成したものである。
また、請求項５の発明は、キャンド・リニアモータ電機子に係わり、平板状に形成されたコイルよりなる電機子巻線と、前記電機子巻線を収納するための底部を開口してなる凹形状の巻線収納フレームと、前記巻線収納フレームの開口部を密閉すると共に前記電機子巻線を結線する平板状の結線基板と、前記巻線収納フレームを額縁状に囲むように設けた金属製の筐体と、前記筐体の両開口部を密閉するキャンと、前記キャンと前記巻線収納フレームの間および前記キャンと前記結線基板との間にそれぞれ形成された冷媒通路と、前記結線基板を接続するリード線と、を具備したキャンド・リニアモータ電機子において、前記巻線収納フレームの凹部内に前記結線基板と前記リード線の接続箇所を配置し、凹部内をモールド樹脂で充填したものである。
また、請求項６の発明は、請求項５に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記巻線収納フレームと前記筐体との間の接合面に向けて前記巻線収納フレームから前記リード線を引き出すと共に、前記リード線の周囲を包含するように前記接合面にゴム製シール部材を設けたものである。
また、請求項７の発明は、請求項５または６に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記筐体と前記巻線収納フレームの間に、前記筐体と前記巻線収納フレームを機械的に締結するためのフレーム用固定ボルトを設けると共に、前記フレーム用固定ボルトの締結方向に対し前記接合面を傾けて構成したものである。
また、請求項８の発明は、請求項５または６に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記リード線を銅箔で形成したプリント基板により構成したものである。
また、請求項９の発明は、キャンド・リニアモータに係わり、請求項１〜８までの何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置されると共に交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせて並べて配置した界磁とを備え、前記電機子と前記界磁の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁と前記電機子を相対的に走行するようにしたものである。

請求項１記載の発明によると、接着樹脂で結線基板とリード線の接続箇所を包含するようにコーティングしたため、温度上昇時の接着樹脂と結線基板との接着力が強化される。また、接着樹脂の周囲を充填樹脂で充填したため、接着樹脂は冷媒の水に直接触れることが無く、吸水にともなう接着力の低下が抑制される。さらに、接着樹脂は薄肉にコーティングしたため、体積に比例する引き剥がし力が低減される。
以上のような温度上昇時の接着力強化、吸水による接着力低下の抑制、引き剥がし力の低減により、従来技術で起きた接着剥離を防ぐことができ、水浸入による絶縁抵抗低下や絶縁破壊の問題を解消し、絶縁信頼性を飛躍的に向上できる。
請求項２記載の発明によると、結線基板や巻線収納フレームの周囲と筐体との間にできた冷媒通路内の空隙を目詰樹脂により目詰したため、冷媒通路内で冷媒のよどみを低減することができる。特に冷媒に純水や超純水を使用した場合、純水や超純水の比抵抗の低減を抑制することができる。
その結果、冷媒通路内のどこにおいても冷媒の比抵抗を長期間にわたり一定とすることができ、絶縁信頼性を向上することができる。
請求項３、請求項４記載の発明によると、温度上昇時でも強力な接着力を有する接着樹脂をエポキシ樹脂とし、硬化後の弾力性を有する充填樹脂と目詰樹脂をシリコーン樹脂としたため、接着樹脂では結線基板との接着力を高めることができ、充填樹脂と目詰樹脂は熱膨張による周辺部材との引き剥がし力を低減することができる。
その結果、部材間の接着剥離を防ぐことができ、剥離部分への水浸入による絶縁抵抗低下や絶縁破壊の問題を解消し、絶縁信頼性を向上できる。
請求項５記載の発明によると、巻線収納フレームの凹部内に結線基板とリード線の接続箇所を配置し、凹部内をモールド樹脂で充填しているので、巻線収納フレームと結線基板とリード線がモールド樹脂で一体となって、各部材間の接着力が強化される。また、これら構成部材はエポキシ系の低吸水部材であり、吸水による接着力の低下が起こり難いものである。
以上のように、接着力強化、吸水による接着力低下の抑制により、従来技術で起きた接着剥離を防ぐことができ、水浸入による絶縁抵抗低下や絶縁破壊の問題を解消し、絶縁信頼性を飛躍的に向上できる。
請求項６記載の発明によると、巻線収納フレームと筐体との間の接合面に向けて巻線収納フレームからリード線を引き出すと共に、リード線の周囲を包含するように接合面にゴム製シール部材を設けているので、接合面から巻線収納フレーム内部および端子台への水浸入を防ぐことができる。
よって、絶縁抵抗低下や絶縁破壊の問題をさらに解消し、絶縁信頼性を飛躍的に向上できる。さらには、充填作業を無くし、容易かつ短時間で作業できるゴム製シール部材に置き換えた構成としているので、組み立て作業性も向上できる。
請求項７記載の発明によると、筐体と巻線収納フレームを機械的に締結するフレーム用固定ボルトを設けると共に、フレーム用固定ボルトの締結方向に対し前記接合面を傾けて構成しているので、請求項６の構成に比べ容易な組立で接合面の密着性を保持し、ゴム製シール部材のシール性を確保することができる。ひいては、請求項６記載同様、絶縁信頼性および組み立て作業性を向上できる。
請求項８記載の発明によると、リード線を銅箔で形成したプリント基板により構成しているので、プリント基板と筐体との間の接触を防ぐことができ、絶縁間隔を広げることで絶縁信頼性を向上することができる。さらには、リード線が多数ある場合でも、従来リード線間に生じた空気溜まりを生じることがなくなる。
よって、請求項６のようにゴム製シール部材を設けない構造であっても、空気黙りの水浸入による絶縁抵抗低下や絶縁破壊の問題を解消し、絶縁信頼性を向上できる。
請求項９記載の発明によると、電機子と永久磁石を有する界磁とを対向させて、電機子と界磁の何れか一方を固定子、他方を可動子として構成しているので、請求項１〜８の効果を有するキャンド・リニアモータを提供することができる。

本発明の第１実施例と従来技術に共通な電機子をキャンで覆った可動子を有する一般的なキャンド・リニアモータの全体斜視図、 本発明の第１実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１のＡ−Ａ線内側に沿う正断面図に相当するもの、 本発明の第１実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１のＢ−Ｂ線内側に沿う側断面図に相当するもの、 本発明の第２実施例を示すキャンド・リニアモータであって、（ａ）はその全体斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線内側に沿う正断面図（１／２モデル）に相当するもの、 本発明の第２実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図４のＢ−Ｂ線内側に沿う側断面図に相当するもの、 第２実施例における図５のＣ−Ｃ線内側に沿う平断面図、 本発明の第３実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図４のＢ−Ｂ線内側に沿う側断面図に相当するもの、 第３実施例における図７のＣ−Ｃ線内側に沿う平断面図、 本発明の第４実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図４のＢ−Ｂ線内側に沿う側断面図に相当するもの、 第４実施例における図９のＣ−Ｃ線内側に沿う平断面図、 本発明の第５実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図４のＢ−Ｂ線内側に沿う側断面図に相当するもの、 従来技術を示すキャンド・リニアモータであって、図１のＡ−Ａ線内側に沿う正断面図に相当するもの 従来技術を示すキャンド・リニアモータであって、図１のＢ−Ｂ線内側に沿う側断面図に相当するもの

符号の説明

１００ 固定子
１０１ 筐体
１０２ キャン
１０３ キャン固定用ボルト
１０４ 押え板
１０５ 電機子巻線
１０６ 端子台
１０７ 冷媒供給口
１０８ 冷媒排出口
１０９ Ｏリング
１１０ 冷媒通路
１１１ 結線基板
１１２、１４０、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ 巻線収納フレーム
１１３ モールド樹脂
１２０、１２０ａ リード線
１２１ ランド
１２２ リード線カバー
１３０ 樹脂
１３１ 接着樹脂
１３２ 充填樹脂
１３３ 目詰樹脂
１４１ フレーム固定用ボルト
１４２ リード部Ｏリング
１４３ Ｏリング用ボルト
１４４ Ｏリング押え部材
１４５ プリント基板
２００ 可動子
２０１ 界磁ヨーク支持部材
２０２ 界磁ヨーク
２０３ 永久磁石

以下、本発明の実施例を図に基づいて具体的に説明する。

図２は、本発明の第１の実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１のＡ−Ａ線内側に沿う正断面図に相当するもの、図３は、本発明の実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図１のＢ−Ｂ線内側に沿う側断面図に相当するものである。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについては、同一符号を付してその説明を省略し、異なる点のみ説明する。また、電機子をキャンで覆った可動子を有する一般的なキャンド・リニアモータの全体構成については、図１で先に従来技術と本発明の共通な部分を述べたので、説明を省略する。

図２および図３において、１３１は接着樹脂、１３２は充填樹脂、１３３は目詰樹脂である。
本発明の第１実施例が従来技術と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、図２において、結線基板１１１と筐体１０１との間および巻線収納フレーム１１２と筐体１０１との間に形成される空隙に該空隙を目詰めするための目詰樹脂１３３を設けた点である。ここで、目詰樹脂１３３には、周辺部材の熱膨張を吸収することができるように硬化後に弾力性があり、硬化時に樹脂が流れ垂れることがなく目詰部に塗布しやすい特徴を有する中粘度のシリコーン樹脂が使用される。
また、図３において、結線基板１１１上における電機子巻線とリード線を繋ぐための接続箇所を構成する銅箔パターン（不図示）の終端に設けたランド１２１の周囲には、該接続箇所を包含するように接着樹脂１３１によりコーティングし、かつ、該接着樹脂１３１の周囲を充填樹脂１３２により充填する構成にしている。ここで、接着樹脂１３１には、結線基板１１１との接着力が極めて高いエポキシ樹脂が使用される。充填樹脂１３２には、接着樹脂１３１やその周辺の筐体１０１、巻線収納フレーム１１２などの熱膨張を吸収することができるように硬化後も弾力性があり、硬化時に内部で空気溜りが生じ難く、流動性と脱泡性にも優れた特徴を有する低粘度のシリコーン樹脂が使用される。

次に動作を図１〜図３を用いて説明する。
リニアモータ固定子１００の端子台１０６に外部から電力を供給し、電機子巻線１０５に電流を通電すると、電機子巻線が銅損により発熱する。これと並行して、冷媒を固定子１００の筐体１０１に設けた冷媒供給口１０７に供給しており、冷媒がキャン１０２と結線基板１１１の間およびキャン１０２と巻線収納フレーム１１２の間に一定の空隙が形成された冷媒通路１１０を流れた後、冷媒排出口１０８に向かって排出され、冷媒が冷媒通路１１０中を循環することで、銅損により発熱する電機子巻線１０５を冷却する。このとき、結線基板１１１上における電機子巻線１０５とリード線１２０を繋ぐための接続箇所の周囲を覆った接着樹脂１３１と充填樹脂１３２の採用により、冷媒が接着樹脂１３１に直接浸入することがなくなり、絶縁抵抗低下や絶縁破壊といった問題が皆無となる。また、結線基板１１１や巻線収納フレーム１１２の周囲と筐体１０１との間にできた冷媒通路１１０内の空隙を目詰した目詰樹脂１３３の採用により、冷媒通路１１０内で冷媒のよどみがなくなって、冷媒がスムーズに冷媒通路１１０内を循環するようになり、キャンの表面温度上昇が小さくなると共に、冷却効果が向上する。

したがって、本発明の第１実施例は、接着樹脂で結線基板とリード線の接続箇所を包含するようにコーティングしたので、接着樹脂により該接続箇所の熱膨張を小さくできるので結線基板との熱膨張差による引張力を低減することができ、接着剥離を防ぐことができる。
また、該接着樹脂の周囲を充填樹脂で充填する構成にしたので、充填樹脂により接着樹脂が冷媒である水に直接触れることを防ぎ、充填樹脂の吸水を低減でき、吸水にともなう接着力低下も無くすことできる。
よって、接着剥離部分への水浸入による絶縁抵抗低下や絶縁破壊の問題を解消し、絶縁信頼性を向上できる。
そして、結線基板と筐体との間および巻線収納フレームの周囲と筐体との間に形成される冷媒通路内の空隙に目詰樹脂により目詰したので、冷媒通路内で冷媒のよどみを低減することができ、特に冷媒に純水や超純水を使用した場合に、純水や超純水の比抵抗の低減を抑制することができる。その結果、循環系の冷却装置の場合でも、冷媒そのものの比抵抗を長期間にわたり一定とすることができ、絶縁信頼性を向上することができる。
それから、接着樹脂をエポキシ樹脂とし、充填樹脂と目詰樹脂を硬化後の弾力性を有するシリコーン樹脂で構成したので、接着樹脂では部材間の接着力を高めることができ、周辺部材の熱膨張を吸収することができる。
よって、熱膨張にともなう部材間の接着剥離を防ぐことができ、剥離部分への水浸入による絶縁抵抗低下や絶縁破壊の問題を解消し、絶縁信頼性を向上できる。
さらには、電機子と永久磁石を有する界磁とを対向させて、電機子と界磁の何れか一方を固定子、他方を可動子として構成しているので、上記の効果を有するキャンド・リニアモータを提供することができる。

次に、第２実施例について説明する。
図４は、本発明の第２実施例を示すキャンド・リニアモータであって、（ａ）はその全体斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線内側に沿う正断面図（１／２モデル）に相当するもの、図５は、本発明の第２実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図４のＢ−Ｂ線内側に沿う側断面図に相当するもの、図６は、第２実施例における図５のＣ−Ｃ線内側に沿う平断面図である。ここで、図４（ａ）の全体斜視図は後述する第３実施例〜第５実施例に共通したものとなっている。
なお、第２実施例の構成要素が従来技術、第１実施例と同じものについては、同一符号を付してその説明を省略し、異なる点のみ説明する。

図５において、１４０は巻線収納フレームである。
本発明の第２実施例が従来技術と異なる点は、固定子１００の構造であり、以下に詳述する。
すなわち、固定子１００は、図４に示すように、内部を中空とする口の字形をした金属製の筐体１０１と、筐体１０１の中空部分を密閉するため筐体１０１の外形をかたどった板状のキャン１０２と、キャン１０２を筐体１０１に固定するためのキャン固定用ボルト１０３と、キャン固定用ボルト１０３の通し穴を持ちキャン１０２を均等な荷重でもって押えるための押え板１０４と、筐体１０１の中空内に配置された電機子巻線１０５、結線基板１１１、底部を開口してなる凹形状の巻線収納フレーム１４０と、筐体１０１の中空部より少し大き目に象られたＯリング１０９により構成されている。
結線基板１１１と巻線収納フレーム１４０の外形は筐体１０１の中空部より少し小さ目に象られている。結線基板１１１は薄板となっており、巻線収納フレーム１４０は厚板で電機子巻線１０５の外形よりも少し大き目に肉抜きした凹部を有している。電機子巻線１０５は巻線収納フレーム１４０の凹部に収納され、結線基板１１１により密閉され、その内部をモールド樹脂１１３によりモールドされている。また、電機子巻線１０５は結線基板１１１と電気的に接続されている。
このように構成された電機子巻線１０５は、結線基板１１１もしくは巻線収納フレーム１４０を介して筐体１０１と機械締結手段であるフレーム固定用ボルト１４１により固定される。筐体１０１の表裏の縁には、周回した溝が設けられており、その溝にＯリング１０９が配置される。そして、キャン１０２が筐体１０１の表裏に配置される。キャン１０２の上から筐体１０１の縁に沿って押え板１０４が敷かれ、キャン固定用ボルト１０３にて締め付けられ、キャン１０２と筐体１０１が固定される。
このとき、キャン１０２と結線基板１１１の間およびキャン１０２と巻線収納フレーム１４０の間に一定の空隙が形成され、この空隙が冷媒通路１１０となる。冷媒は筐体１０１に設けた冷媒供給口１０７より供給され、冷媒排出口１０８より排出される。その間に、冷媒は冷媒通路１１０を流れ、銅損により発熱する電機子巻線１０５を冷却する。また、冷媒には、熱伝導率と比熱が大きく熱回収力の極めて高い水（純水および超純水も含む）が使用される。
一方、結線基板１１１には、電機子巻線１０５とリード線１２０をつなぐ図示しない銅箔パターンが施され、その終端にランド１２１が設けられている。リード線１２０の一端はランド１２１とハンダ接続されている。ランド１２１の部分は巻線収納フレーム１４０の凹部内に収納され、リード線１２０は巻線収納フレーム１４０と筐体１０１の接合面に向けて引き出されている。巻線収納フレーム１４０の凹部内は、リード線１２０、コイル１０５、結線基板１１１と一体にモールド樹脂によって充填され固着されている。接合面から引き出されたリード線１２０は端子台１０６とつながっている。リード線１２０と筐体１０１との間には、充填樹脂１３２により充填されている。充填樹脂１３２は、リード線１２０を筐体１０１に配備させた後に充填できるように流動性がよく、また、筐体の熱膨張を吸収できるように弾力性に富んだシリコーン樹脂が使用される。

したがって、本発明の第２実施例は、巻線収納フレームと結線基板とリード線がモールド樹脂により一体にモールドされるので、各部材間の接着力が強化される。また、これら構成部材はエポキシ系の低吸水部材であり、温度上昇が生じたとしても、吸水による接着力の低下が起こり難いものとなる。よって、接着力が格段に強化されたことで、従来技術で起きた接着剥離を防ぐことができ、水浸入による絶縁抵抗低下や絶縁破壊の問題を解消することができる。そして、絶縁信頼性を飛躍的に向上できる。

次に、第３実施例について説明する。
図７は、本発明の第３実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図４のＢ−Ｂ’線内側に沿う側断面図に相当するもの、図８は、第３実施例における図７のＣ−Ｃ’線内側に沿う平断面図である。
図７、８において、１０１ａは筐体、１４０ａは巻線収納フレーム、１４２はリード部Ｏリング、１４３はＯリング用ボルト、１４４はＯリング押え部材である。
本発明の第３実施例が第２実施例と異なる点は、筐体１０１ａと巻線収納フレーム１４０ａの接合面に、リード線１２０を包含するようにゴム製シール部材であるリード部Ｏリング１４２を設けた点である。そのため、筐体１０１ａにはリード部Ｏリング１４２用の溝、Ｏリング用ボルト１４３を通す穴が新たに設けられている。巻線収納フレーム１４０ａには、Ｏリング押え部材１４４が埋設される溝が設けられている。Ｏリング用ボルト１４３を回すと、Ｏリング押え部材１４４が締め上げられ、巻線収納フレーム１４０ａと筐体１０１ａが密着するようになっている。その際、リード部Ｏリング１４２は所定量に押しつぶされ、巻線収納フレーム１４０ａと筐体１０１ａがシールされる。また、リード部Ｏリング１４２により内部がシールされるので、従来技術で設けていた充填樹脂は排除されている。

したがって、本発明の第３実施例はこのような構成にしたので、接合面から巻線収納フレーム内部および端子台への水浸入を防ぐことができ、絶縁抵抗低下や絶縁破壊の問題をさらに解消し、絶縁信頼性を向上できる。さらには、充填作業を無くし、容易かつ短時間で作業できるゴム製シール部材のＯリングに置き換えた構成としているので、組み立て作業性も向上できる。

次に、第４実施例について説明する。
図９は、本発明の第４実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図４のＢ−Ｂ線内側に沿う側断面図に相当するもの、図１０は、第４実施例における図９のＣ−Ｃ線内側に沿う平断面図である。
図９、図１０において、１０１ｂは筐体、１４０ｂは巻線収納フレームである。
第４実施例が従来技術、第１〜第３実施例と異なる点は、筐体１０１ｂと巻線収納フレーム１４０ｂの接合面が傾いて構成されている点である。
ここで、筐体１０１ｂと巻線収納フレーム１４０ｂの締結手段であるフレーム固定用ボルト１４１は、垂直方向に締結されるようになっている。また、請求項２で設けられていたＯリング用ボルトやＯリング押え部材は排除されている。巻線収納フレーム１４０ｂと筐体１０１ｂをフレーム固定用ボルト１４１で締め上げ固定すると、筐体１０１ｂと巻線収納フレーム１４０ｂの接合面が密着し、リード部Ｏリング１４２が所定量に押しつぶされ接合面のシールが確保されるようになっている。

したがって、本発明の第４実施例はこのような構成にしたので、第３実施例に比べ容易な組立てで接合面の密着性を保持し、ゴム製シール部材であるリード部Ｏリングのシール性を確保することができる。ひいては、絶縁信頼性を向上しつつ、第３実施例よりも組み立て作業性を向上できる。

次に第５の実施例について説明する。
図１１は、本発明の第５実施例を示すキャンド・リニアモータであって、図４のＢ−Ｂ線内側に沿う側断面図に相当するものである。
図１１において、１２０ａはリード線、１４０ｃは巻線収納フレーム、１４５はプリント基板である。
第５実施例が第３実施例と異なる点は、巻線収納フレーム１４０ｃから引き出されたリード線をプリント基板１４５に変更した点である。巻線収納フレーム１４０ｃの凹部内は、ランド１２１と短いリード線１２０ａがハンダ接合され、リード線のもう一端がプリント基板１４５とハンダ接合されている。プリント基板１４５は平板状のガラスエポキシ樹脂を基材としており、表面もしくは内部に銅箔のパターンが形成されている。そして、巻線収納フレーム１４０ｃから引き出されたプリント基板１４５の一端と端子台１０６が電気的に接合されている。

したがって、本発明の第５実施例はこのような構成にしたので、プリント基板と筐体との間の接触を防ぐことができ、絶縁間隔を広げることで絶縁信頼性を向上することができる。さらには、リード線が多数ある場合でも、従来リード線間に生じた空気溜まりを生じることがない。よって、第２実施例のようにリード部Ｏリングを設けない構造であっても、空気黙りの水浸入による絶縁抵抗低下や絶縁破壊の問題を解消し、絶縁信頼性を向上できる。

なお、第１実施例〜第５実施例では、固定子に電機子巻線、可動子に界磁永久磁石を持つ構造として説明したが、固定子に界磁永久磁石、可動子に電機子巻線を配置する構造であっても良い。
また、第１実施例〜第５実施例では、可動子の形状を口の字形としたが、凹形や片側に永久磁石を並べるだけの構造としても、本発明が成り立つことは言うまでもない。
また、電機子巻線を複数の集中巻コイルで構成される３相の交流リニアモータとして説明したが、集中巻コイルを１個設けたボイスコイルモータ（ＶＣＭ）としたり、複数個の集中巻コイルを１つの電機子に設け、複数台の可動子を駆動可能としたＶＣＭとしても良い。
また、第３実施例〜第５実施例では、ゴム製シール部材をＯリングとして説明したが、平板状のパッキンであっても良い。
また、第５実施例ではプリント基板を平板状のガラスエポキシ樹脂で説明したが、曲げが可能なフレキシブルプリント基板としても良い。
また、コイルの結線基板とプリント基板を分けて説明したが、これらを一体にした構成であっても良い。

本発明によると、リニアモータ電機子の結線基板とリード線の接続箇所を包含するように接着樹脂でコーティングする構成、あるいは巻線収納フレームと結線基板とリード線をモールド樹脂により一体にモールドする構成にしたので、接着剥離を防ぐことができ、水浸入による絶縁抵抗低下や絶縁破壊の問題を解消し、絶縁信頼性を飛躍的に向上できるため、リニアモータ本体の温度上昇低減と絶縁信頼性向上が要求される半導体露光装置や検査装置などの用途に適用することができる。

Claims (9)

1. 平板状に形成されたコイルよりなる電機子巻線と、
   前記電機子巻線を収納するために底部を開口してなる凹形状の巻線収納フレームと、
   前記巻線収納フレームの開口部を密閉すると共に前記電機子巻線を結線する平板状の結線基板と、
   前記巻線収納フレームと前記結線基板とより密閉してなる前記電機子巻線を囲むように額縁状に形成された金属製の筐体と、
   前記筐体の両開口部を密閉するキャンと、
   前記キャンと前記巻線収納フレームの間および前記キャンと前記結線基板との間にそれぞれ形成された冷媒通路と、
   前記結線基板を接続するリード線と、
   を具備したキャンド・リニアモータ電機子において、
   前記結線基板と前記リード線の接続箇所の周囲には該接続箇所を包含するように接着樹脂によりコーティングし、かつ、前記接着樹脂の周囲を充填樹脂により充填する構成にしたことを特徴とするキャンド・リニアモータ電機子。
2. 前記結線基板と前記筐体との間および前記巻線収納フレームと前記筐体との間に形成される空隙に該空隙を目詰めするための目詰樹脂を設けたことを特徴とする請求項１記載のキャンド・リニアモータ電機子。
3. 前記接着樹脂をエポキシ樹脂で構成し、前記充填樹脂をシリコーン樹脂で構成したことを特徴とする請求項１記載のキャンド・リニアモータ電機子。
4. 前記目詰樹脂をシリコーン樹脂で構成したことを特徴とする請求項２記載のキャンド・リニアモータ電機子。
   追加クレーム
5. 平板状に形成されたコイルよりなる電機子巻線と、
   前記電機子巻線を収納するための底部を開口してなる凹形状の巻線収納フレームと、
   前記巻線収納フレームの開口部を密閉すると共に前記電機子巻線を結線する平板状の結線基板と、
   前記巻線収納フレームを額縁状に囲むように設けた金属製の筐体と、
   前記筐体の両開口部を密閉するキャンと、
   前記キャンと前記巻線収納フレームの間および前記キャンと前記結線基板との間にそれぞれ形成された冷媒通路と、
   前記結線基板を接続するリード線と、
   を具備したキャンド・リニアモータ電機子において、
   前記巻線収納フレームの凹部内に前記結線基板と前記リード線の接続箇所を配置し、凹部内をモールド樹脂で充填したことを特徴とするキャンド・リニアモータ電機子。
6. 前記巻線収納フレームと前記筐体との間の接合面に向けて前記巻線収納フレームから前記リード線を引き出すと共に、前記リード線の周囲を包含するように前記接合面にゴム製シール部材を設けたことを特徴とする請求項５記載のキャンド・リニアモータ電機子。
7. 前記筐体と前記巻線収納フレームの間に、前記筐体と前記巻線収納フレームを機械的に締結するためのフレーム用固定ボルトを設けると共に、前記フレーム用固定ボルトの締結方向に対し前記接合面を傾けて構成したことを特徴とする請求項５または６に記載のキャンド・リニアモータ電機子。
8. 前記リード線を銅箔で形成したプリント基板により構成したことを特徴とする請求項５または６に記載のキャンド・リニアモータ電機子。
9. 請求項１〜８までの何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子と、
   前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置されると共に交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせて並べて配置した界磁とを備え、
   前記電機子と前記界磁の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁と前記電機子を相対的に走行するようにしたことを特徴とするキャンド・リニアモータ。

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