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5. 发明专利

TWI323546B 屏蔽式線性馬達電機子及屏蔽式線性馬達有权
简体标题：屏蔽式线性马达电机子及屏蔽式线性马达
公开(公告)号：TWI323546B
公开(公告)日：2010-04-11
申请号：TW095135827
申请日：2006-09-27
申请人：安川電機股份有限公司
发明人：鹿山透 , 濱尾聰和 , 貞包健一 , 坂井明雄 , 吉田秀作
IPC分类号： H02K
CPC分类号： H02K41/03 , H02K5/128 , H02K5/225
摘要：本發明係提供一種提升水冷卻規格之屏蔽式線性馬達電機子的絕緣可靠性，且組裝作業性良好的屏蔽式線性馬達電機子及屏蔽式線性馬達。
本發明係一種屏蔽式線性馬達電機子，係具備：收納電機子繞組(105)之凹狀繞組收納框(112)；將電機子繞組(105)結線的平板狀結線基板(111)；將殼體(101)的兩開口部密閉的屏蔽(102)；分別形成在屏蔽(102)與繞組收納框(112)之間以及屏蔽(102)與結線基板(111)之間的冷媒通路(110)；以及連接結線基板(111)與端子台(106)的引腳線(120)者，其特徵為形成以下構成：在形成用以連接結線基板(111)上之電機子繞組(105)與引腳線(120)之連接部位的連接盤(121)周圍，以包含該連接部位的方式藉由接著樹脂(131)塗佈，而且藉由充填樹脂(132)充填該接著樹脂(131)之周圍。【創作特點】但是，習知之屏蔽式線性馬達電機子及屏蔽式線性馬達中，當水流通至引腳線附近的冷媒通路時，會產生以下問題。
亦即，在結線基板與樹脂之間引起接著剝離，而使水滲入該剝離部分，因而在引腳線與結線基板的接合部中，會產生絕緣電阻降低或絕緣破壞之虞。該問題之引起機制如下所述。
(1)當電流通電時，電機子繞組會發熱，作為其周圍之構成構件的結線基板、繞組收納框將會溫度上升，因熱傳導而使覆蓋引腳線的樹脂亦會溫度上升。由於樹脂係在引腳線蓋件之外周部與冷媒的水相接觸，因此由該部分起將冷媒吸水。由於樹脂的溫度上升與吸水同時發生，因此使結線基板與充填樹脂之間的接著力大幅降低。
(2)因為樹脂的熱膨脹率比結線基板大，因此產生使樹脂由結線基板剝下的內部應力(以下稱為剝除力)。
(3)由於產生因(1)所引起的接著力降低與因(2)所引起的剝除力，因而在結線基板與樹脂之間發生接著剝離。
此外，考慮出將樹脂改為接著力較強者，藉此不會發生如上述之接著剝離的對策。然而，即使改為接著力較強的樹脂，樹脂亦形成壁厚，因此，與體積成正比增加的剝除力並不會降低。因此，因產生隨著溫度上升而產生的剝除力，而在結線基板與樹脂之間發生接著剝離，而有因滲入水而引起絕緣電阻降低或絕緣破壞之虞。
再者，在形成於結線基板或繞組收納框周圍與殼體之間的冷媒通路內的空隙部位產生冷媒的淤塞。當冷媒使用純水或超純水時，冷媒的比電阻在其空隙附近急遽降低、絕緣電阻降低。
(4)當充填樹脂的吸水進行時，導致端子台的端子與引腳部的接合部亦會滲水，而有絕緣電阻降低或絕緣破壞之虞。
(5)若在被覆引腳線時產生針孔或損傷時，因引腳線與殼體相接觸而接地，而有絕緣破壞之虞。
此外，當引腳線為複數時，引腳線互纏而配置成較為複雜，因此在引腳線間不會填入充填樹脂而積存空氣。當充填樹脂吸水時，水會積存在形成空氣積存的部分，而有絕緣電阻降低或絕緣破壞之虞。
(6)在充填樹脂之流入作業中，首先，以使充填樹脂不附著在O型環之溝槽等的方式，將密封帶(seal tape)貼在殼體，之後，以目測將充填樹脂流入至規定高度為止。此外，在其硬化作業中，以規定的溫度經長時間使其硬化。亦即，在製作屏蔽式線性馬達電機子中，尤其充填樹脂的作業性較差。
本發明係為解決上述問題而研創者，目的在提供一種提供水冷卻規格的屏蔽式線性馬達電機子之絕緣可靠性，且組裝作業性良好之屏蔽式線性馬達電機子及屏蔽式線性馬達。
為解決上述問題，本發明係構成為如下所述。
申請專利範圍第1項之發明係關於一種屏蔽式線性馬達電機子，係具備：由以平板狀形成之線圈構成的電機子繞組；為了收納前述電機子繞組而將底部形成開口而成之凹狀繞組收納框；將前述繞組收納框的開口部密閉，並將前述電機子繞組結線的平板狀結線基板；以圍繞由前述繞組收納框與前述結線基板密閉而成的前述電機子繞組的方式形成為框狀的金屬製殼體；將前述殼體的兩開口部密閉的屏蔽；分別形成在前述屏蔽與前述繞組收納框之間以及前述屏蔽與前述結線基板之間的冷媒通路；以及連接前述結線基板的引腳線者，其特徵為形成以下構成：在前述結線基板與前述引腳線之連接部位的周圍，以包含該連接部位的方式藉由接著樹脂塗佈，而且藉由充填樹脂充填前述接著樹脂之周圍。
此外，申請專利範圍第2項之發明係於申請專利範圍第1項之屏蔽式線性馬達電機子中，在形成於前述結線基板與前述殼體之間以及前述繞組收納框與前述殼體之間的空隙設置用以將該空隙封填的封填樹脂。
此外，申請專利範圍第3項之發明係於申請專利範圍第1項之屏蔽式線性馬達電機子中，以環氧樹脂構成前述接著樹脂，以聚矽氧烷樹脂構成前述充填樹脂。
此外，申請專利範圍第4項之發明係於申請專利範圍第2項之屏蔽式線性馬達電機子中，以聚矽氧烷樹脂構成前述封填樹脂。
此外，申請專利範圍第5項之發明係一種屏蔽式線性馬達電機子，係具備：由以平板狀形成之線圈構成的電機子繞組；為了收納前述電機子繞組而將底部形成開口而成之凹狀繞組收納框；將前述繞組收納框的開口部密閉，並將前述電機子繞組結線的平板狀結線基板；以框狀圍繞前述繞組收納框的方式而設的金屬製殼體；將前述殼體的兩開口部密閉的屏蔽；分別形成在前述屏蔽與前述繞組收納框之間以及前述屏蔽與前述結線基板之間的冷媒通路；以及連接前述結線基板的引腳線者，其特徵為：在前述繞組收納框之凹部內配置前述結線基板與前述引腳線之連接部位，以模塑樹脂充填凹部內。
此外，申請專利範圍第6項之發明係於申請專利範圍第5項之屏蔽式線性馬達電機子中，朝向前述繞組收納框與前述殼體之間的接合面而由前述繞組收納框拉出前述引腳線，同時以包含前述引腳線周圍的方式將橡膠製密封構件設在前述接合面。
此外，申請專利範圍第7項之發明係於申請專利範圍第5項或第6項之屏蔽式線性馬達電機子中，在前述殼體與前述繞組收納框之間，設置用以機械式緊固前述殼體與前述繞組收納框的框體用固定螺栓，並將前述接合面傾向前述框體用固定螺栓的緊固方向而構成。
此外，申請專利範圍第8項之發明係於申請專利範圍第5項或第6項之屏蔽式線性馬達電機子中，藉由以銅箔形成前述引腳線的印刷基板所構成。
此外，申請專利範圍第9項之發明係一種屏蔽式線性馬達，係具備：申請專利範圍第1項至第8項中任一項之屏蔽式線性馬達電機子；以及隔著磁性空隙而與前述電機子相對向配置，並使極性交替不同的複數個永久磁鐵相鄰排列而配置的場磁體；將前述電機子與前述場磁體之任一方作為固定子，另一方作為可動子，相對地行走於前述場磁體與前述電機子。
根據申請專利範圍第1項之發明，由於藉由接著樹脂以包含結線基板與引腳線之連接部位的方式予以塗佈，因此強化溫度上升時之接著樹脂與結線基板的接著力。此外，由於藉由充填樹脂充填接著樹脂的周圍，因此接著樹脂並不會直接接觸到冷媒的水，而使伴隨吸水所造成的接著力降低情形受到抑制。此外，接著樹脂係以薄壁予以塗佈，因此降低與體積成正比的剝除力。
藉由如以上所示之溫度上升時的接著力強化、因吸水所造成之接著力降低的抑制、剝除力降低，可防止習知技術中所引起之接著剝離，且解決因滲入水所造成之絕緣電阻降低或絕緣破壞的問題，而可大幅提升絕緣可靠性。
根據申請專利範圍第2項之發明，由於藉由封填樹脂將形成於結線基板或繞組收納框的周圍與殼體之間之冷媒通路內的空隙予以封填，因此可降低在冷媒通路內產生冷媒的淤塞。尤其當冷媒使用純水或超純水時，可抑制純水或超純水之比電阻降低。
結果，無論在冷媒通路內的任何部位，均可長期間將冷媒的比電阻設為固定，而可提升絕緣可靠性。
根據申請專利範圍第3項、第4項之發明，由於將即使在溫度上升時亦具有強力接著力的接著樹脂作為環氧樹脂，將硬化後具有彈性的充填樹脂與封填樹脂作為聚矽氧烷樹脂，因此可藉由接著樹脂提高與結線基板之間的接著力，充填樹脂與封填樹脂可降低因熱膨脹所造成之與周邊構件之間的剝除力。
結果，可防止與構件之間的接著剝離，且解決因水滲入剝離部分所造成之絕緣電阻降低或絕緣破壞的問題，而可提升絕緣可靠性。
根據申請專利範圍第5項之發明，由於在繞組收納框之凹部內配置結線基板與引腳線之連接部位，以模塑樹脂充填凹部內，因此，繞組收納框與結線基板與引腳線係以模塑樹脂形成一體，而強化各構件間的接著力。此外，該等構成構件係環氧系的低吸水構件，為難以引起因吸水所造成的接著力降低情形者。
如以上所示，藉由強化接著力、抑制因吸水造成的接著力降低情形，可防止習知技術中所引起之接著剝離，且解決因滲入水所造成之絕緣電阻降低或絕緣破壞的問題，而可大幅提升絕緣可靠性。
根據申請專利範圍第6項之發明，由於朝向繞組收納框與殼體之間的接合面而由繞組收納框拉出引腳線，同時以包含引腳線周圍的方式將橡膠製密封構件設在接合面，因此可防止由接合面滲入水至繞組收納框內部及端子台。
因此，更進一步解決絕緣電阻降低或絕緣破壞的問題，而可大幅提升絕緣可靠性。再者，由於形成無須進行充填作業，而可簡單且短時間內進行作業之置換成橡膠製密封構件的構成，因此亦可提升組裝作業性。
根據申請專利範圍第7項之發明，由於設置用以機械式緊固殼體與繞組收納框的框體用固定螺栓，並將前述接合面傾向框體用固定螺栓的緊固方向而構成，因此，與申請專利範圍第6項之構成相比，較容易組裝，且可保持接合面的密接性，而確保橡膠製密封構件之密封性。進而，與申請專利範圍第6項相同，可提升絕緣可靠性及組裝作業性。
根據申請專利範圍第8項之發明，由於藉由以銅箔形成引腳線的印刷基板所構成，因此可防止印刷基板與殼體之間的接觸，且可藉由加大絕緣間隔來提升絕緣可靠性。此外，即使在引腳線為複數的情形下，亦可使以往在引腳線間所產生的空氣積存的情形消失。
因此，如申請專利範圍第6項所示，即使為未設置橡膠製密封構件的構造，亦可解決因空氣積存而滲入水所造成之絕緣電阻降低或絕緣破壞的問題，而可提升絕緣可靠性。
根據申請專利範圍第9項之發明，由於形成使電機子與具有永久磁鐵的場磁體相對向，而將電機子與場磁體之任一方作為固定子，另一方作為可動子的構成，因此，可提供具有申請專利範圍第1項至第8項之效果的屏蔽式線性馬達。
简体摘要：本发明系提供一种提升水冷却规格之屏蔽式线性马达电机子的绝缘可靠性，且组装作业性良好的屏蔽式线性马达电机子及屏蔽式线性马达。本发明系一种屏蔽式线性马达电机子，系具备：收纳电机子绕组(105)之凹状绕组收纳框(112)；将电机子绕组(105)结线的平板状结线基板(111)；将壳体(101)的两开口部密闭的屏蔽(102)；分别形成在屏蔽(102)与绕组收纳框(112)之间以及屏蔽(102)与结线基板(111)之间的冷媒通路(110)；以及连接结线基板(111)与端子台(106)的引脚线(120)者，其特征为形成以下构成：在形成用以连接结线基板(111)上之电机子绕组(105)与引脚线(120)之连接部位的连接盘(121)周围，以包含该连接部位的方式借由接着树脂(131)涂布，而且借由充填树脂(132)充填该接着树脂(131)之周围。【创作特点】但是，习知之屏蔽式线性马达电机子及屏蔽式线性马达中，当水流通至引脚线附近的冷媒通路时，会产生以下问题。亦即，在结线基板与树脂之间引起接着剥离，而使水渗入该剥离部分，因而在引脚线与结线基板的接合部中，会产生绝缘电阻降低或绝缘破坏之虞。该问题之引起机制如下所述。 (1)当电流通电时，电机子绕组会发热，作为其周围之构成构件的结线基板、绕组收纳框将会温度上升，因热传导而使覆盖引脚线的树脂亦会温度上升。由于树脂系在引脚线盖件之外周部与冷媒的水相接触，因此由该部分起将冷媒吸水。由于树脂的温度上升与吸水同时发生，因此使结线基板与充填树脂之间的接着力大幅降低。 (2)因为树脂的热膨胀率比结线基板大，因此产生使树脂由结线基板剥下的内部应力(以下称为剥除力)。 (3)由于产生因(1)所引起的接着力降低与因(2)所引起的剥除力，因而在结线基板与树脂之间发生接着剥离。此外，考虑出将树脂改为接着力较强者，借此不会发生如上述之接着剥离的对策。然而，即使改为接着力较强的树脂，树脂亦形成壁厚，因此，与体积成正比增加的剥除力并不会降低。因此，因产生随着温度上升而产生的剥除力，而在结线基板与树脂之间发生接着剥离，而有因渗入水而引起绝缘电阻降低或绝缘破坏之虞。再者，在形成于结线基板或绕组收纳框周围与壳体之间的冷媒通路内的空隙部位产生冷媒的淤塞。当冷媒使用纯水或超纯水时，冷媒的比电阻在其空隙附近急遽降低、绝缘电阻降低。 (4)当充填树脂的吸水进行时，导致端子台的端子与引脚部的接合部亦会渗水，而有绝缘电阻降低或绝缘破坏之虞。 (5)若在被覆引脚线时产生针孔或损伤时，因引脚线与壳体相接触而接地，而有绝缘破坏之虞。此外，当引脚线为复数时，引脚线互缠而配置成较为复杂，因此在引脚线间不会填入充填树脂而积存空气。当充填树脂吸水时，水会积存在形成空气积存的部分，而有绝缘电阻降低或绝缘破坏之虞。 (6)在充填树脂之流入作业中，首先，以使充填树脂不附着在O型环之沟槽等的方式，将密封带(seal tape)贴在壳体，之后，以目测将充填树脂流入至规定高度为止。此外，在其硬化作业中，以规定的温度经长时间使其硬化。亦即，在制作屏蔽式线性马达电机子中，尤其充填树脂的作业性较差。本发明系为解决上述问题而研创者，目的在提供一种提供水冷却规格的屏蔽式线性马达电机子之绝缘可靠性，且组装作业性良好之屏蔽式线性马达电机子及屏蔽式线性马达。为解决上述问题，本发明系构成为如下所述。申请专利范围第1项之发明系关于一种屏蔽式线性马达电机子，系具备：由以平板状形成之线圈构成的电机子绕组；为了收纳前述电机子绕组而将底部形成开口而成之凹状绕组收纳框；将前述绕组收纳框的开口部密闭，并将前述电机子绕组结线的平板状结线基板；以围绕由前述绕组收纳框与前述结线基板密闭而成的前述电机子绕组的方式形成为框状的金属制壳体；将前述壳体的两开口部密闭的屏蔽；分别形成在前述屏蔽与前述绕组收纳框之间以及前述屏蔽与前述结线基板之间的冷媒通路；以及连接前述结线基板的引脚线者，其特征为形成以下构成：在前述结线基板与前述引脚线之连接部位的周围，以包含该连接部位的方式借由接着树脂涂布，而且借由充填树脂充填前述接着树脂之周围。此外，申请专利范围第2项之发明系于申请专利范围第1项之屏蔽式线性马达电机子中，在形成于前述结线基板与前述壳体之间以及前述绕组收纳框与前述壳体之间的空隙设置用以将该空隙封填的封填树脂。此外，申请专利范围第3项之发明系于申请专利范围第1项之屏蔽式线性马达电机子中，以环氧树脂构成前述接着树脂，以聚硅氧烷树脂构成前述充填树脂。此外，申请专利范围第4项之发明系于申请专利范围第2项之屏蔽式线性马达电机子中，以聚硅氧烷树脂构成前述封填树脂。此外，申请专利范围第5项之发明系一种屏蔽式线性马达电机子，系具备：由以平板状形成之线圈构成的电机子绕组；为了收纳前述电机子绕组而将底部形成开口而成之凹状绕组收纳框；将前述绕组收纳框的开口部密闭，并将前述电机子绕组结线的平板状结线基板；以框状围绕前述绕组收纳框的方式而设的金属制壳体；将前述壳体的两开口部密闭的屏蔽；分别形成在前述屏蔽与前述绕组收纳框之间以及前述屏蔽与前述结线基板之间的冷媒通路；以及连接前述结线基板的引脚线者，其特征为：在前述绕组收纳框之凹部内配置前述结线基板与前述引脚线之连接部位，以模塑树脂充填凹部内。此外，申请专利范围第6项之发明系于申请专利范围第5项之屏蔽式线性马达电机子中，朝向前述绕组收纳框与前述壳体之间的接合面而由前述绕组收纳框拉出前述引脚线，同时以包含前述引脚线周围的方式将橡胶制密封构件设在前述接合面。此外，申请专利范围第7项之发明系于申请专利范围第5项或第6项之屏蔽式线性马达电机子中，在前述壳体与前述绕组收纳框之间，设置用以机械式紧固前述壳体与前述绕组收纳框的框体用固定螺栓，并将前述接合面倾向前述框体用固定螺栓的紧固方向而构成。此外，申请专利范围第8项之发明系于申请专利范围第5项或第6项之屏蔽式线性马达电机子中，借由以铜箔形成前述引脚线的印刷基板所构成。此外，申请专利范围第9项之发明系一种屏蔽式线性马达，系具备：申请专利范围第1项至第8项中任一项之屏蔽式线性马达电机子；以及隔着磁性空隙而与前述电机子相对向配置，并使极性交替不同的复数个永久磁铁相邻排列而配置的场磁体；将前述电机子与前述场磁体之任一方作为固定子，另一方作为可动子，相对地行走于前述场磁体与前述电机子。根据申请专利范围第1项之发明，由于借由接着树脂以包含结线基板与引脚线之连接部位的方式予以涂布，因此强化温度上升时之接着树脂与结线基板的接着力。此外，由于借由充填树脂充填接着树脂的周围，因此接着树脂并不会直接接触到冷媒的水，而使伴随吸水所造成的接着力降低情形受到抑制。此外，接着树脂系以薄壁予以涂布，因此降低与体积成正比的剥除力。借由如以上所示之温度上升时的接着力强化、因吸水所造成之接着力降低的抑制、剥除力降低，可防止习知技术中所引起之接着剥离，且解决因渗入水所造成之绝缘电阻降低或绝缘破坏的问题，而可大幅提升绝缘可靠性。根据申请专利范围第2项之发明，由于借由封填树脂将形成于结线基板或绕组收纳框的周围与壳体之间之冷媒通路内的空隙予以封填，因此可降低在冷媒通路内产生冷媒的淤塞。尤其当冷媒使用纯水或超纯水时，可抑制纯水或超纯水之比电阻降低。结果，无论在冷媒通路内的任何部位，均可长期间将冷媒的比电阻设为固定，而可提升绝缘可靠性。根据申请专利范围第3项、第4项之发明，由于将即使在温度上升时亦具有强力接着力的接着树脂作为环氧树脂，将硬化后具有弹性的充填树脂与封填树脂作为聚硅氧烷树脂，因此可借由接着树脂提高与结线基板之间的接着力，充填树脂与封填树脂可降低因热膨胀所造成之与周边构件之间的剥除力。结果，可防止与构件之间的接着剥离，且解决因水渗入剥离部分所造成之绝缘电阻降低或绝缘破坏的问题，而可提升绝缘可靠性。根据申请专利范围第5项之发明，由于在绕组收纳框之凹部内配置结线基板与引脚线之连接部位，以模塑树脂充填凹部内，因此，绕组收纳框与结线基板与引脚线系以模塑树脂形成一体，而强化各构件间的接着力。此外，该等构成构件系环氧系的低吸水构件，为难以引起因吸水所造成的接着力降低情形者。如以上所示，借由强化接着力、抑制因吸水造成的接着力降低情形，可防止习知技术中所引起之接着剥离，且解决因渗入水所造成之绝缘电阻降低或绝缘破坏的问题，而可大幅提升绝缘可靠性。根据申请专利范围第6项之发明，由于朝向绕组收纳框与壳体之间的接合面而由绕组收纳框拉出引脚线，同时以包含引脚线周围的方式将橡胶制密封构件设在接合面，因此可防止由接合面渗入水至绕组收纳框内部及端子台。因此，更进一步解决绝缘电阻降低或绝缘破坏的问题，而可大幅提升绝缘可靠性。再者，由于形成无须进行充填作业，而可简单且短时间内进行作业之置换成橡胶制密封构件的构成，因此亦可提升组装作业性。根据申请专利范围第7项之发明，由于设置用以机械式紧固壳体与绕组收纳框的框体用固定螺栓，并将前述接合面倾向框体用固定螺栓的紧固方向而构成，因此，与申请专利范围第6项之构成相比，较容易组装，且可保持接合面的密接性，而确保橡胶制密封构件之密封性。进而，与申请专利范围第6项相同，可提升绝缘可靠性及组装作业性。根据申请专利范围第8项之发明，由于借由以铜箔形成引脚线的印刷基板所构成，因此可防止印刷基板与壳体之间的接触，且可借由加大绝缘间隔来提升绝缘可靠性。此外，即使在引脚线为复数的情形下，亦可使以往在引脚线间所产生的空气积存的情形消失。因此，如申请专利范围第6项所示，即使为未设置橡胶制密封构件的构造，亦可解决因空气积存而渗入水所造成之绝缘电阻降低或绝缘破坏的问题，而可提升绝缘可靠性。根据申请专利范围第9项之发明，由于形成使电机子与具有永久磁铁的场磁体相对向，而将电机子与场磁体之任一方作为固定子，另一方作为可动子的构成，因此，可提供具有申请专利范围第1项至第8项之效果的屏蔽式线性马达。

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