(57)【要約】【課題】  モータの取付姿勢が変化してもモールド樹脂とキャンの間に位置する冷媒通路内の間隙部における冷媒の流れによる澱みの発生を抑え、冷却性能の低下を防ぐと共に、冷媒通路の変形を防止することができるコアレスリニアモータ電機子およびコアレスリニアモータを提供する。【解決手段】  コアレスリニアモータ電機子において、電機子巻線５を構成するコイル列とコイル列の間の表面および隙間部には、モールド樹脂７を充填してあり、モールド樹脂７は、キャン２ａ、２ｂとの間に位置する隙間部に該モールド樹脂７の表面から該キャン２ａ、２ｂの内壁に向けて突出し且つ冷媒通路１３における冷媒の流れ方向に向かって流路断面積を部分的に絞る流路絞り部となる突起１１ａを形成してある。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイル列からなる電機子巻線と、
前記電機子巻線を覆うように設けられたキャンと、
前記電機子巻線と前記キャンの間に形成され、前記コイル列の表面を強制冷却するように冷媒を流す冷媒通路と、
を備えたコアレスリニアモータ電機子において、
前記電機子巻線を構成するコイル列とコイル列の間の表面および隙間部には、モールド樹脂を充填してあり、
前記モールド樹脂は、前記キャンとの間に位置する隙間部に該モールド樹脂の表面から該キャンの内壁に向けて突出し且つ冷媒の流れ方向に向かって流路断面積を部分的に絞る流路絞り部となる突起を形成したことを特徴とするコアレスリニアモータ電機子。
【請求項２】
前記突起が平面視で前記電機子巻線の隣り合うコイル列とコイル列の間または該コイル列の隣接部に沿って形成され、前記冷媒通路が平面視でコイル列に沿って長い偏平な流路断面形状を有することを特徴とする請求項１記載のコアレスリニアモータ電機子。
【請求項３】
前記突起は、前記モールド樹脂と同一材料としたことを特徴とする請求項１または２に記載のコアレスリニアモータ電機子。
【請求項４】
前記突起は、前記モールド樹脂と一体成型したことを特徴とする請求項１または２に記載のコアレスリニアモータ電機子。
【請求項５】
前記突起は、前記キャンとの間に挟み込まれて保持されるゴム系弾性体を備え、前記ゴム系弾性体は、前記キャンに荷重が加わると圧縮変形して前記突起と前記キャンとの間の隙間を気密するシール部材であることを特徴とする請求項１または２に記載のコアレスリニアモータ電機子。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか1項に記載の電機子と、
前期電機子と磁気的空隙を介して配置されると共に交互に極性が異なる複数の永久磁石を配列した界磁磁極と、を備え、
前記電機子と前記界磁磁極の何れか一方を固定子とし、他方を可動子として相対的に走行するようにしたコアレスリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推力リプルや低発熱が要求される一定速送りや高精度位置決め用のコアレスリニアモータに関し、特にその電機子構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来技術を示すコアレスリニアモータの側断面図、図５は図４のコアレスリニアモータの斜視図である（例えば、特許文献１参照）。なお、従来例では、可動子を構成する電機子の両側に固定子となる界磁極を配置した磁束貫通型構造の可動コイル形リニアモータの例を用いて説明する。
図４において、１は電機子、２ａ、２ｂはキャン、３はフレーム、４はベース、５は電機子巻線、６は結線基板、７はモールド樹脂、８は界磁極、９は界磁ヨーク、１０ａおよび１０ｂは永久磁石、１３は冷媒通路である。
界磁極８は、コ字状断面を有する界磁ヨーク９の両側面の内側に紙面と垂直方向に向かって永久磁石１０ａおよび１０ｂを極性が交互に異なるように複数個並べて配置されたものとなっている。電機子１は、永久磁石１０ａおよび１０ｂの磁石列と磁気的空隙を介して対向配置すると共に、結線基板６に整列巻きしてなる複数のコイル列を有した電機子巻線５を配置し、コイル列とコイル列の間の隙間部および表面にモールド樹脂７を充填して固着したものとなっている。また、モールド樹脂７とキャン２ａ、２ｂとフレーム３によって囲まれる部分に冷媒通路１３が形成されている。
このような構成において、リニアモータの電機子巻線1に通電すると、この電機子１と永久磁石１０ａ、１０ｂの磁束の電磁作用により、電機子巻線５を取り付けた電機子１が直線方向に移動する。このとき、冷媒通路１３内部に冷媒を供給することで、電機子巻線５を構成するコイル列の表面が強制冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８３２５５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のリニアモータは以下の問題があった。
（１）機械装置の小型化に伴い、リニアモータの取付姿勢の多様化が要求されるが、取付姿勢の多様化のためには任意の取付姿勢に対し冷却用の冷媒を常に冷媒通路内に充填することが必要である。従来のリニアモータ電機子は、コイル列を覆うモールド樹脂とキャンの間にある間隙部全てが冷媒通路を構成する単純な薄肉状の空間であるため、その流路断面積の広さから冷媒の流れを拘束できず、例えば、モータの取付姿勢が変わった場合に冷媒が流れることのない（流れが澱んだ）間隙部が発生するなどの問題があり、冷却性能を著しく低下させる要因となっていた。
（２）冷媒の流れの拘束のための方策として、モータの部品点数を増やす必要があるが、部品点数が増えると、熱の伝導性が悪くなることからモータの熱抵抗が増加し、モータの発熱量が大きくなるなどの問題があった。
（３）また、冷媒通路内の冷媒を均一に充填させる方策としては、冷媒通路内部に供給する冷媒流量を多くするなどの対策が必要となるが、冷媒流量を多くすると冷媒通路内部の圧力が上昇して冷媒通路が変形し、他の部材と干渉して冷媒通路自体が破壊されるなどの問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、モータの取付姿勢が変化してもモールド樹脂とキャンの間に位置する冷媒通路内の間隙部における冷媒の流れによる澱みの発生を抑え、冷却性能の低下を防ぐと共に、冷媒通路の変形を防止することができるコアレスリニアモータ電機子およびコアレスリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数のコイル列からなる電機子巻線と、前記電機子巻線を覆うように設けられたキャンと、前記電機子巻線と前記キャンの間に形成され、前記コイル列の表面を強制冷却するように冷媒を流す冷媒通路と、を備えたコアレスリニアモータ電機子において、前記電機子巻線を構成するコイル列とコイル列の間の表面および隙間部には、モールド樹脂を充填してあり、前記モールド樹脂は、前記キャンとの間に位置する隙間部に該モールド樹脂の表面から該キャンの内壁に向けて突出し且つ冷媒の流れ方向に向かって流路断面積を部分的に絞る流路絞り部となる突起を形成したことを特徴としている。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のコアレスリニアモータ電機子において、前記突起が平面視で前記電機子巻線の隣り合うコイル列とコイル列の間または該コイル列の隣接部に沿って形成され、前記冷媒通路が平面視でコイル列に沿って長い偏平な流路断面形状を有することを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のコアレスリニアモータ電機子において、前記突起は、前記モールド樹脂と同一材料としたことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載のコアレスリニアモータにおいて、前記突起をモールド樹脂と一体成型したことを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載のコアレスリニアモータ電機子において、前記突起は、前記キャンとの間に挟み込まれて保持されるゴム系弾性体を備え、前記ゴム系弾性体は、前記キャンに荷重が加わると圧縮変形して前記突起と前記キャンとの間の隙間を気密するシール部材であることを特徴とあいている。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか1項に記載の電機子と、前期電機子と磁気的空隙を介して配置されると共に交互に極性が異なる複数の永久磁石を配列した界磁磁極と、を備え、前記電機子と前記界磁磁極の何れか一方を固定子とし、他方を可動子として相対的に走行するようにしたコアレスリニアモータを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１および請求項２に記載の発明によると、コイル列を覆うモールド樹脂とキャンとの間の隙間部にモールド樹脂の表面からキャンの内壁に向けて突出し且つ冷媒の流れ方向に向かって流路断面積を部分的に絞る流路絞り部となる突起を設けたので、冷媒通路の内部において冷媒に対し任意の流路を作り出すことができ、また、突起の形状や数量によって冷媒の流れを任意に制御することができるため、常に冷媒を冷媒通路内に充填させ、かつ一定の冷媒を流すことが可能となる。その結果、モータの取付姿勢が変化してもモールド樹脂とキャンの間の冷媒通路内の間隙部における冷媒の流れによる澱みの発生を抑え、冷却性能の低下を防ぐと共に、冷媒通路の変形を防止することができる。
請求項３に記載の発明によると、突起の材質をモールド樹脂と同一としたことで、熱膨張係数を同一にでき、温度上昇に伴う熱変形に対し同一の熱変形量となるため、突起部にかかる熱応力を最小に抑えることが可能となり、突起の剥離などが起こりにくくなるため、信頼性が向上する。
請求項４に記載の発明によると、電機子巻線の絶縁および固定のために行うモールド工程と同時に突起を製作可能なことから、工数の低減ができ、作業性の改善、コストの削減が可能となる。また、モールド型により常に同じ位置と寸法で突起を配置することが可能となるため、冷媒の流れを一定に管理することができ、熱伝達に対する製品のバラツキを抑えることが可能となり、信頼性が向上する。
請求項５に記載の発明によると、突起とキャンを直接接触させず、ゴム系弾性体を介した構成とすることで、突起高さ寸法のバラツキにより発生するキャンへの接触応力を弾性体で逃がすことができるため、キャンの変形量を抑えることが可能となり、キャンの破壊や変形による他部品との干渉を抑制できるため信頼性が向上する。
請求項６に記載の発明によると、可動コイル形あるいは可動磁石形の何れのモータ形態であっても、任意方向に取付可能なコアレスリニアモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例を示すリニアモータの側断面図
【図２】図１のリニアモータ電機子におけるコイル列の表面を覆うモールド樹脂と突起の配置関係を示した斜視図
【図３】図２のリニアモータ電機子を平面方向に９０°ずらした状態（図２の矢視Ａ方向）において、突起とキャンの間に弾性体を配置した部分を拡大した側断面図
【図４】従来技術を示すリニアモータの側断面図
【図５】図４のコアレスリニアモータの斜視図
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の実施例を示すリニアモータ電機子の側断面図、図２は図１のリニアモータ電機子におけるコイル列の表面を覆うモールド樹脂と突起の配置関係を示した斜視図であって、図１、図２ともに界磁極の図示を省略している。図３は図２のリニアモータ電機子を平面方向に９０°ずらした状態（図２の矢視Ａ方向）において、突起とキャンの間に弾性体を配置した部分を拡大した側断面図である。
図において、１１ａおよび１１ｂはモールド樹脂に設けられた突起、１２はシール部材である。
本実施例では、可動子を構成する電機子の両側に固定子となる界磁極を配置した磁束貫通型構造の可動コイル形コアレスリニアモータの例を用いて説明しており、電機子の冷却のため、フレーム３およびキャン２ａ、２ｂで冷媒通路１３を構成している。本発明の構成要素が従来技術と同じ点についてはその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
【００１０】
本発明が従来技術と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、電機子巻線５を構成するコイル列とコイル列の間の表面および隙間部には、モールド樹脂７を充填してあり、モールド樹脂７は、キャン２ａ、２ｂとの間に位置する隙間部に該モールド樹脂７の表面から該キャン２ａ、２ｂの内壁に向けて突出し且つ冷媒通路１３における冷媒の流れ方向に向かって流路断面積を部分的に絞る流路絞り部となる突起１１ａおよび１１ｂを形成した点である。
また、突起１１ａおよび１１ｂが平面視で電機子巻線５の隣り合うコイル列とコイル列の間または該コイル列の隣接部に沿って形成され、冷媒通路１３が平面視でコイル列に沿って長い偏平な流路断面形状を有したものとなっており、いわゆる突起１１ａおよび１１ｂが冷媒流路に対しラビリンスとなるように配置している。
また、突起１１ａおよび１１ｂは、モールド樹脂と同一材料としたり、モールド樹脂と一体成型するように構成しても良い。
また、突起１１ａおよび１１ｂは、キャン２ａ、２ｂとの間に挟み込まれて保持されるゴム系弾性体を備え、ゴム系弾性体は、キャン２ａ、２ｂに荷重が加わると圧縮変形して突起１１ａおよび１１ｂとキャン２ａ、２ｂとの間の隙間を気密するシール部材１２としたものである。
【００１１】
本発明の実施例は図１、図２に示すように、モールド樹脂７に突起を配置したことで、従来、流路を制御することが困難とされていた冷媒通路に替えて流路の制御を可能とする構造となり、モータの任意の取付姿勢に対して、モータ取付が可能となる。
また、突起１１ａおよび１１ｂはモールド樹脂と同一材料かつ一体成型としたことで、熱による突起の変形や応力を緩和でき、信頼性が向上するさらには、位置決めが高精度に再現されることから、熱抵抗のばらつきを抑えられるため、信頼性が向上する。
また、突起１１ａおよび１１ｂとキャン２ａ、２ｂを直接接触させず、弾性体を介した構成とすることで、突起１１ａおよび１１ｂの高さ寸法のバラツキにより発生するキャンへの接触応力を弾性体で逃がすことができるため、キャン２ａ、２ｂの変形量を抑えることが可能となり、キャン２ａ、２ｂの破壊や変形による他部品との干渉を抑制できるため信頼性が向上する。
【００１２】
なお、本実施例では、固定子となる界磁極を可動子となる電機子の両側に配置した磁束貫通型構造のリニアモータの例を用いて説明したが、可動子を界磁極とし、電機子を固定子として固定子の片側に配置した、ギャップ対向型構造に替えても構成しても構わない。
【００１３】
以上述べたように、任意の取付姿勢に対して取付可能なリニアモータを提供できるため、装置の小型化が必要とされる工作機械、半導体製造装置、液晶検査装置等に適用可能である。
【符号の説明】
【００１４】
１    電機子
２ａ、２ｂ  キャン
３    フレーム
４    ベース
５    電機子巻腺
６    結線基板
７    モールド樹脂
８    界磁極
９    ヨーク
１０ａ、１０ｂ  永久磁石
１１ａ、１１ｂ  突起
１２  弾性体（シール部材）
１３  冷媒通路
【図１】
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【図２】
2010166705.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010166705.tif 000006
【図５】
2010166705.tif 000007