WO2004019470A1 - コアレスリニアモータ - Google Patents

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Toru Shikayama
Nobuyuki Irie
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a coreless reuse motor for constant-speed feeding and high-precision positioning, which requires thrust ripple and low heat generation.
  • FIG. 4 is a perspective view showing only a mover and a stator of a coreless re-air motor according to the related art.
  • Fig. 5 is a sectional view as seen from the moving direction of the mover.
  • the stator 1 includes a permanent magnet 2 forming a plurality of magnetic poles, a back yoke 3 on which the magnetic poles are attached, and a yoke support 4 that fixes and supports the two back yokes 3 arranged on the left and right sides on one side. It is composed of The permanent magnets 2 are arranged such that the polarities facing the insides of the two back yokes 3 are different in polarity, and the poles adjacent in the moving direction of the mover are different in polarity; I have.
  • the mover 10 includes an armature winding 11 and a mover mount 12 having a concave cross section for fixing the armature winding 11.
  • the mover mount 12 is made of a metal member such as aluminum, which can be mounted on a table or the like serving as a load, so that the strength is secured.
  • the armature winding 11 is arranged via a predetermined gap with the permanent magnet 2 arranged inside the two back yokes 3.
  • the armature winding 11 is composed of a plurality of coils 13.
  • the coiled portion corresponding to the upper side of the coil 13 is referred to as the coil upper side 14, and the coil end portion corresponding to the lower side is referred to as the coil lower side 15.
  • the coils 13 are connected to each other at the upper side 14 of the coil, and are connected to the lead 16 at the end.
  • the space for connecting the coils 13 and the space for the lead wires 16 must be It is provided in the recess of the attachment 12.
  • the concave interior of the armature winding 1 1 and the armature mounting base 1 2 is covered with the mold resin 17, and the armature winding 1 1 and the armature mounting base 1 2 move as a body. Child 10 is configured.
  • the stator and the mover configured as described above are movable in the traveling direction by a support mechanism such as a linear guide (not shown).
  • the mold resin 17 is filled in a wide recess for connection processing between the mover mount 12 and the coil 13.
  • the mold resin 17 has a large thermal resistance, so that heat is not transmitted to the mover mount 12 and the temperature rise of the coil 13 is extremely high.
  • the mold resin 17 is made of epoxy resin (thermal conductivity 1.5 W / mK) with good thermal conductivity, for example, a mixture of ⁇ / remina, but sufficient effect is obtained. It was ⁇ .
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a coreless linear motor capable of reducing a temperature rise of an armature winding.
  • the mover is configured by an armature winding composed of a plurality of coils and a mover mount that supports the armature winding
  • the stator is In a coreless linear motor configured to include a permanent magnet and a back yoke forming a plurality of magnetic poles, and further configured to sandwich left and right sides of the armature winding with the permanent magnet via a gap
  • the concave portion is provided on the lower surface of the armature mount, and the upper side of the coil, which is the upper side of the coil, is placed in the concave portion of the armature mount.
  • a space is provided in the vicinity of the lower side of the coil corresponding to the lower side of the coil for performing connection processing between the coils or a lead wire.
  • a space for performing a wiring process is provided directly below the lower side of the coil.
  • a space for performing a wiring process is provided on both left and right sides of the lower side of the coil.
  • a cooling passage for flowing a refrigerant or air is provided in the mover mount.
  • the present invention has the following effects.
  • FIGS. 1A and 1B are views showing a coreless linear motor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view as viewed from the traveling direction
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the mover as viewed from the side.
  • FIG. 2 is a diagram corresponding to FIG. 1A showing a coreless linear motor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 1 (a) showing a coreless relay motor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a coreless linear motor according to the related art.
  • FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 1 (a) showing a coreless linear motor according to the related art.
  • FIGS. 1 (a) and 1 (b) are diagrams showing a first embodiment, and relate to claims 1 and 2.
  • FIG. Fig. 1 (a) is a cross-sectional view as viewed from the moving direction of the mover
  • Fig. 1 (b) is a cross-sectional view of the mover as viewed from the side.
  • the mover 10 in the first embodiment is composed of an armature winding 11 composed of a plurality of coils 13, a mover mount for fixing and supporting the armature winding 11, and lead wires 16.
  • the armature winding 11 and the lead wire 16 cover the entirety of a mold tree 17.
  • a three-phase coil 13 composed of three concentrated winding coils having the least number of coils is shown as an example.
  • a space is provided for connection between the coils 13 and the connection with the lead wires 16.
  • the lead and the wire 16 pass through the lower side 15 of the coil and are routed to the mover mount 12 in front of the mover 10.
  • the mover mounting base 12 is made of a metal member such as aluminum, which has sufficient strength because it is mounted on a table or the like serving as a load.
  • the cross section of the mover mount 12 is concave, and the upper end 14 of the coil 13 of the coil 13 is inserted into the concave.
  • the concave portion of the mover mount 12 is grooved so as to match the insertion portion of the coil upper side 14.
  • the upper side 14 of the coil can be brought close to the mover mount 12.
  • the thermal resistance during this time is extremely small, and the heat generated in the coil 13 can easily escape to the mover mount 12.
  • the temperature rise of the coil 13 can be significantly reduced.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross section viewed from the traveling direction.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the space for the connection processing is provided on the left and right sides of the lower side 15 of the coil. As a result, the cross section of the mover 10 becomes I-shaped.
  • connection processing space is placed directly below the permanent magnet 2, so that the size of the mover in the height direction can be reduced.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross section viewed from the traveling direction.
  • the third embodiment is the first or
  • the difference from the third embodiment is that the mover mount 12 is provided with a refrigerant passage 18 through which refrigerant or air flows.
  • the present invention can be used in the field of manufacturing and performing a coreless recurring motor for constant-speed feeding and high-precision positioning requiring thrust ripple and low heat generation.

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Abstract

本発明は、電機子巻線の温度上昇を低減することができるコアレスリニアモータを提供することを目的とする。　可動子（１０）が複数のコイル（１３）から成る電機子巻線（１１）と電機子巻線（１１）を支持する可動子取付台（１２）から構成されるとともに、固定子（１）が複数の磁極を形成する永久磁石（２）とバックヨーク３から構成され、さらには、電機子巻線（１１）の左右両側を空隙を介して永久磁石（２）で挟み込むように構成されたコアレスリニアモータにおいて、可動子取付台（１２）の下面に凹部（１２ａ）を設けるとともに、コイル（１３）の上側にあたるコイル上辺（１４）を、可動子取付台（１２）の凹部（１２ａ）内に挿入し、コイル（１３）の下側にあたるコイル下辺（１５）の近傍に、コイル（１３）間もしくはリード線（１６）との結線処理を行うスペースを設ける。

Description

コアレスリユアモータ
[技術分野]
本発明は、 推力リプルや低発熱が要求される一定速送り用や高精度位置決め用 のコアレスリユアモータに関するものである。
'[背景技術]
集中巻のコイルを重ねずに配置する従来のコアレスリニアモータとしては、 特 開平 7 _ 3 2 2 5 9 5号公報、 特開平 6— 1 6 5 4 7 4号公報、 U S 4 1 5 1 4 4 7公報に開示されるものがある。 これらに開示されるコアレスリエァモータの 特長は、 コアレスであ δが故にコギンダカが発生しない、 つまり、 速度リプルが 小さいことである。 また、 集中卷のコイルを重ねずに配置することを理由に、 絶 縁' [■生が高いことも特長として上げられる。
従来のコアレスリニアモータを、 図 4および図 5に示す。 図 4は、 従来技術に おけるコアレスリエアモータの可動子と固定子のみを示す斜視図である。 図 5は 可動子進行方向から見た断面図である。
固定子 1は、 複数の磁極を形成している永久磁石 2、 それを貼り付けているバ ックヨーク 3、 左右両側に配置された 2つのバックヨーク 3を片側で固定支持し ているヨーク支持台 4から構成されている。 永久磁石 2は、 2つのバックヨーク 3の内側に対面する極性が異極となるように、 かつ、 可動子進行方向で隣接する 極十生が異極となるように; ピッチごとに配置されている。
可動子 1 0は、 電機子巻線 1 1とそれを固定する断面が凹形状の可動子取付台 1 2力、ら構成されている。 可動子取付台 1 2は、 負荷となるテーブル等に取り付 けられるため、 強度が確保されるアルミ等の金属部材で構成される。 電機子卷線 1 1は、 2つのバックヨーク 3の内側に配置された永久磁石 2と所定の空隙を介 して配置されている。 また、 電機子卷線 1 1は複数個のコイル 1 3から構成され ている。ここで、コイル 1 3の上側にあたるコィルェンド部分をコィル上辺 1 4、 下側にあたるコイルエンド部分をコイル下辺 1 5と称する。 コイル 1 3間はコィ ル上辺 1 4で結線されており、その先ではリード線 1 6と結線されている。また、 コイル 1 3間を結線するためのスペースとリード線 1 6のスペースは、 可動子取 付台 1 2の凹内に設けられている。 最終的には、 電機子巻線 1 1と可動子取付台 1 2の凹内部はモールド樹脂 1 7によって覆われ、 電機子巻線 1 1と可動子取付 台 1 2がー体となって可動子 1 0が構成されている。
以上のように構成された固定子と可動子は、 図示しないリニアガイド等の支持 機構によって、 その進行方向に移動自在となっている。
ところが、 従来技術には次のような問題があった。
電機子卷線 1 1に所定の推力発生に必要な電流が印加されると、 コイル 1 3に はその電流の 2乗に比例したジュール熱が発生する。コイル 1 3で発生した熱は、 モールド樹脂 1 7の空隙面から放出される分と可動子取付台 1 2へ熱伝導する分 に分かれる。 可動子取付台 1 2が取り付けられている負荷テーブルの材質、.大き さ、 取り付け状態によりその熱分配率は異なるものの、 金属製で熱伝導の良い可 動子取付台 1 2へ流れる熱の方が多い。 逆に、 可動子取付台 1 2に熱が伝わりに くい構造であれば、 コイル 1 3の温度上昇が極めて大きなものとなる。 従来技術 によれば、 可動子取付台 1 2とコイル 1 3間は、 結線処理のための幅広い凹内に モールド樹脂 1 7が充填されている。 つまり、 モールド榭脂 1 7が大きな熱抵抗 となり、 可動子取付台 1 2へ熱が伝わらずコイル 1 3の温度上昇が極めて高いも のになつた。 これをできる限り防ぐため、 モールド樹脂 1 7には熱伝導の良い、 例えばァ /レミナを配合したエポキシ樹脂 （熱伝導率 1 . 5 W/mK) が使用され ているが、 十分な効果が得られな ヽで 、た。
[発明の開示]
本発明は、 このような問題を解決するためになされたもので、 電機子卷線の温 度上昇を低減することができるコアレスリニアモータを することを目的とす るものである。
上記問題を解決するため、 請求項 1の本発明は、 可動子が複数のコイルから成 る電機子卷線と前記電機子巻線を支持する可動子取付台から構成されるとともに、 固定子が複数の磁極を形成する永久磁石とバックヨークから構成され、さらには、 前記電機子卷線の左右両側を空隙を介して前記永久磁石で挟み込むように構成さ れたコアレスリユアモータにおいて、 前記可動子取付台の下面に凹部を設けると ともに、 前記コイルの上側にあたるコイル上辺を、 前記可動子取付台の凹部内に 揷入し、 前記コイルの下側にあたるコイル下辺の近傍にコイル間もしくはリード 線との結線処理を行うスペースを設けるようにしたものである。
請求項 2の本発明は、 前記コイル下辺の真下に結線処理を行うスペースを設け るようにしたものである。
請求項 3の本発明は、 前記コイル下辺の左右両側に結線処理を行うスペースを 設けるようにしたものである。
請求項 4の本発明は、 前記可動子取付台に冷媒もしくは空気を流すための冷却 通路を設けるようにしたものである。
以上述べたように、 本宪明によれば次のような効果がある。
(1)コィルと可動子取付台の間の熱抵抗が極めて小さくなることにより、コイルの 温度上昇を抑えることができる （請求項 1の発明） 。
(2)結線処理のスペースを新たに設けることにより、請求項 1の発明と同様の効果 を得ることができる （請求項 2の発明） 。
(3)結線処理のスペースをコイルェンド部分の左右両側に設けることにより、請求 項 1の発明と同様の効果を得ることができるとともに、請求項 2の発明に対し、 さらに可動子の高さをより小さくできる効果も得ることができる （請求項 3の 発明） 。
(4)熱が多く伝わる可動子取付台に冷却通路を設けることにより、請求項 1乃至 3 の発明の効果をさらに高めることができる （請求項 4の発明） 。
[図面の簡単な説明]
図 1は、 本発明の第 1の実施例におけるコアレスリニアモータを示す図で、 ( a )は進行方向から見た断面図で（b )は側面から見た可動子の断面図である。 図 2.は、 本発明の第 2の実施例におけるコアレスリニアモータを'示す図 1 ( a ) 相当図である。 図 3は、 本発明の第 3の実施例におけるを示すコアレスリエァモ ータを示す図 1 ( a ) 相当図である。 図 4は、 従来技術におけるコアレスリニア モータを示す斜視図である。 図 5は、 従来技術におけるコアレスリニアモータを 示す図 1 ( a ) 相当図である。
[発明を実施するための最良の形態]
以下、 本発明の実施例を図に基づいて説明する。 本発明は、 可動子構造を除き、 従来技術の図 4、 5に示される構造と同じであ る。 従って、 固定子に関する説明は省略する。
[第 1の実施例]
図 1 ( a ) 、 ( b ) は第 1の実施例を示す図であり、 請求項 1と 2に関するも のである。 図 1 ( a ) は可動子進行方向から見た断面図、 図 1 ( b ) は側面から 見た可動子の断面図である。
第 1の実施例における可動子 1 0は、 従来技術と同じく、 複数個のコイル 1 3 力 ら成る電機子巻線 1 1、それを固定支持する可動子取付台.1 2、リード線 1 6、 電機子卷線 1 1とリード線 1 6全体を覆つたモールド樹月旨 1 7によつて構成さ れている。 ここでは、 3相を例に、 最もコイル数の少ない 3個の集中巻のコイル 1 3によつて構成されたものを示す。 3個のコィル下辺 1 5の真下では、 コイル 1 3間同士やリード線 1 6との結線が行われるためのスペースが設けられている。 リ ド,線 1 6は、 これらコイル下辺 1 5を通り、 可動子 1 0の前方において、 可 動子取付台 1 2に引き回されている。 可動子取付台 1 2は、 負荷となるテーブル 等に取り付けられるため、 強度が確保されるアルミ等の金属部材で構成される。 また、 可動子取付台 1 2の断面は凹形状となっており、 その凹部にはコイル 1 3 のコィノレ上辺 1 4が挿入されている。 可動子取付台 1 2の凹部はコイル上辺 1 4 の揷入部分と合致するように溝加工されている。
このような構成により、 コィノレ上辺 1 4を可動子取付台 1 2に近接させること ができる。 つまり、 この間の熱抵抗が極めて小さくなり、 コイル 1 3で発生した 熱が可動子取付台 1 2へと逃げやすくなつている。 その結果、 コイル 1 3の温度 上昇を大幅に低減することができる。
[第 2の実施例]
次に第 2の実施例について説明する。
第 2の実施例は請求項 3に関するものである。 図 2は進行方向から見た断面を示 す図である。 第 2の実施例が第 1の実施例と異なる点は、 結線処理のスペースを コイル下辺 1 5の左右に設けた点である。 この結果、 可動子 1 0の断面は I形状 となる。
このような構成により、 第 1の実施例と同様にコイル 1 3の温度上昇を大幅に 低減できる。 さらなる第 2の実施例の特長は、 結線処理スペースを永久磁石 2の 真下に置くため、可動子の高さ方向の寸法を小さくすることができることである。
[第 3の実施例]
次に第 3の実施例について説明する。
第 3の実施例は請求項 4に関するものである。 図 3は進行方向から見た断面を 示す図である。 第 3の実施例が第 1もしくは
第 3の実施例と異なる点は、 可動子取付台 1 2に、 冷媒もしくは空気を流す冷媒 通路 1 8を設けた点である。
このような構成により、 熱通過の大き 、可動子取付台 1 2を直接冷却できるた め、 第 1及び第 2の実施例の効果であるコイル 1 3の温度上昇低減を、 さらに高 めることができる。
[産業上の利用可能性]
本発明は、 推力リプルや低発熱が要求される一定速送り用や高精度位置決め用 のコアレスリユアモータを製造、 ¾ ^する分野に利用することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 可動子が複数のコイルから成る電機子卷線と前記電機子巻線を支持する可 動子取付台から構成されるとともに、 固定子が複数の磁極を形成する永久磁石と バックヨークから構成され、 さらには、 前記電機子巻線の左右両側を空隙を介し て前記永久磁石で挟み込むように構成されたコアレスリユアモータにおいて、 前記可動子取付台の下面に凹部を設けるとともに、 前記コイルの上側にあたる コィノレ上辺を、 前記動子取付台の凹部内に揷入し、 前記コイルの下側にあたるコ ィル下辺の近傍にコィル間もしくはリード線との結線処理を行うスペースを設け たことを特徴とするコアレスリニアモータ。
2. 前記コイル下辺の真下に結線処理を行うスペースを設けたことを特徴とす る請求項 1記載のコアレスリニアモータ。
3. 前記コイル下辺の左右両側に結線処理を行うスペースを設けたことを特徴 とする請求項 1記載のコアレスリニァモータ。
4. 前記可動子取付台に冷媒もしくは空気を流すための冷却通路を設けたこと を特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかの項に記載のコアレスリユアモータ。
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