[发明专利]经冷却剂冷却的直线电动机

说明书

技术领域

本发明涉及经冷却剂冷却的直线电动机。

背景技术

传统方式中，已经提出了一种在工厂自动化设备中使用以驱动半导体曝光装置或液晶曝光装置的载物台(stage)或进给机床的工作台的直线电动机。为了实现进给操作或处理操作的速度和精度的提高，直线电动机包括组成场磁体的永磁体和具有面对磁空间中的永磁体的磁极表面的电枢绕组的电枢。

直线电动机的电枢包括电枢绕组、用于放置电枢绕组并将其固定在适当位置的基板、用于将基板固定在适当的位置的框架(frame)以及用于密封该框架的盖。该框架包括了在其中央区域形成的大型冷却剂槽。电枢绕组被容纳在该冷却剂槽内。冷却剂槽的侧表面被盖密封住。该框架设置有冷却剂入口和冷却剂出口。在该框架的芯内，形成了分别连通冷却剂入口和冷却剂出口的冷却剂进入通路和冷却剂输出通路(例如，参见日本专利申请公开No.2006-121813)。

然而，在传统的直线电动机的电枢中，在框架的冷却剂槽中限定的电枢绕组安装空间从电磁方面而言不是必须的。这导致包括了框架的电枢的整体体积增大，使得在电枢中产生推力。因此，难以增加每单位体积的推力(或者推力密度)。为了增加电枢的每单位体积的推力，需要使直线电动机刚性高且重量轻。

从缩小尺寸和增强强度的角度来看，已知充当冷却剂槽的框架或冷却套(coolantjacket)是由纤维树脂材料制成的。纤维树脂材料在平面方向上表现出高的热导率。然而，纤维树脂材料在厚度方向上的热导率仅取决于基础树脂而不取决于纤维。因此，纤维树脂材料在厚度方向上表现出下降的热导率。这使得难以将电枢绕组中产生的热传递给保存在冷却剂槽中的冷却剂，导致冷却性能不足。

在电枢绕组承受急剧的温度升高的情况下，电枢绕组热膨胀。相反，冷却套一直被冷却剂冷却，因此承受有限的温度升高并表现出较小的热膨胀。由于热膨胀的差异，在电枢绕组和冷却套之间产生了内部应力。

同时，通过改变场磁体的形状，能够使直线电动机重量轻。然而，在这种情况下，场磁体中产生的磁场减小。此外，如果将场磁体用作可移动体，则增大了流过电枢的电流。这导致在电枢中产生的热量增加。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种经冷却剂冷却的直线电动机，该直线电动机能够在不降低电枢的推力密度和场磁体单元中产生的磁场的情况下享有增强的温度性能、表现出提高的冷却效率并实现提高的刚性和减轻的重量。

根据本发明一个方面，提供了一种经冷却剂冷却的直线电动机，该直线电动机包括：电枢，该电枢包括电枢绕组和被布置成包围所述电枢绕组的冷却套单元，所述冷却套单元包括限定了与所述电枢的延伸方向平行的四个侧面的四个冷却套和限定了在所述电枢的延伸方向上相对的两个端面的两个端块，所述冷却套和所述端块彼此连接为盒形，所述冷却套中的每一个都具有将要被供应冷却剂的内部空间；和场磁体单元，该场磁体单元包括由铁磁材料制成的轭和设置在所述轭中的永磁体，所述电枢与所述场磁体单元中的一个相对于另一个进行相对移动。

所述冷却套中的每一个都可以具有平板形状，并包括在所述冷却套中限定的多个冷却剂流动通路。

所述冷却套中的每一个都可以由纤维增强塑料、陶瓷或无磁性不锈钢制成。

所述端块可以分别包括冷却剂入口和冷却剂出口。

所述冷却套中的每一个都可以包括限定了所述内部空间的内壁和外壁、设置在所述内壁中的第一加强部件以及设置在所述外壁和相应的第一加强部件之间的第二加强部件，所述第一加强部件在热导率方面高于所述内壁，所述第二加强部件在热导率方面低于所述第一加强部件。

所述第一加强部件和对应的第二加强部件可以通过粘接的方式彼此固定。

所述第一加强部件中的每一个都可以包括：在所述第一加强部件的周围部分处形成的法兰部；被固定至所述冷却套中的每一个的所述内壁的插入螺母；以及穿过所述法兰部而被拧紧到相对应的插入螺母的螺栓，该螺栓将所述第一加强部件固定至所述冷却套中的每一个的所述内壁。

所述第一加强部件中的每一个都可以包括流动通路侧表面和在所述流动通路侧表面上形成的凹入部，所述第二加强部件中的每一个都包括用于与相对应的第一加强部件的所述凹入部咬合的突出部，附加的插入螺母通过粘接的方式固定至所述突出部，并且一螺栓从相对应的冷却套的所述外壁被拧紧到所述附加的插入螺母。

所述第一加强部件和所述第二加强部件可以被设置在沿所述电枢绕组中的每一个的周围的指定位置处。

所述第一加强部件和所述第二加强部件可以被设置为在所述电枢的的延伸方向上横跨所述电枢绕组延伸。