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TWI449309B - Sealed linear motor armature and sealed linear motor - Google Patents

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TWI449309B
TWI449309B TW097120625A TW97120625A TWI449309B TW I449309 B TWI449309 B TW I449309B TW 097120625 A TW097120625 A TW 097120625A TW 97120625 A TW97120625 A TW 97120625A TW I449309 B TWI449309 B TW I449309B
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TW
Taiwan
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linear motor
armature
case
shell
flow path
Prior art date
Application number
TW097120625A
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English (en)
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TW200910739A (en
Inventor
Toru Shikayama
Muhammad Enamul Kabir
Akihito Toyota
Kenichi Sadakane
Shusaku Yoshida
Mitsuhiro Matsuzaki
Original Assignee
Yaskawa Denki Seisakusho Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Denki Seisakusho Kk filed Critical Yaskawa Denki Seisakusho Kk
Publication of TW200910739A publication Critical patent/TW200910739A/zh
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Description

密封線性馬達電樞及密封線性馬達
本發明為：用於半導體製造裝置之載物台的驅動、或用來推進工作母機的工作台；並要求可降低線性馬達表面與電樞捲線的溫度上升、提高絶緣可靠性、輕量化、降低黏性制動力的密封線性馬達電樞及密封線性馬達。
傳統的密封線性馬達電樞及密封線性馬達，是由殼包覆電樞捲線，並藉由使冷媒流動於設在電樞捲線與殼之間的冷媒流路，而由冷媒來回收電樞捲線所產生的熱，進而降低線性馬達表面的溫度上升(譬如，請參考專利文獻1、2、3、4、5、6)。
第34圖是顯示第1習知技術之密封線性馬達的整體立體圖。
在第34圖中，100為密封線性馬達電樞(以下，簡稱為電樞)，101為端子台，102為冷媒供給口，103為冷媒排出口，110為框體，120為殼，200為場磁體，201為永久磁鐵，202為磁軛，203為磁軛支承構件。雖然在第34圖的立體圖中有部分被遮住，但場磁體200是由以下的構件所構成：2個磁軛202，該2的磁軛202是在上下方向形成對向；和磁軛支承構件203，該磁軛支承構件203是配置在該磁軛202之間；及永久磁鐵201，該永久磁鐵201是分別組裝於該磁軛202之彼此對向的面上，磁軛 202與磁軛支承構件203於組裝後的形狀，從進行方向的剖面來觀看的話，是由端部形成開口的構造形成略呈ㄈ字狀的剖面形狀。
第35圖是第34圖之密封線性馬達所使用的電樞的整體立體圖。
電樞100是被插入形成ㄈ字狀剖面之場磁體200的開口空間內，在該場合中，被收納於電樞100內部之圖面中未顯示的電樞捲線是隔著磁性空隙而配置成面向永久磁鐵201。場磁體200是被圖面中未顯示的線性導具或者直線滾動導具、或靜壓軸承導具等所支承，而可對電樞100形成相對移動。
第36圖，是從第35圖上方所觀看之電樞的俯視圖，針對說明上的考量，是顯示切開殼120的局部而可清楚看見內部構造的圖面。第37圖，是沿著第36圖中A-A線的側剖面圖。
在圖面中，104為電樞捲線，105為基板，106為注模樹脂，107為基板固定用螺栓，108為O型環，109為O型環固定用螺栓，130為冷媒流路。電樞100是在形成框狀之金屬製框體110的內部，將電樞捲線104配置於基板105的兩面，並於周圍利用注模樹脂106形成一體，且利用基板固定用螺栓107與框體110形成固定。框體110的兩開口部是採用以相同金屬製的平板狀殼120所覆蓋，並於外周形成熔接。金屬製的框體110與殼120譬如可採用不鏽鋼。在注模樹脂106的上表面與殼120之間形成有冷 媒流路130。在框體110設有用來供給或排出冷媒的配管，在該配管的前端，冷媒供給口102與冷媒排出口103是透過O型環108而被O型環固定用螺栓109鎖緊固定以避免洩漏。當冷媒由冷媒供給口102所提供時，如第36、37圖的箭號所示，是平均地流過注模樹脂106的上面與殼120之間的冷媒流路130。此外，在框體110組裝有用來對電樞捲線104供給電力的端子台101，而端子台101與電樞捲線104則由導線(圖面中未顯示)所連接。
構成上述說明的密封線性馬達，是藉由使對應於場磁體與密封線性馬達電樞之電氣性相對位置的電流流動於電樞捲線，當成永久磁鐵所產生的磁場而對場磁體200產生推力。此時因銅損(copper loss)而發熱的電樞捲線104是利用流經冷媒流路130的冷媒來冷卻，故可抑制殼120的表面溫度上升。不僅如此，雖然傳統上是採用導電率極低且具有絶緣性的氟系不活性冷媒(譬如，住友3M公司所製造的氫氟醚化合物(HFE))，但亦可採用熱傳導率與比熱更大且熱回收力更高的水(也包括純水及超純水)，來取代氟系不活性冷媒，可更進一步將殼120的表面溫度上升抑制的更低。
此外，在使用不鏽鋼製殼的場合中，是利用永久磁鐵相對於殼的移動，而對不鏽鋼的殼發生渦電流，而產生成為場磁體之行走阻抗的黏性制動力。發生於習知技術之密封線性馬達電樞的渦電流如第38圖(a)所示。在殼120的表面，於面向永久磁鐵201的位置發生大型的渦電流 151。而使該渦電流151形成細分化的方法，是在殼設置裂縫(slit)。
第39圖是顯示第2習知技術的密封線性馬達，其中(a)為其整體立體圖，(b)則是從(a)的X方向所觀看之B-B線的正剖面圖。
在圖面中，100為密封線性馬達電樞(以下，簡稱為電樞)，101為端子台，102為冷媒供給口，103為冷媒排出口，110為框體，120為殼，200為場磁體，201為永久磁鐵，202為磁軛，203為磁軛支承構件，104為電樞捲線，105為基板，106為注模樹脂，107為基板固定用螺栓，108為O型環，130為冷媒流路，160為殼固定用螺栓，161為殼壓板。在本文中，雖然場磁體200在第39圖的立體圖中有部分被遮蔽，卻是由以下的構件所構成：2個磁軛202，該2的磁軛202是在上下方向形成對向；和磁軛支承構件203，該磁軛支承構件203是配置在該磁軛202之間；及永久磁鐵201，該永久磁鐵201是分別組裝於該磁軛202之彼此對向的面上，磁軛202與磁軛支承構件203於組裝後的形狀，從進行方向的剖面來觀看的話，是由端部形成開口的構造形成略呈口字狀的剖面形狀。
第40圖是第39圖之密封線性馬達所使用的電樞的整體立體圖。
電樞100是被插入形成口狀剖面之場磁體200的開口空間內，在該場合中，被收納於電樞100內部的電樞捲線104是隔著磁性空隙而配置成面向永久磁鐵201。場磁體 200是被圖面中未顯示的線性導具或者直線滾動導具、或靜壓軸承導具等所支承，而可對電樞100形成相對移動。
第41圖，是從第40圖上方所觀看之電樞的俯視圖，針對說明上的考量，是顯示切開殼120的局部而可清楚看見內部構造的圖面。第42圖，是沿著第41圖中A-A線的側剖面圖。在第41圖中，103為冷媒排出口。
電樞100是在形成框狀之框體110的內部，將由平板狀的線圈所形成的電樞捲線104配置於基板105的兩面，並在其周圍由注模樹脂106形成一體，且利用基板固定用螺栓107而與框體110形成固定。在框體110上，於開口部的表面設有可供O型環108嵌入的溝，將O型環108插入該溝，並從上方以平板狀的殼120覆蓋。接著，利用殼壓板161與殼固定用螺栓160將殼120的邊緣固定於框體110。譬如，框體110的材質可採用不鏽鋼之類的非磁性金屬，基板105可採用玻璃纖維強化塑膠(GFRP)，殼120可採用相同的不鏽鋼或GFRP、碳纖維強化塑膠(CFRP)、聚碳酸酯等。
在注模樹脂106的上表面與殼120之間形成有冷媒流路130。在框體110設有用來供給或排出冷媒的配管，在該配管的前端組裝有冷媒供給口102與冷媒排出口103。當冷媒由冷媒供給口102所提供時，如第41圖的箭號所示，是平均地流過注模樹脂106的上面與殼120之間的冷媒流路130。此外，在框體110組裝有用來對電樞捲線104供給電力的端子台101，而端子台101與電樞捲線104 則由導線(圖面中未顯示)所連接。
構成上述說明的密封線性馬達，是藉由使對應於場磁體200與電樞100之電氣性相對位置的電流流動於電樞捲線104，當作永久磁鐵201所產生的磁場而對場磁體200產生推力。此時因銅損而發熱的電樞捲線104是利用流經冷媒流路130的冷媒來冷卻，故可抑制殼120的表面溫度上升。不僅如此，雖然傳統上是採用導電率極低且具有絶緣性的氟系不活性冷媒(譬如，住友3M公司所製造的氫氟醚化合物(HFE))，但亦可採用熱傳導率與比熱更大且熱回收力更高的水(也包括純水及超純水)，來取代氟系不活性冷媒，可更進一步將殼120的表面溫度上升抑制的更低。
此外，也能採用陶瓷作為殼的材質，並構成在殼的內部設置大量的冷媒流路與支柱。相同地，可採用水作為冷媒，並可將殼之表面溫度上升抑制成極低。
〔專利文獻1〕日本實開平6-41381號公報(第5~6頁，第1圖)
〔專利文獻2〕日本特開2001-238428號公報(第5~6頁，第2圖)
〔專利文獻3〕日本特開2002-27730號公報(第3~5頁，第1圖)
〔專利文獻4〕日本特開2004-312877號公報(第4~5頁，第1圖)
〔專利文獻5〕日本特開2005-20671號公報(第4~ 6頁，第4圖)
〔專利文獻6〕日本特開2001-284247號公報(第5~9頁，第2圖)
在傳統的密封線性馬達電樞及密封線性馬達中具有以下的問題。
(1)由於是使用水來作為冷媒，水將侵入注模樹脂的小孔或與基板之間的間隙，而產生電樞捲線的絕緣阻抗下降或絶緣破壞。
(2)為了避免(1)的問題，而增加電樞捲線與冷媒流路間之注模樹脂的厚度、或者設置新的絶緣層時，必須對應於所增加的厚度量來降低電樞捲線的厚度，如此一來，使得特定推力的電流變大、銅損變大，連帶使電樞捲線與殼表面之溫度上升也變大。
(3)此外，由於絶緣層變厚而使從電樞捲線到冷媒流路為止的熱阻抗變大，以致通電時電樞捲線的溫度上升量大增，並使熱時間常數(thermal time constant)也變大。如此一來，在頻繁地通電或連續通電的使用時，恐有電樞捲線燒毀之虞。
(4)在(2)中，可藉由以殼來取代電樞捲線而實施薄形化，避免(2)(3)的問題。但是，冷媒的壓力將導致變薄的殼朝外側膨脹，並導致永久磁鐵與殼之間的空隙 變小，故將因為殼的變形而引發與永久磁鐵產生接觸的問題。
(5)此外，藉由永久磁鐵相對於殼的移動，將於不鏽鋼的殼發生渦電流，而產生成為場磁體之行走阻抗的黏性制動力。為了降低該黏性制動力，而在殼設置裂縫，並採用防漏薄片黏接固定於裂縫的位置。但是，在長期間使用的場合中，恐有因黏接劑的剝離而導致冷媒從裂縫洩漏之虞。
(6)另外，為了避免(1)的問題，可在陶瓷製殼的內部設置大量的冷媒流路與支柱，並藉由使冷媒流經上述部位，避免絕緣阻抗的下降或絶緣破壞的產生。但是，由於在電樞捲線的上面配置著大量的殼的支柱，發生於電樞捲線的熱將傳導至該支柱，而使殼表面的溫度上升變高。
(7)不僅如此，在(6)中，由於在陶瓷製殼的內部存有大量的支柱，且冷媒流路剖面變的細小，而導致冷媒流路的配管阻抗變得極大。一旦為了克服該配管阻抗而流通特定流量的冷媒，將使壓力大增。如此一來，由於極大的冷媒壓力作用於陶瓷，以致在應力集中的支柱根部附近，對陶瓷造成破壞。特別是陶瓷是具有脆性，因此容易受到冷媒的壓力增大而導致破壞。
(8)為了避免(7)的問題，而考慮降低冷媒的流量，以使壓力下降。但是，一旦冷媒的流量下降將導致冷媒的熱回收率惡化，電樞捲線與殼表面的溫度上升將攀高。
(9)相同地，為了避免(7)的問題，考慮以減少支柱數量的方式來降低配管阻抗。但是，一旦大幅地減少支柱的數量將使作用於每支支柱根部的的壓力變大，同樣將對陶瓷製的殼造成破壞。
(10)此外，在構成電樞的構件之中，佔有最大重量的是框體。由於框體上必須有可供捲線固定用螺栓停留的凸部、及可供O型環插入的溝，而無法避免地使剖面尺寸變大且重量大增。此外，殼壓板是僅次於框體的重物。如此一來，使得電樞重量大增。
本發明是為了解決上述問題而研發的發明，本發明的目的是提供一種：可提高水冷式密封線性馬達電樞的絶緣可靠性，並降低線性馬達表面與電樞捲線雙方的溫度上升，不僅如此，即使增加冷媒壓力也不會招致殼被破壞地抑制殼的變形，且能達成電樞的輕量化，並降低黏性制動力的密封線性馬達電樞及密封線性馬達。
為了解決上述問題，本發明是以下述的方式構成。
請求項1所記載的發明，是具備以下構件的密封線性馬達電樞：電樞捲線，該電樞捲線是由具有兩端部的線圈所構成；和框體，該框體是形成包圍前述電樞捲線；及平板狀的殼，該平板狀的殼是用來密閉前述框體的開口部，其特徵為：前述殼是由第1殼及第2殼所構成，在前述第1殼的內部設置第1冷媒流路，並將前述第1冷媒流路配 置於前述電樞捲線之其中一個端部的對面；在前述第2殼的內部設置第2冷媒流路，並將前述第2冷媒流路配置於前述電樞捲線之另一個端部的對面。
此外，請求項2所記載的發明，為請求項1所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：前述第1冷媒流路及第2冷媒流路是形成蛇行狀。
此外，請求項3所記載的發明，是請求項1或2所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：在前述第1殼及第2殼之未形成有前述第1冷媒流路及第2冷媒流路的位置設置長孔。
此外，請求項4所記載的發明，是請求項1所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：前述第1殼及第2殼，分別是由在表面形成有凹部而構成的2張薄板構件之間，採用使該凹部彼此面對的方式並利用擴散接合(diffusion bonding)而構成一體，並將由前述凹部的彼此面對所產生的空洞作為前述第1冷媒流路及第2冷媒流路。
此外，請求項5所記載的發明，是請求項1所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：前述第1殼及第2殼分別是由以下的構件構成一體：薄壁管，該薄壁管是朝向前述電樞捲線的長度方向而並列成複數個；及方型構件，該方型構件是利用錫銲而接合於前述薄壁管的端面；並且將前述薄壁管的內部作為前述第1冷媒流路及第2冷媒流路。
此外，請求項6所記載的發明，是請求項4所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：構成前述第1殼的前述薄 板構件為銅製薄板構件，而構成前述第2殼的前述薄板構件為不鏽鋼製薄板構件，前述第1殼及第2殼是藉由擴散接合而使銅製薄板構件與不鏽鋼製薄板構件構成一體，並使前述銅製薄板構件朝向前述電樞捲線側而配置。
請求項7所記載的發明，是具備以下構件的密封線性馬達電樞：電樞捲線，該電樞捲線是由具有兩端部的線圈所構成；和框體，該框體是形成包圍前述電樞捲線；及平板狀的殼，該平板狀的殼是用來密閉前述框體的開口部，其特徵為：前述殼是由第1殼及第2殼所構成，前述電樞捲線是由集中捲線線圈所形成，並在前述第1殼及第2殼的內部設有第1冷媒流路及第2冷媒流路與支柱，在前述電樞捲線之集中捲線的線圈的兩端部對面配置前述第1冷媒流路及第2冷媒通路，並在前述電樞捲線之集中捲線的線圈空心(air core)上面配置有前述支柱，在前述電樞捲線與前述框體之間設有間隙，。
此外，請求項8所記載的發明，是請求項7所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：設有用來固定前述電樞捲線的捲線固定構件，並將前述電樞捲線透過前述捲線固定構件而機械性地固定於前述第1殼及第2殼。
此外，請求項9所記載的發明，是請求項7或8所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：是將優良熱傳導性材插入前述電樞捲線與前述第1殼及第2殼之間。
此外，請求項10所記載的發明，是請求項7或8所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：前述電樞捲線與前 述第1殼及第2殼是利用黏接方式而形成固定。
此外，請求項11所記載的發明，是請求項7所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：在前述間隙嵌入有隔熱材。
此外，請求項12所記載的發明，是請求項7所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：前述第1殼及第2殼內部的冷媒流路是配置成：在厚度方向上，從前述第2殼之各自的板厚中心靠近前述電樞捲線側。
此外，請求項13所記載的發明，是請求項7所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：在前述第1殼及第2殼的內部設有朝前述第1冷媒流路及第2冷媒流路側突出的凸部。
此外，請求項14所記載的發明，是請求項7或8所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：前述第1殼及第2殼，是由在表面形成有凹部而構成的2張金屬製薄板構件之間，採用使該凹部彼此面對的方式並利用擴散接合而構成一體，並將由前述凹部的彼此面對所產生的空洞作為前述第1冷媒流路及第2冷媒流路。
此外，請求項15所記載的發明，是請求項7或8所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：前述第1殼及第2殼，是由在表面形成有凹部的2張碳纖維強化塑膠製薄板構件之間，採用使該凹部彼此面對的方式並藉由黏接方式或機械性結合而構成一體，並且將前述凹部彼此面對而形成的空洞作為前述第1冷媒流路及第2冷媒流路。
此外，請求項16所記載的發明，是請求項1或7所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：在將執行線性馬達之長行程化作為目的的場合中，是對應於該線性馬達之電樞的長度在推力發生方向上的延長，而至少採用前述第1殼及第2殼，並在垂直於該第1殼及第2殼的推力方向之方向上的厚度空間範圍內，執行該第1殼及第2殼內部之第1冷媒流路及第2冷媒流路間的延長連接。
此外，請求項17所記載的發明，是請求項16所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：前述第1殼及第2殼之軸方向端部的其中一側是於厚度方向上具有階梯形狀，而分別成為該殼的連接部，並且設有與前述冷媒通路連通的階梯部，該階梯部的其中任一個是對另一個對向配置成上下顛倒後形成嵌合。
此外，請求項18所記載的發明，是請求項16所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：採用使前述第1殼及第2殼之軸方向端部的其中一側分別成為該殼的連接部的方式，使前述第1殼與前述第2殼之其中任一個的連接部具有凹部，而另一個連接部具有凸部，且前述凹凸部是與冷媒通路連通，並使該兩連接部彼此嵌合。
此外，請求項19所記載的發明，是請求項16所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：前述第1殼及第2殼之軸方向端部的其中一側具有連接部，該連接部是延伸成分別與前述冷媒通路連通的直線狀或L字型；且在該第1殼及第2殼的連接部對向配置有中空形狀的接頭而形成嵌 合。
此外，請求項20所記載的發明，是請求項17所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：前述第1殼及第2殼之間是構成：利用擴散接合使不鏽鋼或銅形成一體化；或者利用黏接方式或機械性結合使碳纖維強化塑膠所構成的薄板構件形成一體化。
此外，請求項21所記載的發明，是請求項19所記載的密封線性馬達電樞，其特徵為：前述第1殼及第2殼及前述接頭，是構成：利用擴散接合使不鏽鋼或銅形成一體化；或者利用黏接方式或機械性結合使碳纖維強化塑膠所構成的薄板構件形成一體化。
此外，請求項22所記載的發明，其特徵為具備：密封線性馬達電樞，該密封線性馬達電樞是請求項1~21之其中任一項所記載的密封線性馬達電樞；及場磁體，該場磁體是隔著磁性空隙而與前述密封線性馬達電樞形成對向配置，並緊鄰於複數個交錯且極性不同的永久磁鐵而並列配置，將前述密封線性馬達電樞與前述場磁體的其中任一個作為定子，並將另一個作為可動構件，而使前述場磁體與前述密封線性馬達電樞形成相對性的行走。
根據請求項1所記載的發明，由於在第1殼及第2殼的內部設有第1冷媒流路及第2冷媒流路，因此冷媒不會直接接觸電樞捲線及覆蓋著電樞捲線的注模樹脂。如此一 來，即使採用水作為冷媒也能解決電樞捲線之絕緣阻抗降低或絶緣破壞的問題。不僅如此，由於在電樞捲線的兩端部對面形成有第1冷媒流路及第2冷媒流路，故能有效率地以冷媒來回收電樞捲線所產生的熱，並可大幅地降低電樞捲線的溫度上升。此外，由於冷媒可回收熱，而從冷媒對殼形成熱傳達，進而熱傳導至殼全體。由於熱擴散至殼全體而形成散熱，故可降低殼表面的溫度上升。不僅如此，由於殼內部之冷媒流路的寬度較習知技術更小，故可抑制隨著冷媒壓力而朝殼外側的膨脹。
根據請求項2所記載的發明，由於請求項2所記載之第1冷媒流路及第2冷媒流路的形狀是形成蛇行狀，故可增加線圈兩端部上面的導熱面積，相較於請求項1的發明，可更進一步降低電樞捲線的溫度上升。
根據請求項3所記載的發明，由於設在第1殼及第2殼的長孔使渦電流形成細分化，故可降低黏性制動力。不僅如此，由於長孔是設在不會接觸冷媒流路之殼的厚壁部分，因此完全不會產生冷媒從長孔洩漏的情形。
根據請求項4、5所記載的發明，由於第1殼及第2殼是利用擴散接合使2張薄板構件而形成一體而於內部形成冷媒流路，或者第1殼及第2殼是採用複數的薄壁管與方型構件並利用錫銲接合而形成一體，故可獲得請求項1、2、3所記載的效果。
根據請求項6所記載的發明，由於在電樞捲線的線圈邊上面配置著熱傳導率高的銅製薄板構件，使電樞捲線所 發生的熱有效率地傳導至銅製薄板構件，並在另一個殼側配置熱傳導率低的不鏽鋼製薄板構件，而使熱不易傳導至殼表面，故可降低電樞捲線與第1殼及第2殼表面之雙方的溫度上升。
根據請求項7所記載的發明，由於在殼的內部設有冷媒流路，因此冷媒不會直接接觸電樞捲線。如此一來，即使採用水作為冷媒，也能解決電樞捲線的絕緣阻抗降低或絶緣破壞的問題。
此外，由於在電樞捲線的集中捲線線圈兩端部上面形成有冷媒流路，故能有效率地以冷媒來回收電樞捲線所產生的熱，並可降低電樞捲線的溫度上升。
此外，由於在集中捲線線圈空心的上面形成有支柱，因此電樞捲線的熱不易朝支柱傳遞，可降低殼表面全體的溫度上升。
不僅如此，由於將電樞捲線組裝於殼，並在電樞捲線與框體之間設有間隙，因此電樞捲線的熱不易朝框體傳遞，可降低電樞表面全體的溫度上升。
除此之外，即使冷媒的壓力大增，由於具有支柱故可抑制殼的變形。因為上述的緣故，而不具有用來固定殼與框體間之O型環或電樞捲線的凸部，故可縮小框體的剖面尺寸，並可降低框體的重量。如此一來，由於可省略殼壓板，因此可大幅地降低電樞全體的重量。
根據請求項8所記載的發明，設有用來收納電樞捲線的捲線固定構件，且該捲線固定構件與殼之間是形成機械 性的締結，而使得電樞捲線所承受之推力的反作用，透過殼而被框體所支承。藉此，電樞可發生充分的推力，而獲得與請求項7相同的效果。特別是由於電樞捲線是透過捲線固定構件而固定於殼，故可省略傳統上用來固定電樞捲線之框體的凸部，而形成可實現框體輕量化的構造。
根據請求項9所記載的發明，由於電樞捲線與殼之間插入有優良熱傳導性材，故能有效率地將發生於電樞捲線的熱朝殼的冷媒流路傳導，可大幅地降低電樞捲線的溫度上升。
根據請求項10所記載的發明，由於電樞捲線與殼是利用黏接方式而固定，故可獲得與請求項7相同的效果。不僅如此，雖然在請求項8中需要用來形成機械性結合的螺栓或螺絲，但由於在請求項10中並不需要，故可使電樞形成更進一步的輕量化。
根據請求項11所記載的發明，由於在電樞捲線與框體之間的間隙插入有隔熱材，故可抑制從電樞捲線透過間隙的空氣而朝框體傳導的熱，也能降低框體的溫度上升。藉此，不僅限於殼表面，也能降低電樞表面全體的溫度上升。
根據請求項12所記載的發明，由於是將殼內部的冷媒流路配置成靠近電樞捲線側，故可降低從電樞捲線到冷媒流路為止的熱阻抗，並可增加從冷媒流路到殼表面為止的熱阻抗。藉此，可更進一步降低電樞捲線與殼表面的溫度上升。
根據請求項13所記載的發明，由於在殼的內部設有朝冷媒流路側突出的凸部，故可提高殼的剛性。即使冷媒的壓力增加也能抑制殼的變形。
根據請求項14所記載的發明，由於是採用在內部形成冷媒流路的方式，利用擴散接合使2張金屬製薄板構件構成一體後形成殼，故可實現請求項7~13所記載的殼。由於不鏽鋼等金屬不具有陶瓷般的脆性，因此即使冷媒的壓力增加也不會對殼造成破壞。此外，由於可減少支柱，因此也能降低配管阻抗，而使冷媒的壓力下降。所下降的部分，可增加冷媒的流量，如此一來，可提高冷媒的熱回收力，並降低殼表面及電樞捲線的溫度上升。
根據請求項15所記載的發明，由於是採用在內部形成冷媒流路的方式，而利用黏接方式或機械性結合使2張碳纖維強化塑膠製薄板構件構成一體後形成殼，故可獲得與請求項14相同的效果。
根據請求項16~19所記載的發明，由於在以執行線性馬達的長行程化作為目的的場合中，是對應於該線性馬達之電樞的長度在推力發生方向上延伸的狀態，而至少採用2個殼，並在與該殼之推力方向垂直之方向的厚度空間範圍內，執行該殼內部之冷媒流路間的延長連接，因此針對冷媒的洩漏可形成可靠性高的連接，且殼的延長連接手段並不會造成線性馬達的剖面尺寸變大、或重量增加，而可獲得：可達成電樞或密封線性馬達的小型輕量化，且行程長的線性馬達。
根據請求項20所記載的發明，由於殼可藉由：利用擴散接合使不鏽鋼製或銅製薄板構件構成；或者碳纖維強化塑膠製的薄板構件之間利用黏接方式或機械性結合而構成，而實現請求項17或18所記載之構造複雜的殼，故可針對冷媒的漏而達成可靠性高的連接，並可達成電樞或密封線性馬達的小型輕量化。
根據請求項21所記載的發明，由於可藉由以下的方式構成殼及接頭：對不鏽鋼製或銅製薄板構件利用擴散接合來構成；或碳纖維強化塑膠製薄板構件間利用黏接方式或者機械性結合的方式構成，而可實現請求項19所記載之構造複雜的殼，故可針對冷媒的洩漏而達成可靠性高的連接，並可達成電樞或密封線性馬達的小型輕量化。
根據請求項22所記載的發明，由於是構成：使請求項1~21之其中任一個密封線性馬達電樞與永久磁鐵形成對向，並將密封線性馬達電樞與場磁體的其中任一個作為定子，且將另一個作為可動構件，因此可提供具有請求項1~15之效果的密封線性馬達。
以下，針對本發明的實施形態參考圖面進行說明。
〔實施例1〕
第1圖是汎用於本發明之第1實施例~第5實施例的密封線性馬達，其中(a)為其整體立體圖，(b)是從 (a)中的X方向所見，沿著B-B線的正剖面圖。此外，第2圖是顯示本發明中第1實施例之密封線性馬達電樞的立體圖，第3圖是從第2圖之上方觀看的電樞的俯視圖，是切除局部的殼而清楚顯示電樞內部之電樞捲線與基板的位置關係，第4圖是從第2圖之上方觀看的電樞的俯視圖，是切除局部的殼而清楚顯示電樞內部之電樞捲線與冷媒流路的位置關係，第5圖是沿著第3圖中A-A線的電樞的側剖面圖。而本發明的構成要件，就與習知技術相同者是標示相同的圖號並省略該部分的描述，並針對差異點進行說明。在此，第1圖(b)所示之場磁體200的構成是與習知技術相同。
本發明不同於習知技術的差異點在於：在第1圖(b)所示的密封線性馬達電樞中，於殼121的內部設有複數個冷媒流路131，而與習知技術在殼與電樞捲線間設有冷媒流路的構造形成顯著的區別。如第1圖(b)與第3圖所示，電樞100是在框狀框體111的內部，於基板105的兩面配置有電樞捲線104，並利用第3圖所示的基板固定用螺栓107，將由注模樹脂106在基板105與電樞捲線104周圍形成一體的構件固定於框體111。雖然框體111採用與習知技術相同的不鏽鋼，但亦可採用輕量且能獲得強度的CFRP或陶瓷。
不僅如此，在第1圖(b)、第2圖、第3圖中，框體111的兩開口部是被殼121從兩側所覆蓋，此時，第1圖(b)中，注模樹脂106的上面與殼121之間是沒有設 置間隙而形成接觸。此外，在第4圖中，在殼121設有：可供冷媒進出的流路口140、及可供第3圖所示之O型環固定用螺栓109通過的貫穿孔141。在框體111也設有用來供給或排出冷媒的配管，並在該配管的前端與殼121的流路口140連結。接著在第5圖中，流路口140的上方具有冷媒供給口102與冷媒排出口103，並隔著O型環108而被第3圖所示的O型環固定用螺栓109鎖緊固定，而不會在冷媒供給口102、或冷媒排出口103與殼121及框體111之間產生洩漏。此外，在組裝著冷媒供給口102與冷媒排出口103之表面的相對面，是由管帽142所封閉。
另外，在殼121的內部形成有如第4圖所示的冷媒流路131。而在第4圖中，為了清楚表示冷媒流路131與電樞捲線104之線圈邊間的位置關係，是以虛線來標示電樞捲線104。殼121在第1圖(b)及第5圖中，是利用擴散接合使在表面形成有凹部的2張薄板構件，以該凹部互相面對的方式形成一體，並將該凹部彼此面對所形成的空洞作為冷媒流路131。殼121是採用可藉由擴散接合來製造之材料的不鏽鋼、銅等。此外，如第4圖所示，冷媒流路131是形成同心圓狀並位於電樞捲線104的線圈邊上面。當冷媒由冷媒供給口102所供給時，如第4、5圖的箭號所示，流經殼121內部的冷媒流路131，而從冷媒排出口103排出。在上述過程中，冷媒將吸收因銅損而發熱之電樞捲線104的熱。此外，冷媒是使用熱傳導率與比熱較大，且熱回收力極高的水(也包括純水及超純水)。
根據以上的構造，由於冷媒不會直接接觸電樞捲線或覆蓋於其上的注模樹脂，因此即使採用水作為冷媒也不會導致電樞捲線的絕緣阻抗下降或絶緣破壞。不僅如此，能有效率地由冷媒來回收電樞捲線所產生的熱，而大幅地降低電樞捲線的溫度上升。此外，利用冷媒來回收熱，可從冷媒對殼形成熱傳達，而對殼全體形成熱傳導。由於熱擴散至殼全體而形成散熱，也能降低殼表面的溫度上升。不僅如此，由於殼內部之冷媒流路的寬度較傳統更小，因此可抑制隨著冷媒壓力而朝殼外側的膨脹。
〔實施例2〕
接著，針對本發明的第2實施例進行說明。
第6圖為從表示第2實施例之殼的上方所觀示的電樞的俯視圖，是切除部份的殼而清楚顯示電樞內部之電樞捲線與冷媒流路的位置關係。第2實施例與第1實施例的差異點在於：設於殼122的冷媒流路132，是在電樞捲線104之線圈邊上面的位置形成蛇行狀。
藉由上述的構造，一旦冷媒流路形成蛇行狀，將隨著冷媒流速的大增而增加熱傳達率，此外，由於電樞捲線的線圈邊上面朝殼的導熱面積變大，故可較第1實施例更進一步地降低電樞捲線的溫度上升。
〔實施例3〕
接著，針對本發明的第3實施例進行說明。
第7圖為從表示第3實施例之殼的上方所觀示的電樞的俯視圖，是切除部份的殼而清楚顯示電樞內部之電樞捲線與冷媒流路的位置關係。第3實施例與第2實施例的差異點在於：在殼122的厚壁部分設有長孔150。
根據上述的構造，如第38圖(b)所示形成渦電流152的細分化。據此，相較於習知技術、第1實施例及第2實施例，可更進一步降低黏性制動力。不僅如此，由於設有不會與冷媒流路接觸的長孔，故完全不會引發冷媒從長孔洩漏。
〔實施例4〕
接著，針對本發明的第4實施例進行說明。
第8圖是表示本發明第4實施例之密封線性馬達的整體立體圖，第9圖是第8圖所示之密封線性馬達電樞的整體立體圖。第10圖為從第9圖上方所觀看之電樞的俯視圖，是切除部份殼而清楚顯示電樞內部之電樞捲線與基板的位置關係，第11圖為從第9圖上方所觀看之電樞的俯視圖，是切除部份殼而清楚顯示電樞內部之電樞捲線與冷媒流路的位置關係。第12圖是沿著第10圖中A-A線的電樞的側剖面圖。
第4實施例與第1~3實施例的差異點在於：如第8、9圖所示，殼123是由3個薄壁管123a與2個方型構件123b所構成。薄壁管123a可由以下的構件所構成：使內部形成冷媒流路的圓筒狀管成型為平板狀的構件；或彎折 薄壁板而在內部形成冷媒流路，並對其端面實施錫銲而構成平板狀管的構件。在第10、11圖中，在方型構件123b設有可供冷媒進出的流路口140，並於內部設置配管而從該流路口140連結至薄壁管123a的流路。將構成上述說明的薄壁管123a，以位於電樞捲線104之線圈邊上面的方式形成3個並列，並在其兩端面配置方型構件123b，再利用錫銲來接合薄壁管123a與方型構件123b，而一體形成殼123。而薄壁管123a與方型構件123b是採用可錫銲接合的不鏽鋼。
此外，在第11圖中，在方型構件123b設有：可供第10圖所示之O型環固定用螺栓109通過的貫穿孔141。在框體113也設有用來供給或排出冷媒的配管，並在該配管的前端與方型構件123b的流路口140連結。如第10圖所示，在流路口140上具有冷媒供給口102與冷媒排出口103，並隔著O型環108而由O型環固定用螺栓109鎖緊固定，而不會在冷媒供給口102或冷媒排出口103與殼123及框體113之間洩漏。此外，在第12圖中，組裝有冷媒供給口102與冷媒排出口103之面的相對面，是由管帽142所封閉。冷媒是如第11、12圖的箭號所示，流經薄壁管123b內之冷媒流路133的3個部位。
藉由上述的構造，與第1實施例相同，由於冷媒不會直接接觸電樞捲線或覆蓋於其上的注模樹脂，因此即使採用水作為冷媒也不會導致電樞捲線的絕緣阻抗下降或絶緣破壞。不僅如此，能有效率地由冷媒來回收電樞捲線所產 生的熱，而大幅地降低電樞捲線的溫度上升。此外，如第38圖(c)所示渦電流153形成細分化，故與第3實施例相同可降低黏性制動力。
〔實施例5〕
接著，針對本發明的第5實施例進行說明。
第13圖為本發明的第5實施例，是相當於沿著第10圖中A-A線之電樞變形例的側剖面圖。在第13圖中，129為殼，129a為銅製薄板構件，129b為不鏽鋼製薄板構件。
第5實施例與第1實施例的差異點在於：利用擴散接合將銅製薄板構件129a與不鏽鋼製薄板構件129b的異種金屬製造成一體，並將銅製薄板構件129a配置成延伸至電樞捲線104側。而銅的熱傳導率約為380W/m‧k，不鏽鋼(SUS304)的熱傳導率為16W/m‧k，銅約為不鏽鋼的24倍大。
根據上述的構造，由於在電樞捲線的線圈邊上面配置有熱傳導率高的銅製薄板構件，因此能有效率地將發生於電樞捲線的熱傳導至銅製薄板構件，不僅如此，由於在其外側配置有熱傳導率低的不鏽鋼製薄板構件，因此熱不易傳導至殼表面。換言之，可降低電樞捲線與殼表面雙方的溫度上升。
〔實施例6〕
第14圖是通用於本發明第6~11實施例的密封線性 馬達，其中(a)為其整體立體圖，(b)是從(a)的X方向所觀看之沿著B-B線的正剖面圖。此外，第15圖是顯示本發明中第6實施例之密封線性馬達電樞的立體圖，第16圖為從第15圖上面所觀看之電樞的俯視圖，是切除部份的殼而清楚地顯示電樞內部之電樞捲線的位置關係，第17圖為從第15圖上面所觀看之殼的俯視圖，是切除部份的殼而清楚地顯示電樞捲線與冷媒流路的位置關係，第18圖是沿著第16圖中A-A線之電樞的側剖面圖。而本發明的構成要件，就與習知技術相同的部分是標示相同的圖號且省略其說明，並以差異點作為說明的重點。在本實施例中，第14圖(b)所示之場磁體200的構造是與習知技術相同。
在該圖中，134為支柱，162為捲線固定構件。
本發明與習知技術的差異點在於：在第14圖(b)所示的密封線性馬達電樞中，於殼121的內部設置冷媒流路131；和將該冷媒流路131配置於電樞捲線104的集中捲線線圈邊上面；和將位於冷媒流路131內的支柱134配置於電樞捲線104之集中捲線線圈的空心上面；及將電樞捲線104組裝於殼121，並將殼121組裝於框體111，而形成與習知技術的構成顯著區別的發明。如第14圖(b)及第16圖所示，電樞100是在框狀框體111的內部，將由集中捲線線圈所構成的電樞捲線104配置於基板105的兩面，並將由注模樹脂106在基板105及電樞捲線104周圍形成一體的構件，在不接觸框體111的狀態下保持間隙 170，利用捲線固定用螺栓163固定設於基板105邊緣的捲線固定構件162與殼121。此時，框體111的兩開口部是由殼121從兩側所覆蓋，在第14圖(b)中，是使優良熱傳導性材180夾介於注模樹脂106的上面與殼121之間，而從電樞捲線104到殼121為止形成沒有間隙的接觸。接著，在殼121的邊緣是利用殼固定用螺栓160而與框體111形成固定。在此，框體的材料是使用：比重可較非磁性材的不鏽鋼更輕量化的鈦、陶瓷等。基板105則使用GFRP。優良熱傳導性材是使用：熱傳導率超過1W/m‧k的熱傳導性矽樹脂滑脂、熱傳導性矽樹脂橡膠墊、或在矽樹脂中混入陶瓷填料的散熱墊等。此外，在第16、18圖中，是在框體110設有可供O型環108嵌入的溝，該O型環108是圍繞著可供冷媒通過的框體流路口112、殼121及框體流路口112，並可防止冷媒洩漏。接下來，在框體111的前後組裝有冷媒供給口102與冷媒排出口103。
另外，在殼121的內部形成有第17圖所示的冷媒流路131。而在第17圖中，為了能清楚地了解冷媒流路131或支柱134與電樞捲線104之間的位置關係，是以虛線來標示電樞捲線104。殼121在第14圖(b)及第18圖中，是使表面形成有凹部的2張薄板構件之間，以該凹部彼此面對的方式構成一體。該殼121的薄板構件是採用：可藉由擴散接合而接和成一體之金屬的不鏽鋼或銅；或者能以環氧樹脂等黏著成一體的CFRP。此外，如第17圖所示， 冷媒流路131的外形是形成略大於電樞捲線104的外形，不僅如此，在電樞捲線104之集中捲線線圈的空心上面設有支柱134。當冷媒由冷媒供給口102供給時，如第17、18圖的箭號所示，流經殼121內部的冷媒流路131，並從冷媒排出口103排出。在上述過程中，冷媒將回收因銅損而發熱之電樞捲線104的熱。此外，冷媒是使用熱傳導率與比熱較大且熱回收力極高的水(也包含純水及超純水)。
根據上述的構造，由於在殼的內部設有冷媒流路，因此冷媒不會直接接觸電樞捲線。如此一來，即使使用水作為冷媒，也能解決電樞捲線之絕緣阻抗的下降或絶緣破壞的問題。不僅如此，由於在電樞捲線之集中捲線線圈邊的上面形成有冷媒流路，故能有效率地由冷媒回收電樞捲線所產生的熱，並可降低電樞捲線的溫度上升。不僅如此，由於在集中捲線線圈的空心上面形成有支柱，因此電樞捲線的熱不易朝支柱傳遞，可降低殼表面全體的溫度上升。此外，由於將電樞捲線組裝於殼，並在電樞捲線與框體之間設有間隙，因此電樞捲線的熱不易朝框體傳遞，可降低電樞表面全體的溫度上升。此外，即使冷媒的壓力大增，由於具有支柱因此可抑制殼的變形。不僅如此，由於不具用來固定殼與框體間之O型環或電樞捲線的凸部，故可縮小框體的剖面尺寸，並可降低框體的重量。除此之外，還能省略殼壓板。藉此，可大幅地降低電樞全體的重量。
〔實施例7〕
接下來，針對本發明的第7實施例進行說明。
第19圖是從顯示第7實施例之第14圖(a)的X方向所觀看，沿著B-B線的正剖面圖，其中僅顯示電樞。第7實施例與第6實施例的差異點在於：將捲線固定構件162設在電樞捲線104之集中捲線線圈的空心，並在與殼121的支柱134之間由捲線固定用埋頭螺絲164所固定。
根據上述的構造，可獲得與第6實施例相同的效果。特別是在需要電樞之寬度較小的場合中，電樞的寬度可小於第6實施例所揭示將捲線固定構件設置於電樞捲線左右兩側的構造。
〔實施例8〕
接下來，針對本發明的第8實施例進行說明。
第20圖是從顯示第8實施例之第14圖(a)的X方向所觀看，沿著B-B線的正剖面圖，其中僅顯示電樞。第8實施例與第6實施例的差異點在於：省略捲線固定構件或捲線固定螺栓，並利用注模樹脂106將電樞捲線104、基板105、殼121黏著成一體。
根據上述的構造，可獲得與第6實施例及第7實施例相同的效果。不僅如此，雖然在第6實施例及第7實施例中需要用來執行機械性結合的螺栓或螺絲，但在第8實施例中則不使用。因為這個緣故，電樞可更進一步輕量化。
〔實施例9〕
接著，針對本發明的第9實施例進行說明。
第21圖是從顯示第9實施例之第14圖(a)的X方向所觀看，沿著B-B線的正剖面圖，其中僅顯示電樞。第9實施例與第6實施例的差異點在於：在第6實施例中設於電樞捲線104與框體111間之間隙170的部分，插入隔熱材171。隔熱材171是採用：熱傳導率不滿0.05W/m‧k的玻璃絨(glass wool)、胺甲酸乙酯泡沫；或在芯材中採用胺甲酸乙酯泡沫、聚酯、玻璃絨等的真空隔熱材。
根據上述的構造，可抑制從電樞捲線透過間隙而朝框體傳遞的熱，並降低框體的溫度上升。藉此，不僅限於殼表面，可降低電樞表面全體的溫度上升。
〔實施例10〕
接下來，針對本發明的第10實施例進行說明。
第22圖是從顯示第10實施例之第14圖(a)的X方向所觀看，沿著B-B線的正剖面圖，是放大殼與電樞捲線之接合部分的圖。第22圖(a)是第6實施例中的殼121與冷媒流路131。冷媒流路131是位於殼121的中心。另外，第22圖(b)是第10實施例中的殼122與冷媒流路131。雖然冷媒流路131的形狀相同，但冷媒流路131全體是配置成：從殼122的中心起靠近電樞捲線104側。
根據上述的構造，可降低從電樞捲線到冷媒流路為止的熱阻抗，並增加從冷媒流路到殼表面為止的熱阻抗。藉 此，可較第6實施例所揭示的構造更進一步降低電樞捲線與殼表面的溫度上升。
〔實施例11〕
接著，針對第11實施例進行說明。
第23圖(a)是從顯示第11實施例之第15圖的上面所觀看之殼的俯視圖，其中切除部份的殼而清楚地顯示電樞捲線與冷媒流路的位置關係。第23圖(b)是沿著(a)中C-C線的側剖面圖。第11實施例與第6實施例的差異點在於：在殼123的內部設有朝冷媒流路131側突出的凸部135。凸部135不同於支柱134，是殘留可供冷媒通過的間隙後突出。此外，凸部135是沿著電樞的X方向而形成棒狀，並配置成不會妨礙冷媒流路131內之冷媒的流動。
根據上述的構造，可在不提高配管阻抗的狀態下提高殼的剛性，即使冷媒的流量增加或壓力增大，也能抑制殼的變形。
雖然在第1實施例~第5實施例中，場磁體的形狀是形成略ㄈ字狀，但即使形成略口字狀或僅將永久磁鐵並列於單側的構造(空隙對向型)，也能達成本發明。此外，雖然在第1實施例中，殼對框體的固定是採用O型環固定用螺栓，但亦可利用黏接劑固定於與框體之間的接合面，或利用螺栓固定在設於4個角落的孔(圖面中未顯示)。不僅如此，雖然是針對設有1個集中捲線線圈的音圈馬達 (VCM)進行說明，但亦可是：由複數個集中捲線線圈構成電樞捲線的3相交流線性馬達，或將複數個集中捲線線圈設於1個電樞，而可驅動複數台可動構件的VCM。
再者，雖然在第6~11實施例實施例中場磁體的形狀是形成略口字狀，但即使形成略ㄈ字狀或將僅永久磁鐵並列於單側的構造(空隙對向型)，也能達成本發明。此外，就電樞捲線而言，雖然是採用由複數個集中捲線線圈所構成的3相交流線性馬達來說明，但亦可為：設有1個集中捲線線圈的音圈馬達(VCM)；或將複數個集中捲線線圈設於1個電樞，而可驅動複數台可動構件的VCM。此外，雖然在表面形成有凹部所構成的2張碳纖維強化塑膠製薄板構件之間，是構成使其凹部彼此面對地黏接，但亦可將O型環或襯墊插入其間，並使其凹部彼此面對地形成機械性締結，而使薄板構件構成一體。
〔實施例12〕
接著，針對本發明的第12實施例進行說明。然而從本發明第12實施例起的實施例，是在將第1~11實施例所說明的線性馬達假設成長行程化的場合中，對應於該線性馬達之電樞的長度延伸於推力發生方向的狀況，針對用來延長內建有冷媒流路之殼的幾種手段來進行說明。
第24圖是顯示本發明第12實施例之密封線性馬達電樞的殼連接部，其中(a)為其側剖面圖，(b)為(a)的俯視圖，第25圖是第24圖之殼連接部經分解後的側剖 面圖。此外，第26圖是顯示本發明第12實施例之變形實施例的密封線性馬達電樞之殼連接部的側剖面圖，第27圖是第26圖之殼連接部經分解後的側剖面圖。
首先，就使內建有冷媒流路的殼延伸於推力方向的手段而言，最大的特徵在於：至少採用2個殼，並且在與該殼之推力方向垂直之方向的厚度空間範圍內，執行該殼內部之冷媒流路間的延長連接。
更具體地說，在第24圖(a)、第25圖中，殼是由第1殼301、第2殼302所構成，兩殼之軸方向端部的其中一側是於厚度方向上具有階梯形狀，而分別成為該殼的連接部，並設有與冷媒通路連通的階梯部301a、302a，階梯部301a是面對階梯部302a而對向配置成上下顛倒後嵌合。藉由上述的方式，可在與兩殼的推力方向垂直之方向的厚度空間範圍內，連接兩殼所內建之冷媒通路301b、302b。
此外，在第25圖中，是在第2殼302的階梯部302a設置凹部302c，並藉由將O型環302c配置於該凹部302c，而密封第1殼301與第2殼302之階梯部的接觸部位。接著如第24圖(b)所示，利用第1殼301與第2殼302的階梯部，並藉由螺栓304之類的機械性結合，而固定於分別與殼301、302緊密貼合之圖面中未顯示的框體。
此外，就其他的實施例而言，是第26圖、第27圖所揭示的裝置。可形成如第26、27圖所示，將獨立於殼之 外的獨立構件的間隔件305配設於第2殼302，來取代將用來固定配置第24圖所示之O型環的凹部設於殼的作法。
當採用上述的2個殼在推力方向上延長連接時，不會因為殼的延長連接手段而使線性馬達的剖面尺寸變大、或重量增加，可獲得行程較大的線性馬達。
〔實施例13〕
接著，針對本發明的第13實施例進行說明。
第28圖是顯示本發明之第13實施例的密封線性馬達電樞的殼連接部，其中(a)為其側剖面圖，(b)為(a)的俯視圖，第29圖是第28圖之殼連接部經分解後的側剖面圖。
第13實施例與第12實施例的差異點在於：在第28圖(a)、第29圖中，兩殼之軸方向端部的其中一側，是採用分別成為該殼的連接部的方式，在其中一側之第1殼311的連接部具有凹部311a，並另一側之第2殼312的連接部具有凸部312a，此外，使由該兩殼之凹部311a與凸部312a所構成的連接部嵌合，並連接成與兩殼所內建的冷媒通路311b、312b連通。
在第28圖中，雖然是在殼312形成有用來配設O型環303的部位，但O型環的配設部位亦可設於殼311側。
上述的殼311與殼312，是如第28圖(b)所示地夾介著O型環303，並利用機械性結合而固定配置於各個圖 面中未顯示的框體，而可採用2個殼在推力方向上延長連接，不僅如此，可在不使線性馬達的剖面尺寸變大、或重量增加的狀態下，獲得行程更大的線性馬達。
〔實施例14〕
接下來，針對本發明的第14實施例進行說明。
第30圖是顯示本發明第14實施例之密封線性馬達電樞的殼連接部，其中(a)為其側剖面圖，(b)為(a)的俯視圖，第31圖是第30圖之殼連接部經分解後的側剖面圖。
第14實施例與第12實施例的差異點在於：在第30圖(a)、第31圖中，第1殼321、第2殼322之軸方向端部的其中一側，具有延伸成與內建於上述各殼之冷媒通路321b、322b連通的直線狀連接部321a、322a，並面對該兩殼的連接部，將中空形狀的接頭306對向排列成直列地形成嵌合。如此一來，形成可以在與兩殼的推力方向垂直之方向的厚度空間範圍內連結。
藉由使接頭306夾介於上述殼321與殼322之間，並利用螺栓304之類的機械性結合而固定配置於圖面中未顯示的各框體，可採用2個殼在推力方向上延長連接，並可在不使線性馬達的剖面尺寸變大、或重量增加的狀態下，獲得行程更大的線性馬達。
〔實施例15〕
接著，針對本發明的第15實施例進行說明。
第32圖是顯示本發明第15實施例之密封線性馬達電樞的殼連接部，其中(a)為其側剖面圖，(b)為(a)的俯視圖，第33圖是第32圖之殼連接部經分解後的側剖面圖。
第15實施例的特徵在於：在第31圖中，第1殼331、第2殼332之軸方向端部的其中一側，具有延伸成分別與該殼所內建的冷媒通路331b、332b連通之L字型的連接部331a、332a，並面對該兩殼的連接部，將中空形狀的接頭307對向排列成直列地形成嵌合。此外，藉由使接頭306夾介於上述殼321與殼322之間，並利用螺栓304之類的機械性結合而固定配置於圖面中未顯示的各框體。
上述第12~15實施例所述的殼、或者殼與接頭利用：對不鏽鋼製或者銅製薄板構件執行擴散接合所構成；或者對碳纖維強化塑膠製薄板構件間利用黏接方式或機械性結合所構成時，可延長連接與冷媒流路隣接的冷媒流路，就冷媒的洩漏而言，可達成可靠性高的連接，並可達成電樞或密封線性馬達的小型輕量化。
〔產業上的利用性〕
本發明可藉由構成：以框狀的框體包圍水冷式密封線性馬達的電樞捲線，再以平板狀的殼密閉框體的兩開口部，並於殼的內部設置複數個冷媒流路，再將冷媒流路配 置於電樞捲線之線圈邊上面，而適用於：要求降低線性馬達表面與電樞捲線的溫度上升、提高絶緣可靠性、電樞輕量化、降低黏性制動力的半導體製造裝置之載物台驅動或工作機之工作台推進、檢查裝置之類的用途。
100‧‧‧電樞
101‧‧‧端子台
102‧‧‧冷媒供給口
103‧‧‧冷媒排出口
104‧‧‧電樞捲線
105‧‧‧基板
106‧‧‧注模樹脂
107‧‧‧基板固定用螺栓
108‧‧‧O型環
109‧‧‧O型環固定用螺栓
110、111、113‧‧‧框體
112‧‧‧框體流路口
120、121、122、123‧‧‧殼
123a‧‧‧薄壁管
123b‧‧‧方型構件
129‧‧‧殼
129a‧‧‧銅製薄板構件
129b‧‧‧不鏽鋼製薄板構件
130、131、132、133‧‧‧冷媒流路
134‧‧‧支柱
135‧‧‧凸部
140‧‧‧流路口
141‧‧‧貫穿孔
142‧‧‧管帽
150‧‧‧長孔
151、152、153‧‧‧渦電流
160‧‧‧殼固定用螺栓
161‧‧‧殼壓板
162‧‧‧捲線固定構件
163‧‧‧捲線固定用螺栓
164‧‧‧捲線固定用埋頭螺絲
170‧‧‧間隙
171‧‧‧隔熱材
180‧‧‧優良熱傳導性材
200‧‧‧場磁體
201‧‧‧永久磁鐵
202‧‧‧磁軛
203‧‧‧磁軛支承構件
301、311、321、331‧‧‧第1殼
302、312、322、332‧‧‧第2殼
301a、302a‧‧‧階梯部
301b、302b、311b、312b、321b、322b、331b、332b‧‧‧冷媒通路
302c‧‧‧凹部
303‧‧‧O型環
304‧‧‧螺栓
305‧‧‧間隔件
306、307‧‧‧接頭
311a‧‧‧凹部
312a‧‧‧凸部
321a、322a、331a、332a‧‧‧連接部
第1圖：為汎用於本發明中第1~5實施例的密封線性馬達，其中(a)為其整體立體圖，(b)是沿著從(a)中X方向所觀示之B-B線的正剖面圖。
第2圖：是顯示本發明第1實施例之密封線性馬達電樞的立體圖。
第3圖：是從第2圖上方所觀看之電樞的俯視圖，其中切除部分的殼而清楚地顯示電樞內部之電樞捲線與基板的位置關係。
第4圖：是從第2圖上方所觀看之電樞的俯視圖，其中切除部分的殼而清楚地顯示電樞內部之電樞捲線與冷媒流路的位置關係。
第5圖：是沿著第3圖中A-A線之電樞的側剖面圖。
第6圖：是從代表本發明第2實施例之殼上方所觀看之電樞的俯視圖，其中切除部分的殼而清楚地顯示電樞內部之電樞捲線與冷媒流路的位置關係。
第7圖：是從代表本發明第3實施例之殼上方所觀看之電樞的俯視圖 ，其中切除部分的殼而清楚地顯示電樞內部之電樞捲線與冷媒流路的位置關係。
第8圖：是顯示本發明第4實施例之密封線性馬達的整體立體圖。
第9圖：是顯示本發明第4實施例之密封線性馬達電樞的立體圖。
第10圖：是從第9圖上方所觀看之電樞的俯視圖，其中切除部分的殼而清楚地顯示電樞內部之電樞捲線與基板的位置關係。
第11圖：是從第9圖上方所觀看之電樞的俯視圖，其中切除部分的殼而清楚地顯示電樞內部之電樞捲線與冷媒流路的位置關係。
第12圖：是沿著第10圖中A-A線之電樞的側剖面圖。
第13圖：為本發明的第5實施例，是顯示沿著第10圖中A-A線之電樞變形例的側剖面圖。
第14圖：是汎用於本發明第6~11實施例的密封線性馬達，其中(a)為其整體立體圖，(b)是沿著從(a)中X方向所觀看之B-B線的正剖面圖。
第15圖：是顯示本發明第6實施例之密封線性馬達電樞的立體圖。
第16圖：是從第15圖上方所觀看之電樞的俯視圖，其中切除部分的殼而清楚地顯示電樞內部之電樞捲線與基板的位置關係。
第17圖：是從第15圖上方所觀看之電樞的俯視圖，其中切除部分的殼而清楚地顯示電樞內部之冷媒流路與電樞捲線的位置關係。
第18圖：是沿著第16圖中A-A線之電樞的側剖面圖。
第19圖：是本發明的第7實施例中，沿著從第14圖(a)中X方向所觀看之B-B線的正剖面圖。
第20圖：是本發明的第8實施例中，沿著從第14圖(a)中X方向所觀看之B-B線的正剖面圖。
第21圖：是本發明的第9實施例中，沿著從第14圖(a)中X方向所觀看之B-B線的正剖面圖。
第22圖：(a)是根據第6實施例的殼，為電樞捲線之接合部分的放大圖，(b)是根據第10實施例的殼，為電樞捲線之接合部分的放大圖。
第23圖：(a)是從第11實施例的電樞上面所觀看之殼的俯視圖，其中切除部分的殼表面而清楚地顯示冷媒流路與電樞捲線之間的位置關係，(b)是沿著(a)中C-C線的側剖面圖。
第24圖：為顯示本發明第12實施例之密封線性馬達電樞的殼連接部，(a)為其側剖面圖，(b)為(a)的俯視圖。
第25圖：是第24圖之殼連接部經分解後的側剖面圖。
第26圖：是顯示本發明第12實施例之變形實施例的 密封線性馬達電樞之殼連接部的側剖面圖。
第27圖：是第26圖之殼連接部經分解後的側剖面圖。
第28圖：是顯示本發明第13實施例之密封線性馬達電樞的殼連接部，其中(a)為其側剖面圖，(b)為(a)的俯視圖。
第29圖：是第28圖之殼連接部經分解後的側剖面圖。
第30圖：是顯示本發明第14實施例之密封線性馬達電樞的殼連接部，其中(a)為其側剖面圖，(b)為(a)的俯視圖。
第31圖：是第30圖之殼連接部經分解後的側剖面圖。
第32圖：是顯示本發明第15實施例之密封線性馬達電樞的殼連接部，其中(a)為其側剖面圖，(b)為(a)的俯視圖。
第33圖：是第32圖之殼連接部經分解後的側剖面圖。
第34圖：是顯示第1習知技術之密封線性馬達的整體立體圖。
第35圖：是採用第34圖中密封線性馬達之電樞的整體立體圖。
第36圖：是從第35圖的上方所觀視之電樞的俯視圖。
第37圖：是沿著第36圖中A-A線的側剖面圖。
第38圖：是用來說明發生於密封線性馬達電樞之渦電流的立體圖，其中(a)對應於習知技術，(b)對應於本發明第3實施例，(c)對應於本發明第4實施例。
第39圖：是顯示第2習知技術的密封線性馬達，其中(a)為其整體立體圖，(b)是沿著從X方向所觀看之B-B線的正剖面圖。
第40圖：為第39圖之密封線性馬達電樞的立體圖。
第41圖：是從第40圖上方所觀看之電樞的俯視圖，其中切除部分的殼而清楚地顯示電樞內部之電樞捲線與基板的位置關係。
第42圖：是沿著第41圖中A-A線之電樞的側剖面圖。
102‧‧‧冷媒供給口
103‧‧‧冷媒排出口
104‧‧‧電樞捲線
105‧‧‧基板
106‧‧‧注模樹脂
108‧‧‧O型環
111‧‧‧框體
121‧‧‧殼
131‧‧‧冷媒流路
140‧‧‧流路口
142‧‧‧管帽

Claims (22)

  1. 一種密封線性馬達電樞，是具備以下構件的密封線性馬達電樞；電樞捲線，該電樞捲線是由具有兩端部的線圈所構成；和框體，該框體是形成包圍前述電樞捲線；及平板狀的殼，該平板狀的殼是用來密閉前述框體的開口部，其特徵為：前述殼是由第1殼與第2殼所構成，在前述第1殼的內部設置第1冷媒流路，並將前述第1冷媒流路配置於前述電樞捲線之其中一個端部的對面，在前述第2殼的內部設置第2冷媒流路，並將前述第2流路配置於前述電樞捲線之另一個端部的對面。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的密封線性馬達電樞，其中前述第1冷媒流路及第2冷媒流路是形成蛇行狀。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載的密封線性馬達電樞，其中在前述第1殼及第2殼之未形成有前述第1冷媒流路及第2冷媒流路的位置設置長孔。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載的密封線性馬達電樞，其中前述第1殼及第2殼，分別是由在表面形成有凹部而構成的2張薄板構件之間，採用使該凹部彼此面對的方式並利用擴散接合而構成一體，並將由前述凹部的彼此面對所產生的空洞作為前述第1冷媒流路及第2冷媒流路。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載的密封線性馬達電 樞，其中前述第1殼及第2殼分別是由以下的構件構成一體：薄壁管，該薄壁管是朝向前述電樞捲線的長度方向而並列成複數個；及方型構件，該方型構件是利用錫銲而接合於前述薄壁管的端面；並且將前述薄壁管的內部作為前述第1冷媒流路及第2冷媒流路。
  6. 如申請專利範圍第4項記載的密封線性馬達電樞，其中構成前述第1殼的前述薄板構件為銅製薄板構件，而構成前述第2殼的前述薄板構件為不鏽鋼製薄板構件，前述第1殼及第2殼是藉由擴散接合而使銅製薄板構件與不鏽鋼製薄板構件構成一體，並使前述銅製薄板構件朝向前述電樞捲線側而配置。
  7. 一種密封線性馬達電樞，是具備以下構件的密封線性馬達電樞：電樞捲線，該電樞捲線是由具有兩端部的線圈所構成；和框體，該框體是形成包圍前述電樞捲線；及平板狀的殼，該平板狀的殼是用來密閉前述框體的開口部，其特徵為：前述殼是由第1殼及第2殼所構成，前述電樞捲線是由集中捲線線圈所形成，在前述第1殼及第2殼的內部設有第1冷媒流路及第2冷媒流路與支柱，在前述電樞捲線之集中捲線線圈的兩端部對面，分別配置有前述第1冷媒流路及第2冷媒流路，並在前述電樞捲線之集中捲線的線圈空心上面配置有前述支柱，在前述電樞捲線與前述框體之間設有間隙。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載的密封線性馬達電樞，其中設有用來固定前述電樞捲線的捲線固定構件，並將前述電樞捲線透過前述捲線固定構件而機械性地固定於前述第1殼及第2殼。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所記載的密封線性馬達電樞，其中是將優良熱傳導性材插入前述電樞捲線與前述第1殼及第2殼之間。
  10. 如申請專利範圍第7或8項所記載的密封線性馬達電樞，其中前述電樞捲線與前述第1殼及第2殼是利用黏接方式而形成固定。
  11. 如申請專利範圍第7項所記載的密封線性馬達電樞，其中在前述間隙嵌入有隔熱材。
  12. 如申請專利範圍第7項所記載的密封線性馬達電樞，其中前述第1及第2冷媒流路是配置成：在厚度方向上，從前述第1殼及第2殼之各自的板厚中心靠近前述電樞捲線側。
  13. 如申請專利範圍第7項所記載的密封線性馬達電樞，其中在前述第1殼及第2殼的內部設有朝前述第1冷媒流路及第2冷媒流路側突出的凸部。
  14. 如申請專利範圍第7或8項所記載的密封線性馬達電樞，其中前述第1殼及第2殼，是由在表面形成有凹部而構成的2張金屬製薄板構件之間，採用使該凹部彼此面對的方式並利用擴散接合而構成一體，並將由前述凹部的彼此面對所產生的空洞作為前述第 1冷媒流路及第2冷媒流路。
  15. 如申請專利範圍第7或8項所記載的密封線性馬達電樞，其中前述第1殼及第2殼，是由在表面形成有凹部的2張碳纖維強化塑膠製薄板構件之間，採用使該凹部彼此面對的方式並藉由黏接方式或機械性結合而構成一體，並且將前述凹部彼此面對而形成的空洞作為前述第1冷媒流路及第2冷媒流路。
  16. 如申請專利範圍第1或7項所記載的密封線性馬達電樞，其中在將執行線性馬達之長行程化作為目的的場合中，是對應於該線性馬達之電樞的長度在推力發生方向上的延長，而至少採用前述第1殼及第2殼，並在垂直於該第1殼及第2殼的推力方向之方向上的厚度空間範圍內，執行該第1殼及第2殼內部之第1冷媒流路及第2冷媒流路間的延長連接。
  17. 如申請專利範圍第16項所記載的密封線性馬達電樞，其中前述第1殼及第2殼之軸方向端部的其中一側是於厚度方向上具有階梯形狀，而分別成為該殼的連接部，並且設有與前述冷媒通路連通的階梯部，該階梯部的其中任一個是對另一個對向配置成上下顛倒後形成嵌合。
  18. 如申請專利範圍第16項所記載的密封線性馬達電樞，其中採用使前述第1殼及第2殼之軸方向端部的其中一側分別成為該殼的連接部的方式，使前述第1殼與前述第2殼之其中任一個的連接部具有凹部，而另一個連接部 具有凸部，且前述凹凸部是與冷媒通路連通，並使該兩連接部彼此嵌合。
  19. 如申請專利範圍第16項所記載的密封線性馬達電樞，其中第1殼及第2殼之軸方向端部的其中一側具有連接部，該連接部是延伸成分別與前述冷媒通路連通的直線狀或L字型；且在該第1殼及第2殼的連接部對向配置有中空形狀的接頭而形成嵌合。
  20. 如申請專利範圍第17項所記載的密封線性馬達電樞，其中前述第1殼及第2殼之間是構成：利用擴散接合使不鏽鋼或銅形成一體化；或者利用黏接方式或機械性結合使碳纖維強化塑膠所構成的薄板構件形成一體化。
  21. 如申請專利範圍第19項所記載的密封線性馬達電樞，其中前述第1殼及第2殼及前述接頭是構成：利用擴散接合使不鏽鋼或銅形成一體化；或者利用黏接方式或機械性結合使碳纖維強化塑膠所構成的薄板構件形成一體化。
  22. 一種密封線性馬達，其特徵為：具備：密封線性馬達電樞，該密封線性馬達電樞是申請專利範圍第1~21項之其中任一項所記載的密封線性馬達電樞；及場磁體，該場磁體是隔著磁性空隙而與前述密封線性馬達電樞形成對向配置，並緊鄰於複數個交錯且極性不同的永久磁鐵而並列配置，將前述密封線性馬達電樞與前述場磁體的其中任一個作為定子，並將另一個作為可動構件，而使前述場磁體與前述密封線性馬達電樞形成相 對性的行走。
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