TWI427898B - Linear motor armature and linear motor - Google Patents

Description

線形馬達電樞及線形馬達

本發明，是有關於吸引力抵消形的線形馬達，特別是有關構成其電樞將的2個電樞捲線的連線及捲線的冷卻。

在相互平行延伸的2個場磁軛的相面對側在長度方向將複數永久磁鐵的極性交互不同地配置而構成場磁極，另一方面，具有槽及齒的電樞芯的槽中捲繞電樞捲線，從上由上托板，且從下由下托板三明治狀地挾持電樞芯於中間構成電樞，將場磁極及電樞的任一方作為固定子及另一方作為可動件來構成線形馬達的技術是公知的(例如，專利文獻1參照)。

第12圖~第14圖是說明習知技術的線形馬達的圖，第12圖是其正面剖面圖，第13圖是說明各相的電樞捲線的連線關係的俯視圖，第14圖是其側面圖。

〔專利文獻1〕日本特開2000-228860號公報

在第12圖中，在2個相面對配置的場磁軛2b的各相面對側將複數永久磁鐵2a極性交互不同地直線狀(第12圖的紙面的垂直方向)配置，在2個場磁極2之間隔著磁性間隔將電樞1相面對配置。在成為可動件的可動件基座1x的下方固定電樞芯1b，電樞芯1b是分別設置於U相、V相、W相各相，在1個電樞芯1b中分別捲繞2個電樞捲線(線圈)1a。這些的2個電樞捲線1a，是如第13圖 所示將各相(UVW各相)的2個電樞捲線U1L及U1R、V1L及V1R、W1L及W1R、U2L及U2R、V2L及V2R、W2L及W2R各別連線於連線基板9上，從電樞1整體來看是將UVW各相的馬達導線各別拉出1條的構造。

在第14圖中，可動件基座1x的下方使電樞芯1b分別固定於各相，在該各相的電樞芯1b使電樞捲線1a捲繞2圈(圖中，只有畫一方的電樞捲線)，2個的各電樞捲線1a是相互由連線基板9連線(第13圖參照)。連線是從連線基板9的端部透過連接器7取出至電樞1的外部。

藉由將這些的電樞捲線利用外部的控制裝置選擇性地勵磁使電樞1及場磁極2逐次不吸引/反抗使電樞1及場磁極2相對移動而構成線形馬達。

但是，在習知裝置中，如第12圖~第14圖所示，電樞捲線1a彼此的連線因為在電樞1的內部的連線基板9上進行，所以連線無法簡單地變更，而有無法對應任何要求的性能的缺點。

且，第12圖~第14圖所示的線形馬達，當線形馬達驅動時，電樞會發熱，且會傳熱至可動件基座或安裝於其上的負荷而不佳。特別是吸引力抵消形線形馬達，多使用於液晶/半導體的製造裝置或檢查裝置、或是電子零件實裝裝置等，在這些的用途中，朝負荷的傳熱多為其最大的瓶頸。

在此，以往已嘗試一些電樞捲線的冷卻。

第15圖是顯示具備習知的冷卻裝置的線形馬達。

在第15圖中，因為與第12圖相同符號是具有相同功能，所以省略重複說明。第15圖與第12圖不同處，如第15圖所示，是將冷卻配管3a配置於溫度上昇較高的電樞芯1b的側面。

藉此，電樞捲線1a因為是藉由冷卻配管3a冷卻，所以減少傳熱至可動件基座或安裝於其上的負荷。

但是，此情況，因為有需要擴大電樞1及永久磁鐵2a行的磁性空隙，而有需犧牲馬達的電氣特性的缺點。

且，具備別的冷卻裝置的線形馬達也是公知的。

第16圖是顯示具備別的冷卻裝置的線形馬達。

在第16圖中，因為與第12圖相同符號是具有相同功能，所以省略重複說明。第16圖處與第12圖不同處，如第16圖所示，是將安裝了銅管4i的冷卻套4j配置於可動件基座1x上，藉由讓冷媒流動於銅管4i來進行冷卻。

藉此，電樞捲線1a因為是藉由冷卻配管4i冷卻，所以減少傳熱至可動件基座1x或安裝於其上的負荷。

但是，此情況，有致動器的體格變大的缺點。

在該習知裝置中，因為有需要擴大電樞及永久磁鐵列的磁性空隙，所以有需犧牲馬達的電氣特性的缺點，或致動器的體格變大的缺點。

〔發明的揭示〕

如上述，在習知裝置中，如第12圖~第14圖所示，電樞捲線1a彼此的連線因為是在電樞1的內部的連線基板9上進行，所以連線無法簡單地變更，而無法對應任何連線要求。

且，如第15圖及第16圖所示，在習知裝置中，因為有需要擴大電樞及永久磁鐵列的磁性空隙，所以有需犧牲馬達的電氣特性的缺點，或致動器的體格變大的缺點。

本發明的目的是為了解決這些的課題，第1目的是提供一種高效率的線形馬達，可抑制馬達驅動時的熱發生損失，抑制朝負荷的傳熱。且，第2目的是提供一種線形馬達，不會犧牲馬達的電氣特性，可抑制致動器體格的大型化。

為了解決上述問題，申請專利範圍第1項的線形馬達電樞的發明，是設有：包含齒及形成於前述的齒的各場磁極側附近的2處的槽之電樞芯、及各別捲繞於前述槽的2個電樞捲線、及將前述電樞芯從上及下三明治狀地挾在中間的上托板及下托板，其特徵為：在前述下托板安裝有端子台，由連續捲取各別形成前述2個電樞捲線，分別將電樞捲線的捲。

申請專利範圍第2項的發明，是如申請專利範圍第1項的線形馬達電樞，前述各端子台的UVW各相是各別串聯連線。

申請專利範圍第3項的發明，是如申請專利範圍第1項的線形馬達電樞，前述各端子台的UVW各相是各別並列連線。

申請專利範圍第4項的發明，是如申請專利範圍第1項的線形馬達電樞，在前述的複數齒(稱主齒)的行程方向前端及後端分別配置比前述主齒小形的補助齒。

申請專利範圍第5項的發明，是如申請專利範圍第1項的線形馬達電樞，可取代各別將前述2個電樞捲線連續捲取形成，而將前述2個電樞捲線的一端彼此直接相互連線。

申請專利範圍第6項的線形馬達電樞的發明，是設有：包含齒及形成於前述的齒的各場磁極側附近的2處的槽之電樞芯、及各別捲繞於前述槽的2個電樞捲線，且由上托板支撐前述電樞芯，其特徵為：將具有使空氣朝向下方噴出的複數空氣噴出口之冷卻配管設在前述電樞的底面。

申請專利範圍第7項的發明，是如申請專利範圍第6項的線形馬達電樞，將前述的複數空氣噴出口等間隔地設在前述冷卻配管。

申請專利範圍第8項的線形馬達的發明，其特徵為，具備：由相互平行延伸的2個場磁軛及在前述場磁軛的相互面對側使極性在行程方向交互不同配置的複數的永久磁鐵所構成的2個場磁極、及設在前述2個場磁極之間的申請專利範圍第1~7項的任一項的線形馬達電樞，前述場磁極及前述電樞的任一方為固定子及另一方為可動件。

申請專利範圍第9項的發明，是如申請專利範圍第8項的線形馬達，前述場磁極是由：在行程方向比前述電樞短的場磁軛呈直線狀配置的複數個主極永久磁鐵、及安裝於前述場磁軛的行程方向兩端的補助極永久磁鐵所構成，前述電樞為固定件，前述場磁極為可動件。

申請專利範圍第10項的發明，是如申請專利範圍第9項的線形馬達，將與前述端子台連接的前述電樞捲線時間地切換。

依據申請專利範圍第1項，因為將兩側的電樞捲線連續捲取，所以可以省略2個的電樞捲線彼此的連線過程，提高生產性，進一步，藉由將各電樞捲線的捲取開始拉出線及捲取結束拉出線與設在電樞外部的端子台連線，無連線基板化就成為可能，並且連線可簡單且自由地改變。

依據申請專利範圍第2項，藉由將各端子台的UVW各相各別串聯連線，就可以抑制從電源供給的電流。

依據申請專利範圍第3項，藉由將各端子台的UVW各相各別並列連線，就可以抑制電樞捲線的感應電壓，即，馬達行走速度可提高，可以對應被要求的任何馬達性能。

依據申請專利範圍第4項，不順暢現象就不易產生。

依據申請專利範圍第5項，即使使用既有的電樞捲線也可達成與連續捲取的情況相同的效果，即，無連線基板 化成為可能，並且連線可簡單且自由地改變。

依據申請專利範圍第6項，因為將冷卻配管設在電樞的底面，所以可獲得不會犧牲馬達的電氣特性且可抑制致動器體格的大型化的無線形馬達。

依據申請專利範圍第7項，因為將複數空氣噴出口等間隔地設在冷卻配管，所以可以效率地進行冷卻。

依據申請專利範圍第8項，可獲得抑制馬達驅動時的熱發生損失、抑制朝負荷的傳熱的高效率的線形馬達。

依據申請專利範圍第9項，由場磁軛、永久磁鐵、補助極永久磁鐵構成的場磁極的行程方向長度因為比電樞短，藉由將電樞作為固定件，將場磁極作為可動件，就可以實現如馬達纜線不會纏繞的簡單的驅動機構。

依據申請專利範圍第10項，藉由時間地切換勵磁電樞捲線，就可抑制馬達發生損失且高效率驅動。

以下，參照圖式說明本發明的實施例。又，對於本發明的與習知相同構成要素是附加同一符號省略重複說明，只有說明不同點。

〔實施例1〕

第1圖~第6圖是顯示本發明的實施例1的線形馬達的說明圖。

第1圖是本發明的實施例1的線形馬達的正面剖面圖 ，第2圖是第1圖的電磁部的俯視圖，第3圖是說明各相的2個的電樞捲線的連續捲取的俯視圖，第4圖是線形馬達的俯視圖，第5圖是其側面圖，第6圖是各電樞捲線的連線電路圖。

在第1圖及第2圖中，在2個相面對配置的場磁軛2b的各相面對側使複數永久磁鐵2a極性交互不同地直線狀(第1圖的紙面的垂直方向)配置，在2個場磁極2之間隔著磁性空隙配置電樞1。在上托板1c的下方固定電樞芯1b，電樞芯1b是分別設於U相、V相、W相各相，在1個的電樞芯1b中分別捲繞2個電樞捲線(線圈)1a。

這些2個電樞捲線1a的特徵，是如第3圖所示由線圈跨線1f各別連續捲取各相(UVW各相)的2個電樞捲線U1L及U1R、V1L及V1R、W1L及W1R、U2L及U2R、V2L及V2R、W2L及W2R(不是在第13圖的連線基板9上連線)而形成。

電樞芯1b的1個形狀，是如第2圖的剖面線所示的電樞芯1b的形狀。即，1個電樞芯1b的形狀，是分別在：行程方向一方面中央的凹部、及行程方向另一方中央的凸部、及行程方向的前述凹部、及前述凸部的中間與螺絲孔直角的方向的兩端附近，各別將捲線收納用的槽1s及2個槽1s連結的跨線溝1k而形成。線圈跨線1f是被收納保護於該跨線溝1k內。

在第4圖及第5圖中，在上托板1c的下方電樞芯1b (第2圖)是分別由螺絲1m固定於各相。沿著下托板1d的行程方向在兩端設有端子台5，2個電樞捲線1a(第1圖)的兩端的拉出線1n是連接於端子台5(第5圖參照)。在各端子台5的各相端子中分別連接纏繞馬達導線6並連接於連接器7。將複數電樞捲線1a如第6圖所示連接纏繞右側的電樞捲線1a的連線方法，是可以在連接器7(第4圖)側全部藉由連接簡單實現。

且，將如第8圖(a)的連續捲取左右的電樞捲線1a進一步如第8圖(b)地分別在各相進行連接連線時，(即使不打開電樞1的內部)也可在第8圖的連接器7(第4圖)側使用開閉元件就可以簡單地實現。

如以上，在本實施例中，從各電樞捲線1a的左右兩側拉出的馬達導線之中將片側全部短路(第6圖參照)(即並列連線)的話，與串聯連線時相比因為可以抑制感應電壓(第6圖中是UVW各相各有5線圈，感應電壓是串聯連線時成為5分之1)，成為可對應高速驅動的要求。

且，電樞捲線1a為串聯連線(第8圖(b)參照)的話，與並列連線時相比，可以抑制從電源供給至電樞的電流(第5圖中UVW各相各有5線圈，供給電流成為並列連線時的5分之1)。

在習知裝置中因為在電樞1的內部的連線基板上進行連線，所以連線無法簡單地變更，但是藉由將本發明的如第8圖(a)的連續捲取的左右的電樞捲線1a的各拉出線1n(第5圖)與位於電樞1的外部的端子台5連線，因為 由外部就可簡單實現各種連線，所以可對應任何要求的性能。

〔實施例2〕

第7圖及第8圖是顯示本發明的線形馬達的實施例2，第7圖是電磁部結構的詳細圖，第8圖是說明捲線的連線電路的圖，(a)是本發明的連續捲取的狀態的圖，(b)是實施例2的串聯連線後的電路圖。

在第7圖及第8圖中的特徵，是在行程方向比電樞1短的場磁軛2b呈直線狀配置複數個永久磁鐵2a，且在場磁軛2b的行程方向兩端安裝補助極永久磁鐵2c，電樞1作為固定件，場磁極2作為可動件。

如第8圖(a)所示，在實施例2中，為了讓感應於UVW各相的電壓隨時保持三相平衡，從各電樞捲線的左右兩側拉出的UVW各相是如第8圖(b)各別串聯連線。第7圖及第8圖的例，雖是將全部的電樞捲線隨時勵磁，但是時間地切換勵磁的電樞捲線也可以。由此，馬達驅動時發生在電樞捲線的損失可被抑制至最小限度為止，可高效率驅動。

如上述，在線形馬達中，電樞捲線的連線因為不是在電樞內部的基板上進行，而是藉由將各電樞捲線在電樞外部的端子台連線，就可讓電樞可動形或是場磁極可動形的任一種皆可適用，且，因為連線方法可自由地改變，所以可提供可對應任何要求的性能的馬達。

又，在以上的例中，2個電樞捲線雖各別由連續捲取形成，但是將既有的電樞捲線使用2個當然也可以。該情況，2個的電樞捲線不透過連線基板連線，而是將2個的電樞捲線的線圈端彼此隨著本發明直接連接，或者是由別的導線取代線圈跨線1f(第3圖)的部分也可以。

〔實施例3〕

本發明的實施例3的線形馬達冷卻方法是如第9圖~第11圖所示。

第9圖是實施了實施例3的冷卻方法之線形馬達的前視圖，第10圖是第9圖的冷卻系統3(一點鎖線的框內)的擴大圖，第11圖是線形馬達的平面圖。

實施例3的線形馬達冷卻方法的特徵，是在線形馬達的電樞底面藉由配管固定部3b固定冷卻配管3a。

藉由如第9圖的結構，實施例3的冷卻系統3是如第10圖所示，流入於冷卻配管3a的空氣Lu是從空氣噴出口3c(第11圖)朝向固定件基座2d噴出，由該反射空氣Lu冷卻電樞1，藉此可抑制朝負荷的傳熱。

如此，在實施例3中，藉由利用電樞的底面及固定件基座間的空間進行冷卻，因為不需增加致動器整體的體格，就可以抑制朝負荷的傳熱，所以可適用於液晶/半導體的製造裝置或檢查裝置，或者是半導體實裝裝置等。

〔產業上的利用可能性〕

本發明的線形馬達電樞，其捲繞於電樞的各齒的兩槽的2個電樞捲線，是使用線圈跨線由連續捲取而形成，各電樞捲線的捲取開始拉出線及捲取結束拉出線，因為可以由電樞外部的端子台在簡單實現連線，所以可提供對應任何要求的性能的線形馬達，當然可適用於液晶/半導體的製造裝置等。

Lu‧‧‧空氣

1‧‧‧電樞

1a‧‧‧電樞捲線(線圈)

1b‧‧‧電樞芯

1c‧‧‧上托板

1x‧‧‧可動件基座

1d‧‧‧下托板

1f‧‧‧線圈跨線

1k‧‧‧跨線溝

1m‧‧‧螺絲

1n‧‧‧(捲取開始、捲取結束)拉出線

1s‧‧‧槽

2‧‧‧場磁極

2a‧‧‧永久磁鐵(主極)

2b‧‧‧場磁軛

2c‧‧‧永久磁鐵(補助極)

2d‧‧‧固定件基座

3‧‧‧冷卻系統

3a‧‧‧冷卻配管

3b‧‧‧配管固定部

3c‧‧‧空氣噴出口

4i‧‧‧冷卻配管(銅管)

4j‧‧‧冷卻套

5‧‧‧端子台

6‧‧‧馬達導線

7‧‧‧連接器

9‧‧‧連線基板

〔第1圖〕本發明的實施例1的線形馬達的正面剖面圖。

〔第2圖〕實施例1的線形馬達的電磁部的俯視圖。

〔第3圖〕說明實施例1的各相的2個的電樞捲線的連續捲取的俯視圖。

〔第4圖〕實施例1的線形馬達的俯視圖。

〔第5圖〕實施例1的線形馬達的側面圖。

〔第6圖〕實施例1的各電樞捲線的連線電路圖。

〔第7圖〕顯示本發明的實施例2的電磁部結構的詳細圖。

〔第8圖〕說明本發明的實施例2的連線電路的圖，(a)是由本發明的連續捲取的狀態的圖，(b)是實施例2的串聯連線後的電路圖。

〔第9圖〕實施了本發明的實施例3的冷卻方法之線形馬達的前視圖。

〔第10圖〕第9圖的冷卻系統3(一點鎖線的框內) 的擴大圖。

〔第11圖〕本發明的實施例3所適用的線形馬達的平面圖。

〔第12圖〕習知技術的線形馬達的正面剖面圖。

〔第13圖〕說明各相的電樞捲線的連線關係的俯視圖。

〔第14圖〕習知技術的線形馬達的側面圖。

〔第15圖〕具備習知技術的冷卻裝置的線形馬達的正面剖面圖。

〔第16圖〕具備習知技術的別的冷卻裝置的線形馬達的正面剖面圖。

1‧‧‧電樞

1a‧‧‧電樞捲線(線圈)

1b‧‧‧電樞芯

1c‧‧‧上托板

1d‧‧‧下托板

1f‧‧‧線圈跨線

1n‧‧‧(捲取開始、捲取結束)拉出線

2‧‧‧場磁極

2a‧‧‧永久磁鐵(主極)

2b‧‧‧場磁軛

5‧‧‧端子台

Claims (10)

1. 一種線形馬達電樞，是設有：包含齒及形成於前述的齒的各場磁極側附近的2處的槽之電樞芯、及各別捲繞於前述槽的2個電樞捲線、及將前述電樞芯從上及下三明治狀地挾在中間的上托板及下托板，其特徵為：在前述下托板安裝有端子台，由連續捲取各別形成前述2個電樞捲線，分別將電樞捲線的捲取開始拉出線及捲取結束拉出線連線於前述端子台。
2. 如申請專利範圍第1項的線形馬達電樞，其中，前述各端子台的UVW各相是各別串聯連線。
3. 如申請專利範圍第1項的線形馬達電樞，其中，前述各端子台的UVW各相是各別並列連線。
4. 如申請專利範圍第1項的線形馬達電樞，其中，在前述的複數齒(稱主齒)的行程方向前端及後端分別配置比前述主齒小形的補助齒。
5. 如申請專利範圍第1項的線形馬達電樞，其中，可取代各別將前述2個電樞捲線連續捲取形成，而將前述2個電樞捲線的一端彼此直接相互連線。
6. 一種線形馬達電樞，是設有：包含齒及形成於前述的齒的各場磁極側附近的2處的槽之電樞芯、及各別捲繞於前述槽的2個電樞捲線，且由上托板支撐前述電樞芯，其特徵為：將具有使空氣朝向下方噴出的複數空氣噴出口之冷卻配管設在前述電樞的底面。
7. 如申請專利範圍第6項的線形馬達電樞，其中將前述的複數空氣噴出口等間隔地設在前述冷卻配管。
8. 一種線形馬達，其特徵為，具備：由相互平行延伸的2個場磁軛及在前述場磁軛的相互面對側使極性在行程方向交互不同配置的複數的永久磁鐵所構成的2個場磁極、及設在前述2個場磁極之間的申請專利範圍第1~7項的任一項的線形馬達電樞，前述場磁極及前述電樞的任一方為固定子及另一方為可動件。
9. 如申請專利範圍第8項的線形馬達，其中，前述場磁極是由：在行程方向比前述電樞短的場磁軛呈直線狀配置的複數個主極永久磁鐵、及安裝於前述場磁軛的行程方向兩端的補助極永久磁鐵所構成，前述電樞為固定件，前述場磁極為可動件。
10. 如申請專利範圍第9項的線形馬達，其中，與前述端子台連接的前述電樞捲線是時間地被切換。