无铁心式线性马达线圈组合件结构及其单元线圈的制作方法
【专利摘要】本发明有关于一种无铁心式线性马达线圈组合件结构及其单元线圈，该单元线圈包括两垂直方向作用边及两轴向非作用边。使多个单元线圈彼此交错并置，任一个单元线圈的垂直方向作用边置入相邻单元线圈的中空部位，组成一单元线圈组；在该单元线圈的环形侧面上定义该垂直方向作用边宽度为D1，该两垂直方向作用边内缘的间距定义为D2，D2=m×D1+ΔL，其中m为该中空部位的垂直方向上所容纳其它单元线圈的垂直方向作用边的数目，ΔL为一间隙宽度。借由该间隙宽度ΔL使交错并置的单元线圈，其中空部位内两相邻垂直方向作用边之间可置入一间隔片，例如散热片或绝缘片，使该单元线圈组通入电流后，达到较好的散热或绝缘效果。
【专利说明】无铁心式线性马达线圈组合件结构及其单元线圈
【技术领域】
[0001]本发明有关于一种无铁心式线性马达线圈组合件结构及其单元线圈。
【背景技术】
[0002]一般无铁心线性马达如图17与图18所示，其包含一定子X及一动子Y，该动子Y沿着该定子X的轨道移动，该定子X由多个永久磁铁M隔着空隙交错排列而成，以形成N极与S极交替的U形轨道U。其中该动子Y具有多个线圈并排排列以形成线圈组，用以通入多相位的电流，例如较常被使用的三相线圈组，并于线圈组外包覆一树脂封装层Z，并置于一安装台W的凹槽内。
本案发明人曾提出中国台湾第201126875号“线性马达线圈组合件结构”，利用多个相邻排列线圈的线圈组、一座体及一树脂封装层组成，该些线圈形成相对两直线作用边，及相对的一非作用边第一侧及一非作用边第二侧，该些线圈于该非作用边第一侧形成多个相互交错的第一弯折段，并由该非作用边第二侧设置多根导线，该些导线于线圈组端部与外部缆线连结，该座体则设置一插接槽，其断面形状恰对应该些第一弯折段位置处的断面形状，并供该些线圈插置，该树脂封装层则包覆该些线圈，并密封该座体的插接槽，借此增加该些线圈与该座体插接槽内壁的接触面积，提高散热速率，同时借由线圈两直线作用边的交错并置，使得线圈组的体积得以变小。
[0003]另一美国专利编号US5998890中，提出一种无铁心式线性马达的线圈组结构，此线圈组结构定义一种线圈外型，此线圈外型具有两垂直方向作用边与两轴向非作用边，两垂直方向作用边的间距(CIW)、垂直方向作用边的宽度(CSW)与线圈组的电流相位数量(#Φ)具有一特定公式，此特定公式为Ciw= CSWX (#φ-1)。借由此线圈外型，使线圈能紧密重叠排列，以此减少线圈组所占空间，并增加线性马达的效率。
[0004]但随着近来线性马达需要越来越大的马达出力与运行速度，故线性马达将通入更大的电流或使用更大的电压。但此举会让线圈产生更大的热量导致马达效率变差，再加上无铁心式线性马达的线圈排列越来越紧密，以至于线圈产生的热量越来越难排出。此夕卜，使用更大的电流或电压于越来越紧密的线圈中，将更进一步降低线圈间的绝缘效果，更甚将导致线圈短路等种种危险。上述的美国专利编号US5998890案，其揭露的ClW=CSffX (#Φ-1)特征，使得线圈在紧密重叠排列后，并无额外的空间可供安装散热或绝缘组件，因此其散热及绝缘效果并不理想。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种单元线圈，该单元线圈在重叠排列后仍可供安装散热、绝缘等间隔片，同时本发明亦提供一种无铁心式线性马达线圈组合件结构，可具有良好的散热及绝缘效果。
[0006]为达上述目的，本发明的解决方案是:
一种单元线圈，由一绝缘导线连续弯折环绕呈环状体而包围一中空部位，该单元线圈二交错并置，且任一个单元线圈的垂直方向
且该厚度八I，该间隔片由前述单元线勺两相邻垂直方向作用边之间。
份为绝缘片，部分为散热片。
女热的性质。
组件连接该多个间隔片。
I接该多个间隔片的同一侧，使该多个间隔隹直方向作用边之间时，该第一连接片贴抵
午，该第二连接片贴抵在前述单元线圈相对
-第四连接片，前述该些间隔片分别连接在隔片的长度至少为LI并插置在相邻两垂直方向作用边重合处之间。
[0025]所述的单元线圈弯折后的两轴向非作用边间距为L2，且L2大于LI，而该间隔片长度为L2。
[0026]本发明具有下列功效:
1、本发明的单元线圈在两垂直方向作用边内缘的间距D2中包含一间隙宽度AL，该AL用以在至少两相邻垂直方向作用边之间容纳一间隔片，因此本发明的单元线圈特别适用于需要设置间隔片的无铁心式线性马达线圈组合件。
[0027]2、本发明的无铁心式线性马达线圈组合件结构借由绝缘材质的间隔片组以提供线性马达更高的绝缘效果，使线性马达能运行于更高的电压状态下。
[0028]3、本发明的无铁心式线性马达线圈组合件结构借由导热材质的间隔片组以提供线性马达更佳的散热效果，让线性马达能承受更大的电流。
[0029]4、本发明的无铁心式线性马达线圈组合件结构可依据绝缘需求，使用绝缘材质的间隔片，借此以提升线性马达的绝缘功效；或者依据散热需求，使用导热材质的间隔片，借此以提升线性马达的散热功效；或者据绝缘与散热需求，部分使用绝缘材质的间隔片、部分使用导热材质的间隔片，或使用同时具有绝缘与散热性质的间隔片，借此以同时提升线性马达的散热与绝缘的功效。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明单元线圈的立体外观图；
图2为本发明单元线圈的环形侧面示意图；
图3为本发明线圈组合件的立体外观图；
图4为本发明使用在三相线圈的使用状态图，其中m=2，且n=3 ；
图5为本发明使用在两相线圈的使用状态图，其中m=l，且n=2 ；
图6为本发明使用在三相线圈的使用状态图，其中m=2，且n=2 ；
图7为本发明第二实施例中，间隔片连接第一连接片的使用状态示意图；
图8为本发明第二实施例中，间隔片连接第一连接片并配合第二连接片使用的使用状态不意图；
图9为本发明第二实施例中，间隔片连接第三连接片及第四连接片的使用状态示意
图；
图10为本发明第二实施例中，间隔片连接第五连接片的使用状态示意图；
图11为本发明第三实施例中，将散热块设置在单元线圈组侧缘的使用状态图；
图12为本发明第三实施例中，在散热块上设置热对流通孔的使用状态图；
图13为本发明第三实施例中，散热块与连接组件为一体成型且凸出于树脂封装层外的使用状态不意图；
图14为本发明第三实施例中，将凸出于树脂封装层外的散热块固定在安装座的示意
图；
图15为本发明第四实施例中，使间隔片长度与单元线圈弯折后的两轴向非作用边间距L2等长，作为绝缘片使用的使用状态图；
图16为图15的侧视图；图17为习知线性马达的结构外观图；
图18为图17的前视图。
[0031]【主要组件符号说明】
A 单元线圈组
1单元线圈11 中空部位 12 垂直方向作用边 13 轴向非作用边
14 弯折段15 环形侧面
2间隔片3 第一连接片4 第二连接片 5 第三连接片
6 第四连接片7 第五连接片
8 散热块8A 散热块
8IA热对流通孔9 树脂封装层
10 安装座20 螺丝
X 定子Y 动子
M 永久磁铁U U形轨道
W 安装台Z 树脂封装层。
【具体实施方式】
[0032]为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
[0033]本发明第一实施例请参阅图1至图3所示,包括有:
一单元线圈组A,由多个单元线圈I组成，而每一个单元线圈I则由一绝缘导线连续弯折环绕组成，该单元线圈I呈环状体而包围一中空部位11，并包括有两垂直方向作用边12及两轴向非作用边13，该单元线圈I在靠近该两轴向非作用边13处弯折产生一弯折段14，用以使多个单元线圈I彼此交错并置组成前述单元线圈组A，该单元线圈组A中任一个单元线圈I的垂直方向作用边12置入相邻单元线圈I的中空部位11。该单元线圈I有两相对的环形侧面15，在该环形侧面15上定义该垂直方向作用边12宽度为D1，而该两垂直方向作用边12内缘的间距定义为D2，D2=mXDl+AL，其中m为该中空部位11的垂直方向上所容纳其它单元线圈I的垂直方向作用边12的数目，AL为一间隙宽度，本实施例令该间隙宽度 Λ L= ALl+Λ L2+Λ L3+...+Λ Ln,且 Λ LI= Λ L2= Λ L3=...= Λ Ln,其中 ALl 至 Λ Ln 将AL切割为η个较小间隙宽度，每一个较小间隙宽度ALl至ALn位在任两相邻垂直方向作用边12之间，且η含m+1为正整数。
[0034]多个间隔片2，每一间隔片2均具有一厚度T，且该厚度T含AL，本实施例前述间隔片2的厚度为Tl至Tn，且T1=AL1，T2=AL2，T3=AL3…，Tn=ALn,因此前述间隔片2的厚度Τ=Τ1=Τ2=Τ3=...=Τη，将该些间隔片2由该单元线圈组A的单元线圈I环形侧面15插置于前述单元线圈I中空部位11中的任两个相邻垂直方向作用边12之间的较小间隙宽度ALl至ALn中，组成线性马达的线圈组合件。请参阅图4所示，图标中该单元线圈组A为一三相线圈，包括第一相Φ1、第二相Φ2及第三相Φ3，并且其中前述m=2且η=3，指的是前述任一单元线圈I的中空部位11可容纳其左右两侧相邻单元线圈I的垂直方向作用边12，且在任两相邻垂直方向作用边12之间置入该间隔片2。
[0035]再请参阅图5所示，图标中该单元线圈组A为一两相线圈,包括第一相Φ1及第二相Φ2,并且其中前述m=l且n=2,指的是前述任一单元线圈I的中空部位11可容纳其左侧或右侧相邻单元线圈I的垂直方向作用边12，并在任两相邻垂直方向作用边12之间置入该间隔片2。
[0036]再请参阅图6所示，图标中该单元线圈组A为一三相线圈,包括第一相Φ1、第二相Φ2及第三相Φ3，并且其中前述m=2且n=2，指的是前述任一单元线圈I的中空部位11可容纳其左右两侧相邻单元线圈I的垂直方向作用边12，并且其左右两侧相邻单元线圈I的垂直方向作用边12置入该中空部位11后与该单元线圈I的垂直方向作用边12之间置入该间隔片2，而其左右两侧相邻单元线圈I的垂直方向作用边12则相邻并置。要说明的是:
该间隔片2可以使用绝缘材质的绝缘片，因此当该单元线圈组A通入高压或大电量的电流时，前述单元线圈I之间依然可以保持绝缘状态，以避免单元线圈I之间失去绝缘而造成短路。其中，该绝缘片材质可以为灌注用树脂、绝缘镀膜、凡立水、PI绝缘胶带、电气绝缘纸、碳纤维、玻璃纤维、树脂、塑料、陶瓷等绝缘材料。
[0037]或者，该间隔片2可以使用导热效果较好的散热片，因此当该单元线圈组A高功率使用时，该些间隔片2能将前述单元线圈I中所产生的热量带到该单元线圈组A的外缘，而将热量散逸至空气中或其它散热装置。其中，导热性质的材料可以为铝合金、铜合金、不锈钢、陶瓷、碳纤维等导热材料。
[0038]又较佳的是，该些间隔片2的材质可同时具有绝缘及导热佳的特性，而兼具有良好的散热及绝缘效果。亦或该间隔片可依据使用时的绝缘或散热的需求，部分使用散热片，而部分使用绝缘片。
[0039]本发明第二实施例进一步以一连接组件连接该多个间隔片2，该连接组件例如以下几种型态:
一、请参阅图7所示，该连接组件包括有一第一连接片3连接该多个间隔片2的同一侦牝使该多个间隔片2由前述单元线圈I其中一环形侧面15置入两相邻垂直方向作用边12之间时，该第一连接片3贴抵该环形侧面15上。
[0040]二、请参阅图8所示，该连接组件包括有一第一连接片3连接该多个间隔片2的同一侧，使该多个间隔片2由前述单元线圈I其中一环形侧面15置入两相邻垂直方向作用边12之间时，该第一连接片3贴抵该环形侧面15上，进一步该连接组件更包括有一第二连接片4，该第二连接片4贴抵在前述单元线圈I相对另一环形侧面15及该多个间隔片2另一侧。
[0041 ] 三、请参阅图9所示，该连接组件包括有一第三连接片5及一第四连接片6，前述间隔片2分别连接在该第三连接片5或第四连接片6上，该多个间隔片2置入两相邻垂直方向作用边12之间时，该第三连接片5及第四连接片6贴抵在前述单元线圈I相对两环形侧面15上，本实施例该些间隔片2中，任相邻两间隔片2其中之一连接在该第三连接片5，另一间隔片2连接在该第四连接片6，而成为指插状。
[0042]四、请参阅图10所示，该连接组件包括有多个第五连接片7，同一间隔片2的两端各以该第五连接片7连接该相邻间隔片2而呈连续弯折状。[0043]上述连接组件的材质相同于该间隔片2，因此利用连接组件连接该多个间隔片2除了使该些间隔片2在组装上可以一次完成该些间隔片2的组装，而在组装上更为便利之夕卜，也可增加前述单元线圈组A的各单元线圈I与绝缘或散热材质的接触面积，提高散热及绝缘效果。
[0044]本发明第三实施例请参阅图11所示，当该间隔片2为散热片作为散热用途时，可进一步将一散热块8设置在该单元线圈组A侧缘，如此可快速将该单元线圈组A通入电流后所产生的热量迅速借由热传导效应带至该散热块8散逸至空气中。再请参阅图12所示，在该散热块8更可设置一个以上热对流通孔81，借由提高该散热块8与空气接触面积，提升热对流效应，加速该散热块8上的热量排出。请参阅图13所示，以结合方式而言，可使该散热块8与前述连接组件一体成型，并以一树脂封装层9封装该单元线圈组A及该些间隔片2，该散热块8则露出于该树脂封装层9之外；请参阅图14所示，由于动子在定子轨道运行速度很快，为避免该散热块8在运行过程中产生摇晃震动，影响动子运行顺畅，亦可在前述单元线圈组A及该些间隔片2插置于一安装座10后，将该散热块8固定于该安装座10，使该散热块8具有稳固的结合效果。
[0045]本发明第四实施例请参阅图15及图16所示，前述单元线圈I彼此交错并置后，相邻两垂直方向作用边12重合处的长度为LI，该间隔片2的长度至少为LI并插置在相邻两垂直方向作用边12重合处之间。其中本实施例该单元线圈I弯折后的两轴向非作用边13间距定义为L2，且L2大于LI。本实施例该间隔片2为绝缘片作为绝缘用途使用，此时该间隔片2长度使用L2，因为该单元线圈I的导线弯折环绕处最易有绝缘失效的情形，因此使该间隔片2延伸至该轴向非作用边13，增加该单元线圈I的导线弯折环绕处的绝缘效果。
[0046]综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，惟以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明涵盖的范围内。
【权利要求】
1.一种单元线圈，其特征在于:由一绝缘导线连续弯折环绕呈环状体而包围一中空部位，该单元线圈包括有两垂直方向作用边及两轴向非作用边，该单元线圈在靠近该两轴向非作用边处弯折产生一弯折段，用以使多个单元线圈彼此交错并置，任一个单元线圈的垂直方向作用边置入相邻单元线圈的中空部位，该单元线圈有两相对的环形侧面，在该环形侧面上定义该垂直方向作用边宽度为D1，而该两垂直方向作用边内缘的间距定义为D2，D2=mXDl+AL，其中m为该中空部位的垂直方向上所容纳其它单元线圈的垂直方向作用边的数目，AL为一间隙宽度，用以在至少两相邻垂直方向作用边之间容纳一间隔片。
2.如权利要求1所述的单元线圈，其特征在于:该间隙宽度AL=AL1+AL2+AL3+...+ ALn，其中Λ LI至Λ Ln是将Λ L切割为η个较小间隙宽度，每一个较小间隙宽度Λ LI至ALn是位在任两相邻垂直方向作用边之间，且η含m+1，其中η为正整数。
3.如权利要求2所述的单元线圈，其特征在于:每一个较小间隙宽度ΛLI至Λ Ln的览度相问。
4.如权利要求2所述的单元线圈,其特征在于:n= m+1 ο
5.一种包含有权利要求1至4任一项所述单元线圈的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于，包含有: 一单元线圈组，包括多个上述单元线圈彼此交错并置，且任一个单元线圈的垂直方向作用边置入相邻单元线圈的中空部位； 至少一间隔片，每一间隔片均具有一厚度T，且该厚度T g AL，该间隔片由前述单元线圈的环形侧面插置于前述单元线圈中空部位中的两相邻垂直方向作用边之间。
6.如权利要求5所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:该间隔片为一散热片。
7.如权利要求5所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:该间隔片为一绝缘片。
8.如权利要求5所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:进一步包含多个间隔片，该些间隔片部份为绝缘片，部分为散热片。
9.如权利要求5所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:该间隔片的材质同时具有绝缘与散热的性质。
10.如权利要求5所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:进一步包含有多个间隔片，并以一连接组件连接该多个间隔片。
11.如权利要求10所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:该连接组件包括有一第一连接片连接该多个间隔片的同一侧，使该多个间隔片由前述单元线圈其中一环形侧面置入两相邻垂直方向作用边之间时，该第一连接片贴抵该环形侧面。
12.如权利要求11所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:该连接组件更包括有一第二连接片，该第二连接片贴抵在前述单元线圈相对另一环形侧面及该多个间隔片另一侧。
13.如权利要求10所述的 无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:该连接组件包括一第三连接片及一第四连接片，前述该些间隔片分别连接在该第三连接片或第四连接片，该多个间隔片置入两相邻垂直方向作用边之间时，该第三连接片及第四连接片贴抵在前述单元线圈相对两环形侧面上。
14.如权利要求10所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:该连接组件包括有多个第五连接片，同一间隔片的两端各以该第五连接片连接该相邻间隔片而呈连续弯折状。
15.如权利要求10所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:进一步将一散热块设置在该单元线圈组侧缘。
16.如权利要求15所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:该散热块上设置一个以上热对流通孔。
17.如权利要求15所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:该散热块与前述连接组件一体成型，并以一树脂封装层封装该单元线圈组及该些间隔片，该散热块则露出于该树脂封装层之外。
18.如权利要求17所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:进一步在前述单元线圈组及该些间隔片插置于一安装座后，将该散热块固定于该安装座。
19.如权利要求5所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:前述单元线圈彼此交错并置后，相邻两垂直方向作用边重合处的长度为LI，该间隔片的长度至少为LI并插置在相邻两垂直方向作用边重合处之间。
20.如权利要求19所述的无铁心式线性马达线圈组合件结构，其特征在于:该单元线圈弯折后的两轴向非作用边间距为L2，且L2大于LI，而该间隔片长度为L2。
【文档编号】H02K3/04GK103840588SQ201210486203
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月26日 优先权日:2012年11月26日
【发明者】许明哲 申请人:直得科技股份有限公司