專利名稱：直線電動機的線圈組合體及其制造方法
技術領域：
本發明涉及產生直線移動的直線電動機。特別是本發明涉及具有多個線圈的直線電動機的線圈組合體，所述多個線圈沿直線移動的方向配置成一列。
背景技術：
使用直線電動機使工作臺沿直線高速移動的同時，又能高精度地定位的工作機械已為人所知。最近，直線電機因不采用進給絲杠等傳動裝置而受到好評，并得到廣泛的應用。工作機械用的直線電機不僅要求其產生大的推力，而且還要求其小型化。因此，直線電機和回轉型電機相比，更容易產生高熱。直線電機溫度的上升使其額定推力受到限制，使機械定位精度降低。在較多的場合，為防止磁性粉塵侵入產生強大的磁力的直線電機，采用外殼將直線電機密封起來，因此，直線電機的自然冷卻是十分不夠的，對直線電機進行有效的冷卻是非常重要的。
日本特許公開公報63-18956號公開了一種直線電機用冷卻裝置，該裝置在相鄰的磁極齒間形成的槽的底部裝設冷卻管。參照圖9、10、11，下面對該直線電機用冷卻裝置進行詳細說明。具有交變磁極的多個永久磁鐵3沿移動軸方向成一列固定在托板2的下面。固定的電樞包括多個T字狀的磁極齒4，連接磁極齒4的底座5及繞在磁極齒4上的線圈7。如圖9中所示，冷卻管8設在各相鄰的磁極齒4形成的溝的底部，每個溝一根。如
圖10中所示，例如，冷卻管8是沿溝6繞行的管8A。氣體狀或液體狀的制冷劑沿著管8A進行循環。如圖11所示，冷卻管8也可以是梯子形管。管8B由與底座5相對地沿移動方向平行延伸的冷卻管8a、8b及連接冷卻管8a、8b的連絡部8c構成。制冷劑從冷卻管8a的一端導入，經由連絡部8c從冷卻管8b的一端排出。
發明的公開本發明的目的在于提供一種直線電機的線圈組合體，線圈所發出的熱可得到有效冷卻。
本發明的另一個目的在于提供一種結構緊湊的直線電機的線圈組合體。
本發明的再一個目的在于提供一種具有高冷卻效率，且可簡單地制造的直線電機的線圈組合體的制造方法。
根據本發明，產生直線運動的直線電機的線圈組合體包括多個線圈以及扁平的冷卻管，所述多個線圈沿移動方向排成一列，且分別具有和移動方向垂直的線圈軸，所述冷卻管具有沿與線圈軸平行方向延伸的斷面和線圈能嵌入其中的折返部，且在多個線圈中蛇行。
扁平的冷卻管最好是沿與線圈軸平行方向形成，且具有制冷劑通過的多個透孔。
或者，扁平的冷卻管由多個制冷劑能夠通過的圓管沿平行于線圈軸的方向排列，并相互連接構成。
最好是扁平的冷卻管至少具有線圈個數以上的交替的折返部。
最好，直線電機的線圈組合體還包括按每個線圈分割且線圈纏繞于其上的鐵芯。
另外，根據本發明，產生直線移動的直線電機的線圈組合體的制造方法包括按每個磁極分割的鐵芯的制作步驟，將線圈繞在各鐵芯上的步驟，線圈能夠嵌入其中的、具有線圈的個數以上的交替折返部的扁平的冷卻管的制作步驟，將鐵芯插入折返部的步驟，將鐵芯成一列配置在底座板的步驟。
其它的目的及新穎的特征，在以后的說明中作進一步的描述。
附圖的簡單說明圖1是表示本發明的直線電機的線圈組合體的正面圖。
圖2是圖1所示線圈組合體的平面圖。
圖3是圖1的線圈和冷卻管的擴大斷面圖。
圖4是表示線圈產生的熱量向冷卻管傳導的斷面圖。
圖5是表示圖1的冷卻管的其它實施例的斜視圖。
圖6A、6B、6C、6D是表示直線電機的線圈組合體的制造方法的平面圖。
圖7是線圈組合體沿圖6D中箭頭B所視的斜視圖。
圖8是被絕緣樹脂覆蓋后的圖1的線圈組合體的斜視圖。
圖9是表示現有技術中的直線電機的正面圖。
圖10是冷卻管的一例沿圖9的A-A線看時的平面圖。
圖11是冷卻管的其它實施例沿圖9的A-A線看時的平面圖。
發明的實施例參照圖1、2、3、4對本發明的直線電機的線圈組合體進行說明。
沿著水平的直線軸X的方向產生移動的直線電機的組合體12具有底座11和裝有線圈14的鐵芯13。線圈組合體構成直線電機的動子或定子的一方。圖1中的參照符號G1表示動子和定子之間形成的間隙。底座板11具有水平的上表面。按每個磁極分割的鐵芯13分別由螺絲19沿直線軸X的方向成一列地固定在底座板11上。固定螺絲19的多個孔18形成在底座上。鐵芯13將硅鋼板層積、由焊接或者粘接而形成。如圖2中所示，鐵芯13互相平行地沿垂直于直線軸X的水平方向Y延伸。如圖3中所示，為了盡可能減小相鄰的鐵芯13的磁極面13a之間形成的間隙G2，鐵芯13的磁極面13a沿直線軸X的方向突出。間隙G2的大小保持在空隙G1的2倍程度。小的間隙G2能使不希望有的脈動轉矩減少。形成連接相鄰鐵芯13的軛鐵部13b，螺絲19用的孔13c形成于軛鐵部13b上。將一組絕緣體15嵌入鐵芯13中，使鐵芯13和線圈14保持絕緣。線圈14互相不重合地經由絕緣體15繞在鐵芯13上。線圈軸Z互相平行并且垂直于直線軸X。絕緣體15，例如，可以采用具有很高的導熱性并能作成很薄的液晶聚合物樹脂的成形體。如圖2中所示，絕緣體15有U字狀的水平斷面，1個鐵芯13中裝入1組絕緣體15。為了防止線圈14表面的瓷漆涂層受到損傷，用帶狀的絕緣體16將線圈14四周包起來。扁平的冷卻管20成蛇行狀安裝在沿移動軸X的方向配置的線圈14中。冷卻管20用鋁沖壓成形而制成。冷卻管20緊密接觸于線圈14，絕緣體16提高了線圈14和冷卻管20的密合性。如圖3所示，冷卻管20具有沿與線圈軸Z平行方向延伸的斷面，配置成比軛鐵13b的高度H1更高。延伸的斷面的長度同線圈14的軸的長度L等長或稍長。結果，冷卻管20幾乎緊密接觸于作為發熱源的線圈14的整個外表面。制冷劑流過的透孔25在冷卻管20中沿與線圈軸平行的方向形成。由于冷卻管20沒有分叉，制冷劑不會發生滯流。如圖4中箭頭所示，線圈14發的熱傳導到外側，立即被冷卻管20中的制冷劑所冷卻。從線圈14傳導至鐵心13的熱通過與冷卻管接近的磁極面13a和軛鐵13b傳導至冷卻管20。圖5示出了冷卻管20的其它的實施例。圖5中的冷卻管20由沿與線圈軸Z平行方向排列的多根銅制圓管構成。相鄰的銅制圓管之間采用釬焊焊接在一起。冷卻管20的兩端20a、20b焊接在各自的總管21、22上。
下面參照圖6A、6B、6C、6D、7對本發明的線圈組合體的制造方法進行詳細說明。
如圖6A所示，將相當于鐵芯列的第一個和最后一個的2個鐵芯13用螺絲19暫時固定在底座板11上。在所述實施例中，鐵芯列由9個鐵芯13構成。用卷繞機將線圈14繞在鐵芯13上。鐵心13按每個線圈14分割，所以線圈14的繞卷很容易。如圖6B中所示，制作具有線圈14的個數以上的交替折返部的扁平冷卻管20。冷卻管20的折返部的大小、形狀要和線圈14的輪廓相適應地被作成，使線圈14能夠嵌入其中。冷卻管20的兩端焊接在總管21、22形成的長孔上被固定。將冷卻管20進行水平移動，使底座板11上的兩個線圈14嵌入它的折返部中。將3個鐵芯13進行水平移動，插入冷卻管20的折返部之中。這樣，如圖6C中所示，鐵芯列的位于奇數位置的5個鐵芯配置在底座板11的上表面。鐵心是按線圈卷線的方向插入的，線圈14不容易受到損傷。將位于偶數位置的4個鐵心13進行水平移動，插入冷卻管20的折返部中，將一方的總管固定在底座板11的一端。所有的鐵芯13用螺絲19固定在底座板11上。如圖6D、7所示，將圓柱狀部件23垂直安裝在底座板11的另一端。將位于底座板另一端的多余冷卻管20以圓柱部件23為中心折彎。這樣，將另一方的總管22固定在底座板11的一端。
線圈14的導線置于底座板11的外側后，用箱形外殼罩在線圈組合的外面。往殼中注入絕緣樹脂直到淹沒鐵芯的磁極面13a為止。固化后的樹脂的成形體其尺寸形成為使磁極面剛好要露出的程度。圖8表示了這樣被絕緣樹脂覆蓋著的組合體12。絕緣樹脂在組合體12中浸透得非常充分的情況下，絕緣材料16可以不要。
所述實施例是為了說明發明的本質和實際的應用而選擇的，發明的范圍由所附權利要求書來定義。
權利要求
1.產生直線移動的直線電機的線圈組合體，包括多個線圈和在多個線圈中蛇行的扁平的冷卻管，所述多個線圈沿移動方向排成一列，且每一個都具有和移動方向垂直的線圈軸，所述扁平冷卻管具有沿線圈軸平行方向延伸的斷面和線圈能嵌入其中的折返部。
2.如權利要求1所述的直線電機的線圈組合體，所述扁平的冷卻管，具有沿與線圈軸平行的方向形成的，制冷劑通過的多個透孔。
3.如權利要求1所述的直線電機的線圈組合體，所述扁平的冷卻管由沿線圈軸平行方向排列連接且制冷劑能從其中通過的多個圓管構成。
4.如權利要求1所述的直線電機的線圈組合體，所述扁平的冷卻管至少有線圈個數以上的交替的折返部。
5.如權利要求1所述的直線電機的線圈組合體，所述扁平的冷卻管的所述延伸的斷面的長度與線圈軸方向的長度等長或稍長。
6.如權利要求1所述的直線電機線圈的組合體，其中還包括按線圈分割的、且線圈繞于其上的鐵芯。
7.如權利要求6所述的直線電機的線圈組合體，其中還包括將鐵芯沿移動方向成一列固定于其上的底座。
8.產生直線運動的直線電機線圈組合體的制造方法，包括按磁極分割的鐵芯的制作步驟，將線圈繞于各個鐵芯之上的步驟，線圈能夠嵌入的具有線圈個數以上的交替折返部的扁平冷卻管的制作步驟，將鐵芯插入折返部的步驟，將鐵芯成一列配置在底座上的步驟。
全文摘要
直線電機的線圈組合體12包括:每個都具有與移動方向垂直的線圈軸,且呈一列配置的多個線圈和在多個線圈中蛇行的扁平的冷卻管(20)。冷卻管具有沿線圈軸平行方向沿伸的斷面,制冷劑能夠通過的多個透孔(25)在其中形成。冷卻管至少有線圈個數以上的交替折返部,使線圈能夠嵌入其中。在線圈組合體制造時,將線圈繞于按線圈分割的鐵芯上,將鐵芯插入冷卻管的折返部之中。
文檔編號H02K9/19GK1327627SQ00802343
公開日2001年12月19日 申請日期2000年10月30日 優先權日1999年10月28日
發明者關陽一, 長谷川太郎 申請人:沙迪克株式會社