專利名稱：無鐵心式線性馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種關(guān)于一種無鐵心式線性馬達(dá)，特別是關(guān)于一種散熱效果較佳的無鐵心式線性馬達(dá)。
常見的無鐵心式線性馬達(dá)的動子主要是由線圈及環(huán)氧樹指所構(gòu)成，線圈用以提供動子一個可變化的磁場，而環(huán)氧樹脂則用以固定線圈；電流流經(jīng)動子的線圈時，在線圈的周圍產(chǎn)生一磁場，此磁場與定子的永久磁鐵的磁場產(chǎn)生交互作用產(chǎn)生推拉力。動子的制作過程，需以銅線繞制而成的線圈，放入一板狀的動子本體中，再以環(huán)氣樹脂或其它樹脂類填充包覆整個線圈以增加馬達(dá)動子的強(qiáng)度。由于電磁交互作用所產(chǎn)生的能量，有相當(dāng)部分最后轉(zhuǎn)換為熱能，此將使線圈的溫度上升，而線圈的電阻會隨著溫度的升高而增加，如此將使線圈的電流值降低，其結(jié)果造成馬達(dá)的效率下降，最大推力也會因此受到限制；此外溫度改變也會導(dǎo)致材料膨脹或縮收等問題，導(dǎo)致零組件間的配合變成過緊或過松。
常見無鐵心式線性馬達(dá)附加的散熱方式一般可分為以下兩種，其一是在動子內(nèi)部安裝冷卻管，其二則是使用加壓空氣強(qiáng)制帶走在動子表面的熱量(如美國專利US5703418)。此兩種方式都有明顯的缺點(diǎn)其中，前者的設(shè)計由于需在動子的極有限的空間中加入冷卻管，故其機(jī)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜、制造成本高、增加動子的體積及重量且需額外機(jī)構(gòu)來提供散熱所需液體的流動，使用上并不經(jīng)濟(jì)；而后者利用加壓空氣來冷卻動子表面的做法，雖然機(jī)構(gòu)較前者簡單一些，但其散熱效果并不理想，因?yàn)榘簿€圈的封閉結(jié)構(gòu)物的導(dǎo)熱效果不佳，使得動子表面和線圈附近的溫度差異很大。
因此常見無鐵心式線性馬達(dá)的散熱方式確實(shí)成為線性馬達(dá)設(shè)計上的一道問題。
本實(shí)用新型的目的即在于克服前述已有技術(shù)中無鐵心式線性馬達(dá)的散熱效果不佳、散熱機(jī)構(gòu)復(fù)雜及制造成本較高等缺點(diǎn)；避免線性馬達(dá)使用一段時間后，由于溫升而導(dǎo)致馬達(dá)的效率下降，或?qū)е铝憬M間的配合變成過緊或過松的情形。
本實(shí)用新型對于無鐵心線性馬達(dá)的散熱方式的設(shè)計方案，首先是避免使用冷卻管，以避免在線性馬達(dá)的動子中必需要有很多流通的管路，且需附加很多復(fù)雜的機(jī)構(gòu)以使冷卻液流通；其次，為了加強(qiáng)散熱效果，發(fā)熱源和外部的熱阻必需降低，為達(dá)到此需求，將動子的線圈設(shè)計為非疊繞式，使線圈的繞線集中，如此雖可能導(dǎo)致動子的體積會略有些增加，然而由于線圈的繞線集中，發(fā)熱也集中，故容易在線圈的中心或是線圈周圍的部分挖設(shè)孔穴，而該孔穴直接和外面的空氣連通，以方便將線圈的熱量散發(fā)到大氣中。此做法不只可以增加馬達(dá)動子的線圈與空氣的接觸面積，而且因?yàn)楸荛_了絕緣物質(zhì)的阻隔熱量傳導(dǎo)，因此可增加線圈的散熱效果，且由于部分材料被除去，可減輕動子的重量、同時提升線性馬達(dá)的有效推力。
由于動子的線圈提供線性馬達(dá)的動力，而其本身也承受有反作用力，為了保護(hù)線圈，可在線圈的周圍涂以導(dǎo)熱效果佳的導(dǎo)熱膠將線圈固定，同時導(dǎo)熱膠也可改善線圈和線圈周圍的材料間的熱傳導(dǎo)效果；為更進(jìn)一步提升動子的散熱效果，在散熱孔周圍涂以導(dǎo)熱效果佳的導(dǎo)熱膠，使散熱的面積加大，如此設(shè)計的馬達(dá)的動子在其運(yùn)動時，周圍流動的空氣可很有效率的把導(dǎo)熱膠表面的熱量帶走。
有些機(jī)構(gòu)對動子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有較高的需求，此時可在導(dǎo)熱孔中填滿導(dǎo)熱膠，由于導(dǎo)熱膠的傳熱效果良好，可使動子具有良好的散熱效果，且具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；為增進(jìn)導(dǎo)熱膠和大氣間的散熱效果，導(dǎo)熱膠和大氣接觸的表面可設(shè)計成凹凸的條紋，以增加散熱效果。
另外，若將導(dǎo)熱管用導(dǎo)熱膠固定，埋設(shè)于散熱孔中，導(dǎo)熱管的一端埋設(shè)在線圈附近，而另一端則延伸至線圈的封閉結(jié)構(gòu)物外，則線圈的熱可容易地經(jīng)過導(dǎo)熱管傳導(dǎo)之，線圈的封閉結(jié)構(gòu)物的外面熱可以透過導(dǎo)熱膠有效率的傳導(dǎo)到空氣中。導(dǎo)熱管通常使用導(dǎo)熱效果良好的金屬制作，使熱量可沿導(dǎo)熱管傳遞，而有些密閉中空的導(dǎo)熱管將其內(nèi)部設(shè)計成近似真空的方式，其導(dǎo)熱效果也相當(dāng)良好。為使散熱效果更佳，導(dǎo)熱管在線圈的封閉結(jié)構(gòu)物的外部的一端可連結(jié)一散熱鰭片，散熱鰭片通常使用金屬制作，可輔助將熱量傳送至大氣中。
參閱以下有關(guān)本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明及其附圖，將可進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及其目的功效；有關(guān)該實(shí)施例的附圖為

圖1為本實(shí)用新型的一實(shí)施例的立體局部剖視圖2為本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的立體局部剖視圖；圖3為本實(shí)用新型的附加導(dǎo)熱管的實(shí)施例的立體局部剖視圖；附件中主要元件符號為1動子2定子11下蓋12線圈13上蓋14導(dǎo)熱膠15動子基座16導(dǎo)熱管17散熱鰭片21永久磁鐵22導(dǎo)引板23導(dǎo)引板24定子底板111線圈凹槽131導(dǎo)熱孔132散熱孔本實(shí)用新型的最較佳實(shí)施方式，參照附圖，描述如下圖1是本實(shí)用新型的一實(shí)施例的立體局部剖視圖，圖中的線性馬達(dá)包含動子1及定子2，定子2基本呈U型，而動子1可在此U型結(jié)構(gòu)中滑動。其中定子2由兩片導(dǎo)引板22及23、數(shù)片永久磁鐵21及一片定子底板24所組成；導(dǎo)引板使用鐵磁性材料制作，通常以純鐵制作以減少磁滯現(xiàn)象；多片永久磁鐵21貼在圖中的導(dǎo)引板22的上方及導(dǎo)引板23的下方，而兩片貼有永久磁鐵21的導(dǎo)引板22及23間以定子底板24支撐而型成一U型結(jié)構(gòu)，組合后的永久磁鐵21均在導(dǎo)引板22及23之間，而和動子1鄰接。動子1基本呈板狀，由動子基座15、上蓋13及下蓋11、線圈12及導(dǎo)熱膠14所組成；所述線圈12的導(dǎo)線間可填充導(dǎo)熱膠，以供熱量容易傳導(dǎo)；其中下蓋11中設(shè)有線圈凹槽111，而線圈套12安置于此線圈凹槽111中，在上蓋13上設(shè)有導(dǎo)熱孔131，上蓋13及下蓋11所組裝后，在導(dǎo)熱孔131及線圈凹槽111中涂上導(dǎo)熱膠14，以保護(hù)線圈12的穩(wěn)定性。
此實(shí)施例中，由于動子1上的線圈12附近設(shè)有導(dǎo)熱孔131，而導(dǎo)熱孔131中的導(dǎo)熱膠14具有良好的導(dǎo)熱效果，且導(dǎo)熱膠14因?qū)峥?31的設(shè)置而可直接和外界空氣接觸，線圈12所產(chǎn)生的熱量，可由導(dǎo)熱孔131中的導(dǎo)熱膠14直接傳導(dǎo)至動子1的表面，而熱量容易由動子1運(yùn)動時流動的空氣帶走，不會被上蓋13或是動子1的其他構(gòu)成物所阻隔，且結(jié)構(gòu)簡單、不增加動子1的體積，且有很大的經(jīng)濟(jì)性。另外，由于動子1上設(shè)有導(dǎo)熱孔131，減少動子的重量，而散熱膠14只涂于線圈壁121的表面，如此動子1的重量較常見線性馬達(dá)輕，減少動子的慣性，而增加馬達(dá)的有效推力。圖中，在動子1上的線圈12附近，設(shè)置有散熱孔132，散熱孔132可增加動子1的散熱效果；為避免動子1的強(qiáng)度降低，散熱孔132中可填充導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱膠的導(dǎo)熱效果遠(yuǎn)較環(huán)氧樹脂好，且使動子具有良好的強(qiáng)度。
圖2是本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的立體局部剖視圖，圖中的線性馬達(dá)和圖1的主要區(qū)別在于動子1的導(dǎo)熱孔131中以導(dǎo)熱膠14填滿；導(dǎo)熱孔131中填滿導(dǎo)熱膠14將增加動子1的重量，且增加材料成本，但相對于先有技術(shù)，圖2的0實(shí)施例的動子的重量并沒有比先有技術(shù)重，而由于導(dǎo)熱膠14延伸至上蓋13及下蓋11的表面，其散熱效果遠(yuǎn)較先有技術(shù)佳，且動子上的導(dǎo)熱孔131由于填充導(dǎo)熱膠14，且導(dǎo)熱膠具有和樹脂相似的強(qiáng)度，故使動子同時兼具有很好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及散熱效果。為增加散熱效果，導(dǎo)熱膠14與空氣的接觸表面具凹凸紋路較好。
圖3是本實(shí)用新型的附加導(dǎo)熱管的實(shí)施例的立體局部剖視圖，在動子1的散熱孔131中加入導(dǎo)熱管16，并在導(dǎo)熱管16的另一端加上金屬制的散熱鰭片17；導(dǎo)熱管16作為線圈12中的熱量傳導(dǎo)至散熱鰭片17的媒介，且增進(jìn)動子1的強(qiáng)度；在線圈12與導(dǎo)熱管16間涂以導(dǎo)熱膠14以增加線圈12與導(dǎo)熱管16間的接觸面積及導(dǎo)熱效率。圖3的實(shí)施例的設(shè)計由于導(dǎo)熱管16可以貼近發(fā)熱的線圈12，導(dǎo)熱管16提供一個熱量傳導(dǎo)的通路，使熱量可以經(jīng)由導(dǎo)熱管16傳輸穿過熱絕緣物質(zhì)，將熱量導(dǎo)至散熱鰭片17中，而散熱鰭片17可增加熱能發(fā)散至大氣中的速度，增加散熱的效率。由于導(dǎo)熱管16是位于散熱孔131中，所以不會像先有技術(shù)中因增加強(qiáng)制冷卻機(jī)構(gòu)而增加動子1的厚度或長度，進(jìn)而增加額外的重量。
權(quán)利要求1.一種無鐵心式線性馬達(dá)，包含一動子及一定子，其特征在于所述定子包含兩片相互平行的導(dǎo)引板，且在各導(dǎo)引板上貼有數(shù)片永久磁鐵，所述的導(dǎo)引板以鐵磁性材料制作；所述動子基本呈板狀，包含一板狀體及數(shù)個線圈，所述的板狀體及數(shù)個線圈保持于所述的兩導(dǎo)引板之間，且所述的導(dǎo)引板上的永久磁鐵與板狀體相鄰，所述的板狀體上設(shè)有現(xiàn)圈凹槽，且所述的現(xiàn)圈埋設(shè)于所述的線圈凹槽中；所述的線圈由導(dǎo)線繞制而成，線圈的中心形成一導(dǎo)熱孔，且所述的導(dǎo)熱孔連通至所述的板狀體的外部，使線圈的熱量容易經(jīng)由導(dǎo)熱孔傳入大氣中。
2.一種無鐵心式線性馬達(dá)，包含一動子及一定子，其特征在于所述定子包含兩片相互平行的導(dǎo)引板，且在各導(dǎo)引板上貼有數(shù)片永久磁鐵，所述的導(dǎo)引板以鐵磁性材料制作；所述動子基本呈板狀，包含一板狀體及數(shù)個線圈，所述的板狀體及數(shù)個線圈保持于所述的兩導(dǎo)引板之間，且所述的導(dǎo)引板上的永久磁鐵與板狀體相鄰，所述的板狀體上設(shè)有現(xiàn)圈凹槽，且所述的現(xiàn)圈埋設(shè)于所述的線圈凹槽中；所述的線圈由導(dǎo)線繞制而成，線圈的中心形成一導(dǎo)熱孔，且所述的線圈埋設(shè)于線圈凹槽后導(dǎo)熱孔以導(dǎo)熱膠填充使線圈的熱量容易傳入大氣中，且板狀體具有良好的強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求2所述的無鐵心式線性馬達(dá)，其特征在于所述導(dǎo)熱孔中埋設(shè)導(dǎo)熱管。
4.如權(quán)利要求3所述的無鐵心式線性馬達(dá)，其特征在于所述導(dǎo)熱管和一金屬制的散熱鰭片連接以幫助散熱。
5.如權(quán)利要求2所述的無鐵心式線性馬達(dá)，其特征在于所述導(dǎo)熱膠和空氣的接觸表面具凹凸紋路，以增加散熱效果。
6.如權(quán)利要求1或2所述的無鐵心式線性馬達(dá)，其特征在于所述板狀體上靠近線圈處設(shè)有散熱孔。
7.如權(quán)利要求6所述的無鐵心式線性馬達(dá)，其特征在于所述散熱孔中填充導(dǎo)熱膠以增強(qiáng)板狀體的強(qiáng)度。
8.如權(quán)利要求1或2所述的無鐵心式線性馬達(dá)，其特征在于所述線圈的導(dǎo)線間以導(dǎo)熱膠填合使線圈的導(dǎo)線的熱量容易傳導(dǎo)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種包含改良了散熱機(jī)構(gòu)的無鐵心式線性馬達(dá)，具有使線性馬達(dá)線圈的散熱接觸面積增加、減輕馬達(dá)動子的重量及簡化散熱機(jī)構(gòu)的功效。本實(shí)用新型的線性馬達(dá)動子線圈采用非疊繞式設(shè)計，并且利用線圈中心非繞線部份作為散熱孔，散熱孔周圍涂以導(dǎo)熱膠，以增加散熱面積及效率，也可以減輕動子的重量，提升馬達(dá)推力及運(yùn)轉(zhuǎn)周期；此外本實(shí)用新型也可將散熱機(jī)構(gòu)(例如導(dǎo)熱管或是吹氣管)置于線圈散熱孔中，以致貼近發(fā)熱源，用以提高散熱效率。
文檔編號H02K9/00GK2447981SQ0025504
公開日2001年9月12日 申請日期2000年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月26日
發(fā)明者蕭舜興 申請人:大銀微系統(tǒng)股份有限公司