JP2011155826A - リニアモータコイルアセンブリ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルとベースの挿着溝の内壁とが接触する面積を増大させ、放熱速度を向上させるリニアモータコイルアセンブリ構造を提供する。
【解決手段】リニアモータコイルアセンブリ構造は、コイル体、ベース２及び樹脂封止膜３を備える。コイル体は、互いに隣接するように配列された複数のコイルからなり、コイルのそれぞれは、互いに対応した２つの直線作用辺１０を有し、２つの直線作用辺１０が形成されていない側に互いに対応するように設けられた非作用辺の第１の側部１１及び非作用辺の第２の側部１２を有し、互いに隣接したコイルのうちの何れか２つは、非作用辺の第１の側部１１で折り曲げられ、コイル体のコイルは、交互に重ねられた複数の第１の折り曲げ部１３と、非作用辺の第２の側部１２から延設された複数のワイヤ１６とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、リニアモータコイルアセンブリ構造に関し、特に、コイルとベースの挿着溝の内壁とが接触する面積を増大させ、放熱速度を向上させるリニアモータコイルアセンブリ構造に関する。

一般のコアレスリニアモータのコイルアセンブリは、コイル体の外側が樹脂封止層で覆われ、ベースの凹溝の中に配置されている。しかし、樹脂封止層が高分子プラスチック材料からなるため、放熱効果が好ましくなく、コイルの巻取り線に通電されると過熱する虞があった。

従来、コイル体のコイルが過熱することを防ぐために、例えば、特許文献１に示すように、電機子巻線の温度上昇を低減させる技術が開示されている。この特許文献１では、コアレスリニアモータの可動子が複数のコイルからなる電機子巻線と、電機子巻線を支持する可動子取付台とから構成されるとともに、固定子が複数の磁極を形成する永久磁石と、バックヨークとから構成され、さらには、電機子巻線の左右両側を空隙を介して永久磁石で挟み込むように構成されたコアレスリニアモータにおいて、可動子取付台の下面に凹部を設けるとともに、コイルの上側にあたるコイル上辺を、可動子取付台の凹部内に挿入し、コイルの下側にあたるコイル下辺の近傍にコイル間もしくはリード線との結線処理を行うスペースを設ける。しかし、この従来技術には、以下のような欠点があった。

可動子取付台の凹部内にコイルを直接挿入して放熱速度を向上させていたが、コアレスリニアモータの応用上、効率を高めるに従い、コイルに通電させる電流が大きくなる。所定の推力を発生させるために、必要な電流が印加されると、コイルにはその電流の２乗に比例したジュール熱が発生する。そのため、放熱速度を高める必要があった。

台湾特許第２８８５２１号明細書

本発明の目的は、コイルとベースの挿着溝の内壁とが接触する面積を増大させてコイルとべースとの間の熱伝導率を向上させる上、冷却チャネルによりベースと空気との熱対流を加速させ、放熱速度を大幅に向上させるリニアモータコイルアセンブリ構造を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、ベースの挿着溝の表面に形成した絶縁薄膜により、コイルとベースとの間の絶縁性を高めるリニアモータコイルアセンブリ構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、コイル体、ベース及び樹脂封止膜を備えるリニアモータコイルアセンブリ構造であって、前記コイル体は、互いに隣接するように配列された複数のコイルからなり、前記コイルのそれぞれは、互いに対応した２つの直線作用辺を有し、前記２つの直線作用辺が形成されていない側に互いに対応するように設けられた非作用辺の第１の側部及び非作用辺の第２の側部を有し、互いに隣接した前記コイルのうちの何れか２つは、前記非作用辺の第１の側部で折り曲げられ、前記コイル体の前記コイルは、交互に重ねられた複数の第１の折り曲げ部と、前記非作用辺の第２の側部から延設された複数のワイヤと、を有し、前記ベースには、前記コイルの前記第１の折り曲げ部の断面形状に対応した断面形状を有し、前記コイルを挿入する挿着溝が設けられ、前記樹脂封止膜は、前記ベースの前記挿着溝の外側に露出された前記コイルを覆い、前記ベースの前記挿着溝を封止することを特徴とするリニアモータコイルアセンブリ構造が提供される。

前記複数のコイルのうち互いに隣接した何れか２つのコイルは、互いに重ねられていることが好ましい。

前記ベースの前記挿着溝の断面形状は逆Ｖ字状であることが好ましい。

前記ベースの前記挿着溝の断面形状は逆Ｙ字状であることが好ましい。

前記ベースの前記挿着溝の断面形状は逆Ｔ字状であることが好ましい。

前記コイルの前記第１の折り曲げ部は、内側へ折り曲げて形成された第２の折り曲げ部をそれぞれ有し、前記ベースには、前記コイルの前記第１の折り曲げ部及び前記第２の折り曲げ部の断面形状に対応する断面形状を有する前記挿着溝が設けられていることが好ましい。

前記ベースには、少なくとも１つの冷却チャネルが設けられていることが好ましい。

前記冷却チャネルのうちの何れか１つは、前記ベースの軸方向に沿って延設されていることが好ましい。

互いに隣接した前記複数のコイルのうちの何れか２つは、前記非作用辺の第２の側部で折り曲げられて形成された複数の第３の折り曲げ部が互いに重ねられていることが好ましい。

前記コイルのそれぞれは、交互に重ねられた複数の固定子コイルを含むことが好ましい。

前記固定子コイルのそれぞれは、前記第１の折り曲げ部で分岐して互いに位置がずれ、断面形状が複数に分岐されていることが好ましい。

前記コイル体の前記コイルの前記非作用辺の第２の側部に配置された前記複数のワイヤは、前記ベースの端部から前記樹脂封止膜へ挿入する外部ケーブルを介し、前記コイル体の端部の前記コイルの前記直線作用辺に接続されることが好ましい。

前記ベースの前記挿着溝の表面には、絶縁薄膜が形成されていることが好ましい。

前記絶縁薄膜は、注入、めっき、塗布、接着又は載置の方式により、前記ベースの前記挿着溝の表面へ付着されることが好ましい。

前記絶縁薄膜は、注入用樹脂、絶縁コーティング、ワニス、ＰＩ絶縁テープ又は電気絶縁紙からなることが好ましい。

前記絶縁薄膜の厚さは１ｍｍより小さいことが好ましい。

本発明のリニアモータコイルアセンブリ構造は、以下のような効果がある。
（１）コイルとベースの挿着溝の内壁とが接触する面積を増大させてコイルとべースとの間の熱伝導率を向上させる上、冷却チャネルによりベースと空気との熱対流を加速させ、放熱速度を大幅に向上させることができる。
（２）ベースの挿着溝の表面に形成した絶縁薄膜により、コイルとベースとの間の絶縁性を高めることができる。

本発明の一実施形態によるコイルアセンブリを示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるコイルアセンブリが樹脂封止膜により覆われていないときの状態を示す側面図である。 本発明の一実施形態によるコイル体の第１の折り曲げ部の断面形状が逆Ｖ字状であるときの状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるコイル体の第１の折り曲げ部の断面形状が逆Ｙ字状であるときの状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるコイル体の第１の折り曲げ部の断面形状が逆Ｔ字状であるときの状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるコイル体の第２の折り曲げ部及びベースを示す断面図である。 本発明の一実施形態による複数の固定子コイルにより形成されたコイルと、コイル体の第１の折り曲げ部の断面形状が分岐して位置がずれた状態のベースを示す断面図である。 本発明の一実施形態によるベースの挿着溝の表面に接着された絶縁薄膜を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるコイルアセンブリを使用するときの状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。

図１〜図３を参照する。図１〜図３に示すように、本発明の一実施形態によるリニアモータのコイルアセンブリＡは、互いに隣接するように配列された複数のコイル１からなるコイル体Ｃを含む。互いに隣接するように配列された複数のコイル１のうちの何れか２つは、交互に重ねられ、全体の体積が小さいため、空間が小さいリニアモータへの利用が最適である。これら複数のコイル１は、互いに対応した２つの直線作用辺１０を有し、２つの直線作用辺１０が形成されていない側に設けられた非作用辺の第１の側部１１及び非作用辺の第２の側部１２を有する。何れか２つの互いに隣接したコイル１は、非作用辺の第１の側部１１で折り曲げられ、複数の第１の折り曲げ部１３が交互に重ねられている。

第１の折り曲げ部１３は、断面形状が逆Ｖ字状であり、第１の折り曲げ部１３の断面形状に対応するように、後述するベース２の挿着溝２１も逆Ｖ字状に形成されている（図３に示す）。ここで、第１の折り曲げ部１３及びベース２の挿着溝２１の断面形状は、逆Ｖ字状以外に、逆Ｙ字状（図４に示す）又は逆Ｔ字状（図５に示す）でもよい。また、第１の折り曲げ部１３は内側へ折り曲げられ、第２の折り曲げ部１４にそれぞれ形成され、コイルの第１の折り曲げ部１３及び第２の折り曲げ部１４の断面形状（図６に示す）に対応するように、ベース２の挿着溝２１の断面形状が形成されてもよい。

これらのコイル１は、複数の固定子コイル１７が交互に重ねられて形成され、各固定子コイル１７は、非作用辺の第１の側部１１の第１の折り曲げ部１３で分岐して互いに位置がずれた状態（図７を参照）となっている。即ち、何れか１つの固定子コイル１７は、互いに重ねられた第１の固定子コイル１７１及び第２の固定子コイル１７２を含み、これら第１の固定子コイル１７１と第２の固定子コイル１７２とは分岐して互いに位置がずれた状態となっている。何れか２つの互いに隣接したコイル１は、非作用辺の第２の側部１２で折り曲げられ、交互に重ねられた複数の第３の折り曲げ部１５を形成する。

コイル体Ｃのコイル１は、非作用辺の第２の側部１２に配置された複数のワイヤ１６を有する。これらワイヤ１６は、コイル体端部１８の非作用辺の第２の側部１２へ延設した後、コイル体端部１８のコイル１の直線作用辺１０まで折り曲げ、外部ケーブルＢと接続して導通し、外部電流がコイル体Ｃを通って作用し、コイル１の第３の折り曲げ部１５によりワイヤ１６を案内する。

ベース２には、コイル１の第１の折り曲げ部１３の断面形状に対応した断面形状を有し、コイル１を挿入するために用いる挿着溝２１が設けられている。ベース２には、少なくとも１つの冷却チャネル２２が設けられている。冷却チャネル２２のうちの何れか１つは、ベース２の軸方向に沿って延設されている。

樹脂封止膜３は、ベース２の挿着溝２１の外部に露出されたコイル１を覆い、ベース２の挿着溝２１を密封する。

図９に示すように、実際に使用する際は、本実施形態のリニアモータコイルアセンブリ構造に、磁石軌道構造Ｄを組み合わせ、一般のコアレスリニアモータのコイルアセンブリＡ構造は、ベース２の熱伝導率が非常に高いアルミニウム合金からなるものがほとんどである。熱伝導率は、Ｑ＝−ＫＡ（ｄＴ／ｄＸ）の数式から得られる。この数式中、Ｑは熱流束値を表し、Ｋは熱伝導率を表し、Ａは接触面積を表し、ｄＴ／ｄＸは温度勾配を表す。このように、コイル１と、ベース２の挿着溝２１の内壁とが接触する面積を増大させ、放熱速度を向上させることができる。

本実施形態のリニアモータコイルアセンブリ構造は、複数のワイヤ１６をコイル１の非作用辺の第２の側部１２に配置し、コイル体端部１８のコイルの非作用辺の第２の側部１２をコイル体端部１８のコイル１の直線作用辺１０に巻き付けるとともに、ベース端部２３に樹脂封止膜３の外部ケーブルＢを挿入して接続し、コイル１の非作用辺の第１の側部１１をワイヤ１６に配置することにより、コイル１の非作用辺の第１の側部１１の空間を形成し、コイル１の非作用辺の第１の側部１１に、交互に折り曲げた第１の折り曲げ部１３を形成して表面積を増大させ、ベース２の挿着溝２１の内壁の接触面積を増大させ、放熱速度を向上させることができる。また、第１の折り曲げ部１３には、必要に応じて内側へ折り曲げて第２の折り曲げ部１４を形成し、コイル１とベース２の挿着溝２１の内壁とが接触する面積を増大させ、放熱速度を向上させる。コイル１は、複数の固定子コイル１７からなってもよい。各固定子コイル１７は、第１の折り曲げ部１３で分岐させ、その断面を複数の分岐状にすることにより、ベース２の接触面積を増大させ、放熱速度を向上させることができる。

ベース２は、冷却チャネル２２により表面と空気との熱対流を加速させることによりベース２の温度を下げ、ベース２の挿着溝２１の内壁とコイル１の接触面積との間を適切な温度勾配に保持し、コイル１の放熱速度を向上させる。ユーザは、ベース２の形状に応じ、第１の折り曲げ部１３の断面形状を逆Ｖ字状、逆Ｙ字状、逆Ｔ字状又は複数に分岐して互いに位置がずれた状態にしてもよい。また、ベース２の表面と空気との熱対流を加速させて放熱速度を向上させるために、ベース２上に配置する冷却チャネル２２の数を増やしてもよい。

コイル体Ｃが含む複数のコイル１は、ワイヤが巻き付けられ、折り曲げて形成するため、正確に成形することが困難である上、コイル体Ｃをベース２の挿着溝２１内に接続し、樹脂封止膜３を注入する際、ベース２の挿着溝２１の表面に接触すると、その絶縁性は、コイル１のワイヤ上の絶縁層の絶縁性しか有しなかった。そのため、絶縁性を高めるために、上述のベース２の挿着溝２１の表面に絶縁薄膜２４（図８を参照）を形成してもよい。絶縁薄膜２４は、注入用樹脂、絶縁コーティング、ワニス、ＰＩ絶縁テープ、電気絶縁紙などの材料からなり、注入、めっき、塗布、接着又は載置などの方式により、ベース２の挿着溝２１の表面へ付着した後、コイル体Ｃを結合させ、コイル１とベース２との絶縁性を向上させてもよい。また、この絶縁薄膜２４は、放熱効果を高めるために、厚さを１ｍｍより小さくしてもよい。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１ コイル
２ ベース
３ 樹脂封止膜
１０ 直線作用辺
１１ 非作用辺の第１の側部
１２ 非作用辺の第２の側部
１３ 第１の折り曲げ部
１４ 第２の折り曲げ部
１５ 第３の折り曲げ部
１６ ワイヤ
１７ 固定子コイル
１８ コイル体端部
２１ 挿着溝
２２ 冷却チャネル
２３ ベース端部
２４ 絶縁薄膜
１７１ 第１の固定子コイル
１７２ 第２の固定子コイル
Ａ コイルアセンブリ
Ｂ 外部ケーブル
Ｃ コイル体
Ｄ 磁石軌道構造

Claims (16)

1. コイル体、ベース及び樹脂封止膜を備えるリニアモータコイルアセンブリ構造であって、
   前記コイル体は、互いに隣接するように配列された複数のコイルからなり、前記コイルのそれぞれは、互いに対応した２つの直線作用辺を有し、前記２つの直線作用辺が形成されていない側に互いに対応するように設けられた非作用辺の第１の側部及び非作用辺の第２の側部を有し、互いに隣接した前記コイルのうちの何れか２つは、前記非作用辺の第１の側部で折り曲げられ、前記コイル体の前記コイルは、交互に重ねられた複数の第１の折り曲げ部と、前記非作用辺の第２の側部から延設された複数のワイヤと、を有し、
   前記ベースには、前記コイルの前記第１の折り曲げ部の断面形状に対応した断面形状を有し、前記コイルを挿入する挿着溝が設けられ、
   前記樹脂封止膜は、前記ベースの前記挿着溝の外側に露出された前記コイルを覆い、前記ベースの前記挿着溝を封止することを特徴とするリニアモータコイルアセンブリ構造。
2. 前記複数のコイルのうち互いに隣接した何れか２つのコイルは、互いに重ねられていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
3. 前記ベースの前記挿着溝の断面形状は逆Ｖ字状であることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
4. 前記ベースの前記挿着溝の断面形状は逆Ｙ字状であることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
5. 前記ベースの前記挿着溝の断面形状は逆Ｔ字状であることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
6. 前記コイルの前記第１の折り曲げ部は、内側へ折り曲げて形成された第２の折り曲げ部をそれぞれ有し、
   前記ベースには、前記コイルの前記第１の折り曲げ部及び前記第２の折り曲げ部の断面形状に対応する断面形状を有する前記挿着溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
7. 前記ベースには、少なくとも１つの冷却チャネルが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
8. 前記冷却チャネルのうちの何れか１つは、前記ベースの軸方向に沿って延設されていることを特徴とする請求項７に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
9. 互いに隣接した前記複数のコイルのうちの何れか２つは、前記非作用辺の第２の側部で折り曲げられて形成された複数の第３の折り曲げ部が互いに重ねられていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
10. 前記コイルのそれぞれは、交互に重ねられた複数の固定子コイルを含むことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
11. 前記固定子コイルのそれぞれは、前記第１の折り曲げ部で分岐して互いに位置がずれ、断面形状が複数に分岐されていることを特徴とする請求項１０に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
12. 前記コイル体の前記コイルの前記非作用辺の第２の側部に配置された前記複数のワイヤは、前記ベースの端部から前記樹脂封止膜へ挿入する外部ケーブルを介し、前記コイル体の端部の前記コイルの前記直線作用辺に接続されることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
13. 前記ベースの前記挿着溝の表面には、絶縁薄膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
14. 前記絶縁薄膜は、注入、めっき、塗布、接着又は載置の方式により、前記ベースの前記挿着溝の表面へ付着されることを特徴とする請求項１３に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
15. 前記絶縁薄膜は、注入用樹脂、絶縁コーティング、ワニス、ＰＩ絶縁テープ又は電気絶縁紙からなることを特徴とする請求項１３に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。
16. 前記絶縁薄膜の厚さは１ｍｍより小さいことを特徴とする請求項１３に記載のリニアモータコイルアセンブリ構造。