用于電機(jī)繞組的線圈單元及應(yīng)用該線圈單元的平面電的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電機(jī)繞組的線圈單元及應(yīng)用該線圈單元的平面電機(jī)，該平面電機(jī)包括磁鋼陣列和線圈繞組陣列，所述磁鋼陣列設(shè)置在所述線圈繞組陣列的底部，所述線圈繞組陣列由多個(gè)線圈單元組成。所述線圈單元由導(dǎo)電薄帶圍繞線軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)成，所述導(dǎo)電薄帶的厚度方向平行于所述繞線軸，且所述導(dǎo)電薄帶的周邊設(shè)有冷卻裝置。本發(fā)明通過(guò)將導(dǎo)電薄帶的厚度方向平行于繞線軸纏繞，并在導(dǎo)電薄帶的周邊配置相應(yīng)的冷卻裝置，使得導(dǎo)電薄帶與冷卻裝置之間的接觸面積增大，從而提高散熱面積，進(jìn)一步提高了平面電機(jī)的散熱效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于電機(jī)繞組的線圈單元及應(yīng)用該線圈單元的平面電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)繞組的線圈單元及應(yīng)用該線圈單元并具有多個(gè)自由度的磁浮平面電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多需要精密定位的應(yīng)用器件中，如貼片機(jī)、封裝光刻機(jī)，都采用直線電機(jī)或者平面電機(jī)來(lái)完成運(yùn)動(dòng)臺(tái)的伺服定位功能。為了同時(shí)獲得多個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，通常是通過(guò)多個(gè)直線電機(jī)或者平面電機(jī)相互堆疊實(shí)現(xiàn)，因而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量增加，模態(tài)降低，定位精度、控制帶寬和運(yùn)動(dòng)速度下降。
[0003]此外，還有一種可行的方案是設(shè)計(jì)一個(gè)可以同時(shí)提供多個(gè)自由度的平面電機(jī)，完成多個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)定位。在該平面電機(jī)結(jié)構(gòu)里，為了獲得良好的定位精度，除了要求磁鋼陣列所形成的磁通密度具有良好的空間正弦性外，還要解決一個(gè)更為棘手的電機(jī)散熱問(wèn)題。然而通常的散熱裝置由于局限在散熱本身，而沒(méi)有對(duì)線圈進(jìn)行特殊的改造，所以效果不理想，影響了平面電機(jī)的精密定位能力。另外，磁浮電機(jī)在工作時(shí)，無(wú)論在運(yùn)動(dòng)還是在靜止?fàn)顟B(tài)下，都需要線圈中持續(xù)通入電流，以產(chǎn)生能夠維持自身重力的懸浮力，相應(yīng)地，線圈繞組中將持續(xù)產(chǎn)生熱量，并以輻射的形式散發(fā)出去。這種發(fā)熱方式既會(huì)影響磁性材料的性能，也會(huì)對(duì)超精密定位產(chǎn)生不利影響。為此，在磁浮電機(jī)的應(yīng)用中，往往希望線圈繞組與磁鋼陣列之間的磁隙盡可能小，以提高推力比，降低懸浮所需要的電流值，從而降低發(fā)熱的影響。然而，降低磁隙又會(huì)使線圈繞組的發(fā)熱對(duì)磁鋼陣列的影響加劇，因此必須對(duì)散熱情況進(jìn)行仔細(xì)考慮。
[0004]因此，如何提供一種能夠有效散熱的用于電機(jī)繞組的線圈單元及應(yīng)用該線圈單元的平面電機(jī)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種用于電機(jī)繞組的線圈單元及應(yīng)用該線圈單元的平面電機(jī)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中平面電機(jī)難以散熱的問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于電機(jī)繞組的線圈單元，所述單元線圈由導(dǎo)電薄帶圍繞線軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)成，所述導(dǎo)電薄帶的厚度方向平行于所述繞線軸，且所述導(dǎo)電薄帶的周邊設(shè)有冷卻裝置。
[0007]作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電薄帶的截面為矩形或圓角矩形。
[0008]作為優(yōu)選，所述冷卻裝置設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶的外圍，所述冷卻裝置上分別設(shè)有入口和出口，所述冷卻裝置內(nèi)設(shè)有與所述入口和出口對(duì)應(yīng)的通道。
[0009]作為優(yōu)選，所述冷卻裝置包括設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶的外圍的第一冷卻裝置和設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶內(nèi)徑處的第二冷卻裝置，所述第一冷卻裝置和第二冷卻裝置上均分別設(shè)有入口和出口，所述第一冷卻裝置和第二冷卻裝置內(nèi)部均設(shè)有與所述入口和出口對(duì)應(yīng)的通道。[0010]作為優(yōu)選，所述冷卻裝置包括設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶的外圍的第一冷卻裝置和設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶內(nèi)徑處的第二冷卻裝置，所述第一冷卻裝置和第二冷卻裝置相互連通。
[0011]作為優(yōu)選，所述冷卻裝置上分別設(shè)有入口和出口，所述冷卻裝置內(nèi)部設(shè)有與所述入口和出口對(duì)應(yīng)的通道。
[0012]作為優(yōu)選，所述冷卻裝置由電絕緣材料制成。
[0013]作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電薄帶之間設(shè)有一絕緣體層。
[0014]本發(fā)明還提供一種平面電機(jī)，包括磁鋼陣列和線圈繞組陣列，所述磁鋼陣列設(shè)置在所述線圈繞組陣列的底部，所述線圈繞組陣列由多個(gè)上述的線圈單元組成。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明通過(guò)將導(dǎo)電薄帶的厚度方向平行于繞線軸纏繞，并在導(dǎo)電薄帶的周邊配置相應(yīng)的冷卻裝置，使得導(dǎo)電薄帶與冷卻裝置之間的接觸面積增大，從而提高散熱面積，進(jìn)一步提高了平面電機(jī)的散熱效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中平面電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中線圈單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中線圈單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例3中線圈單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1-磁鋼陣列，2-線圈繞組陣列，10、20、30-線圈單元，11、21、31-導(dǎo)電薄帶，
12、22、32_繞線軸，13、23、33_冷卻裝置，231、331_第一冷卻裝置，232、332_第二冷卻裝置，14-絕緣體層。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。需說(shuō)明的是，本發(fā)明附圖均采用簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0022]請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供的平面電機(jī)，包括磁鋼陣列I和線圈繞組陣列2，所述磁鋼陣列I設(shè)置在所述線圈繞組陣列2的底部，所述線圈繞組陣列2由多個(gè)線圈單元組成。
[0023]實(shí)施例1
[0024]較佳的，請(qǐng)參照?qǐng)D2，線圈單元10由導(dǎo)電薄帶11圍繞線軸12旋轉(zhuǎn)構(gòu)成，所述導(dǎo)電薄帶11的厚度方向平行于所述繞線軸12，且所述導(dǎo)電薄帶11的周邊設(shè)有冷卻裝置13。較佳的，所述導(dǎo)電薄帶11的寬面平行于所述繞線軸12，所述導(dǎo)電薄帶11的窄面垂直于所述繞線軸12，即，所述導(dǎo)電薄帶11與所述冷卻裝置13寬邊接觸。由于冷卻裝置13與導(dǎo)電薄帶11的寬邊接觸，直接進(jìn)行熱交換，使得導(dǎo)電薄帶11的散熱效率大大提高。此外，導(dǎo)電薄帶11與所述繞線軸12及冷卻裝置13進(jìn)行寬邊接觸，使得線圈單元10的占積率從70%提高到80%，在推力一定的情況下，導(dǎo)電薄帶11所占的體積減小，從而使所述線圈單元10的重量降低。較佳的，所述導(dǎo)電薄帶11的截面為矩形或圓角矩形，增大了導(dǎo)電薄帶11的散熱面積，提高了線圈單 元10的散熱效率。
[0025]請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2，作為優(yōu)選，所述冷卻裝置13設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶11的外圍，所述冷卻裝置13上分別設(shè)有入口和出口，所述冷卻裝置13內(nèi)設(shè)有與所述入口和出口對(duì)應(yīng)的通道。即，所述磁浮平面電機(jī)工作時(shí)，將用于冷卻的液體從入口進(jìn)入冷卻裝置13內(nèi)部的通道內(nèi)流動(dòng)，從而對(duì)導(dǎo)電薄帶11進(jìn)行冷卻，然后從出口流出。
[0026]請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2，較佳的，所述冷卻裝置13由電絕緣材料制成。所述電絕緣材料的導(dǎo)熱性要好于絕緣體，具有良好的散熱性。
[0027]請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2，所述導(dǎo)電薄帶13之間設(shè)有一絕緣體層14，用于隔離兩相鄰的導(dǎo)電薄帶13之間的電流。
[0028]實(shí)施例2
[0029]本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述冷卻裝置的結(jié)構(gòu)不同。
[0030]具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D3，線圈單元20由導(dǎo)電薄帶21圍繞線軸22旋轉(zhuǎn)構(gòu)成，所述導(dǎo)電薄帶21的截面為矩形或圓角矩形，且所述導(dǎo)電薄帶21的周邊設(shè)有冷卻裝置23。較佳的，所述導(dǎo)電薄帶21的寬面平行于所述繞線軸22，所述導(dǎo)電薄帶21的窄面垂直于所述繞線軸22，即，所述導(dǎo)電薄帶21與所述冷卻裝置23寬邊接觸。同樣，采用截面為扁形或長(zhǎng)方形的導(dǎo)電薄帶21，與冷卻裝置23的接觸面積增大，從而提高了線圈單元20的整體散熱效率。[0031 ] 較佳的，所述冷卻裝置23包括設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶21的外圍的第一冷卻裝置231和設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶21內(nèi)徑處的第二冷卻裝置232，使得導(dǎo)電薄帶21與所述冷卻裝置23之間的接觸面積增大，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述導(dǎo)電薄帶21進(jìn)行雙面同時(shí)散熱，提高了線圈單元20的整體散熱效率。較佳的，所述第一冷卻裝置231和第二冷卻裝置232上均分別設(shè)有入口和出口，所述第一冷卻裝置231和第二冷卻裝置232內(nèi)部均設(shè)有與所述入口和出口對(duì)應(yīng)的通道。在通道內(nèi)通入冷卻液體，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述導(dǎo)電薄帶21的冷卻。
[0032]實(shí)施例3
[0033]本實(shí)施例與實(shí)施例1及實(shí)施例2的區(qū)別在于所述冷卻裝置的結(jié)構(gòu)不同。
[0034]具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D4，線圈單元30由導(dǎo)電薄帶31圍繞線軸32旋轉(zhuǎn)構(gòu)成，所述導(dǎo)電薄帶31的截面為長(zhǎng)方形或扁形，且所述導(dǎo)電薄帶31的周邊設(shè)有冷卻裝置33。較佳的，所述導(dǎo)電薄帶31的寬面平行于所述繞線軸32，所述導(dǎo)電薄帶31的窄面垂直于所述繞線軸32，即，所述導(dǎo)電薄帶31與所述冷卻裝置33寬邊接觸。同樣，采用截面為扁形或長(zhǎng)方形的導(dǎo)電薄帶31，與冷卻裝置33的接觸面積增大，從而提高了線圈單元30的整體散熱效率。
[0035]作為優(yōu)選，所述冷卻裝置33包括設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶31的外圍的第一冷卻裝置331和設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶31內(nèi)徑處的第二冷卻裝置332，所述第一冷卻裝置331和第二冷卻裝置332相互連通。即，所述第一冷卻裝置331和第二冷卻裝置332連接為一體構(gòu)成冷卻裝置33，進(jìn)一步提高了所述冷卻裝置33與導(dǎo)電薄帶31之間的接觸面積，提高線圈單元30的散熱效果。
[0036]請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D4，作為優(yōu)選，所述冷卻裝置33上分別設(shè)有入口和出口，所述冷卻裝置33內(nèi)部設(shè)有與所述入口和出口對(duì)應(yīng)的通道。在通道內(nèi)通入冷卻液體，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述導(dǎo)電薄帶31的冷卻。
[0037]綜上所述，本發(fā)明的平面電機(jī)，包括磁鋼陣列I和線圈繞組陣列2，所述磁鋼陣列I設(shè)置在所述線圈繞組陣列2的底部，所述線圈繞組陣列2由多個(gè)線圈單元組成。所述線圈單元由導(dǎo)電薄帶圍繞線軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)成，所述導(dǎo)電薄帶的厚度方向平行于所述繞線軸，且所述導(dǎo)電薄帶的周邊設(shè)有冷卻裝置。本發(fā)明通過(guò)將導(dǎo)電薄帶的厚度方向平行于繞線軸纏繞，并在導(dǎo)電薄帶的周邊配置相應(yīng)的冷卻裝置，使得導(dǎo)電薄帶與冷卻裝置之間的接觸面積增大，從而提高散熱面積，進(jìn)一步提高了平面電機(jī)的散熱效果。
[0038]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電機(jī)繞組的線圈單元，所述線圈單元由導(dǎo)電薄帶圍繞繞線軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)成，其特征在于，所述導(dǎo)電薄帶的厚度方向平行于所述繞線軸，且所述導(dǎo)電薄帶的周邊設(shè)有冷卻>j-U ρ?α裝直。
2.如權(quán)利要求1所述的磁浮平面電機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)電薄帶的截面為矩形或圓角矩形。
3.如權(quán)利要求1所述的用于電機(jī)繞組的線圈單元，其特征在于，所述冷卻裝置設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶的外圍，所述冷卻裝置上分別設(shè)有入口和出口，所述冷卻裝置內(nèi)設(shè)有與所述入口和出口對(duì)應(yīng)的通道。
4.如權(quán)利要求1所述的用于電機(jī)繞組的線圈單元，其特征在于，所述冷卻裝置包括設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶的外圍的第一冷卻裝置和設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶內(nèi)徑處的第二冷卻裝置，所述第一冷卻裝置和第二冷卻裝置上均分別設(shè)有入口和出口，所述第一冷卻裝置和第二冷卻裝置內(nèi)部均設(shè)有與所述入口和出口對(duì)應(yīng)的通道。
5.如權(quán)利要求1所述的用于電機(jī)繞組的線圈單元，其特征在于，所述冷卻裝置包括設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶的外圍的第一冷卻裝置和設(shè)置在所述導(dǎo)電薄帶內(nèi)徑處的第二冷卻裝置，所述第一冷卻裝置和第二冷卻裝置相互連通。
6.如權(quán)利要求5所述的用于電機(jī)繞組的線圈單元，其特征在于，所述冷卻裝置上分別設(shè)有入口和出口，所述冷卻裝置內(nèi)部設(shè)有與所述入口和出口對(duì)應(yīng)的通道。
7.如權(quán)利要求1所述的用于電機(jī)繞組的線圈單元，其特征在于，所述冷卻裝置由電絕緣材料制成。
8.如權(quán)利要求1所述的用于電機(jī)繞組的線圈單 元，其特征在于，所述導(dǎo)電薄帶之間設(shè)有一絕緣體層。
9.一種平面電機(jī)，包括:磁鋼陣列和線圈繞組陣列，所述磁鋼陣列設(shè)置在所述線圈繞組陣列的底部，其特征在于，所述線圈繞組陣列由多個(gè)如權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的線圈單元組成。
【文檔編號(hào)】H02K3/24GK103904804SQ201210587411
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】鄭樂(lè)平, 張志鋼, 張曉文, 李卿 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司