專利名稱：無鐵心式線性馬達的制作方法
技術領域：
本實用新型是有關于一種關于一種無鐵心式線性馬達，特別是關于一種散熱效果較佳的無鐵心式線性馬達。
常見的無鐵心式線性馬達的動子主要是由線圈及環(huán)氧樹指所構成，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動子的強度。由于電磁交互作用所產(chǎn)生的能量，有相當部分最后轉換為熱能，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，其結果造成馬達的效率下降，最大推力也會因此受到限制；此外溫度改變也會導致材料膨脹或縮收等問題，導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其中，前者的設計由于需在動子的極有限的空間中加入冷卻管，故其機構相當復雜、制造成本高、增加動子的體積及重量且需額外機構來提供散熱所需液體的流動，使用上并不經(jīng)濟；而后者利用加壓空氣來冷卻動子表面的做法，雖然機構較前者簡單一些，但其散熱效果并不理想，因為包覆線圈的封閉結構物的導熱效果不佳，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的散熱方式確實成為線性馬達設計上的一道問題。
本實用新型的目的即在于克服前述已有技術中無鐵心式線性馬達的散熱效果不佳、散熱機構復雜及制造成本較高等缺點；避免線性馬達使用一段時間后，由于溫升而導致馬達的效率下降，或導致零組間的配合變成過緊或過松的情形。
本實用新型對于無鐵心線性馬達的散熱方式的設計方案，首先是避免使用冷卻管，以避免在線性馬達的動子中必需要有很多流通的管路，且需附加很多復雜的機構以使冷卻液流通；其次，為了加強散熱效果，發(fā)熱源和外部的熱阻必需降低，為達到此需求，將動子的線圈設計為非疊繞式，使線圈的繞線集中，如此雖可能導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動子的線圈與空氣的接觸面積，而且因為避開了絕緣物質的阻隔熱量傳導，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、同時提升線性馬達的有效推力。
由于動子的線圈提供線性馬達的動力，而其本身也承受有反作用力，為了保護線圈，可在線圈的周圍涂以導熱效果佳的導熱膠將線圈固定，同時導熱膠也可改善線圈和線圈周圍的材料間的熱傳導效果；為更進一步提升動子的散熱效果，在散熱孔周圍涂以導熱效果佳的導熱膠，使散熱的面積加大，如此設計的馬達的動子在其運動時，周圍流動的空氣可很有效率的把導熱膠表面的熱量帶走。
有些機構對動子的結構強度有較高的需求，此時可在導熱孔中填滿導熱膠，由于導熱膠的傳熱效果良好，可使動子具有良好的散熱效果，且具有良好的結構強度；為增進導熱膠和大氣間的散熱效果，導熱膠和大氣接觸的表面可設計成凹凸的條紋，以增加散熱效果。
另外，若將導熱管用導熱膠固定，埋設于散熱孔中，導熱管的一端埋設在線圈附近，而另一端則延伸至線圈的封閉結構物外，則線圈的熱可容易地經(jīng)過導熱管傳導之，線圈的封閉結構物的外面熱可以透過導熱膠有效率的傳導到空氣中。導熱管通常使用導熱效果良好的金屬制作，使熱量可沿導熱管傳遞，而有些密閉中空的導熱管將其內(nèi)部設計成近似真空的方式，其導熱效果也相當良好。為使散熱效果更佳，導熱管在線圈的封閉結構物的外部的一端可連結一散熱鰭片，散熱鰭片通常使用金屬制作，可輔助將熱量傳送至大氣中。
參閱以下有關本實用新型一較佳實施例的詳細說明及其附圖，將可進一步了解本實用新型的技術內(nèi)容及其目的功效；有關該實施例的附圖為

圖1為本實用新型的一實施例的立體局部剖視圖2為本實用新型的另一實施例的立體局部剖視圖；圖3為本實用新型的附加導熱管的實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導熱膠15動子基座16導熱管17散熱鰭片21永久磁鐵22導引板23導引板24定子底板111線圈凹槽131導熱孔132散熱孔本實用新型的最較佳實施方式，參照附圖，描述如下圖1是本實用新型的一實施例的立體局部剖視圖，圖中的線性馬達包含動子1及定子2，定子2基本呈U型，而動子1可在此U型結構中滑動。其中定子2由兩片導引板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貼在圖中的導引板22的上方及導引板23的下方，而兩片貼有永久磁鐵21的導引板22及23間以定子底板24支撐而型成一U型結構，組合后的永久磁鐵21均在導引板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及導熱膠14所組成；所述線圈12的導線間可填充導熱膠，以供熱量容易傳導；其中下蓋11中設有線圈凹槽111，而線圈套12安置于此線圈凹槽111中，在上蓋13上設有導熱孔131，上蓋13及下蓋11所組裝后，在導熱孔131及線圈凹槽111中涂上導熱膠14，以保護線圈12的穩(wěn)定性。
此實施例中，由于動子1上的線圈12附近設有導熱孔131，而導熱孔131中的導熱膠14具有良好的導熱效果，且導熱膠14因導熱孔131的設置而可直接和外界空氣接觸，線圈12所產(chǎn)生的熱量，可由導熱孔131中的導熱膠14直接傳導至動子1的表面，而熱量容易由動子1運動時流動的空氣帶走，不會被上蓋13或是動子1的其他構成物所阻隔，且結構簡單、不增加動子1的體積，且有很大的經(jīng)濟性。另外，由于動子1上設有導熱孔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輕，減少動子的慣性，而增加馬達的有效推力。圖中，在動子1上的線圈12附近，設置有散熱孔132，散熱孔132可增加動子1的散熱效果；為避免動子1的強度降低，散熱孔132中可填充導熱膠，導熱膠的導熱效果遠較環(huán)氧樹脂好，且使動子具有良好的強度。
圖2是本實用新型的另一實施例的立體局部剖視圖，圖中的線性馬達和圖1的主要區(qū)別在于動子1的導熱孔131中以導熱膠14填滿；導熱孔131中填滿導熱膠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，圖2的0實施例的動子的重量并沒有比先有技術重，而由于導熱膠14延伸至上蓋13及下蓋11的表面，其散熱效果遠較先有技術佳，且動子上的導熱孔131由于填充導熱膠14，且導熱膠具有和樹脂相似的強度，故使動子同時兼具有很好的結構強度及散熱效果。為增加散熱效果，導熱膠14與空氣的接觸表面具凹凸紋路較好。
圖3是本實用新型的附加導熱管的實施例的立體局部剖視圖，在動子1的散熱孔131中加入導熱管16，并在導熱管16的另一端加上金屬制的散熱鰭片17；導熱管16作為線圈12中的熱量傳導至散熱鰭片17的媒介，且增進動子1的強度；在線圈12與導熱管16間涂以導熱膠14以增加線圈12與導熱管16間的接觸面積及導熱效率。圖3的實施例的設計由于導熱管16可以貼近發(fā)熱的線圈12，導熱管16提供一個熱量傳導的通路，使熱量可以經(jīng)由導熱管16傳輸穿過熱絕緣物質，將熱量導至散熱鰭片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。由于導熱管16是位于散熱孔131中，所以不會像先有技術中因增加強制冷卻機構而增加動子1的厚度或長度，進而增加額外的重量。
權利要求1.一種無鐵心式線性馬達，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引板，且在各導引板上貼有數(shù)片永久磁鐵，所述的導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引板之間，且所述的導引板上的永久磁鐵與板狀體相鄰，所述的板狀體上設有現(xiàn)圈凹槽，且所述的現(xiàn)圈埋設于所述的線圈凹槽中；所述的線圈由導線繞制而成，線圈的中心形成一導熱孔，且所述的導熱孔連通至所述的板狀體的外部，使線圈的熱量容易經(jīng)由導熱孔傳入大氣中。
2.一種無鐵心式線性馬達，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引板，且在各導引板上貼有數(shù)片永久磁鐵，所述的導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引板之間，且所述的導引板上的永久磁鐵與板狀體相鄰，所述的板狀體上設有現(xiàn)圈凹槽，且所述的現(xiàn)圈埋設于所述的線圈凹槽中；所述的線圈由導線繞制而成，線圈的中心形成一導熱孔，且所述的線圈埋設于線圈凹槽后導熱孔以導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度。
3.如權利要求2所述的無鐵心式線性馬達，其特征在于所述導熱孔中埋設導熱管。
4.如權利要求3所述的無鐵心式線性馬達，其特征在于所述導熱管和一金屬制的散熱鰭片連接以幫助散熱。
5.如權利要求2所述的無鐵心式線性馬達，其特征在于所述導熱膠和空氣的接觸表面具凹凸紋路，以增加散熱效果。
6.如權利要求1或2所述的無鐵心式線性馬達，其特征在于所述板狀體上靠近線圈處設有散熱孔。
7.如權利要求6所述的無鐵心式線性馬達，其特征在于所述散熱孔中填充導熱膠以增強板狀體的強度。
8.如權利要求1或2所述的無鐵心式線性馬達，其特征在于所述線圈的導線間以導熱膠填合使線圈的導線的熱量容易傳導。
專利摘要本實用新型是一種包含改良了散熱機構的無鐵心式線性馬達，具有使線性馬達線圈的散熱接觸面積增加、減輕馬達動子的重量及簡化散熱機構的功效。本實用新型的線性馬達動子線圈采用非疊繞式設計，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，提升馬達推力及運轉周期；此外本實用新型也可將散熱機構(例如導熱管或是吹氣管)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