专利名称：直线电动机电枢和直线电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及直线电动机电枢和直线电动机。
背景技术：
以往，半导体制造装置或机床等的工作台进给采用了直线电动机。在直线电动机的电枢中，提出有这样的电枢:利用包壳覆盖电枢线圈，在电枢线圈与包壳之间设置制冷剂流路而使制冷剂在该流路内通过，对电枢线圈进行冷却(例如，参见专利文献I)。此外，还提出有在冷却套内部设置有制冷剂流路的直线电动机电枢(例如，参见专利文献2 )。现有技术文献专利文献1:国际公开第2005/112233号专利文献2:国际公开第2008/152876号
实用新型内容当在冷却套内部设置有多个制冷剂流路的情况下，在该制冷剂流路与制冷剂流路之间配置有将彼此隔开的间隔壁。这样，有时来自电枢线圈的热传导在制冷剂流路部分和间隔壁部分变得不均一。本实用新型正是鉴于上述情况而完成的，其示例性的课题在于，提供能够对配置在冷却套附近的发热体进行冷却并减低冷却套表面的温度不均一的直线电动机电枢和直线电动机。为了解决上述课题，作为本实用新型的示例性的侧面的直线电动机电枢是具有沿着动子的移动方向配置的发热体、和配置在发热体的表面附近的冷却套的直线电动机电枢。冷却套的内部具有多个制冷剂流路，所述多个制冷剂流路由内侧套、外侧套、以及将内侧套和外侧套连接起来的间隔壁划定而成，所述内侧套位于离发热体近的一侧，所述外侧套位于离发热体远的一侧。在内侧套和外侧套中的至少任一方的内部以与间隔壁对置的方式配置有传热减低部，所述传热减低部用于减低来自发热体的热传导。也可以在内侧套的与制冷剂流路对置的内部位置和外侧套的与制冷剂流路对置的内部位置均不配置传热减低部。传热减低部也可以是空隙。传热减低部也可以配置在内侧套和外侧套中的至少任一方的厚度方向的大致中央。作为本实用新型的另一示例性的侧面的直线电动机电枢是具有沿着动子的移动方向配置的发热体、和配置在发热体的表面附近的冷却套的直线电动机电枢。冷却套的内部具有多个制冷剂流路，所述多个制冷剂流路由内侧套、外侧套、以及将内侧套和外侧套连接起来的间隔壁划定而成，所述内侧套位于离发热体近的一侧，所述外侧套位于离发热体远的一侧。内侧套和外侧套中的至少任一方是从离发热体近的一侧起依次层叠内侧层、中央层和外侧层至少三层而构成的。内侧层和外侧层由纤维强化树脂、陶瓷或不锈钢形成，中央层通过将以制冷剂流路的延长方向为长度方向的长条状的纤维强化树脂、陶瓷或不锈钢的部件、和长条状的传热减低部沿着与长度方向正交的方向交替配置而形成。传热减低部与间隔壁对置地配置从而减低来自发热体的热传导。作为本实用新型的又一示例性的侧面的直线电动机具备:上述的直线电动机电枢；和磁场系统，所述磁场系统隔着磁空隙而与直线电动机电枢对置地配置，并且该磁场系统交替地依次配置有彼此极性不同的多个永磁铁，并且，以直线电动机电枢和磁场系统中的任一方作为定子，以另一方作为动子，使直线电动机电枢和磁场系统相对地运动。通过参照以下附图而说明的优选的实施方式来明确本实用新型的进一步的目的或其它特征。实用新型效果根据本实用新型，能够对配置在冷却套附近的发热体进行冷却并减少冷却套表面的温度不均一。
图1是本实用新型的实施方式的直线电动机的立体图。图2是关于图1所示的直线电动机电枢而从箭头Z方向观察图1中的Z-Z线的截面时的示意性的立体图。图3是图2所示的冷却套的一部分的分解立体图。图4是示出了图2所示的直线电动机电枢的IV-1V’线的截面的一部分的图。图5是图2至图4所示的内侧套的一部分的分解立体图。图6是示出了包括不具有传热减低部的冷却套的直线电动机电枢的截面的一部分的图。图7是示出了包括具有传热减低部的冷却套的直线电动机电枢的截面的一部分的图。图8是示出了制冷剂流路膨胀的状态的直线电动机电枢的截面的一部分的图。标号说明1:直线电动机；2、2’:直线电动机电枢；3:磁场系统；21:电枢线圈；22、22，:冷却套；22a、22a’:内侧套；22b、22b，:外侧套；22c:间隔壁；22d:制冷剂流路；22e:制冷剂供给口；22f:制冷剂排出口；23、26:内侧层；24、27:中央层；[0039]24a:纤维强化树脂部件、由纤维强化树脂形成的部件、由纤维强化树脂等形成的部件、由不锈钢形成的部件；24b,27b:传热减低部；27a:纤维强化树脂部件；25,28:外侧层；29:结线基板；31:永磁铁；A、H、Z:箭头；D:厚度方向；Fl:压缩应力；F2:拉伸应力；L:长度方向；P:方向；S:空间。
具体实施方式
下面，采用附图对本实用新型的实施方式进行说明。图1是本实用新型的实施方式的直线电动机I的立体图。直线电动机I具有直线电动机电枢2和磁场系统3。在图1中，以局部剖切的状态示出了直线电动机电枢2。在直线电动机电枢2的内部具有多个电枢线圈21。在直线电动机电枢2形成有用于使制冷剂向后述的制冷剂流路22d流动的制冷剂供给口 22e和制冷剂排出口 22f。在磁场系统3形成有用于插入直线电动机电枢2的空间
S。磁场系统3具有永磁铁31。在图1中，为了简化说明而只不出了一个永磁铁31,但磁场系统3具有彼此极性不同的多个永磁铁31。直线电动机电枢2以电枢线圈21的绕组和永磁铁31隔着磁空隙对置的方式插入于磁场系统3的空间S中。磁场系统3作为动子而发挥功能，并相对于作为定子而发挥功能的直线电动机电枢2向箭头A方向相对地移动。图2是关于图1所示的直线电动机电枢2而从箭头Z方向观察图1中的Z-Z线的截面时的示意性的立体图。在图2中，以局部剖切的状态示出了直线电动机电枢2。直线电动机电枢2具有多个电枢线圈21和冷却套22。电枢线圈21沿着作为动子发挥功能的磁场系统3的移动方向而配置。电枢线圈21具有未图示的绕组，电流流经绕组，在电流流经绕组的情况下电枢线圈21成为发热体。在本实施方式中，直线电动机电枢2还具有配置在筒状的冷却套22的内部的结线基板29，多个电枢线圈21配置在结线基板29的两侧，并利用结线基板29而被电连接。冷却套22配置在电枢线圈21的表面附近。冷却套22是围绕电枢线圈21的周围的筒状物，其具有作为将电枢线圈21保持在内部的罩(套)的功能和高效率地使来自电枢线圈21的热放出到外部的冷却功能。并且，冷却套22的内部填充有环氧树脂等粘接剂，以便将电枢线圈21固定地保持在冷却套22内。图3是图2所示的冷却套22的一部分的分解立体图。图4是示出了图2所示的直线电动机电枢2的IV-1V’线处的截面的一部分的图。如图2至图4所示，冷却套22具有:层状的内侧套22a，其位于离电枢线圈21近的一侧；层状的外侧套22b，其位于离电枢线圈21远的一侧；以及间隔壁22c，其将内侧套22a和外侧套22b连接起来。在冷却套22的内部具有由内侧套22a、外侧套22b和间隔壁22c划定而成的多个制冷剂流路22d。图5是图2至图4所示的内侧套22a的一部分的分解立体图。如图2、图4和图5所示，内侧套22a从离电枢线圈21近的一侧起依次具有内侧层23、中央层24和外侧层25。利用纤维强化树脂形成内侧层23和外侧层25。例如，内侧层23和外侧层25是采用环氧树脂等粘接剂将许多根碳纤维等纤维固定成层状而成的部件。内侧层23和外侧层25的厚度大约为0.5mm。中央层24具有多个长条状的纤维强化树脂部件24a和多个长条状的传热减低部24b。纤维强化树脂部件24a的厚度与传热减低部24b的厚度实质上相同，厚度为例如
0.3mm。纤维强化树脂部件24a的宽度比传热减低部24b的宽度稍窄。以制冷剂流路22d的延长方向为长度方向L，长条状的纤维强化树脂部件24a和长条状的传热减低部24b沿着与长度方向L正交的方向P交替地配置。长条状的纤维强化树脂部件24a是采用环氧树脂等粘接剂将许多根碳纤维等纤维固定成长条状而成的部件，其比内侧层23和外侧层25小。传热减低部24b是用于减低来自成为了发热体的情况下的电枢线圈21的热的传导的部件。传热减低部24b由热传导率比内侧层23、外侧层25和纤维强化树脂部件24a低的材料形成。例如，传热减低部24b由密度比纤维强化树脂低的聚氨酯树脂形成。传热减低部24b与长条状的纤维强化树脂部件24a同样地比内侧层23和外侧层25小。如图4所示，传热减低部24b与间隔壁22c对置地配置，在内侧套22a中配置在厚度方向D的大致中央。对内侧套22a的制造方法进行说明。如图5所示，在内侧层23的一个面上沿着方向P交替地配置长条状的纤维强化树脂部件24a和长条状的传热减低部24b。即，沿着方向P成条纹状地配置长条状的纤维强化树脂部件24a和长条状的传热减低部24b。在纤维强化树脂部件24a和传热减低部24b之上配置外侧层25。此时，为了提高内侧套22a的强度，将外侧层25配置成使构成内侧层23的纤维的延长方向与构成外侧层25的纤维的延长方向正交。并且，以例如100 150°C的温度对内侧层23、中央层24和外侧层25进行加热。如上所述，内侧层23和外侧层25分别是许多根纤维被环氧树脂等粘接剂固定成层状而成的部件，纤维强化树脂部件24a也是许多根纤维被环氧树脂等粘接剂固定成长条状而成的部件。因此，当对内侧层23、中央层24和外侧层25进行加热时，粘接剂熔解。在粘接剂熔解后对内侧层23、中央层24和外侧层25进行冷却。粘接剂由于冷却而固化，由此将内侧层23、中央层24和外侧层25接合，制造出内侧套22a。外侧套22b具有与内侧套22a相同的结构。即，外侧套22b从离内侧套22a近的一侧起依次具有内侧层26、中央层27和外侧层28。内侧层26、中央层27和外侧层28分别与内侧套22a的内侧层23、中央层24和外侧层25相同，内侧层26具有多个长条状的纤维强化树脂部件27a和多个长条状的传热减低部27b。纤维强化树脂部件27a与纤维强化树脂部件24a相同，传热减低部27b与传热减低部24b相同。间隔壁22c是采用环氧树脂等粘接剂将许多根碳纤维等纤维固定成层状而成的部件。间隔壁22c的厚度大约为0.5mm,间隔壁22c的宽度比传热减低部24b的宽度稍窄。对冷却套22的制造方法进行说明。首先，在内侧套22a与外侧套22b之间配置多个间隔壁22c。此时，隔开一定的间隔地在内侧套22a与外侧套22b之间配置多个间隔壁22c。一定的间隔与例如相邻的两个传热减低部24b的中心彼此的间隔实质上相同。并且，以例如100 150°C的温度对内侧套22a、间隔壁22c和外侧套22b进行加热。如上所述，内侧套22a的外侧层25、间隔壁22c和外侧套22b的内侧层26分别是许多根纤维被环氧树脂等粘接剂固定成层状而成的部件。因此，当对内侧套22a、间隔壁22c和外侧套22b进行加热时，粘接剂熔解。在粘接剂熔解后对内侧套22a、间隔壁22c和外侧套22b进行冷却。粘接剂由于冷却而固化，由此将内侧套22a、间隔壁22c和外侧套22b接合，制造出冷却套22。如上所述，构成直线电动机电枢2的冷却套22具有内侧套22a、外侧套22b和间隔壁22c，在内侧套22a和外侧套22b的内部具有传热减低部24b、27b。传热减低部24b、27b与间隔壁22c对置地配置，实质上不配置在内侧套22a和外侧套22b各自的与制冷剂流路22d对置的内部位置。图6是示出了包括不具有传热减低部24b、27b的冷却套22’的直线电动机电枢2’的截面的一部分的图。即，在图6所示的直线电动机电枢2’中，内侧套22a’和外侧套22b’均不具有传热减低部24b、27b。图6中的箭头H表示来自电枢线圈21的热的传递方向。在冷却套22’不具有传热减低部24b、27b的情况下，由于来自电枢线圈21的热经间隔壁22c而传递到冷却套22’的外侧套22b’表面上的与间隔壁22c对置的部分，因此该部分成为高温。由于在制冷剂流路22d中流动的制冷剂，来自电枢线圈21的热不易传递至外侧套22b’表面上的与制冷剂流路22d对置的部分，所以该部分不会成为高温。因此，在外侧套22b’表面上交替地产生高温的部分和非高温的部分。当外侧套22b’表面的温度变得不均一时，在将具有直线电动机电枢2’的直线电动机使用于半导体制造装置等的情况下，由于光的折射率因部位不同而不同，因此有时无法制造所希望的半导体等。图7是示出了包括具有传热减低部24b、27b的冷却套22的直线电动机电枢2的截面的一部分的图。图7中的箭头H表示来自电枢线圈21的热的传递方向。在冷却套22具有传热减低部24b、27b的情况下，由于传热减低部24b、27b将热的传递减低，因此传递到间隔壁22c的来自电枢线圈21的热容易迂回到冷却套22的外侧套22b表面上的与制冷剂流路22d对置的部分。因此外侧套22b表面上的与间隔壁22c对置的部分不易变成高温。由于在制冷剂流路22d中流动的制冷剂，来自电枢线圈21的热不易传递到外侧套22b表面上的与制冷剂流路22d对置的部分，因此该部分不会成为高温。因此，外侧套22b表面的温度变得近于均一。因此，在将具有直线电动机电枢2的直线电动机I使用于半导体制造装置等的情况下，由于光的折射率几乎不会由于部位不同而变化，因此能够制造所希望的半导体等。在上述的实施方式中，如采用图4而进行说明的那样，传热减低部24b在内侧套22a中配置在厚度方向D的大致中央。当制冷剂在制冷剂流路22d流动时，由于制冷剂的压力作用向制冷剂流路22d的外侧，因此制冷剂流路22d膨胀。图8是示出了制冷剂流路22d膨胀的状态的直线电动机电枢2的截面的一部分的图。当制冷剂流路22d膨胀时，压缩应力Fl和拉伸应力F2作用于传热减低部24b。当传热减低部24b在内侧套22a的厚度方向D上配置在比中央靠电枢线圈21侧的位置的情况下，由于压缩应力Fl变大，因此传热减低部24b被破坏的可能性变高。另一方面，当传热减低部24b在内侧套22a的厚度方向D上配置在比中央靠间隔壁22c侧的位置的情况下，由于拉伸应力F2变大，因此传热减低部24b被破坏的可能性变高。当传热减低部24b在内侧套22a中配置在厚度方向D的大致中央时，压缩应力Fl和拉伸应力F2实质上变得相等而实质上抵消。因此，优选传热减低部24b在内侧套22a中配置在厚度方向D的大致中央，使得传热减低部24b在制冷剂流路22d膨胀的情况下不容易被破坏。另外，在上述的实施方式中，内侧套22a的内侧层23和外侧层25由纤维强化树脂形成，是采用环氧树脂等粘接剂将许多根例如碳纤维等纤维固定成层状而成的部件。上述纤维也可以是玻璃纤维。此外，内侧层23和外侧层25也可以由纤维强化树脂以外的材料形成。例如，内侧层23和外侧层25也可以由陶瓷或不锈钢形成。同样地，在上述的实施方式中，中央层24中的纤维强化树脂部件24a是采用环氧树脂等粘接剂将许多根例如碳纤维等纤维固定成长条状而成的部件。上述纤维也可以是玻璃纤维。此外，纤维强化树脂部件24a也可以由纤维强化树脂以外的材料形成。例如，纤维强化树脂部件24a也可以由陶瓷或不锈钢形成。总而言之，只要传热减低部24b的热传导率比内侧层23和外侧层25以及中央层24的长条状的由纤维强化树脂等形成的部件24a的热传导率低，则不限定内侧层23等的材料。在上述的实施方式中，将内侧层23和外侧层25配置成使构成内侧层23的纤维的延长方向与构成外侧层25的纤维的延长方向正交。但是，内侧层23和外侧层25不限定为配置成使构成内侧层23的纤维的延长方向与构成外侧层25的纤维的延长方向正交。在上述的实施方式中，在制造内侧套22a时，以例如100 150°C的温度对层叠的内侧层23、中央层24和外侧层25进行加热。但是，制造内侧套22a时的加热温度不限定于100 150°C。同样地，在上述的实施方式中，在制造冷却套22时，以例如100 150°C的温度对内侧套22a、间隔壁22c和外侧套22b进行加热。但是，制造冷却套22时的加热温度不限定于100 150°C。在上述的实施方式中，内侧层23和外侧层25各自的厚度大约为0.5mm，但内侧层23和外侧层25各自的厚度不限定于大约0.5mm。此外，在上述的实施方式中，纤维强化树脂部件24a的厚度和传热减低部24b的厚度实质上相同，纤维强化树脂部件24a的宽度比传热减低部24b的宽度窄。但是，纤维强化树脂部件24a的厚度和传热减低部24b的厚度也可以不同，并且纤维强化树脂部件24a的宽度和传热减低部24b的宽度也可以相同。不限定纤维强化树脂部件24a与传热减低部24b的厚度和宽度。即，在上述的实施方式中，纤维强化树脂部件24a和传热减低部24b是例如0.3mm这样的相同的厚度，但纤维强化树脂部件24a和传热减低部24b的厚度不限定为0.3mm。在上述的实施方式中，传热减低部24b是聚氨酯树脂部件。但是，传热减低部24b也可以是聚氨酯树脂以外的材料的部件。例如，传热减低部24b既可以是空隙，也可以是纸部件。在传热减低部24b是空隙的情况下，在图5所示的传热减低部24b的部分什么也不配置。在该情况下，由于传热减低部24b的强度与其由聚氨酯树脂形成的情况相比变小，因此，优选内侧层23和外侧层25、以及中央层24的长条状的由纤维强化树脂形成的部件24a由强度大的不锈钢形成。当内侧层23和外侧层25、以及中央层24的长条状的由纤维强化树脂形成的部件24a被替换成由不锈钢形成的部件时，在制造内侧套22a时的加热工序中，以例如1000 1500°C的温度进行加热。通过该加热使扩散接合作用于内侧层23、外侧层25和中央层24的由不锈钢形成的部件24a彼此之间，通过该作用使它们接合，制造出内侧套22a。另外，上述的加热工序中的加热温度不限定为是1000 1500°C。加热温度是使内侧层23、外侧层25和中央层24的长条状的由不锈钢形成的部件24a接合的温度即可。在上述的实施方式中，间隔壁22c是采用环氧树脂等粘接剂将许多根碳纤维等纤维固定成层状而成的部件，间隔壁22c的厚度大约为0.5mm。但是，不限定间隔壁22c的材料，也不限定间隔壁22c的厚度。并且，在上述的实施方式中，间隔壁22c的宽度比传热减低部24b的宽度稍窄。但是，不限定间隔壁22c的宽度。在上述的实施方式中，隔开一定的间隔地在内侧套22a与外侧套22b之间配置多个间隔壁22c，一定的间隔与例如相邻的两个传热减低部24b的中心彼此的间隔实质上相同。但是，相邻的两个间隔壁22c的间隔也可以根据部位不同而不同。此外，即使相邻的两个间隔壁22c的间隔不取决于位置而是相同的，也不限定该间隔。在任意情况下，传热减低部24b均与间隔壁22c对置地配置。在上述的实施方式中，内侧套22a和外侧套22b具有相同的结构。但是，只要内侧套22a和外侧套22b中的一方具有传热减低部24b、27b，则另一方也可以不具有传热减低部24b、27b。即使在该情况下，也能够减轻实施方式的直线电动机电枢2的冷却套22表面的
温度不均一。在上述的实施方式中，磁场系统3作为动子而发挥功能，直线电动机电枢2作为定子而发挥功能，磁场系统3相对于直线电动机电枢2相对地运动。但是，也可以这样:直线电动机电枢2作为动子而发挥功能，磁场系统3作为定子而发挥功能，直线电动机电枢2相对于磁场系统3相对地移动。
权利要求1.一种直线电动机电枢，其具有:沿着动子的移动方向配置的发热体；和配置在所述发热体的表面附近的冷却套，其特征在于， 所述冷却套的内部具有多个制冷剂流路，所述多个制冷剂流路由内侧套、外侧套、以及将所述内侧套和所述外侧套连接起来的间隔壁划定而成，所述内侧套位于离所述发热体近的一侧，所述外侧套位于离所述发热体远的一侧， 在所述内侧套和所述外侧套中的至少任一方的内部以与所述间隔壁对置的方式配置有传热减低部，所述传热减低部用于减低来自所述发热体的热传导。
2.根据权利要求1所述的直线电动机电枢，其中， 在所述内侧套的与所述制冷剂流路对置的内部位置和所述外侧套的与所述制冷剂流路对置的内部位置均不配置所述传 热减低部。
3.根据权利要求1所述的直线电动机电枢，其中， 所述传热减低部是空隙。
4.根据权利要求1或3所述的直线电动机电枢，其中， 所述传热减低部配置在所述内侧套和所述外侧套中的至少任一方的厚度方向的中央。
5.一种直线电动机电枢，其具有:沿着动子的移动方向配置的发热体；和配置在所述发热体的表面附近的冷却套，其特征在于， 所述冷却套的内部具有多个制冷剂流路，所述多个制冷剂流路由内侧套、外侧套、以及将所述内侧套和所述外侧套连接起来的间隔壁划定而成，所述内侧套位于离所述发热体近的一侧，所述外侧套位于离所述发热体远的一侧， 所述内侧套和所述外侧套中的至少任一方是从离所述发热体近的一侧起依次层叠至少内侧层、中央层和外侧层这三层而构成的， 所述内侧层和所述外侧层由纤维强化树脂、陶瓷或不锈钢形成， 所述中央层通过将以所述制冷剂流路的延长方向为长度方向的长条状的纤维强化树月旨、陶瓷或不锈钢的部件、和长条状的传热减低部沿着与该长度方向正交的方向交替配置而形成， 所述传热减低部与所述间隔壁对置地配置从而减低来自所述发热体的热传导。
6.一种直线电动机，其特征在于， 所述直线电动机具备:权利要求1至权利要求5中的任一项所述的直线电动机电枢；和磁场系统，所述磁场系统隔着磁空隙而与所述直线电动机电枢对置地配置，并且该磁场系统交替地顺次配置有彼此极性不同的多个永磁铁， 以所述直线电动机电枢和所述磁场系统中的任一方作为定子，以另一方作为动子，使所述直线电动机电枢和所述磁场系统相对地运动。
专利摘要本实用新型提供一种直线电动机电枢和直线电动机，其能够对配置在冷却套附近的发热体进行冷却并减少冷却套表面的温度不均一。直线电动机电枢(2)具有沿着磁场系统的移动方向配置的电枢线圈(21)；和配置在电枢线圈(21)的表面附近的冷却套(22)。冷却套(22)的内部具有多个制冷剂流路(22d)，所述多个制冷剂流路被位于离电枢线圈近的一侧的内侧套(22a)、位于离电枢线圈远的一侧的外侧套(22b)、以及将内侧套(22a)和外侧套(22b)连接起来的间隔壁(22c)划定而成。在内侧套和外侧套中的至少任一方的内部与间隔壁对置地配置有传热减低部(24b、27b)，所述传热减低部用于减低来自电枢线圈的热传导。
文档编号H02K41/03GK203166726SQ20132016232
公开日2013年8月28日 申请日期2013年4月3日 优先权日2012年5月30日
发明者渡边和也 申请人:株式会社安川电机