(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状に成形された複数の成形コイルよりなるコイル群で構成された電機子巻線と、前記電機子巻線を額縁状に囲むように設けた金属製の筐体と、前記筐体の両開口部を密閉するキャンとを具備したキャンド・リニアモータ電機子において、
前記コイル群を結線基板と樹脂製のバスタブ形状のフレームとで挟み込み、モールドまたはポッティング樹脂にて注形して成るものであることを特徴とするキャンド・リニアモータ電機子。
【請求項２】
前記キャンド・リニアモータ電機子より該電機子外部とパワー線または信号線として接続するためのコネクタとの結線部位を、作業温度時における粘度＝３０Ｐａ・ｓ以下、可使時間＝０．１〜２４時間、弾性率＝３，０００ＭＰａ以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて注形して成るものであることを特徴とする請求項１記載のキャンド・リニアモータ電機子。
【請求項３】
前記結線基板より該結線基板外部とパワー線または信号線として接続するための結線部位を、作業温度時における粘度＝３０Ｐａ・ｓ以下、可使時間＝０．１〜２４時間、弾性率＝３，０００ＭＰａ以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて充填して成るものであることを特徴とする請求項１記載のキャンド・リニアモータ電機子。
【請求項４】
請求項１〜請求項３までの何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向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隣り合わせて並べて配置した界磁ヨークとを備え、前記電機子と前記界磁ヨークの何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたことを特徴とするキャンド・リニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置や工作機のテーブル送りに用いられると共に、リニアモータ本体の温度上昇低減と長期絶縁信頼性が要求されるキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は本発明と従来技術に共通な一般のキャンド・リニアモータの全体斜視図である。
図７において、１は可動子、２は界磁ヨーク、３は永久磁石、４は界磁ヨーク支持部材５は固定子、６はキャン、７は電機子巻線、８は冷媒供給口、９は冷媒排出口、１０は筐体、２０はキャン固定用のボルト、１２はリード線を収納するカバ、１５はコネクタである。
一方の可動子１は、平板状の二つの界磁ヨーク２と、各界磁ヨーク２の表面に取付けた永久磁石３と、二つの界磁ヨーク２の間に挿入されると共に全体で合計４個の界磁ヨーク支持部材４とから構成され、両端が開口した中空空間部を有している。そして、上記永久磁石３は界磁ヨーク２上に交互に極性が異なるように複数の磁石を隣り合わせに並べて配置したものとなっている。なお、可動子１は、図示しないスライダとガイドレールからなるボールを用いたリニアガイドあるいは静圧軸受案内等によって支持されている。
また、他方の固定子５を構成するキャンド・リニアモータ電機子は、内部を中空とする額縁状を有した金属製の筐体１０と、該筐体１０の両開口部を密閉するために筐体１０の外形を象った板状のキャン６と、該キャン６を筐体１０に固定するためのボルトねじ２０と、筐体１０の中空内に配置された３相の電機子巻線７と、より構成されている。なお、電機子巻線７は複数の成形コイルよりなるコイル群にモールドを施してユニット化されたもので、以下に従来例を具体的に後述する。また、電機子巻線７は従来例を符号７２、本発明では符号７１として区別して表すことにする。
次に、キャンド・リニアモータ電機子の具体的な構造について、図４〜図６を用いて説明する。図４は図７のＡ−Ａ線に沿う従来のキャンド・リニアモータ電機子の側断面図、図５は図４に示す従来の電機子巻線部の側断面図。図６は図４に示す従来のコネクタ部の側断面図である。
まず、図５において、従来の電機子巻線部７２について説明する。
電機子外部とパワー線または信号線として接続するための結線基板７２ａ上に、平板状に成形された複数の成形コイル７２ｃをハンダ付けおよび固定配置させ、その周囲を樹脂製のフレーム７２ｂおよび樹脂製のカバー７２ｄにて覆っている。これらによって囲まれた成形コイル７２ｃ周辺の空隙部に、冷媒に対する成形コイル７２ｃの絶縁信頼性を高める目的で、モールド２１またはポッティング樹脂（不図示）にて注形している。
次に、図６において、従来のコネクタについて説明する。
結線基板７２ａより電機子外部にパワー線または信号線を接続するためのハーメチックシール１５ａに、結線基板７２ａより引き出されるリード線１５ｃをハンダ付けし、冷媒に対する成形コイル７２ｃの絶縁信頼性を高める目的で、その結線部位１５ｄを高粘度樹脂１５ｂにて注形している。
図４において、上記の電機子巻線部７２とコネクタ１５を用いた電機子の組立について説明する。
メインフレーム１１に、電機子巻線部７２を図示しないネジ等を用いて固定すると共に、コネクタ１５をレーザー溶接にて固定している。電機子巻線部７２の結線部位７２ｅとコネクタ１５の結線部位１５ｄ周辺の空隙部に、冷媒に対する成形コイル７２ｃの絶縁信頼性を高める目的で、高粘度樹脂１９を充填している。そして、電機子巻線部７２の結線部位７２ｅに第１カバー１３を接着剤等を用いて、またコネクタ１５の結線部位１５ｄに第２カバー１２をレーザー溶接にて固定している。外部への冷媒漏れを防ぐ目的のＯリング１６を介在させて、電機子巻線部７２の表面と裏面に冷媒を流すための冷媒通路１７を確保出来る位置に、キャン６を固定している。
このように構成されたキャンド・リニアモータ電機子に、電気的相対位置に応じた３相交流電流を成形コイル７２ｃに流すことにより、図示しない永久磁石の作る磁界と作用して図示しない可動子に推力が発生する。このとき銅損によって発熱した成形コイル７２ｃは冷媒通路１７を流れる冷媒により冷却されるので、キャン６表面の温度上昇を抑えることが出来る（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【特許文献１】特許第３５９２２９２号
【特許文献２】特開２００３−２２４９６１
【特許文献３】特開２００４−３１２８７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のキャンド・リニアモータ電機子は、下記のような問題があった。
（１）電機子巻線部７２において、結線基板７２ａと樹脂製フレーム７２ｂおよび樹脂製カバ７２ｄを接着剤等を用いて固定して、成形コイル７２ｃの周辺に空隙部を確保し、その空隙部をモールドまたはポッティング樹脂にて注形しているが、樹脂製フレーム７２ｂと樹脂製カバ７２ｄとの接着固定時の位置決め作業が困難であり、また、樹脂製フレーム７２ｂと樹脂製カバ７２ｄの構成部品間の界面より絶縁劣化や絶縁破壊が生じることがあった。
（２）コネクタ１５において、ハーメチックシール１５ａの結線部位１５ｄを高粘度樹脂１５ｂにて注形しているが、使用している樹脂が高粘度のため注形時の作業性が悪く気泡等を噛み込むことが多く、そのため絶縁劣化や絶縁破壊が生じることがあった。
（３）電機子巻線部７２の結線部位７２ｅとコネクタ１５の結線部位１５ｄ周辺の空隙部を高粘度樹脂１９にて充填しているが、使用している樹脂が高粘度のため充填時の作業性が悪く気泡等を噛み込むことが多く、そのため絶縁劣化や絶縁破壊が生じることがあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電機子巻線部の構成部材の部品点数を減少させることにより界面を減少させ、また、注形および充填の作業性を向上させて気泡等を噛み込むことなく確実に注形および充填することができると共に、冷媒に対する電機子巻線の長期絶縁信頼性の高いキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のような構成にしたものである。
請求項１の発明は、平板状に成形された複数の成形コイルよりなるコイル群で構成された電機子巻線と、前記電機子巻線を額縁状に囲むように設けた金属製の筐体と、前記筐体の両開口部を密閉するキャンとを具備したキャンド・リニアモータ電機子において、前記コイル群を結線基板と樹脂製のバスタブ形状のフレームとで挟み込むと共にモールドまたはポッティング樹脂にて注形して成るものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記キャンド・リニアモータ電機子より該電機子外部とパワー線または信号線として接続するためのコネクタとの結線部位を、作業温度時における粘度＝３０Ｐａ・ｓ以下、可使時間＝０．１〜２４時間、弾性率＝３，０００ＭＰａ以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて注形して成るものである。
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記結線基板より該結線基板外部とパワー線または信号線として接続するための結線部位を、作業温度時における粘度＝３０Ｐａ・ｓ以下、可使時間＝０．１〜２４時間、弾性率＝３，０００ＭＰａ以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて充填して成るものである。
また、請求項４の発明は、キャンド・リニアモータに係り、請求項１〜請求項３までの何れか１項に記載のキャンド・リニアモータ電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向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隣り合わせて並べて配置した界磁ヨークとを備え、前記電機子と前記界磁ヨークの何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、コイル群を結線基板と樹脂製のバスタブ形状のフレームとで挟み込み、モールドまたはポッティング樹脂にて注形するため、構成部材の部品点数を減少させることで界面を減少させることが出来、また注形の作業性を向上させることが出来るため、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。
請求項２に記載の発明によると、キャンド・リニアモータ電機子より電機子外部とパワー線または信号線として接続するためのコネクタとの結線部位を、作業温度時における粘度＝３０Ｐａ・ｓ以下、可使時間＝０．１〜２４時間、弾性率＝３，０００ＭＰａ以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて注形するため、低粘度の樹脂を用いることで注形の作業性を向上させて気泡等を噛み込むことなく確実に注形することが可能で、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。
請求項３に記載の発明によると、結線基板より結線基板外部とパワー線または信号線として接続するための結線部位を、作業温度時における粘度＝３０Ｐａ・ｓ以下、可使時間＝０．１〜２４時間、弾性率＝３，０００ＭＰａ以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて充填するため、低粘度の樹脂を用いることで充填の作業性を向上させて気泡等を噛み込むことなく確実に充填することが可能で、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。
請求項４に記載の発明によると、電機子巻線の冷媒に対する耐絶縁性が高く、冷却能力の高い水を冷媒として使用すると共に、電機子と界磁を対向配置させることで信頼性の高いキャンド・リニアモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施例を示すキャンド・リニアモータ電機子であって、図７のＡ−Ａ線に沿う側断面図に相当する図
【図２】図１に示す本発明の電機子巻線部の側断面図
【図３】図１に示す本発明のコネクタ部の側断面図
【図４】図７のＡ−Ａ線に沿うキャンド・リニアモータ電機子の側断面図
【図５】図４に示す従来の電機子巻線部の側断面図
【図６】図４に示す従来のコネクタ部の側断面図
【図７】本発明と従来技術に共通な一般のキャンド・リニアモータの全体斜視図
【符号の説明】
【０００７】
１  可動子
２  界磁ヨーク
３  永久磁石
４  界磁ヨーク支持部材
５  固定子
６  キャン
７  電機子巻線
７１  電機子巻線（本発明）
７１ａ  結線基板
７１ｂ  フレーム
７１ｃ  成形コイル
７１ｅ  結線部位
７２  電機子巻線（従来例）
７２ａ  結線基板
７２ｂ  フレーム
７２ｃ  成形コイル
７２ｄ  カバー
７２ｅ  結線部位
８  冷媒供給口
９  冷媒排出口
１０  筐体
１１  メインフレーム
１２  第２カバー
１３  第１カバー
１４  コネクタ
１４ａ  ハーメチックシール
１４ｂ  低粘度樹脂
１４ｃ  リード線
１４ｄ  結線部位
１５  コネクタ
１５ａ  ハーメチックシール
１５ｂ  高粘度樹脂
１５ｃ  リード線
１５ｄ  結線部位
１６  Ｏリング
１７  冷媒通路
１８  低粘度樹脂
１９  高粘度樹脂
２０  ボルトねじ
２１  モールド
【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キャンド・リニアモータ電機子であって、図７のＡ−Ａ線に沿う側断面図に相当する。図２は、図１に示す本発明の電機子巻線部の側断面図、図３は、図１に示す本発明のコネクタ部の側断面図であり、本発明の特徴は以下のとおりになっている。
まず、本発明の電機子巻線部７１について説明する。
図２において、電機子外部とパワー線または信号線として接続するための結線基板７１ａ上に、平板状に成形された複数の成形コイル７１ｃをハンダ付けおよび固定配置させ、その周囲を結線基板７１ａ面側のみが開放されたバスタブ形状の樹脂製フレーム７１ｂにて覆っている。これらの結線基板７１ａとバスタブ形状の樹脂製フレーム７１ｂとによって囲まれた成形コイル７１ｃ周辺の空隙部に、冷媒に対する成形コイル７１ｃの絶縁信頼性を高める目的で、モールド２１またはポッティング樹脂（不図示）にて注形している。例えば、エポキシ樹脂にて真空注形することにより、空隙部が完全にエポキシ樹脂に置換される。構成部材の部品点数を減少させることで界面を減少させることが出来、また注形の作業性を向上させることが出来るため、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。【００１０】
次に、本発明のコネクタ部について説明する。
図３において、結線基板７１ａより電機子外部にパワー線または信号線を接続するためのハーメチックシール１４ａに、結線基板７１ａより引き出されるリード線１４ｃをハンダ付けし、冷媒に対する成形コイル７１ｃの絶縁信頼性を高める目的で、その結線部位１４ｄを，モールドまたはポッティング樹脂、特に低粘度樹脂１４ｂを用いて注形している。例えば、作業温度時における粘度が３０Ｐａ・ｓ以下、可使時間が０．１〜２４時間、弾性率が３，０００ＭＰａ以下であるシリコーンにて注形している。低粘度の樹脂を用いることで注形の作業性を向上させて気泡等を噛み込むことなく確実に注形することが可能で、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。【００１１】
図１において、上記の電機子巻線部７１とコネクタ１４を用いた電機子の組立について説明する。
メインフレーム１１に、電機子巻線部７１を図示しないネジ等を用いて、またコネクタ１４をレーザー溶接にて固定している。電機子巻線部７１の結線部位７１ｅとコネクタ１４の結線部位１４ｄ周辺の空隙部に、冷媒に対する成形コイル７１ｃの絶縁信頼性を高める目的で、低粘度樹脂１８を充填している。例えば、作業温度時における粘度が３０Ｐａ・ｓ以下、可使時間が０．１〜２４時間、弾性率が３，０００ＭＰａ以下であるシリコーンにて注形している。低粘度の樹脂を用いることで注形の作業性を向上させて気泡等を噛み込むことなく確実に充填することが可能で、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。電機子巻線部７１の結線部位７１ｅに第１カバー１３を接着剤等を用いて、またコネクタ１４の結線部位１４ｄに第２カバー１２をレーザー溶接にて固定している。低粘度樹脂１８が冷媒の通らないキャンド・リニアモータ電機子内の空隙部に確実に充填されていることを、第１カバー１３に設けた単一または複数の穴から確認することが出来、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。
外部への冷媒漏れを防ぐ目的のＯリング１６を介在させて、電機子巻線部７の表面と裏面に冷媒を流すための冷媒通路１７を確保出来る位置に、キャン６を固定している。
このように構成されたキャンド・リニアモータ電機子に、電気的相対位置に応じた３相交流電流を成形コイル７１ｃに流すことにより、図示しない永久磁石の作る磁界と作用して図示しない可動子に推力が発生する。このとき銅損によって発熱した成形コイル７１ｃは冷媒通路１０を流れる冷媒により冷却されるので、キャン６表面の温度上昇を抑えることが出来る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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