直线电机的制作方法_3

文档序号:8907344阅读:来源:国知局
物台60热 膨胀,则对直线导轨66施加负荷。因此,不能满足客户的要求规格。 因此,在间隔件的材质选择中,重要的是满足客户的要求规格和减小线圈的温度上升 值。因此,目标是确保采用间隔件No. 1或者间隔件No. 2时的载物台的温度上升值并使线 圈的温度上升值接近采用间隔件No. 3时的温度上升值。 可是,受到机械强度、加工性和成本等的制约,在现实中能使用的材质大多为图5所示 的合成树脂材料(PPS/GF4)、不锈钢(SUS304)、铝合金(A5052)。 此外,间隔件的外形尺寸由于客户装置所容许的尺寸的范围而受到制约(间隔件的厚 度、宽度、长度)。因此,当单个间隔件的材质仅为所述三种材质中的一种材质时,通过调整 从线圈到载物台的热阻,将载物台的温度上升值保持在客户的要求规格内并降低线圈的温 度上升值是非常困难的。 多构件组合间隔件 如图1和图2所示,第一实施方式的直线电机100包括间隔设置在电枢2与载物台60 之间的多构件组合间隔件50,所述多构件组合间隔件50包括导热系数不同的两个构件。间 隔件50整体的外形尺寸(宽度、长度、厚度),与图5所示的间隔件No. 1~间隔件No. 3的 尺寸相同。 在间隔件50内,配置在电枢2 -侧的间隔件51的材质,例如为铝合金(A5052)。配置 在载物台60 -侧的间隔件52的材质,例如为不锈钢(SUS304)。 图8是包括间隔设置在电枢和载物台之间的间隔件的第一实施方式的直线电机的温 度变化的说明图,所述间隔件包括导热系数不同的两个构件。另外,在图8中,为了进行比 较,表示了包括单个间隔件No. 1~No. 3的直线电机的线圈、电机机架和载物台的温度变 化。 如图8所示,通过在电枢和载物台之间间隔设置包括导热系数不同的两个构件的间隔 件,用于调整从线圈到载物台的热阻的参数(导热系数、各材质的厚度尺寸)的数量增加。 热阻参数的数量增加带来能控制的温度的增减幅度A0_2和A0 B4B2。 通过控制所述微小增减幅度A0_2和A0MB2,相比于单个间隔件N〇.2(0A2, 0B2),多 构件组合间隔件50使载物台的温度上升值增加。其结果,载物台的温度上升值增加到客户 的要求规格上限附近。代替与此,线圈的温度上升值降低(A0A4A2),接近0A3。 此外,与单个间隔件No. 3相比,载物台的温度上升值降低。其结果,可以使载物台的温 度上升值降低到客户的要求规格。 多构件组合间隔件的温度变化 图9是间隔件从间隔件No.1(单个构件)变更为间隔件No.2(单个构件)时的温度变 化的说明图。图10是间隔件从间隔件No.1(单个构件)变更为间隔件No.3(单个构件)时 的温度变化的说明图。图11是间隔件从间隔件No.1(单个构件)变更为间隔件No.4(两 个构件)时的温度变化的说明图。图12是间隔件从间隔件No. 1 (单个构件)变更为间隔 件No.5(三个构件)时的温度变化的说明图。 如图9所示,当间隔件从间隔件No. 1 (单个构件)变更为间隔件No. 2 (单个构件)时, 线圈的温度上升值的变化量和载物台的温度上升值的变化量分别由下述计算式(9)和计 算式(10)表示。 ?线圈的温度上升值的变化量
其中,因入2>入i,所以A0A2A1<〇。因此,线圈的温度上升值042从0A1降低。 ?载物台的温度上升值的变化量
其中,因入2>入i,所以A0B2B1>〇。因此,载物台的温度上升值0拟从0B1上升。 此外,如图10所示,当间隔件从间隔件No. 1 (单个构件)变更为间隔件No. 3(单个 构件)时,线圈的温度上升值的变化量和载物台的温度上升值的变化量分别由下述计算式 (11)和计算式(12)表示。 ?线圈的温度上升值的变化量
其中,因入3>>入i,所以A0A3A1<<〇。因此,线圈的温度上升值0 43从0A1降低。 ?载物台的温度上升值的变化量
其中,因人3>>人i,所以A0B3B1>>〇,载物台的温度上升值0 ^从0B1上升。 与此相对,如图11所示,在间隔件从间隔件No. 1 (单个构件)变更为多构件组合间隔 件No.4(两个构件)时,线圈的温度上升值和载物台的温度上升值分别由下述计算式(13) 和计算式(14)表示。另外,间隔件No. 4的材质为SUS304(导热系数A2)和A5052(导热 系数X3)。 ?线圈的温度上升值的变化量
其中,因入3>>入丨、A3>入2,所以A0A4A1>A0 A3A1。因此,线圈的温度上升值0A4 从QA3仅上升A部分。 ?载物台的温度上升值的变化量
其中,因A3>>A丨、A3>A2,所以A0B4B1<A0 B3B1。因此载物台的温度上升值 9m从9 仅降低B部分。 此外,如图12所示,在间隔件从间隔件No. 1 (单个构件)变更为多构件组合间隔件No. 5(三个构件)时,线圈的温度上升值和载物台的温度上升值分别由下述计算式(15)和 计算式(16)表示。另外,间隔件此.5的材质为??5/6?4(导热系数人 1)、3旧304(导热系 数人2)和A5052(导热系数入3)。 ?线圈的温度上升值的变化量
其中,因入3>>入丨、A3>入2,所以A0A5A1>A0遍。因此,线圈的温度上升值0A5 从QA4仅上升c部分。 ?载物台的温度上升值的变化量
其中,因入3>>入丨、入3>入2,所以A9B5B1<A9應,载物台的温度上升值%5从 0B4仅降低D部分。 如所述计算式(13)~计算式(16)所示,与以往的单个间隔件相比,多构件组合间隔件 (两个构件以上)能容易地调整A部分~D部分的温度变化量。 即,以往单个间隔件的能变更的热阻参数限定于三个构件中的一个构件的导热系数、 以及被客户容许的范围内的尺寸(间隔件的厚度、宽度、长度)。 与此相对,多构件组合间隔件因为组合了导热系数不同的构件,所以使能变更的热阻 参数的数量增大。其结果,在所述计算式(13)~计算式(16)中分别产生了A部分~D部 分的、温度能上升或者温度能降低的部分。通过调整所述的温度能增减的部分,能够将载物 台的温度上升值保持在客户的要求规格内并且能够减小线圈的温度上升值。 多构件组合间隔件的效果 图13是多构件组合间隔件的说明图。图13的间隔件No. 4和间隔件No. 5的长度和宽 度,设定为和图5所示的间隔件相同。 另一方面,分别改变构件的尺寸,以使间隔件整体的厚度成为和图5所示的间隔件的 厚度相同的11. 7mm。在间隔件No. 4内,配置在电枢侧的A5052的构件的厚度为6.Omm,配 置在载物台侧的SUS304的构件的厚度为5. 7mm。在间隔件No. 5内,配置在电枢侧的A5052 的构件的厚度为4. 0mm,配置在中间的SUS304的构件的厚度为4. 0mm,配置在载物台侧的 PPS/GF4的构件的厚度为3. 7mm。 图14是多构件组合间隔件的温度变化的说明图。 如图14所示,判明了:包括两种材质(A5052和SUS304)的构件的间隔件No. 4与单个 间隔件No. 3不同,使载物台的温度上升值降低到要求规格内。这是因为,通过组合两个构 件,使温度增减的调整成为可能的热阻参数的数量增加的结果,温度上升正好降低了所述 的计算式(14)中的B部分。 采用了SUS304的间隔件No. 2这种单个间隔件时,即使载物台的温度上升值处于要求 规格内,线圈温度也会变高。此外,采用了A5052的间隔件No. 3时,线圈的温度上升值最低, 可是,载物台的温度上升值超过要求规格。因此,难以研宄明白间隔件的形状,使得通过仅 改变单个
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