电机定子装置和真空电机的制作方法

本发明涉及电机，尤其涉及一种电机定子装置和真空电机。

背景技术：

1、半导体行业对能够在真空中可靠运行的直线电机的需求正在迅速增加。尤其是生产光刻设备和自动化晶圆检测设备，需要直线电机实现纳米级精度和超高速定位。

2、为了使直线电机在真空状态下的稳定运行，要求直线电机不能出现放气现象。因此真空电机的密封性是一个非常重要的关键点，因为它不仅会扰乱真空条件，还会导致产品缺陷。

3、电机发热对设备的整体热形变及精度的影响是无法通过算法补偿的，因此需保证电机冷却系统可以有效控制电机和整体温升，而线圈组件作为真空运动机构的热源，为了使直线电机在工作过程中能够稳定输出，或为了进一步提高直线电机的输出性能，需要对直线电机的线圈进行冷却。尤其当直线电机应用于真空设备中时，由于真空电机内为真空环境，无法通过空气进行散热，空气散热途径只有热传导，必须对线圈进行主动冷却操作。现有技术中，冷却方式包括自然冷却、空气冷却和水冷板冷却。通常采用水冷板的冷却方式对真空电机内的线圈进行冷却，但水冷板的冷却方式中，线圈产生热量需要经过热传导至冷却组件，再由冷却组件带走热量。这种冷却方式由于线圈产生的热量需要经过冷却组件壳体、以及壳体填充介等多种介质的传热，传热路径较长，导致散热能力受到限制。

4、因此，有必要提供一种新型的电机定子装置和真空电机以解决现有技术中存在的上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电机定子装置和真空电机，能使冷却介质直接与线圈接触而对线圈散热，大大提升了线圈的散热效率，解决了现有技术中传热路径较长所导致散热效率低的问题，而且通过设置冷却介质流道有利于引导冷却介质流动，使得冷却介质能对线圈的各区域实现全面散热，有利于提高线圈的散热效率。

2、为实现上述目的，本发明的所述电机定子装置包括线圈组件、第一壳体、第二壳体和冷却管路组件，所述第一壳体与所述第二壳体盖合形成容纳腔体；所述线圈组件包括至少一个线圈单元，所述线圈单元固定设置于所述容纳腔体内；所述第一壳体的内底部和/或所述第二壳体的内底部设置有隔离件，所述隔离件朝远离所述内底部的方向外凸设置，以将所述容纳腔体分隔形成冷却介质流道，且所述冷却介质流道围绕所述线圈单元设置；所述冷却管路组件包括与所述容纳腔体连通的冷却介质输入管路和冷却介质输出管路，以使冷却介质于所述冷却介质流道内流动带走所述线圈单元产生的热量。

3、本发明的所述真空电机，包括电机动子装置和所述的电机定子装置。

4、本发明的所述电机定子装置和包括所述电机定子装置的所述真空电机的有益效果在于：通过所述线圈组件包括至少一个线圈单元，所述线圈单元固定设置于所述容纳腔体内；所述冷却管路组件包括与所述容纳腔体连通的冷却介质输入管路和介质输出管路，以使冷却介质于冷却介质流道内流动带走所述线圈单元产生的热量，即所述容纳腔体除设置线圈单元的空间外都充满冷却介质，使得线圈单元完全沉浸于冷却介质内，从而在真空环境下，冷却介质能直接与线圈接触而对线圈散热，大大提升了线圈的散热效率，解决了现有技术中传热路径较长所导致散热效率低的问题。同时，通过所述第一壳体的内底部和/或所述第二壳体的内底部设置有隔离件，所述隔离件朝远离所述内底部的方向外凸设置，以将所述容纳腔体分隔形成冷却介质流道，且所述冷却介质流道围绕所述线圈单元设置，通过隔离件即可将容纳腔体分隔形成围绕所述线圈单元设置的冷却介质流道，结构简单，设计巧妙，使得冷却介质能对线圈的各区域实现全面散热，而且设置冷却介质流道有利于引导冷却介质流动，有利于提高线圈的散热效率。

5、优选的，所述电机定子装置还包括密封件，所述密封件环设于所述第一壳体与所述第二壳体的接合处。其有益效果在于：保证了所述容纳腔体的真空密封性，使得所述容纳腔体具有真空度低、密封性好、放气率低、漏率低等优点，而且能使具备该电机定子装置的真空电机适用于真空度在1e-5pa的高真空环境使用。

6、优选的，所述隔离件包括线圈固定凸台，所述第一壳体的内底部和/或所述第二壳体的内底部固定设置有所述线圈固定凸台，所述线圈单元设置于所述线圈固定凸台，所述线圈单元和所述线圈固定凸台将所述容纳腔体分隔形成所述冷却介质流道。其有益效果在于：线圈固定凸台不仅能对线圈单元进行定位固定，而且还能将所述容纳腔体分隔形成所述冷却介质流道，从而有利于引导冷却介质流动，使得冷却介质能对线圈的各区域实现全面散热，提高了线圈的散热效率。

7、优选的，所述隔离件还包括流道隔离凸台，所述第一壳体的内底部和/或所述第二壳体的内底部固定设置有所述流道隔离凸台，所述流道隔离凸台的顶面与壳体盖合端面平齐设置，所述线圈单元、所述流道隔离凸台和所述线圈固定凸台将所述容纳腔体分隔形成所述冷却介质流道。其有益效果在于：通过设置不同形状的所述流道隔离凸台，再配合所述线圈单元和所述线圈固定凸台，从而能将所述容纳腔体隔断分离为预设形状的冷却介质流道，从而能对冷却介质起到很好的导流作用，使得冷却介质沿冷却介质流道流动，以使冷却介质能对线圈的各区域实现全面散热，散热效率更高，而且设置不同形状的所述流道隔离凸台能增加冷却流道的数量，有利于提升线圈的冷却效果。

8、进一步优选的，所述流道隔离凸台包括第一流道隔离凸台和第二流道隔离凸台，所述第一流道隔离凸台固定设置于所述第一壳体的内底部，且所述第一流道隔离凸台的顶面与所述第一壳体的第一盖合端面平齐设置，所述第二流道隔离凸台固定设置于所述第二壳体的内底部，且所述第二流道隔离凸台的顶面与所述第二壳体的第二盖合端面平齐设置，所述第一流道隔离凸台与所述第二流道隔离凸台在所述第一壳体与所述第二壳体盖合时抵持设置。其有益效果在于：结构简单，设计巧妙，不仅能使线圈之间形成有效分隔，从而对冷却介质起到很好的导流作用，使得冷却介质沿冷却介质流道流动，以使冷却介质能对线圈的各区域实现全面散热，散热效率更高，而且增加冷却流道的数量，有利于提升线圈的冷却效果。

9、优选的，所述线圈单元包括线圈组，所述第一壳体的内底部固定设置有所述线圈固定凸台，所述线圈组设置于所述线圈固定凸台，且所述第一壳体上的所述线圈固定凸台与所述第二壳体的内底部抵持设置或与所述第二壳体上的所述线圈固定凸台抵持设置。其有益效果在于：所述线圈组设置于所述线圈固定凸台，结构更为简单，提高了容纳腔体的空间利用率，通过所述第一壳体上的所述线圈固定凸台与所述第二壳体的内底部抵持设置或所述第二壳体上的所述线圈固定凸台抵持设置，使得能对冷却介质起到很好的导流作用，从而使冷却介质沿冷却介质流道流动，以使冷却介质能对线圈的各区域实现全面散热，散热效率更高，而且增加冷却流道的数量，有利于提升线圈的冷却效果。

10、优选的，所述线圈单元包括线圈组和线圈固定件，所述线圈组设置于所述线圈固定件，所述线圈固定件的一端部与所述第一壳体上的所述线圈固定凸台固定设置，所述线圈固定件的另一端部与所述第二壳体的内底部抵持设置或与所述第二壳体上的所述线圈固定凸台抵持设置。其有益效果在于：所述线圈组设置于所述线圈固定件，加工给为简单方便，通过所述线圈固定件的一端部与所述第一壳体上的所述线圈固定凸台固定设置，所述线圈固定件的另一端部与所述第二壳体的内底部抵持设置或所述第二壳体上的所述线圈固定凸台抵持设置，使得能对冷却介质起到很好的导流作用，从而使冷却介质沿冷却介质流道流动，以使冷却介质能对线圈的各区域实现全面散热，散热效率更高，而且增加冷却流道的数量，有利于提升线圈的冷却效果。

11、优选的，所述线圈固定凸台的顶面面积小于所述线圈组的内径，所述线圈组与所述第一壳体的内壁之间的距离大于0，所述线圈组与所述第二壳体的内壁之间的距离大于0。其有益效果在于：通过所述线圈固定凸台的顶面面积小于所述线圈组的内径，使得冷却介质能对线圈组的内部的线圈进行散热冷却；通过所述线圈组与所述第一壳体的内壁和所述第二壳体的内壁的距离均大于0，使得冷却介质能流经线圈组与第一壳体的内壁（内底部和侧壁）之间、以及线圈组与所述第二壳体的内壁（内底部和侧壁）之间，从而使得冷却介质能对线圈的各区域实现全面散热，散热效率更高。

12、优选的，所述第一壳体和/或所述第二壳体设有与冷却介质输入管路连通的导气腔体，所述线圈固定凸台设有若干导气通道，所述导气通道连通所述导气腔体和所述冷却介质流道。其有益效果在于：因线圈单元设置于所述线圈固定凸台，线圈组靠近所述线圈固定凸台的温度会较线圈组远离所述线圈固定凸台的温度高，冷却介质从所述线圈固定凸台上设置的导气通道流入冷却介质流道内，使得冷却介质先对线圈组的内部进行冷却，再对线圈组的外部冷却，线圈冷却效果会更好。

13、优选的，所述线圈单元包括至少一个线圈组，当所述线圈组的线圈数目至少为2，所述线圈组具有以下特征：所述线圈组的至少2个线圈层叠设置，且所述线圈组中线圈的缠绕方向与相邻所述线圈组中线圈的缠绕方向相反。其有益效果在于：使得所述线圈组中线圈的线尾能与相邻所述线圈组中线圈的线头连接，省去了相邻所述线圈组之间的过线，减少了整个线圈组的高度尺寸，节省了容纳腔体内设置线圈的空间，使得容纳腔体内能有更多的空间作为冷却介质流道，有利于提升线圈的冷却效果。

14、优选的，所述冷却介质流道正投影于第一壳体的内底部或所述第二壳体的内底部形成的流道投影为n形结构、m形结构、回字形结构、盘山形结构和田字形结构中的至少一种。其有益效果在于：即根据线圈的形状和所述容纳腔体的空间，而设计所述冷却介质流道，使得提高了容纳腔体的空间利用率，而且有利于提升线圈的冷却效果。

15、优选的，所述流道隔离凸台包括设置于所述第一壳体的第一流道隔离凸台和设置于所述第二壳体的第二流道隔离凸台，所述第一流道隔离凸台和所述第二流道隔离凸台沿所述容纳腔体的长度方向设置，以将所述容纳腔体分隔成2个且一端连通的线圈收容腔，且所述冷却介质输入管路和所述冷却介质输出管路分别与2个所述线圈收容腔连通；所述第一壳体的内底部和所述第二壳体的内底部于2个所述线圈收容腔内均设置有所述线圈固定凸台，且所述线圈固定凸台与所述第一流道隔离凸台和所述第二流道隔离凸台平行设置，所述线圈固定件与所述第一壳体上的所述线圈固定凸台和所述第二壳体上的所述线圈固定凸台抵持设置，以将所述线圈收容腔分隔形成u形冷却介质流道。其有益效果在于：通过流道隔离凸台和线圈固定凸台将所述容纳腔体分设为两个连通的u形冷却介质流道，即冷却介质流道整体呈现为2个套设的n形结构，使得能对冷却介质起到很好的导流作用，从而使冷却介质沿冷却介质流道流动，以使冷却介质能对线圈的各区域实现全面散热。

16、优选的，所述电机定子装置还包括相连接的馈通转接件和电馈通，所述馈通转接件固定设置于所述第一壳体，所述线圈组的引出线贯穿所述馈通转接件且与所述电馈通连接，且所述馈通转接件与所述第一壳体的连接处设置有密封件密封。其有益效果在于：使得具备该电机定子装置的真空电机可适应于中、低真空度下的使用环境使用。

17、优选的，所述电机定子装置还包括接口连接件，所述接口连接件包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件固定设置于所述第一壳体，所述第二连接件固定设置于所述第二壳体，所述第一连接件和第二连接件设置有若干外接接口，所述冷却介质输入管路和所述冷却介质输出管路固定设置于所述第一连接件。其有益效果在于：通过接口连接件集成设置外接接口，使得不仅能便于连接其他部件，而且所述第一连接件和所述第二连接件配合能将所述第一壳体和所述第二壳体夹紧固定。

18、优选的，所述第一壳体的第一盖合端面环设有卡合凸起和卡合凹槽中的任意一种，所述第二壳体的第二盖合端面盖合面环设有所述卡合凸起和所述卡合凹槽中的另一种，所述第一壳体与所述第二壳体通过所述卡合凸起卡接于所述卡合凹槽而密封固定。其有益效果在于：所述第一壳体与所述第二壳体固定简单方便，且所述卡合凸起和所述卡合凹槽环设于盖合端面，有利于提高所述容纳腔体的真空密封性。