专利名称：密封直线电动机电枢以及密封直线电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用于半导体制造装置的步进驱动或机床的工作台送进的同时， 需要降低直线电动机表面与电枢绕组的温度上升，提高绝缘可靠性，轻量/高刚性化，降低 粘性制动力的密封直线电动机电枢以及密封直线电动机。
背景技术：
现有的使用于半导体制造装置的步进驱动或机床的工作台送进等的同时需要降 低直线电动机表面与电枢绕组的温度上升、提高绝缘可靠性、轻量化、降低粘性制动力的密 封直线电动机，由平板状形成的线圈构成的电枢绕组、以围住所述电枢绕组的形式框状形 成的金属制框体、及封闭所述框体的开口部的碳纤维增强树脂制壳构成，设有在封闭空间 内形成的冷媒流路(例如，参照专利文献1、2、3)。在图5、图6中，100为定子，101为框体，102为壳，103为壳固定用螺钉，104为壳 压体，105为端子板，106为冷媒供给口，107为冷媒排出口，108为电枢绕组，109为绕组固定 框架，110为冷媒流路，200为可动元件，201为励磁轭支承部件，202为励磁轭，203为永久磁铁。可动元件200为隔着励磁轭支承部件201的长度的距离而在上下具备励磁轭202， 在其四角配置励磁轭支承部件201，在励磁轭202的相互的相对面分别安装永久磁铁203而 构成。而且，在可动元件200的中空空间内插入定子100，永久磁铁203隔着磁性空隙与定 子100的电枢绕组108相对地配置。可动元件200被未图示的直线导轨等所支承。在这样的构成中，如果将规定的电流通入电枢绕组108，则由于与永久磁铁203所 产生的磁场发生作用而对可动元件200产生推力，将在箭头所示的行进方向上移动。并且， 冷媒从设置于框体101的冷媒供给口 106供给，从冷媒排出口 107排出。在此期间，冷媒在 位于电枢绕组108与壳102之间的冷媒流路110中流动，使发热的电枢绕组108冷却。这样，现有的密封直线电动机通过采用碳纤维增强树脂制壳，实现粘性制动力的 降低、轻量/高刚性化。专利文献1 日本国特许第3539493号专利文献2 日本国特开2007-312470专利文献3 日本国特开2000-4572但是，在现有的密封直线电动机中，将以围住电枢绕组的形式框状形成的框体的 材质从现有的不锈钢制变更为钛制或铝制时，虽然可以实现轻量化，但是不能实现高刚性 化，另外，使框体的材质为陶瓷制时，虽然可以实现轻量/高刚性化，但是由于材料脆，因此 为了不使陶瓷制框体的内螺纹孔加工部及金属衬套嵌入部产生裂纹等而在设计上受制约 多，存在密封直线电动机电枢尺寸变大的问题。
发明内容
本发明是基于上述问题而进行的，其目的在于提供一种在电枢尺寸、直线电动机表面与电枢绕组的温度上升、绝缘可靠性、粘性制动力方面维持现有密封直线电动机的性 能的同时，实现比以往更佳的轻量/高刚性化的密封直线电动机。为了解决上述问题，本发明如以下构成。技术方案1所述的发明为，在具备由平板状形成的线圈构成的电枢绕组；以围住电枢绕组的形式框状形成的框体；及封闭框体的开口部并且在内部设有多个冷媒流路的壳 的密封直线电动机电枢中，在框体为陶瓷制的同时，所述壳为碳纤维增强树脂制。技术方案2所述的发明为，在技术方案1所述的密封直线电动机电枢中，其特征 为，对所述陶瓷制框体不实施内螺纹孔的加工及金属衬套的嵌入，使用螺钉共同紧固所述 壳与所述框体。技术方案3所述的发明为，在技术方案1或2所述的密封直线电动机电枢中，其特 征为，所述壳使用螺钉共同紧固从外侧压紧所述壳的壳压体与所述框体。技术方案4所述的发明为，在技术方案1所述的密封直线电动机电枢中，其特征 为，使用螺钉共同紧固所述框体与用于将密封直线电动机电枢固定在外部装置侧的固定用 底座。技术方案5所述的发明为，在技术方案1所述的密封直线电动机电枢中，其特征 为，使用螺钉共同紧固所述框体与用于向所述壳内部的冷媒流路送入冷媒的冷却口。技术方案6所述的发明的特征为，具备在技术方案1至5的任意一项所述的密封 直线电动机电枢；及隔着磁性空隙与密封直线电动机电枢相对配置的同时将极性不同的多 个永久磁铁交替地相邻排列而配制的励磁，将密封直线电动机电枢与励磁的任意一方作为 定子，另一方作为可动元件，使励磁与所述密封直线电动机电枢相对地移动。根据技术方案1至6所述的发明，由于在陶瓷制框体上不进行任何内螺纹孔加工 及金属衬套嵌入等，而用螺钉或螺母等共同紧固壳、壳压体、固定用底座、冷却口等与框体， 因此可以减少为了不使陶瓷制框体的内螺纹孔加工部及金属衬套嵌入部产生裂纹等而在 设计上受到的制约，可以提供实现更佳的轻量/高刚性化的密封直线电动机。
图1是表示本发明的实施例的密封直线电动机电枢的俯视图。图2是表示本发明的实施例的密封直线电动机电枢的主视图。图3是表示本发明的实施例的密封直线电动机电枢的侧视剖视图(固定用底座部 位)。图4是表示本发明的实施例的密封直线电动机电枢的侧视剖视图(冷却口部位)。图5是现有的密封直线电动机的整体立体图。图6是沿图5的A-A线的密封直线电动机的主视剖视图。符号说明100-定子；101-框体；102-壳；103-壳固定用螺钉；104-壳压体；105-端子板； 106-冷媒供给口 ； 107-冷媒排出口 ； 108-电枢绕组；109-绕组固定框架；110-冷媒流路； 150-固定用底座A ;151-固定用底座B ;160-冷却口 A ；161-冷却口 B ；162-冷却口 C ； 200-可动元件；201-励磁轭支承部件；202-励磁轭；203-永久磁铁。
具体实施例方式以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下用图1 图4对本发明的实施例进行说明。
图1是表示本发明的实施例的密封直线电动机电枢的俯视图，图2是主视图，图3 是侧视剖视图(固定用底座部位)，图4是侧视剖视图(冷却口部位)。在图中，100为定子，101为框体，102为壳，103为壳固定用螺钉，104为壳压体，105 为端子板，106为冷媒供给口，107为冷媒排出口，108为电枢绕组，110为冷媒流路，150为 固定用底座A，151为固定用底座B，160为冷却口 A，161为冷却口 B，162为冷却口 C，另外， 在现有图5、图6中的200为可动元件，201为励磁轭支承部件，202为励磁轭，203为永久磁 铁。可动元件200为隔着励磁轭支承部件201的长度的距离而在上下具备励磁轭202，在其 四角配置励磁轭支承部件201，在励磁轭202的相互的相对面分别安装永久磁铁203，可动 元件200的构成与现有的构成完全相同。而且，在可动元件200的中空空间内插入定子100，在此时，永久磁铁203被配置成 与定子100的电枢绕组108相对。可动元件200被未图示的直线导轨等所支承。于是，如 果将规定的电流通入电枢绕组108，则由于与永久磁铁203所产生的磁场发生作用而对可 动元件200产生推力，可动元件200将在箭头所示的行进方向上移动。定子100由以下构件构成内部为中空的口字形(框状)陶瓷制框体101;为了 盖住该口字形框体101的中空而模仿框体101外形，且在内部设有多个冷媒流路110的壳 102 ；用于将壳102固定于框体101的壳固定用螺钉103 ；具有壳固定用螺钉103的穿通孔 且用于以均等的负荷将壳压紧的壳压体104 ；配置在框体101的中空内且通过固定用螺钉 或者粘结来排列固定在壳102内侧的3相电枢绕组108 ；为了向电枢绕组108供给电力而与 外部进行电连接的端子板105;用于将定子100安装于外部的装置本体的固定用底座A150、 B151 ；用于供给在壳102内的冷媒流路110中通过而冷却发热的电枢绕组108的冷媒的冷 媒供给口 106;用于排出冷媒的冷媒排出口 107;及用于将这些固定于框体101的冷却口 A160、B161、C162。框体101虽然在现有技术中为不锈钢制，但是为了实现更佳的轻量/高刚性化而 做成陶瓷制，另外，由于陶瓷与其他材料相比比较脆，因此通过在框体上不进行任何内螺纹 孔加工及金属衬套嵌入，来极力排除为了不使这些加工部产生裂纹等而在设计上受到的制 约，因此而被采用。壳102为在内部设有多个冷媒流路110的碳纤维增强树脂制。壳102与壳压体104用壳固定用螺钉103或未图示的螺母与不进行任何内螺纹孔 加工或金属衬套嵌入的框体101进行共同紧固而固定。作为构成，也存在无壳压体104的 情况。固定用底座A150、B151用固定用螺钉或螺母(未图示)与不进行任何内螺纹孔加 工或金属衬套嵌入的框体101进行共同紧固而固定。作为构成，也存在不使用螺母而在固 定用底座A150、B151的任意一方或者双方上实施内螺纹孔加工的情况。冷却口 A160、B161、C162用固定用螺钉或螺母(未图示)与不进行任何内螺纹孔 加工或金属衬套嵌入的框体101进行共同紧固而固定。作为构成，也存在不使用螺母而在 冷却口 A160、B161、C162的任意一方或者多方上实施内螺纹孔加工的情况。
另一方面，如图6所示，从可动元件200的行进方向观察的剖面形状如夹住定子 100的电枢部地呈口字形。(由于可动元件200的构成与现有的构成完全相同，因此参照现 有的图5、图6。)可动元件200由以下构件构成在定子100的壳102两侧隔着磁性空隙配置的永 久磁铁203 ；用于使永久磁铁203产生的磁通通过的由磁性体做成的励磁轭202 ；及支承这 些的励磁轭支承部件201。另外，永久磁铁203沿着可动元件的移动方向(垂直于纸面)配 置有多个，每个极间距相互成为异极。 这样构成的密封直线电动机通过将对应可动元件200与定子100的电性相对位置 的规定的电流通入电枢绕组108，与成为可动元件200的永久磁铁203所产生的磁场发生作 用而对可动元件200产生推力。在此时，由于铜损而发热的电枢绕组108被流动在冷媒流 路110中的冷媒所冷却，因此与现有技术相同，可以抑制壳102表面的温度上升。与现有技术不同的实施例得出的效果是，通过将现有的不锈钢制框状框体做成陶 瓷制，能够提供在电枢尺寸、直线电动机表面与电枢绕组的温度上升、绝缘可靠性、粘性制 动力方面与现有直线电动机相同，且实现更佳的轻量/高刚性化的密封直线电动机。仅仅使框状框体的材质陶瓷化，则由于材料脆，因此为了不使陶瓷制框体的内螺纹孔加工部及金属衬套嵌入部产生裂纹等而在设计上受制约多，密封直线电动机电枢的尺 寸变大。在本实施例中解决了这些问题。
权利要求
一种密封直线电动机电枢，其具备由平板状形成的线圈构成的电枢绕组；以围住所述电枢绕组的形式框状形成的框体；及封闭所述框体的开口部并且在内部设有多个冷媒流路的壳，其特征为，在所述框体为陶瓷制的同时，所述壳为碳纤维增强树脂制。
2.根据权利要求1所述的密封直线电动机电枢，其特征为，对所述陶瓷制框体不实施 内螺纹孔的加工及金属衬套的嵌入，使用螺钉共同紧固所述壳与所述框体。
3.根据权利要求1或2所述的密封直线电动机电枢，其特征为，所述壳使用螺钉共同紧 固从外侧压紧所述壳的壳压体与所述框体。
4.根据权利要求1所述的密封直线电动机电枢，其特征为，使用螺钉共同紧固所述框 体与用于将密封直线电动机电枢固定在外部装置侧的固定用底座。
5.根据权利要求1所述的密封直线电动机电枢，其特征为，使用螺钉共同紧固所述框 体与用于向所述壳内部的冷媒流路送入冷媒的冷却口。
6.一种密封直线电动机，其特征为，具备权利要求1至5的任意一项所述的密封直线 电动机电枢；及隔着磁性空隙与所述密封直线电动机电枢相对配置的同时将极性不同的多 个永久磁铁交替地相邻排列而配制的励磁，将所述密封直线电动机电枢与所述励磁的任意 一方作为定子，另一方作为可动元件，使所述励磁与所述密封直线电动机电枢相对地移动。
全文摘要
本发明提供一种密封直线电动机，其在电枢尺寸、直线电动机表面与电枢绕组的温度上升、绝缘可靠性、粘性制动力方面维持现有直线电动机的性能的同时，实现比以往更佳的轻量/高刚性化。具体为，在密封直线电动机电枢中具备由平板状形成的线圈构成的电枢绕组(108)；以围住电枢绕组(108)的形式框状形成并且没有内螺纹孔的加工及金属衬套的嵌入等的陶瓷制框体(101)；及封闭框体(101)的开口部并且在内部设有多个冷媒流路(110)的碳纤维增强树脂制壳(102)。
文档编号H02K41/02GK101841223SQ20101012264
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月3日 优先权日2009年3月17日
发明者贞包健一, 鹿山透 申请人:株式会社安川电机