專利名稱：具有導(dǎo)流裝置的直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力驅(qū)動(dòng)裝置，且特別涉及一種具有導(dǎo)流裝置的直線電機(jī)。
背景技術(shù)：
在光刻機(jī)系統(tǒng)中，工件臺(tái)或掩模臺(tái)的長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)由直線電機(jī)來承擔(dān)。由于承擔(dān)粗動(dòng)的直線電機(jī)出力往往較大，產(chǎn)生較大的熱功耗，許多直線電機(jī)都采用水冷媒冷卻的方式，電機(jī)產(chǎn)生的熱量絕大部分由水冷媒帶走，達(dá)到降低電機(jī)繞組表面溫升的目的。直線電機(jī)的行程較大，特別是動(dòng)磁鐵型的直線電機(jī)，動(dòng)磁鐵型直線電機(jī)因其不需要給可運(yùn)動(dòng)的動(dòng)子供電，可以減小線纜帶來的擾動(dòng)，在光刻機(jī)系統(tǒng)中可體現(xiàn)出其優(yōu)越性。 動(dòng)磁鐵型的直線電機(jī)的繞組組件長(zhǎng)度可能達(dá)到數(shù)百甚至一千毫米左右?，F(xiàn)有的此類直線電機(jī)，采用繞組浸沒冷卻水的冷卻方式，整體上冷卻水帶走了大部分熱量，使直線電機(jī)繞組大部分區(qū)域的溫升能控制在光刻機(jī)的指標(biāo)要求內(nèi)。然而部分區(qū)域由于水路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有細(xì)化，會(huì)導(dǎo)致冷卻水在部分區(qū)域行程渦流，使這部分區(qū)域的冷卻水沒加入循環(huán)而迅速升高，從而使在所在區(qū)域的電機(jī)繞組溫度升高。圖I所示為已知的直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參看圖I。直線電機(jī)包括繞組組件101和磁鐵組件102，繞組組件101驅(qū)動(dòng)磁鐵組件102產(chǎn)生
直線運(yùn)動(dòng)。
繞組組件101包含上面板103、下面板104、繞組201、繞組固定架202、繞組線纜轉(zhuǎn)接頭108構(gòu)成。繞組線纜轉(zhuǎn)接頭108連接電源及控制訊號(hào)。繞組201設(shè)置在上面板103和下面板104之間，通電后產(chǎn)生安培力。上面板103連接于上面板進(jìn)水管106a與上面板出水管107a,下面板104連接于下面板進(jìn)水管106b與下面板出水管107b。上面板103和下面板104分別形成各自的水路，用以為繞組201散熱。磁鐵組件102作為承擔(dān)負(fù)載運(yùn)動(dòng)的部分，包括磁鐵陣列105，繞組201產(chǎn)生的安培力的反作用力驅(qū)動(dòng)磁鐵陣列105進(jìn)行直線往返運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的運(yùn)行功能。圖2所示為圖I所示的直線電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)水路結(jié)構(gòu)和流向圖。請(qǐng)參看圖2。繞組組件101的上面板103包括上面板進(jìn)水管接頭204a與上面板面出水管接頭205a，分別連接于上面板進(jìn)水管106a與上面板出水管107a。下面板104包括下面板面出水管接頭204b和下面板面出水管接頭205b，分別連接于下面板進(jìn)水管106b與下面板出水管107b。上面板103的水路形成于上面板進(jìn)水管接頭204a與上面板面出水管接頭205a之間。下面板104的水路形成于下面板面出水管接頭204b和下面板面出水管接頭205b之間。繞組組件101還包括繞組固定架202，繞組201借助膠水或者螺栓內(nèi)嵌于不導(dǎo)磁、高硬度的繞組固定架202槽中，保證上面板103、下面板104分別與繞組201上下面之間具有一個(gè)間隙作為冷卻水的水路。上面板103、下面板104的水路由于各點(diǎn)壓阻對(duì)稱，上面板103、下面板104的冷卻水不會(huì)互通。如圖2所示，繞組組件101按照安裝方向205的指示進(jìn)行封裝，構(gòu)成一個(gè)除了進(jìn)出水接口之外完全封閉的腔體。繞組201產(chǎn)生的熱量由上面板進(jìn)水管106a與上面板出水管107a、下面板進(jìn)水管106b與下面板出水管107b構(gòu)成的水路帶走，以保證腔體內(nèi)部的繞組201溫度維持一個(gè)較低的水平，以使直線電機(jī)高效率運(yùn)行，同時(shí)直線保證電機(jī)上面板103和下面板104溫升控制在光刻機(jī)系統(tǒng)范圍內(nèi)。由流體學(xué)得知，上面板103進(jìn)水管接頭204a與上面板面出水管接頭205a之間的對(duì)角線是冷卻水壓阻最小的通路，所以通入的冷卻水在封閉腔體內(nèi)形成三股流量，即冷卻水主流401，進(jìn)水端渦流402，出水端渦流403 ;同理，下面板104的下面板進(jìn)水管接頭204b與下面板面出水管接頭205b之間的對(duì) 角線也是冷卻水壓阻最小的通路，通入的冷卻水在封閉腔體內(nèi)也形成三股流量。由于形成渦流的部分水參與冷卻水的循環(huán)速度慢，甚至部分渦流水一直沒進(jìn)入冷卻水循環(huán)，導(dǎo)致渦流水所在的區(qū)域溫度升高，從而使在所在區(qū)域的電機(jī)繞組表面溫度升高。圖3為圖2所示的直線電機(jī)繞組組件的表面等溫線圖。以上面板103為例，沿著繞組組件101的行程，其表面等溫線可看到，渦流所在區(qū)域由于冷卻水交換較慢，溫度可能超出系統(tǒng)的指標(biāo)約束范圍。由于部分電機(jī)繞組溫度升高，使繞組電阻變大，所串聯(lián)或并聯(lián)的支路電壓和電流與其它支路不均衡，加大了控制難度。由于部分電機(jī)繞組溫度升高，使這部分線圈所在的電機(jī)定子表面溫度升高，加大電機(jī)定子的熱應(yīng)力作用，嚴(yán)重時(shí)可能使動(dòng)子卡在定子上，造成重大事故。伴隨著電機(jī)定子表面溫度的升高，常出現(xiàn)一個(gè)問題溫升大大超出約束邊界，給光刻機(jī)系統(tǒng)的檢測(cè)系統(tǒng)帶來了惡劣的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種具有導(dǎo)流裝置的直線電機(jī)，能夠解決上述問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種具有導(dǎo)流裝置的直線電機(jī)，包括繞組組件和磁鐵組件，繞組組件驅(qū)動(dòng)磁鐵組件產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)。繞組組件包括上面板、下面板和繞組。上面板包括上面板進(jìn)水管接頭和上面板出水管接頭，上面板進(jìn)水管接頭和上面板出水管接頭形成冷卻水的水路。下面板包括下面板進(jìn)水管接頭和下面板出水管接頭，下面板進(jìn)水管接頭和下面板出水管接頭形成冷卻水的水路。繞組放置在上面板和下面板之間。其中，上面板或下面板包括多個(gè)導(dǎo)流裝置，用以反射和分流冷卻水。進(jìn)一步說，導(dǎo)流裝置不接觸繞組。進(jìn)一步說，上面板進(jìn)水管接頭和上面板出水管接頭設(shè)置在上面板的對(duì)角線上。進(jìn)一步說，下面板進(jìn)水管接頭和下面板出水管接頭設(shè)置在下面板的對(duì)角線下。進(jìn)一步說，導(dǎo)流裝置為沿X向設(shè)置的導(dǎo)槽板。進(jìn)一步說，導(dǎo)流裝置為凸柱。進(jìn)一步說，導(dǎo)流裝置為沿Y向設(shè)置的導(dǎo)槽板。本發(fā)明提出的直線電機(jī)，具有水路冷卻系統(tǒng)，利用導(dǎo)流裝置，均衡冷卻水的流量分部，對(duì)水路進(jìn)行反射擾動(dòng)分流，形成多條水路，使直流電機(jī)的繞組與水路充分交換熱量，達(dá)到整個(gè)電機(jī)定子表面區(qū)域溫升均衡的目的。


圖I所示為已知的直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為圖I所示的直線電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)水路結(jié)構(gòu)和流向圖；圖3為圖2所示的直線電機(jī)繞組組件的表面等溫線圖；圖4所示為本發(fā)明第一實(shí)施例的直線電機(jī)的水路冷卻系統(tǒng)的示意圖；圖5所示為本發(fā)明第二實(shí)施例的直線電機(jī)的水路冷卻系統(tǒng)的示意圖；圖6所示為本發(fā)明第三實(shí)施例的直線電機(jī)的水路冷卻系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。 請(qǐng)參看圖4，圖4所示為本發(fā)明第一實(shí)施例的直線電機(jī)的水路冷卻系統(tǒng)的示意圖。直線電機(jī)包括繞組組件101和磁鐵組件(圖未示)，繞組組件101驅(qū)動(dòng)磁鐵組件產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)。繞組組件101包括上面板103、繞組201、繞組固定架202、下面板104。繞組201固定在繞組固定架202中，并設(shè)置在上面板103和下面板104之間。繞組組件101的上面板103包括上面板進(jìn)水管接頭204a與上面板面出水管接頭205a，分別連接于上面板進(jìn)水管106a與上面板出水管107a。下面板104包括下面板面出水管接頭204b和下面板面出水管接頭205b，分別連接于下面板進(jìn)水管106b與下面板出水管107b。上面板進(jìn)水管接頭204a與上面板面出水管接頭205a分別設(shè)置在上面板103的對(duì)角線處。上面板103的水路形成于上面板進(jìn)水管接頭204a與上面板面出水管接頭205a之間。下面板面出水管接頭204b和下面板面出水管接頭205b分別設(shè)置在下面板104的對(duì)角線處。下面板104的水路形成于下面板面出水管接頭204b和下面板面出水管接頭205b之間。值得注意的是，上面板103的內(nèi)表面包括多個(gè)導(dǎo)流裝置601a、601b、601c、601d，下面板104的內(nèi)表面包括多個(gè)導(dǎo)流裝置601e、601f、601g、601h。在本實(shí)施例中，導(dǎo)流裝置601e、601f、601g、601h為沿X向設(shè)置的導(dǎo)槽板。導(dǎo)流裝置601a 601h在組裝后并不接觸繞組201，以避免熱量從這些導(dǎo)流裝置601a 601h傳導(dǎo)到上面板103和上面板104。這些導(dǎo)流裝置601a 60Ih能夠在上面板103、下面板104與繞組201之間形成多條導(dǎo)槽，冷卻水602能夠被分成多股。上面板103的這些導(dǎo)流裝置601a、601b、601c、601d的兩端分別靠近上面板進(jìn)水管接頭204a與上面板面出水管接頭205a，以消除在角落的渦流回路，使所有的冷卻水進(jìn)入循環(huán)。下面板104的這些導(dǎo)流裝置601e、601f、601g、601h的兩端分別靠近下面板面出水管接頭204b和下面板面出水管接頭205b，以消除在角落的渦流回路，使所有的冷卻水進(jìn)入循環(huán)。可以按照每條導(dǎo)槽的流量相等這個(gè)關(guān)系進(jìn)行間距設(shè)置，靠近對(duì)角線的導(dǎo)流裝置601c、601d間距會(huì)相對(duì)小，然后沿著兩邊逐漸增大，這樣冷卻水沿著導(dǎo)槽的流量會(huì)大致相
坐寸o圖4中雖然分別在上面板103和下面板104中分別設(shè)置了 4條導(dǎo)槽板，但本發(fā)明不以此為限。圖5所示為本發(fā)明第二實(shí)施例的直線電機(jī)的水路冷卻系統(tǒng)的示意圖。上面板103的內(nèi)表面包括多個(gè)導(dǎo)流裝置701a、701b。在本實(shí)施例中，導(dǎo)流裝置701a、701b為設(shè)置在冷卻水802的水路中的凸柱。這些凸柱701a、701b可以是圓形。借助導(dǎo)流裝置701a、701b的水流反射分流作用，形成多條水路，克服原有冷卻結(jié)構(gòu)在角落等部位的不足，使電機(jī)繞組與水路充分交換熱量，達(dá)到整個(gè)電機(jī)定子表面區(qū)域溫升均衡的目的。因應(yīng)不同的電機(jī)，導(dǎo)流裝置701a、701b的布置需要根據(jù)電機(jī)的性能設(shè)計(jì)要求進(jìn)行流體仿真。在本實(shí)施例，導(dǎo)流裝置701a從上面板進(jìn)水管接頭204a與上面板面出水管接頭205a之間的對(duì)角線往兩側(cè)逐漸稀疏；導(dǎo)流裝置701b從上面板進(jìn)水管接頭203b與上面板面出水管接頭204b之間的對(duì)角線往兩側(cè)逐漸稀疏,這可以增大對(duì)角線之間的壓阻,均衡到對(duì)角線兩側(cè)的水路中。
·
導(dǎo)流裝置701a、701b不與繞組201接觸，從而避免熱量從這些導(dǎo)流裝置701a、701b傳導(dǎo)到上面板103和上面板104。圖6所示為本發(fā)明第三實(shí)施例的直線電機(jī)的水路冷卻系統(tǒng)的示意圖。上面板103的內(nèi)表面包括多個(gè)導(dǎo)流裝置801a 801d，下面板104的內(nèi)表面包括多個(gè)導(dǎo)流裝置801e 801h，用以反射和分流冷卻水802，消除在在角落的渦流回路，使所有的冷卻水進(jìn)入循環(huán)。在本實(shí)施例中，導(dǎo)流裝置801a 801h為沿Y向設(shè)置的矩形導(dǎo)流板，不沿水路設(shè)置。這樣，在上面板103和下面板104與繞組201之間會(huì)形成一條彎曲的導(dǎo)槽，使得冷卻水的渦流回路能夠被消除。本發(fā)明以上實(shí)施例中，為了便于說明，在上面板103和下面板104中均設(shè)置了導(dǎo)流裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，在冷卻要求不高時(shí)，可以僅在上面板103或下面板104中設(shè)置
導(dǎo)流裝置。本發(fā)明以上實(shí)施例所提供的水路冷卻系統(tǒng)，消除了直線電機(jī)部分區(qū)域的突擊溫升，均衡了繞組組件表面的溫升，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化水路冷卻結(jié)構(gòu)的目的。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種具有導(dǎo)流裝置的直線電機(jī)，包括繞組組件和磁鐵組件，所述繞組組件驅(qū)動(dòng)所述磁鐵組件運(yùn)動(dòng)，其特征是，其中所述繞組組件，包括 上面板，包括上面板進(jìn)水管接頭和上面板出水管接頭，所述上面板進(jìn)水管接頭和所述上面板出水管接頭形成冷卻水的水路； 下面板，包括下面板進(jìn)水管接頭和下面板出水管接頭，所述下面板進(jìn)水管接頭和所述下面板出水管接頭形成冷卻水的水路；以及繞組，放置在所述上面板和所述下面板之間， 其中，所述上面板或所述下面板包括多個(gè)導(dǎo)流裝置，用以反射和分流所述冷卻水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直線電機(jī)，其特征是，所述導(dǎo)流裝置不接觸所述繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直線電機(jī)，其特征是，所述上面板進(jìn)水管接頭和所述上面板出水管接頭設(shè)置在所述上面板的對(duì)角線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直線電機(jī)，其特征是，所述下面板進(jìn)水管接頭和所述下面板出水管接頭設(shè)置在所述下面板的對(duì)角線下。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直線電機(jī)，其特征是，所述導(dǎo)流裝置為沿X向設(shè)置的導(dǎo)槽板。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直線電機(jī)，其特征是，所述導(dǎo)流裝置為凸柱。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直線電機(jī)，其特征是，所述導(dǎo)流裝置為沿Y向設(shè)置的導(dǎo)槽板。
全文摘要
本發(fā)明提出一種具有導(dǎo)流裝置的直線電機(jī)，包括繞組組件。繞組組件包括上面板、下面板和繞組。上面板包括上面板進(jìn)水管接頭和上面板出水管接頭，上面板進(jìn)水管接頭和上面板出水管接頭形成冷卻水的水路。下面板包括下面板進(jìn)水管接頭和下面板出水管接頭，下面板進(jìn)水管接頭和下面板出水管接頭形成冷卻水的水路。繞組放置在上面板和下面板之間。其中，上面板或下面板包括多個(gè)導(dǎo)流裝置，用以反射和分流冷卻水。本發(fā)明提出的直線電機(jī)，使繞組與水路充分交換熱量，達(dá)到整個(gè)電機(jī)定子表面區(qū)域溫升均衡的目的。
文檔編號(hào)H02K3/24GK102761189SQ20111010838
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者陳慶生 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司