密封式线性电机电枢和密封式线性电机的制作方法

专利名称：密封式线性电机电枢和密封式线性电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密封式(canned)线性电机电枢和一种密封式线 性电机，用于半导体制造设备中的步进驱动或者机床的工作台进给， 该密封式线性电机电枢和密封式线性电机需要降低线性电机主体内的 温度升高并且提高绝缘的可靠性。
背景技术：
在密封式线性电机电枢和密封式线性电机中，这里该密封式线性 电机电枢和密封式线性电机用于半导体制造设备中的步进驱动或者用 于机床的工作台进给，并且需要降低线性电机主体内的温度升高并且 提高绝缘的可靠性，电枢绕组被密封罐覆盖，并且提供的制冷剂流动 穿过设置在电枢绕组和密封罐之间的制冷剂通道，由此通过制冷剂回 收由电枢绕组所产生的热并且减少线性电机表面的温度升高(例如， 参考专利文献1和2)。
图1是具有可移动元件的通用密封式线性电机的整体透视图，在 该密封式线性电机中，电枢被密封罐覆盖，图中示出了与后面将要说 明的本发明的第一实施例和相关技术中的整体构造所共有的整体构 造。
图1中，参考数字100指示定子，101指示外壳，102指示密封罐， 103指示密封罐固定螺栓，104指示压板，105指示电枢绕组，106指 示端子基座，107指示制冷剂供给端口， 108指示制冷剂排放端口， 111 指示连接基板，112指示绕组容纳框架，200指示可移动元件，201指 示磁轭支撑构件，202指示磁轭，及203指示永磁体，一个可移动元件200包括磁轭202;用于产生磁场的多个永磁体 203，该永磁体相邻地布置在磁轭202的内表面上，从而磁极交替地变 化；以及磁轭支撑构件201，该磁轭支撑构件具有口-形截面。进一步， 另一个定子100被构造为，使电枢绕组105被密封罐102覆盖，并且 插进可移动元件内的空腔中，从而通过间隙与永磁体的磁体阵列相对。
在这种构造中，可移动元件200通过未示出的线性滚动导轨或者 未示出的流体静力的轴承导轨来支撑，从而可移动元件200可以在箭 头的方向相对于定子100移动。制冷剂从设置在外壳101内的制冷剂 供给端口107供给，从制冷剂排放端口 108排出。
图12示出了相关技术中的密封式线性电机，对应于沿着图1中的 线A-A的内侧截取的前截面的视图(1/2模式)。
在图12中，参考数字109指示0形圈，110指示制冷剂通道，113 指示成型树脂。
定子100包括框架形的金属外壳101;板形密封罐102，该板形密 封罐具有外壳101的形状，从而以气密地方式闭合外壳101的两个开 口部；密封罐固定螺栓103，用于将密封罐102固定到外壳101;压板 104，该压板104具有用于密封罐固定螺栓103的通孔，并且利用相同 的负载挤压密封罐102;电枢绕组105，该电枢绕组被布置在该外壳102 的空心部分；连接基板lll，用于接线电枢绕组105;绕组容纳框架112， 用于在其内容纳电枢绕组105;以及O形圈109，该0形圈109形成为 比外壳101的空心部分略大。连接基板111的外形和绕组容纳框架112 的外形分别形成为比外壳101的空心部分略小，连接基板111是由薄 板形成，而绕组容纳框架112是由厚板形成。进一步，绕组容纳框架 112形成为比电枢绕组105的外形略大，从而在其内容纳电枢绕组105, 并且具有开口底部的凹陷的形状。在容纳进绕组容纳框架112之后，电枢绕组105被连接基板111 紧密地覆盖，并且覆盖部分的内侧是由成型树脂113模制。进一步， 电枢绕组105和连接基板111彼此电性连接。周围由此构造而成的电 枢绕组105利用连接基板111或绕组容纳框架112通过螺栓(未示出) 固定到外壳101。在外壳101的前后侧的边缘上设置有流通槽，在流通 槽内设置有O形圈109。然后，密封罐102被布置在外壳101的前部 分和后部分。压板104沿着外壳101的边缘铺设在密封罐102上，并 且通过密封罐固定螺栓103紧固，从而密封罐102被固定到外壳101。 同时，在密封罐102和连接基板111之间以及密封罐102和绕组容纳 框架112之间，分别形成固定间隙，并且该间隙用作制冷剂通道110。 制冷剂从设置在外壳101内的制冷剂供给端口 107供给，并且从制冷 剂排放端口 108排出。制冷剂在制冷剂通道110内流动，以冷却由于 铜损耗而产生热量的电枢绕组105。进一步，按照惯例，使用基于氟的 惰性制冷剂(例如，由Sumitomo 3M有限公司制造的氟代烃，HFE) 作为制冷剂，该基于氟的惰性制冷剂具有极其小的电传导性和绝缘特 性。近年来，由于进一步减小温度升高的需求，开始使用水(包括纯 净水和超纯水)，而水具有大的热传导性和比热，以及非常高的热回 收能力。
图13示出了相关技术中的密封式线性电机，对应于沿着图1中的 线B-B的内侧截取的侧截面的视图(1/2模式)。
在图13中，参考数字120指示引导线，121指示块，122指示引 导线盖，而130指示树脂。用于连接电枢绕组105和引导线120的箔 式样(未示出)被设置用于连接基板lll，块121被设置在铜箔式样的 终端。引导线120的一端被通过焊料连接到块121，而另一端被连接到 端子基座106。进一步，与块121的上部相对应的凹陷部分填充有树脂 130，而引导线盖122被布置在凹陷部分和制冷剂通道110之间的边界。
在由此构造的密封式线性电机中，对应于可移动元件200和定子100的电相关位置的三相交流电被供应到电枢绕组105，在由永磁体203 所形成的磁场的作用下，可移动元件200由此会产生推动力。此时， 由于因铜损耗而产生热的电枢绕组105被在制冷剂通道110内流动的 制冷剂冷却，密封罐102的表面温度的升高可以被抑制。进一步，由 于可以使用大的热传导性和比热，以及高的热回收能力的水(包括纯 净水和超纯净水)，因此，密封罐102的表面温度的升高可以抑制得 非常低。
专利文献l:日本专利申请No. 2004-148203 (说明书第7页，和 图l至5)。
专利文献2: JP-A-2004-312877(说明书第4页至第5页，和图2)。

发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，在常规的密封式线性电机电枢和常规的密封式线性电机中， 当水在靠近引导线的制冷剂通道内流动时，会出现下面的问题。
艮口，在连接基板和树脂之间会出现粘结分离，从而存在着水渗透 进其分离部分可能致使引导线和连接基板之间的接合部分的绝缘阻抗 下降或者绝缘击穿的担心。引起该问题的机制如下
(1) 当电流流到电枢绕组时，电枢绕组会产生热量，由此，作为 处于电枢绕组周围的部件构件的连接基板和绕组容纳框架的温度会变 高，并且覆盖引导线的树脂由于热传导温度也会变高。由于树脂与在 引导线盖的外围部分的制冷剂的水相接触，因此从其该部分吸收制冷 剂。树脂温度升高和水吸收同时出现，由此，连接基板和填充树脂之 间的粘结力会大大下降。
(2) 由于树脂的热膨胀系数比连接基板的热膨胀系数大，因此， 产生了致使树脂想要从连接基板剥离的内应力(以下称为剥离力)。(3) 通过(1)中的粘结力的下降和(2)中剥离力的产生，在连 接基板和树脂之间产生了粘结分离。
进一步，为了防止出现上面的粘结分离，想到将树脂改变为具有 强粘结力的树脂的措施。然而，即使在使用具有强粘结力的树脂的情 况下，由于树脂变厚，与树脂的体积成比例变大的剥离力并没有减小。 因此，由于随着温度升高出现的剥离力，在连接基板和树脂之间出现 粘结分离，从而存在着水渗透进其分离部分可能致使绝缘阻抗下降或 者绝缘击穿的担心。
进一步，在形成在连接基板或绕组容纳框架的周围和外壳之间的 制冷剂通道内的间隙部分中产生制冷剂的停滞。在使用纯净水或超纯 水用作制冷剂的情况下，制冷剂的特定阻抗在其间隙部分迅速地降低， 因此绝缘阻抗下降。
(4) 当填充树脂的水吸收继续进行时，水还渗透到端子基座的端 子和引导部分的接合部分，因此，存在着绝缘阻抗可能会下降并且可 能发生绝缘击穿的担心。
(5) 在引导线的涂层上出现销孔或者裂痕的情况下，引导线和外 壳的接触会产生接地故障，因此，存在着可能发生绝缘击穿的担心。
进一步，在存在着多个引导线的情况下，由于它们在彼此缠绕的 同时以复杂的形式布置，因此，填充树脂不能填充在引导线之间被并 且会产生空气层。当填充树脂吸收水时，水停留在空气层部分，因此， 存在着绝缘阻抗可能会下降并且可能发生绝缘击穿的担心。
(6) 在填充树脂的供给操作中，首先，将密封带贴到外壳上，以 使填充树脂不会贴到用于O形圈的槽中，然后，通过目测填充树脂被 供给到以达到指定的高度水平。进一步，在填充操作的硬化操作中，填充树脂长时间在指定的温度硬化。即，在密封式线性电机电枢的制 造中，填充树脂的可加工性非常差。
做出本发明的目的是解决上述问题，因此，本发明的目的是提供 一种密封式线性电机电枢和一种密封式线性电机，其中，提高了水冷 型密封式线性电机的绝缘可靠性，并且具有良好的装配加工性。
解决问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明的构成如下。
根据本发明的第一方面，提供了一种密封式线性电机电枢，该密 封式线性电机电枢包括-
电枢绕组，该电枢绕组形成为扁平板的形状并且包括线圈；
绕组容纳框架，该绕组容纳框架形成为凹陷形状，该凹陷具有用 于容纳所述电枢绕组的开口底部；
扁平板形连接基板，该连接基板气密地闭合所述绕组容纳框架的 开口部并且连接所述电枢绕组；
金属外壳，该金属外壳形成为框架的形状，从而包围被所述绕组 容纳框架和所述连接基板密封的所述电枢绕组；
密封罐，该密封罐气密地闭合所述外壳的两个开口部；
制冷剂通道，该制冷剂通道分别形成在所述密封罐和所述绕组容 纳框架之间以及所述密封罐和所述连接基板之间；以及
引导线，该引导线连接所述连接基板，其中
在所述连接基板和所述引导线之间的连接部分周围设置带有粘结 树脂的涂层，以包括所述连接部分，和
所述粘结树脂的周围被填充树脂填充。
进一步，根据本发明的第二方面，提供了一种根据第一方面的密 封式线性电机电枢，其中
在形成在所述连接基板和所述外壳之间的间隙内以及在形成在所述绕组容纳框架和所述外壳之间的间隙内设置有密封树脂，以密封所 述间隙。
进一步，根据本发明的第三方面，提供了一种根据第一方面的密 封式线性电机电枢，其中
所述粘结树脂包括环氧树脂并且所述填充树脂包括硅树脂。
进一步，根据本发明的第四方面，提供了一种根据第二方面的密 封式线性电机电枢，其中
所述密封树脂包括硅树脂。
进一步，根据本发明的第五方面，提供了一种密封式线性电机电 枢，该密封式线性电机电枢包括
电枢绕组，该电枢绕组形成为扁平板的形状并且包括线圈；
绕组容纳框架，该绕组容纳框架形成为凹陷的形状，该凹陷具有 用于容纳所述电枢绕组的开口底部；
扁平板形连接基板，该连接基板气密地闭合所述绕组容纳框架的 开口部并且连接所述电枢绕组；
金属外壳，该金属外壳被设置为包围框架形状的所述绕组容纳框
架；
密封罐，该密封罐气密地闭合所述外壳的两个开口部； 制冷剂通道，该制冷剂通道分别形成在所述密封罐和所述绕组容 纳框架之间以及所述密封罐和所述连接基板之间；以及 引导线，该引导线连接所述连接基板，其中
所述连接基板和所述引导线之间的连接部分被布置在所述绕组容 纳框架的凹陷部分，和
所述凹陷部分的内部填充有成型树脂。
进一步，根据本发明的第六方面，提供了一种根据第五方面的密 封式线性电机电枢，其中所述引导线朝着所述绕组容纳框架和所述外壳之间的接合表面从 所述绕组容纳框架拉出，以及
橡胶密封构件被设置在所述接合表面上，以包括所述引导线的周围。
进一步，根据本发明的第七方面，提供了一种根据第五或第六方 面的密封式线性电机电枢，其中
用于机，地紧固所述外壳和所述绕组容纳框架的框架固定螺栓被 设置在所述;卜壳和所述绕组容纳框架之间，以及
所述接合表面被构造为相对于所述框架固定螺栓的紧固方向倾斜。
进一步，根据本发明的第八方面，提供了一种根据第五或第六方 面的密封式线性电机电枢，包括
印制电路板，在该印制电路板中，所述引导线是由铜箔构成。
进一步，根据本发明的第九方面，提供了一种密封式线性电机， 该密封式线性电机包括
根据本发明的第一至第八方面中的任一方面所述的密封式线性电 机电枢；以及
场磁铁，该场磁铁被布置为通过磁间隙与所述电枢相对，并且包 括相邻布置的多个永磁体，以使磁极交替的变化，其中
将所述电枢和所述场磁铁中的一个作为定子，而另一个作为可移 动元件，所述场磁铁和所述电枢相对彼此移动。
本发明的技术效果
根据本发明的第一方面，由于带有粘结树脂的涂层被设置为包括 连接基板和引导线之间的连接部分，因此，粘结树脂和连接基板之间 的粘结力在温度升高时得以提高。进一步，由于粘结树脂的周围填充 有填充树脂，因此，粘结树脂不会与作为制冷剂的水直接接触，因此，由于水吸收而引起的粘结力的下降被抑制。进一步，由于用于涂层的 粘结树脂被应用得很薄，因此与树脂的体积成比例的剥离力被减小。 通过如上所述的提高温度升高时的粘结力、抑制由于水吸收而引起的 粘结力的下降、减小剥离力，能够防止出现在相关技术中发生的粘结 分离，从而能够解决由于水渗透而引起的绝缘阻抗下降和绝缘击穿的 问题，并且能够迅速地提高了绝缘性能的可靠性。
根据本发明的第二方面，在形成在连接基板或绕组容纳框架周围 和外壳之间的制冷剂通道内的间隙被密封树脂密封。因此，能够减小 在制冷剂通道内的制冷剂停滞。特别地，在使用纯净水或超纯水作为 制冷剂的情况下，能够抑制纯净水或超纯水的特定阻抗的下降。
因此，制冷剂的特定阻抗在制冷剂通道内的任意部分都能长时间 的保持恒定，从而能够提髙绝缘性能的可靠性。
根据本发明的第三和第四方面，由于即使在温度升高时具有很强 的粘结力，因此使用环氧树脂被用作粘结树脂，且由于在硬化后具有 弹性，因此硅树脂被用作填充树脂和密封树脂。因此，粘结树脂能够 提高连接基板的粘结力，而填充树脂和密封树脂能够减小由于热膨胀 而产生与外围构件相关的剥离力。
因此，能够防止构件之间的粘结分离，由此，能够解决由于水渗 入在树脂分离部分引起的绝缘阻抗的下降和绝缘击穿的问题，并且能 够提高绝缘性能的可靠性。
根据本发明的第五方面，连接基板和引导线之间的连接部分被布 置在绕组容纳框架的凹陷部分内，并且凹陷部分的内侧被成型树脂填 充。因此，绕组容纳框架、连接基板和引导线被成型树脂模塑为整体， 从而提高了构件之间的粘结力。进一步，这些部件是环氧基础的低吸 水构件，其中，很难出现由于水吸收而引起的粘结力下降的问题。如上所述，通过提高粘结力并且抑制由于水吸收而引起的粘结力 下降，能够防止在相关技术中出现的粘结分离，从而能够解决由于水 渗透而引起的绝缘阻抗下降和绝缘击穿问题，并且能够迅速提高绝缘 性能的可靠性。
根据本发明的第六方面，引导线朝着所述绕组容纳框架和所述外 壳之间的接合表面从所述绕组容纳框架拉出，并且橡胶密封构件被设 置在所述接合表面上，以包括所述引导线的周围。因此，能够防止水 从接合表面渗透进绕组容纳框架内侧并且进入端子基座。
因此，能更好的解决由于水渗透而引起的绝缘阻抗下降和绝缘击 穿问题，并且能够迅速提高绝缘性能的可靠性。进一步，由于消除了 填充操作，使用容易并且短时间地执行操作的橡胶密封构件，因此， 还提高了装配加工性。
根据本发明的第七方面，设置有用于机械地紧固所述外壳和所述 绕组容纳框架的框架固定螺栓，并且所述接合表面被构造为相对于所 述框架固定螺栓的紧固方向倾斜。因此，与第六方面的构造相比，接 合表面的粘结性能够通过简单的装配得以保持，并且能够确保橡胶密 封构件的密封性能。因此，与第六方面相似，能够提高绝缘性能的可 靠性和装配加工性。
根据本发明的第八方面，由于引导线是由印制电路板构成，该印 刷版中形成有铜箔，因此能够防止印制电路板和外壳之间的接触，绝 缘空间的加宽能够提高绝缘性能的可靠性。进一步，即使在存在多个 引导线的情况下，也不会产生之前在引导线之间产生的空气层。
因此，即使橡胶密封构件不设置为像第六方面的情况中的结构， 也能够解决由于水渗透进空气层而引起的绝缘阻抗下降和绝缘击穿的问题，并且提高了绝缘性能的可靠性。
根据本发明的第九方面，具有永磁体的场磁铁被布置为与所述电 枢相对，其中，所述电枢和所述场磁铁中的一个被构造为定子，而另
一个构造为可移动元件。因此，能够提供具有第一至第八方面的所有 优点的密封式线性电机。


图1是包括可移动元件的通用密封式线性电机的整体透视图，其 中在相关技术和本发明的第一实施例中所共有的电枢被密封罐盖住。
图2示出了本发明的第一实施例的密封式线性电机，该图对应于
沿着图1中的线A-A的内侧截取的前剖面图。
图3示出了本发明的第一实施例的密封式线性电机，该图对应于 沿着图1中的线B-B的内侧截取的侧剖面图。
图4示出了本发明的第二实施例的密封式线性电机，其中，(a) 对应于密封式线性电机的整体透视图，而(b)对应于沿着(a)中的线 A-A的内侧截取的前剖面图(1/2模式)。
图5示出了本发明的第二实施例的密封式线性电机，该图对应于 沿着图4中的线B-B的内侧截取的侧剖面图。
图6是在第二实施例中沿着图5中的线C-C的内侧截取的平面剖 面图。
图7示出了本发明的第三实施例的密封式线性电机，该图对应于 沿着图4中的线B-B的内侧截取的侧剖面图。
图8是在第三实施例中沿着图7中的线C-C的内侧截取的平面剖 面图。
图9示出了本发明的第四实施例的密封式线性电机，该图对应于 沿着图4中的线B-B的内侧截取的侧剖面图。
图10是在第四实施例中沿着图9中的线C-C的内侧截取的平面剖 面图。
图11示出了本发明的第五实施例的密封式线性电机，该图对应于沿着图4中的线B-B的内侧截取的侧剖面图。
图12示出了相关技术中的密封式线性电机，该图对应于沿着图l 的线A-A的内侧截取的前剖面图。
图13示出了相关技术中的密封式线性电机，该图对应于沿着图1 的线B-B的内侧截取的侧剖面图。
附图标记说明
100定子
101外壳
102密封罐
103密封罐固定螺栓
104压板
105电枢绕组
106端子基座
107制冷剂供给端口
108制冷剂排放端口
109 O形圈
110制冷剂通道
111连接基板
112、 140、 140a、 140b、 140c绕组容纳框架 113成型树脂 120、 120a引导线 121块
122引导线盖 130树脂 131粘结树脂 132填充树脂 133密封树脂 141框架固定螺栓 142引导部O形圈143 O形圈螺栓
144 0形圈挤压构件 145印制电路板 200可移动元件 201磁轭支撑构件 202磁轭
203永磁体
具体实施例方式
参考附图，下面将对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1
图2示出了本发明的第一实施例的密封式线性电机，该图对应于 沿着图1中的线A-A的内侧截取的前剖面图。图3示出了本发明的第 一实施例的密封式线性电机，该图对应于沿着图1中的线B-B的内侧 截取的侧剖面图。本发明中与相关技术中相同的部件用相同的参考数 字指示，这些部件的说明将省略，仅说明不同点。进一步，由于之前 在图1中已经对现有技术和本发明中共同的部件进行了说明，因此， 省略了具有可移动元件并且其中电枢被密封罐盖住的通用密封式线性
电机的整体构造的说明。
在图2和3中，参考数字131指示粘结树脂，132指示填充树脂， 而133指示密封树脂。
第一实施例与相关技术的不同点在于下列几点。
艮卩，在图2中，形成在连接基板111和外壳101之间的间隙中和 形成在绕组容纳框架112和外壳101之间的间隙中，设置有用于密封 间隙的密封树脂133。具有中度粘性的硅树脂被用作密封树脂133，硅 树脂具有这样的特性，该特性具有在硬化后能够吸收外围构件的热膨胀的弹性，并且在硬化期间，可以容易地应用到密封部分，而不会流 落。
进一步，在图3中，块121和位于连接基板111上的引导线用粘 结树脂131涂层，从而将连接部分包括，该块121被设置在构成用于 连接电枢绕组的连接部分的铜式样(未示出)终点处，并且粘结树脂 131的周围填充有填充树脂132。环氧树脂被用作粘结树脂131，环氧 树脂具有非常高的粘结力并粘结到连接基板lll。具有低粘性的硅树脂
被用作填充树脂132，硅胶树脂具有这样的特性，该特性具有在硬化后 能够吸收粘结树脂131、粘结树脂131周围的外壳101和绕组容纳框架 112的热膨胀的弹性，并且在硬化期间很难在在填充树脂132中产生空 气层，并且具有优异的流动性和去泡沬特性。
接着，将参考图l至3对操作进行说明。
当电动力从外界供应到线性电机定子100的端子基座106并且电 流流到电枢绕组105时，电枢绕组由于铜消耗而产生热量。在该操作 的同时，制冷剂被供应到设置在定子100的外壳110内的制冷剂供给 端口 107，在形成在密封罐102和连接基板111之间以及密封罐102和 绕组容纳框架112之间的恒定气间隙的制冷剂通道110内流动，然后， 朝着制冷剂排放端口 108被排出。制冷剂在制冷剂通道110内流通， 由此冷却由于铜损耗而产生热量的电枢绕组105。此时，通过使用填充 树脂132和粘结树脂131覆盖在用于连接电枢绕组105和位于连接基 板111上的引导线120的连接部分的周围，防止制冷剂直接渗透进粘 结树脂131，从而不会产生绝缘阻抗下降或者绝缘击穿的问题。进一步， 通过使用密封了形成在连接基板111或绕组容纳框架112的周围和外 壳101之间的制冷剂通道110内的间隙的密封树脂133，消除了制冷剂 在制冷剂通道110内的停滞，并且制冷剂在制冷剂通道110内平滑地 流通，从而能够降低密封罐表面上的温度升高，并且提高了冷却能力。因此，在本发明的第一实施例中，由于设置具有粘结树脂的涂层 以包括连接基板和引导线之间的连接部分，因此，连接部分的热膨胀 由于粘结树脂的存在而变小，从而能够减少树脂和连接基板之间的热 膨胀差异而产生的张力强度，并且能够防止粘结分离。
进一步，由于密封式线性电机被构造为，粘结树脂的周围填充有 填充树脂，因此，借助填充树脂能够防止粘结树脂与用作制冷剂的水 直接接触，以减少填充树脂的水吸收，并且还消除由于水吸收而产生 的粘结力下降。
因此，由于水渗入粘结分离部分而产生的绝缘阻抗下降和绝缘击 穿的问题可以得以解决，并且提高了绝缘的可靠性。
进一步，由于密封树脂密封了形成在连接基板和外壳之间以及绕 组容纳框架周围和外壳之间的制冷剂通道内的间隙，因此，能够减小 制冷剂通道内的制冷剂的停滞。特别地，在纯净水或者超纯水被用作 制冷剂的情况下，可以抑制纯净水或超纯水的特定阻抗的减小。因此， 即使是在循环型冷却装置中，制冷剂自身的特定阻抗可以长时间的保 持恒定，从而提高了绝缘性能的可靠性。
另外，由于环氧树脂被用作粘结树脂，并且使用硬化后具有弹性 的硅树脂用作填充树脂和密封树脂，因此，粘结树脂可以提高构件之 间的粘结力，能够吸收外围构件的热膨胀。
因此，能够防止由于热膨胀而产生在构件之间的粘结分离，能够 解决由于水渗入粘结分离部件而导致绝缘阻抗下降和绝缘击穿问题， 并且提高了绝缘可靠性。
另外，电枢被布置为与具有永磁体的场磁铁(fieldmagnet)相对， 其中，电枢和场磁铁中的任意一个构成为定子，而另一个构成为可移动元件。因此，能够提供具有上述优点的密封式线性电机。 实施例2
接着，将说明本发明的第二实施例。
图4示出了本发明的第二实施例的密封式线性电机，其中，(a) 对应于密封式线性电机的整体透视图，而(b)对应于沿着(a)中的线 A-A的内侧截取的前剖面图(1/2模式)。图5示出了本发明的第二实 施例的密封式线性电机，该图对应于沿着图4中的线B-B的内侧截取 的侧剖面图，而图6是在第二实施例中沿着图5中的线C-C的内侧截 取的平面剖面图。这里，图4 (a)的整体透视图与将要说明的第三至 第五实施例相同。
第二实施例中与相关技术和第一实施例中相同的部件用相同的参 考数字指示，这些部件的说明将省略，仅说明不同点。
图5中，参考数字140指示绕组容纳框架。
本发明的第二实施例与相关技术的不同之处在于定子100的结构， 下面将说明其结构。
艮P，如图4所示，定子100包括金属的外壳101,该金属外壳形成 为字符口的形状并且具有空心内部；板形密封罐102，该板形密封罐具 有外壳101的外部形状，从而气密封地闭合外壳101的空心部分；密 封罐固定螺栓103，用于将密封罐102固定到外壳101;压板104，该 压板具有用于密封罐固定螺栓103的通孔并且用相同的负载挤压密封 罐102;电枢绕组105，该电枢绕组被布置在外壳101的空心部；连接 基板lll;绕组容纳框架140，形成为具有开口底部的凹陷形状；以及 0形圈109，形成为比外壳101的空心部略大。连接基板111的外部形状和绕组容纳框架112的外部形状分别形 成为比外壳101的空心部略小。连接基板111是由薄板构成，而绕组 容纳框架140是由厚板构成，并且具有通过在厚度方向切割框架形成 的凹陷部，这样切割部分比电枢绕组105的外形略大。电枢绕组105 被容纳在电枢容纳框架140的凹陷部内，并且被连接基板111紧密地 覆盖，且覆盖部分的内侧是由成型树脂113模塑而成。进一步，电枢 绕组105被电性连接到连接基板111。
由此构造而成的电枢绕组105通过连接基板111或绕组容纳框架 140借助作为机械紧固装置的框架固定螺栓141被固定到外壳101。在 外壳IOI的前部和后部的边缘上，设置有流通槽，并且O形圈109被 布置在该流通槽内。然后，密封罐102被布置在外壳101的前部和后 部上。压板104沿着外壳101的边缘被铺设到密封罐102上，并且被 密封罐固定螺栓103紧固，由此，密封罐102被固定到外壳101。
此时，在密封罐102和连接基板之间以及密封罐102和绕组容纳 框架140之间形成恒定的间隙，并且该间隙用作制冷剂通道110。制冷 剂从设置在外壳101内的制冷剂供给端口 107供给，并且从制冷剂排 放端口 108排出。在这期间，制冷剂在制冷剂通道110内流动，以冷 却由于铜损耗而产生热量的电枢绕组105。迸一步，使用具有大的热传 导性和比热，以及非常高的热回收能力的水(包括纯净水和超纯水) 作为制冷剂。
在另一方面，用于连接电枢绕组105和引导线120的铜箔式样(未 示出)被设置用于连接基板lll，且块121被设置在铜箔式样的终点。 引导线120的一端通过焊料连接到块121。块121部分被容纳在绕组容 纳框架140的凹陷部分内，而引导线120朝着绕组容纳框架140和外 壳101之间的接合表面被拉出。绕组容纳框架140的凹陷部分的内侧 填充有成型树脂，从而引导线120、线圈150和连接基板111通过成型 树脂被整体固定在绕组容纳框架140内。从接合表面拉出的引导线120被连接到端子基座106。在引导线120和外壳101之间的部分被填充树 脂132填充。具有这种良好流动性和这种充足弹性的硅树脂被用作填 充树脂132,这种良好的流动性能够在引导线120被布置在外壳101内 之后填充填充树脂，这种充足的弹性能够使填充树脂能够吸收外壳的 热膨胀。
因此，在本发明的第二实施例中，由于绕组容纳框架、连接基板 和引导线可以由成型树脂整体模制，因此提高了各个构件之间的粘结 力。进一步，由于这些部件构件是环氧基的低吸水的构件，即使在这 些部件产生温度升高的情况下，由于吸收水而引起的粘结力下降的情 况不容易出现。因此，显著地提高了粘结力，由此，能够防止在相关 技术中出现的粘结分离，能够解决由于水渗透而引起的绝缘阻抗下降 和绝缘击穿的问题，并且能够迅速提高绝缘性能的可靠性。
实施例3
接下来，将说明本发明的第三实施例。
图7示出了本发明的第三实施例的密封式线性电机，该图对应于 沿着图4中的线B-B，的内侧截取的侧剖面图，而图8是在第三实施例 中沿着图7中的线C-C'的内侧截取的平面剖面图。
在图7和8中，参考数字101a指示外壳，140a指示绕组容纳框架， 142指示引导部0形圈，143指示0形圈螺栓，及144指示0形圈挤 压构件。
本发明的第三实施例与第二实施例的不同在于引导部O形圈142， 该引导部O形圈是橡胶密封构件，并且被设置在外壳101a和绕组容纳 框架140a之间的接合表面上，从而包括引导线120。因此，用于引导 部O形圈142的槽和用于O形圈螺栓143的通孔以新方法设置在外壳 101a内。在绕组容纳框架140a中，设置有其中嵌设O形圈挤压构件144的槽。当O形圈螺栓142被转动时，O形圈挤压构件144被夹紧， 并且绕组容纳框架140a和外壳101a彼此紧密接触。此时，引导部O 形圈142以预设量被挤压，并且密封绕组容纳框架140a和外壳101a。 进一步，由于绕组容纳框架140a的内侧被引导部O形圈142密封，不 需要设置在相关技术中设置的填充树脂。
因此，根据具有上述构造的本发明的第三实施例，可以防止水从 接合表面渗入绕组容纳框架且渗到端子基座上，从而能够更好的解决 绝缘阻抗下降和绝缘击穿的问题，并且能够提高绝缘性能的可靠性。 进一步，由于去除了填充操作，可在短时间内且容易地执行操作的橡 胶密封构件的O形圈替代了填充树脂，因此，还提高了装配加工性。
实施例4
接下来，将说明本发明的第四实施例。
图9示出了本发明的第四实施例的密封式线性电机，该图对应于 沿着图4中的线B-B的内侧截取的侧剖面图，而图IO是在第四实施例 中沿着图9中的线C-C的内侧截取的平面剖面图。
在图9和10中，参考数字101b指示外壳，140b指示绕组容纳框架。
第四实施例与第一至第三实施例的不同之处在于，外壳101b和绕 组容纳框架104b之间的接合表面被构成为倾斜地。
这里，用作外壳101b和绕组容纳框架140b的紧固装置的框架固 定螺栓141在垂直方向被紧固。进一步，不包括设置在第二实施例中 的O形圈螺栓和O形圈挤压构件。当绕组容纳框架140b和外壳101b 通过紧固框架固定螺栓141被固定时，它们在它们的接合表面彼此紧 密接触，并且引导部O形圈142以预设量被挤压，以确保接合表面的密封性能。
因此，根据具有该种构成的本发明的第四实施例，与在第三实施 例中的情况相比，接合表面的紧密接触性能通过简单的装配得以保持， 能够确保作为橡胶密封构件的引导部0形圈的密封性能。因此，在提 高绝缘可靠性的同时，装配加工性比在第三实施例中有了更大的提高。
实施例5
接下来，将说明本发明的第五实施例。
图ll示出了本发明的第五实施例的密封式线性电机，该图对应于
沿着图4中的线B-B的内侧截取的侧剖面图。
在图11中，参考数字120a指示引导线，140c指示绕组容纳框架， 及145指示印制电路板。
第五实施例与第三实施例的不同之处在于，从绕组容纳框架140c 拉出的引导线被改变为印制电路板145。在绕组容纳框架140c的凹陷 部分中，短引导线120a通过焊料被连接到块121，而引导线的另一端 通过焊料被连接到印制电路板145。印制电路板145使用扁平板形玻璃 环氧树脂作为基础材料，并且在其表面上或者其内具有铜箔式样。从 绕组容纳框架140c拉出的印制电路板145的一端被电性连接到端子基 座106。
因此，根据具有该种构造的第五实施例，能够防止印制电路板和 外壳之间的接触，并且绝缘空间的扩展能够提高绝缘的可靠性。进一 步，即使是在存在多个引导线的情况下，不会产生此前在引导线之间 产生的空气层。因此，即使是在像第二实施例的情况中没有引导部0 形圈的结构的情况下，能够解决由于水渗透进空气层而引起的绝缘阻 抗下降和绝缘击穿的问题，并且能够提高绝缘性能的可靠性。尽管在第一至第五实施例中，说明了其中定子具有电枢绕组而可 移动元件具有场永磁体的结构，但是可以采用其中定子具有场永磁体 而可移动元件具有电枢绕组的结构。
进一步，尽管在第一至第五实施例中，可移动元件形成为口-形，
但是显然的是，可移动元件可以形成为凹陷的形状，或者可移动元件 可以具有其中永磁体仅布置在一侧的结构。
进一步，尽管上述的电枢绕组被说明为由多个集中绕组线圈构成
的三相AC线性电机，但是可以是设置有一个集中绕组线圈的音圈马达 (Voice coil motor, VCM),或者可以是这样的VCM，在该VCM中， 为一个电枢设置有多个集中绕组线圈并且该VCM可以驱动多个可移 动元件。
进一步，尽管在第三至第五实施例中，上述橡胶密封构件被说明 为0形圈，但是可以是扁平板形包装。
进一步，尽管在第五实施例中印制电路板被说明作为扁平板形玻 璃环氧树脂，但可以是能够弯曲的挠性印制电路板。
进一步，尽管线圈的基板连接和印制电路板被单独说明，但是可 以釆用这些部件集成为一体的构造。
工业实用性
根据本发明，可以采用其中执行带有粘结树脂的涂层从而包括线 性电机电枢的连接基板和引导线之间的连接部分的构造，或者釆用其 中绕组容纳框架、连接基板和引导线通过成型树脂被模塑为整体的构 造。因此，能够防止粘结分离，能够解决由于水渗透而引起的绝缘阻 抗下降和绝缘击穿的问题，并且能够迅速提高绝缘性能的可靠性。因此，本发明能够应用于需要降低线性电机主体的温度升高且提高绝缘 可靠性的半导体曝光装置和检测装置。
权利要求
1.一种密封式线性电机电枢，包括电枢绕组，该电枢绕组形成为扁平板的形状并且包括线圈；绕组容纳框架，该绕组容纳框架形成为凹陷形状，该凹陷具有用于容纳所述电枢绕组的开口底部；扁平板形连接基板，该连接基板气密地闭合所述绕组容纳框架的开口部并且连接所述电枢绕组；金属外壳，该金属外壳形成为框架的形状，从而包围被所述绕组容纳框架和所述连接基板密封的所述电枢绕组；密封罐，该密封罐气密地闭合所述外壳的两个开口部；制冷剂通道，该制冷剂通道分别形成在所述密封罐和所述绕组容纳框架之间以及所述密封罐和所述连接基板之间；以及引导线，该引导线连接所述连接基板，其中在所述连接基板和所述引导线之间的连接部分周围设置带有粘结树脂的涂层，以包括所述连接部分，并且所述粘结树脂的周围被填充树脂填充。
2. 如权利要求l所述的密封式线性电机电枢，其中 在形成在所述连接基板和所述外壳之间的间隙内以及形成在所述绕组容纳框架和所述外壳之间的间隙内设置有密封树脂，以密封所述 间隙。
3. 如权利要求l所述的密封式线性电机电枢，其中 所述粘结树脂包括环氧树脂，且所述填充树脂包括硅树脂。
4. 如权利要求2所述的密封式线性电机电枢，其中 所述密封树脂包括硅树脂。
5. —种密封式线性电机电枢，包括电枢绕组，该电枢绕组形成为扁平板的形状并且包括线圈；绕组容纳框架，该绕组容纳框架形成为凹陷的形状，该凹陷具有 用于容纳所述电枢绕组的开口底部；扁平板形连接基板，该连接基板气密地闭合所述绕组容纳框架的 开口部并且连接所述电枢绕组；金属外壳，该金属外壳被设置为包围框架形状的所述绕组容纳框架；密封罐，该密封罐气密地闭合所述外壳的两个开口部； 制冷剂通道，该制冷剂通道分别形成在所述密封罐和所述绕组容 纳框架之间以及所述密封罐和所述连接基板之间；以及 引导线，该引导线连接所述连接基板，其中所述连接基板和所述引导线之间的连接部分被布置在所述绕组容 纳框架的凹陷部分中，并且所述凹陷部分的内部填充有成型树脂。
6. 如权利要求5所述的密封式线性电机电枢，其中 所述引导线朝着所述绕组容纳框架和所述外壳之间的接合表面从所述绕组容纳框架拉出，并且橡胶密封构件被设置在所述接合表面上，以包括所述引导线的周围。
7. 如权利要求5或6所述的密封式线性电机电枢，其中 用于机械地紧固所述外壳和所述绕组容纳框架的框架固定螺栓被设置在所述外壳和所述绕组容纳框架之间，并且所述接合表面被构造为相对于所述框架固定螺栓的紧固方向倾斜。
8. 如权利要求5或6所述的密封式线性电机电枢，包括 印制电路板，在该印制电路板中，所述引导线由铜箔构成。
9. 一种密封式线性电机，包括如权利要求1至8中任一项所述的密封式线性电机电枢；以及场磁铁，该场磁铁被布置为穿过磁间隙与所述电枢相对，并且包 括相邻布置的多个永磁体，以使磁极交替地变化，其中将所述电枢和所述场磁铁中的一个作为定子，而另一个作为可移 动元件，所述场磁铁和所述电枢相对于彼此移动。
全文摘要
本发明提供了一种密封式线性电机电枢和一种密封式线性电机，其中，提高了水冷型密封式线性电机的绝缘可靠性，并且具有良好的装配加工性。该密封式线性电机电枢包括形成为凹陷形状用于容纳电枢绕组(105)的绕组容纳框架(112)；用于连接电枢绕组(105)的扁平板形的连接基板(111)；气密地闭合外壳(101)的两个开口部的密封罐(102)；分别形成在密封罐(102)和绕组容纳框架(112)之间以及密封罐(102)和连接基板(111)之间的制冷剂通道(110)；以及用于连接连接基板(111)和端子基座(106)的引导线(120)。该密封式线性电机电枢的构造为带有粘结树脂(131)涂层被设置在作为用于连接电枢绕组(105)和位于连接基板(111)上的引导线(120)的连接部分的块(121)的周围，以包括该连接部分，并且该粘结树脂(131)的周围填充有填充树脂(132)。
文档编号H02K41/03GK101292412SQ20068003902
公开日2008年10月22日 申请日期2006年9月8日 优先权日2005年10月18日
发明者吉田秀作, 坂井明雄, 浜尾聪和, 贞包健一, 鹿山透 申请人:株式会社安川电机