TWI408873B - 線性馬達線圈組合件構造 - Google Patents

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Description

線性馬達線圈組合件構造
本發明係有關於一種線性馬達線圈組合件構造，特別是指藉由增加線圈與座體插接槽內壁之接觸面積，而提高散熱速率者。
一般無鐵心線性馬達之線圈組合件，其線圈組外面會包覆樹脂封裝層，並置於座體之凹槽內，而由於樹脂封裝層是由高分子塑膠材質製成，其散熱效果較差，當對線圈繞線通以電流時，容易產生線圈繞線之線圈過熱之情形。
為解決線圈組之線圈過熱之情形，有中華民國專利第I288521號「無鐵心線性馬達」，其係提供一種可以降低電樞繞線的溫度上昇之無鐵心線性馬達，其動子為由複數的線圈所組成之電樞繞線及支承電樞繞線之動子安裝台所構成，並且定子為由形成複數的磁極之永久磁鐵及後軛所構成，更且，是隔著空隙，以永久磁鐵挾住電樞繞線的左右兩側的結構之無鐵心線性馬達，在動子安裝台的下面設置凹部，並且將相當於線圈的上側之線圈上邊，插入到動子安裝台的凹部內，且在相當於線圈的下側之線圈下邊的附近，設置用來執行線圈間或與引線的連結處理之空間，然其缺點在於：其雖然利用將線圈直接插入到動子安裝台的凹部內以提高散熱速率，但隨著無鐵心線性馬達應用上效率越來越提高下，線圈內所通入之電流亦有越大之需求，若依照產生特定推力，而須施加於線圈繞線之電流值，會 在線圈產生相當於電流平方之熱能，則必須提高散熱速率能力。
爰此，有鑑於習知無鐵心線性馬達之線圈組合件其線圈散熱速率不佳的缺失，故本發明提供一種線性馬達線圈組合件構造，包括：一線圈組，由複數個線圈相鄰接排列形成，該各個線圈有相對二直線作用邊，非該二直線作用邊形成相對之一非作用邊第一側及一非作用邊第二側，且該任二個相鄰線圈係於該非作用邊第一側位置處呈相對彎折狀，使該線圈組之線圈形成複數個相互交錯之第一彎折段，該線圈組之線圈並由該非作用邊第二側位置處延伸設置複數根導線；一座體，係設置一插接槽，該插接槽之斷面形狀恰對應該些線圈之第一彎折段位置處之斷面形狀，並供該些線圈插置；一樹脂封裝層，係包覆該些線圈外露於該座體插接槽外之部分，並密封該座體之插接槽。
上述任二個相鄰線圈係交錯疊合。
上述各個線圈包括相互疊合之複數個子線圈。
上述座體插接槽之斷面形狀係呈倒V字型。
上述座體插接槽之斷面形狀係呈倒Y字型。
上述座體插接槽之斷面形狀係呈倒T字型。
上述線圈之非作用邊第一側第一彎折段係朝其相對內側彎折，而分別形成一第二彎折段，該座體插接槽之斷面形狀則對應該些線圈第一彎折段及第二彎折段之斷面形狀。
上述複數個子線圈之第一彎折段位置分叉相錯。
上述座體上係設置至少一冷卻通道。
上述任一冷卻通道係沿該座體軸向延伸。
上述任二個相鄰線圈係於該非作用邊第二側位置處呈相對彎折狀，而形成複數個相互交錯之第三彎折段。
上述線圈組線圈之非作用邊第二側位置處之複數根導線係與由座體端部進入該樹脂封裝層之外部纜線連結於該線圈組端部線圈之直線作用邊位置處。
上述座體插接槽之表面有一絕緣薄層，該絕緣薄層可以事先以灌注、鍍膜、塗抹、黏貼…等方式附著在座體插接槽表面上再與線圈組合件結合，以保持該些線圈與座體之高絕緣性能。
本發明之優點如下：
1.本發明藉由增加線圈與座體之插接槽內壁之接觸面積，提高線圈與座體間之熱傳導，並藉由冷卻通道加速座體與空氣之熱對流，而能大幅提高散熱速率。
2.本發明藉由座體插接槽表面上之絕緣薄層以提供該些線圈與座體之高絕緣性能。
綜上所述，本發明較佳實施例請參閱第一圖、第二圖及第三圖所示，係為一種線性馬達線圈組合件(A)構造，包括：
一線圈組(C)，係由複數個線圈(1)相鄰接排列而形成，且該任二個相鄰線圈(1)係交錯疊合，藉此，使整體之體積更形縮小，以適用於空間更緊湊之線性馬達，該些線圈(1)有相對二直線作用邊(10)，非該二直 線作用邊(10)形成相對之一非作用邊第一側(11)及一非作用邊第二側(12)，又該任二個相鄰線圈(1)係於該非作用邊第一側(11)位置處呈相對彎折狀，而形成複數個相互交錯之第一彎折段(13)，該些第一彎折段(13)位置處之斷面形狀可為倒V字型，後述座體(2)插接槽(21)之斷面形狀亦配合呈倒V字型[請參閱第三圖]，另外，該些第一彎折段(13)位置處之斷面及後述座體(2)插接槽(21)之斷面亦可配合呈倒Y字型[請參閱第四圖]或倒T字型[請參閱第五圖]，另外，該些第一彎折段(13)亦可朝其相對內側彎折，而分別形成一第二彎折段(14)，該座體(2)插接槽(21)之斷面形狀則對應該些線圈第一彎折段(13)及第二彎折段(14)之斷面形狀[請參閱第六圖]，又該些線圈(1)可由複數個子線圈(17)相互疊合構成，各個子線圈(17)於該非作用邊第一側(11)之第一彎折段(13)位置處呈分叉相錯狀[請參閱第七圖，該任一子線圈(17)係包括相疊合之第一子線圈(171)及第二子線圈(172)，該些相對之第一子線圈(171)及第二子線圈(172)呈分叉相錯狀]；而該任二個相鄰線圈(1)則於該非作用邊第二側(12)位置處呈相對彎折狀，形成複數個相互交錯之第三彎折段(15)，該線圈組(C)之線圈(1)並由該非作用邊第二側(12)位置處設置複數根導線(16)，該些導線(16)延伸至該線圈組端部(18)之非作用邊第二側(12)後彎折至線圈組端部(18)線圈(1)之直線作用邊(10)並與外部纜線(B)相連結導通，因此外部電流可流經該線圈組(C)而有作用，該些線圈(1)第三彎折段 (15)則具有導引該些導線(16)之作用。
一座體(2)，係設置一插接槽(21)，該插接槽(21)之斷面形狀恰對應該些線圈(1)之第一彎折段(13)位置處之斷面形狀，並供該些線圈(1)插置，且該座體(2)上係設置至少一冷卻通道(22)，該任一冷卻通道(22)係沿該座體(2)軸向延伸。
一樹脂封裝層(3)，係包覆該些線圈(1)外露於該座體(2)插接槽(21)外之部分，並恰密封該座體(2)之插接槽(21)。
使用時，請參閱第九圖所示，係將本創作結合於一磁鐵軌道構造(D)，而由於一般無鐵心線性馬達之線圈組合件(A)構造，其座體(2)多是由鋁合金製成，而鋁合金具有極高之熱傳導係數，叉根據熱傳導公式：Q=-KA(dT/dX)，其中Q：熱通量；K：熱傳導係數；A：接觸面積；dT/dX：溫度梯度，故增加該些線圈(1)和該座體(2)插接槽(21)內壁之接觸面積，將可有效提高散熱速率，而本創作藉由將該些導線(16)設置於該些線圈(1)之非作用邊第二側(12)，並由該線圈組端部(18)線圈之非作用邊第二側(12)繞至該線圈組端部(18)線圈(1)之直線作用邊(10)位置處，並和由該座體端部(23)進入該樹脂封裝層(3)之外部纜線(B)連結，由於不直接由該些線圈(1)之非作用邊第一側(11)設置該些導線(16)，藉此空出該些線圈(1)非作用邊第一側(11)之空間，且於該些線圈(1)之非作用邊第一側(11)形成交錯彎折之第一彎折段(13)表面積增加，而可提高與該座體(2)之插接槽(21)內 壁之接觸面積，可提升散熱速率，另外，亦可依照使用需求由該些第一彎折段(13)位置處朝其相對內側彎折形成該些第二彎折段(14)，並藉此增加該些線圈(1)與該座體(2)插接槽(21)內壁之接觸面積，使散熱速率更加提高，另外該些線圈(1)亦可以由複數個子線圈(17)構成，各個子線圈在第一彎折段(13)位置處分叉相錯，其斷面呈複數個分叉形狀，更增加與座體(2)的接觸面積因而更可以提高散熱速率。
而該座體(2)則可藉由該冷卻通道(22)之作用，而加速與空氣之熱對流，降低該座體(2)之溫度，並保持該座體(2)插接槽(21)內壁與該些線圈(1)接觸面積之間適當的溫度梯度，亦具有提高該些線圈(1)散熱速率之功效，使用者亦可依該座體(2)之外型，使該些第一彎折段(13)位置處之斷面呈倒V字型、倒Y字型、倒T字型或複數個分叉相錯狀，而於該座體(2)上增加該冷卻通道(22)之數量，加速該座體(2)表面與空氣之熱對流，提高散熱速率。
由於該線圈組(C)包括複數個線圈(1)，該些線圈(1)是由導線捲繞彎折因而無法很準確成型，當線圈組(C)結合於座體(2)插接槽(21)內並灌注樹脂封裝層(3)時容易與座體(2)插接槽(21)表面相接觸，其絕緣能力只有該些線圈(1)導線上之絕緣層之絕緣能力；為提高絕緣能力，因此在上述座體(2)插接槽(21)之表面提供一絕緣薄層(24)[請參閱第八圖]，該絕緣薄層(24)之材質可為灌注用樹脂，絕緣鍍膜，凡立水，PI絕緣膠帶，電氣絕緣紙…等，可以事先以灌注、電鍍、塗 抹、黏貼…等方式附著在座體(2)插接槽(21)表面上再與線圈組(C)結合，以提高該些線圈(1)與座體(2)之絕緣性能；為保持高散熱效果，絕緣薄層(24)之厚度小於1mm。
(1)‧‧‧線圈
(10)‧‧‧直線作用邊
(11)‧‧‧非作用邊第一側
(12)‧‧‧非作用邊第二側
(13)‧‧‧第一彎折段
(14)‧‧‧第二彎折段
(15)‧‧‧第三彎折段
(16)‧‧‧導線
(17)‧‧‧子線圈
(171)‧‧‧第一子線圈
(172)‧‧‧第二子線圈
(18)‧‧‧線圈組端部
(2)‧‧‧座體
(21)‧‧‧插接槽
(22)‧‧‧冷卻通道
(23)‧‧‧座體端部
(24)‧‧‧絕緣薄層
(3)‧‧‧樹脂封裝層
(A)‧‧‧線圈組合件
(B)‧‧‧外部纜線
(C)‧‧‧線圈組
(D)‧‧‧磁鐵軌道構造
第一圖係為本發明線圈組合件之立體外觀圖。
第二圖係為本發明未封裝樹脂封裝層之側視圖。
第三圖係為本發明線圈組第一彎折段位置處之斷面形狀呈倒V字型以及座體之斷面示意圖。
第四圖係為本發明線圈組第一彎折段位置處之斷面形狀呈倒Y字型以及座體之斷面示意圖。
第五圖係為本發明線圈組第一彎折段位置處之斷面形狀呈倒T字型以及座體之斷面示意圖。
第六圖係為本發明線圈組形成第二彎折段以及座體之斷面示意圖。
第七圖係為本發明由複數個子線圈構成該些線圈並於線圈組第一彎折段位置處之斷面形狀呈複數個分叉相錯狀之以及座體斷面示意圖。
第八圖係為本發明座體插接槽表面附著絕緣薄層斷面示意圖
第九圖係為本發明之使用示意圖。
(10)‧‧‧直線作用邊
(11)‧‧‧非作用邊第一側
(12)‧‧‧非作用邊第二側
(13)‧‧‧第一彎折段
(15)‧‧‧第三彎折段
(16)‧‧‧導線
(2)‧‧‧座體
(21)‧‧‧插接槽
(3)‧‧‧樹脂封裝層

Claims (16)

  1. 一種線性馬達線圈組合件構造，包括：一線圈組，由複數個線圈相鄰接排列形成，該各個線圈有相對二直線作用邊，非該二直線作用邊形成相對之一非作用邊第一側及一非作用邊第二側，且該任二個相鄰線圈係於該非作用邊第一側位置處呈相對彎折狀，使該線圈組之線圈形成複數個相互交錯之第一彎折段，該線圈組之線圈並由該非作用邊第二側位置處延伸設置複數根導線；一座體，係設置一插接槽，該插接槽之斷面形狀恰對應該些線圈之第一彎折段位置處之斷面形狀，並供該些線圈插置；一樹脂封裝層，係包覆該些線圈外露於該座體插接槽外之部分，並密封該座體之插接槽。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該任二個相鄰線圈係交錯疊合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該座體插接槽之斷面形狀係呈倒V字型。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該座體插接槽之斷面形狀係呈倒Y字型。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該座體插接槽之斷面形狀係呈倒T字型。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該些線圈之第一彎折段係朝其相對內側彎折，而分別形成一第二彎折段，該座體插接槽之斷面形狀則對應該些線圈第一彎折段及第二彎折段之斷面形狀。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該座體上係設置至少一冷卻通道。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該任一冷卻通道係沿該座體軸向延伸。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該任二個相鄰線圈係於該非作用邊第二側位置處呈相對彎折狀，而形成複數個相互交錯之第三彎折段。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該各個線圈包括相互疊合之複數個子線圈。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該各個子線圈在第一彎折段位置處分叉相錯，斷面呈複數個分叉相錯狀。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中設置於該線圈組線圈之非作用邊第二側位置處之複數根導線係與由座體端部進入該樹脂封裝層之外部纜線連結於該線圈組端部線圈之直線作用邊位置處。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中座體插接槽表面有一絕緣薄層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該絕緣薄層係以灌注、鍍膜、塗抹或黏貼方式其中之一附著在座體插槽表面上。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該絕緣薄層材質為灌注用樹脂、絕緣鍍膜、凡立水、PI絕緣膠帶或電氣絕緣紙其中之一。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之線性馬達線圈組合件構造，其中該絕緣薄層厚度小於1 mm。
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