JP2011200098A - 冷媒冷却リニアモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リニアモータは、基板2に固定された電機子巻線3と該電機子巻線3を囲むように内部空間に冷媒が供給される冷却ジャケット8とを有する電機子1を備えると共に、冷却ジャケット8は、電機子巻線3を囲み該電機子1の進行方向と互いに直交する方向の面を構成する第1冷却ジャケット8a、第2冷却ジャケット8b、第3冷却ジャケット8c、第4冷却ジャケット8dを対向させて筒状に連結して構成した筒状ジャケット構造を有する。
【選択図】 図2
Description
リニアモータ電機子は、電機子巻線と、この電機子巻線を位置決め固定する基板と、この基板を固定するフレームと、このフレームを密封する蓋とで構成されており、フレームは中央部に冷媒溜り部が大きく形成されると共に、この冷媒溜り部には電機子巻線が収納され、冷媒溜り部の側面は蓋で密閉固定されている。このフレームには冷媒入口と冷媒出口が設けられると共に、該フレームのコア内には冷媒入口と冷媒出口と冷媒溜り部に各々連通した冷媒入口通路と冷媒出口通路が形成されている(例えば、特許文献1参照)。
また、冷媒溜り部となるフレームあるいは冷却ジャケットの類は小型化、強度確保の観点から繊維樹脂を使用したものが見受けられるが、繊維樹脂は面方向の熱伝導率が高いものの、厚さ方向には繊維が無く母材樹脂のみの熱伝導率となり、その値が低いことから、電機子巻線の発熱を冷媒溜り部の冷媒に伝熱し難く冷却性能が不十分であった。
また、電機子巻線が大幅に温度上昇した場合、電機子巻線が熱膨張する一方で、冷媒で常に冷却されている冷却ジャケット自体は温度上昇が小さく熱膨張がほとんどないため、両者の間には熱膨張差による内部応力が発生していた。
一方、リニアモータの軽量化には界磁極の形状を変更する手段があるが、界磁側の発生磁界が低下したり界磁側を可動子とした場合、電機子側に流す電流が増加し電機子の発熱量が増加した。
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、リニアモータの温度性能を向上させ、冷却効率の向上を図ると共に、電機子側の推力密度や界磁側の発生磁界を低下することなく、高剛性化、軽量化を図ることができる冷媒冷却リニアモータを提供することを目的とする。
請求項1の発明は、電機子巻線と前記電機子巻線を囲むように設けられ内部空間に冷媒が供給される冷却ジャケットを有する電機子と、強磁性体からなるヨーク上に複数の永久磁石を並べて取り付けられた界磁と、を備えた冷媒冷却リニアモータにおいて、前記冷却ジャケットは、前記電機子の進行方向と直交する方向の4面と前記電機子の進行方向の2面を対向させて箱状に連結するように構成した箱状のジャケット構造を有することを特徴としている。
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記冷却ジャケットは薄板状で、且つ、内部に複数の冷媒流路を有した構造であることを特徴としている。
また、請求項3の発明は、請求項1また2に記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記冷却ジャケットは、CFRPもしくはセラミックスまたはステンレスで構成したことを特徴としている。
また、請求項4の発明は、請求項1または2に記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記冷却ジャケットは、前記電機子の進行方向となる両端部分に冷媒を流すようにした冷媒入口または冷媒出口を備えたブロック構造を設けたことを特徴としている。
また、請求項5の発明は、請求項1または2に記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記冷却ジャケットの前記電機子の進行方向と直交する方向の4面のうち1面を、前記冷却ジャケットに替えて平板状のベースを配設したことを特徴としている。
また、請求項6の発明は、請求項5記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記ベースと前記冷却ジャケットの接続部位にフランジを設けたことを特徴としている。
また、請求項7の発明は、請求項6記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記冷却ジャケットと前記フランジを炭素繊維により一体化したことを特徴としている。
また、請求項8の発明は、請求項1または2記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記冷却ジャケットの内部には、該ジャケットの内壁側に設けられると共に熱伝導率の高い第1補強部材と、該ジャケットの外壁側に設けられると共に前記第1補強部材よりも熱伝導率の低い第2補強部材とを組み合わせて配置したことを特徴としている。
また、請求項9の発明は、請求項8記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記第1補強部材および前記第2補強部材は互いに接着により固定したことを特徴としている。
また、請求項10の発明は、請求項9に記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記第1補強部材の両端に設けたフランジ部と、前記フランジ部を前記冷却ジャケットの内壁における反冷媒流路側に嵌合するように固定したインサートナットと、前記第1補強部材と前記冷却ジャケットの内壁を固定するように前記インサートナットに対して締結されたボルトとが設けられたことを特徴としている。
また、請求項11の発明は、請求項10記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記第1補強部材の冷媒流路側に形成された凹部と、前記凹部に嵌合するように前記第2補強部材に形成された凸部と、前記凸部に接着により固定された第2のインサートナットと、前記冷却ジャケットの外壁側から前記第2インサートナットに対して締結されたボルトとが設けられたことを特徴としている。
また、請求項12の発明は、請求項8記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記第1補強部材および前記第2補強部材は、前記電機子巻線の周長の所定の位置に配置されたことを特徴としている。
また、請求項13の発明は、請求項8記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記第1補強部材および前記第2補強部材は、前記電機子の進行方向に沿って複数の電機子巻線を跨るように配置されたことを特徴としている。
また、請求項14の発明は、請求項8記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、第1補強部材は、厚さ方向に繊維が配向したCFRPもしくは高熱伝導率フィラーを充填した樹脂材料または非磁性金属を用いたことを特徴としている。
また、請求項15の発明は、請求項5記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記電機子巻線とベースを予め樹脂モールドにより一体化すると共に、当該樹脂モールドされた電機子巻線と空隙を介して前記冷却ジャケットを被せる構成にしてあり、前記空隙に熱伝導率の高いシール剤または弾性樹脂を充填したことを特徴している。
また、請求項16の発明は、請求項15記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記電機子巻線とベース間に補強部材を設けたことを特徴としている。
また、請求項17の発明は、請求項4に記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記冷却ジャケットの冷媒入口または冷媒出口を有したブロックには、冷媒の流れを拘束する間仕切りを設けたラビリンス構造を有することを特徴としている。
また、請求項18の発明は、請求項1記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記界磁用永久磁石は、前記ヨーク上の進行方向に沿って、磁極の向きが異なる主磁極の永久磁石と副磁極の永久磁石とから構成されるハルバッハ磁石配列構造であることを特徴としている。
また、請求項19の発明は、請求項1または18記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記ヨークにおける前記副磁極が対向する部分に、前記副磁極の幅より狭い空隙を設けたことを特徴としている。
また、請求項20の発明は、請求項19記載の冷媒冷却リニアモータにおいて、前記ヨークの空隙部に、前記永久磁石および前記ヨークとは異なる材質で構成される非磁性部材を設けたことを特徴としている。
また、請求項8〜14に記載の本発明によれば、電機子巻線の熱を効率良く冷媒に伝えることができるとともに、ジャケット外面の温度上昇を抑えることができ、冷却効率を向上することができる。
また、請求項15に記載の本発明によれば、電機子巻線が大幅に温度上昇しても内部の熱応力を吸収することができるとともに、冷却効率の低下を抑えることができる。
また、請求項16に記載の本発明によれば、可動子の剛性・耐振動性を向上することができる。
また、請求項17に記載の本発明によれば、リニアモータの可動子の取付け姿勢を任意に設定しても、その冷却効果を維持することが可能となる。
また、請求項18〜20記載の本発明によれば、可動子となる界磁極の軽量化が可能となり、可動子質量あたりの推力を高めることができ、可動子を駆動させる際の必要な推力が抑制されるため、電機子の発熱量を低減することができる。
図1において、1は電機子、2は基板、3は電機子巻線、8は冷却ジャケット、15は界磁、16はヨーク、16aはヨーク固定板、17は界磁用永久磁石である。
図1に示すリニアモータは、基板2に固定された電機子巻線3と該電機子巻線3を囲むように内部空間に冷媒が供給される冷却ジャケット8とを有する電機子1を備えると共に(所謂フラット形のリニアモータ電機子)、該電機子1の冷却ジャケット8の周囲を囲むように空隙を介して対向配置させた界磁15を備えており、界磁15は、強磁性体で構成されるヨーク16上にリニアモータの移動方向に沿って並べて取り付けた複数の界磁用永久磁石17を設けたものとなっている。図1は界磁15を相対移動する可動子とし、電機子1を固定子とする構成であるが、逆に電機子1を可動子とし、界磁15を固定子とするようにしても構わない。
図2は本発明の第1の実施例を示す冷媒冷却リニアモータの電機子であって、(a)はその分解斜視図、(b)は(a)のA部を拡大した拡大斜視図である。
図2において、冷却ジャケット8は、電機子巻線3を囲み該電機子1の進行方向と互いに直交する方向の4面を構成する第1冷却ジャケット8a、第2冷却ジャケット8b、第3冷却ジャケット8c、第4冷却ジャケット8dと、該電機子1の進行方向の2面を構成するブロック部材となる第1ブロック4、第2ブロック5と、を対向させて箱状に連結するように構成した箱状のジャケット構造を有すると共に、薄板状で、かつ、ガラス繊維や炭素繊維を含有する繊維強化プラスチック(CFRP)またはセラミックス、あるいは非磁性金属であるステンレス等の材料で構成し、高剛性化を図ったものとなっている。
具体的に説明すると、図2(a)に示すような箱状ジャケット構造において、第1冷却ジャケット8a〜第4冷却ジャケット8dの左右両端部分(電機子の進行方向)にも冷媒を流すよう、該両端部分にそれぞれ冷媒入口6を有する第1ブロック4および冷媒出口7を有する第2ブロック5を設け、第1冷却ジャケット8a〜第4冷却ジャケット8dの冷媒流路の入口と第1ブロック4の冷媒入口の間および第1冷却ジャケット8a〜第4冷却ジャケット8dの冷媒流路の出口と第2ブロック5の冷媒出口の間を連通させた構造を構成している。なお、第1冷却ジャケット8a〜第4冷却ジャケット8dの貫通穴h1を、第1ブロック4および第2ブロック5のそれぞれの上下左右面に設けたねじ穴h2に位置合わせをして、ネジMを貫通穴h1に挿入してねじ穴h2にねじ込み、第1冷却ジャケット8a〜第4冷却ジャケット8dと第1ブロック4および第2ブロック5を固定するようにしている。
さらに、図2(b)に示すように、冷媒入口6を有する第1ブロック4と第1冷却ジャケット8a〜第4冷却ジャケット8d間はOリング9にて流路の密閉性を確保している。Oリング9は冷媒入口6側と同様に、図2(a)に示される冷媒出口7を有する第2ブロック5と第1冷却ジャケット8a〜第4冷却ジャケット8d間にもOリング9を用いて流路の密閉性を確保するようにしている。なお、Oリングに替えて流路密閉性を高める目的であればシール剤であっても問題ない。
なお、冷却ジャケットの左右両端(電機子の進行方向)に設ける冷媒入口を有する第1ブロック4、冷媒出口を有する第2ブロック5の何れも、第1冷却ジャケット8a〜第4冷却ジャケット8dと同様に、薄形状のジャケットで構成しても何ら問題はない。また、
第1ブロック4および第2ブロック5は、冷媒入口および出口を設けずに、単に箱状の冷却ジャケット構造を保持する固定部材の機能のみとしても構わず、その場合は、第1冷却ジャケット8a〜第4冷却ジャケット8d本体に冷媒入口および出口を設けてそれぞれ独立して冷媒を流すように構成する。
図2(a)において、第1ブロック4の冷媒入口6から流入した冷媒は、第1ブロック4内部の流路を通り、電機子巻線3を囲み該電機子1の進行方向と互いに直交する方向の4面を構成する第1冷却ジャケット8a、第2冷却ジャケット8b、第3冷却ジャケット8c、第4冷却ジャケット8dにそれぞれ分散して流れ、当該冷却ジャケット8a〜8dをそれぞれ流れた冷媒は第2ブロック8に集合して冷媒出口7から排出され、この時、電機子巻線3で発生した熱は冷却ジャケット8a〜8dを通過する冷媒によって抜熱される。
また、冷却ジャケットは、CFRPやセラミックス、あるいは非磁性金属であるステンレスンなどの材料を使用することで剛性の低下を避けることが可能である。
冷却ジャケット8a、8b、8c、8dの内部にはそれぞれ冷媒流路11を有しており、さらに該冷却ジャケットの内壁側に該冷却ジャケットの部材とは異なる熱伝導率の高い第1補強部材12が設けられており、該冷却ジャケット8a、8b、8c、8dの外壁側には第1補強部材12よりも熱伝導率の低い第2補強部材13とを組み合わせて配置した構成となっている。なお、第1補強部材12、第2補強部材13、冷却ジャケット8a、8b、8c、8dは接着などにより固定されている。ここで第1補強部材12には、厚さ方向に繊維が配向したCFRP、高熱伝導率フィラーを充填した樹脂材料、非磁性金属など、厚さ方向の熱伝導率が高い材料を使用することで電機子巻線3の熱を効率良く冷媒に伝えることができる。また第1補強部材12と冷却ジャケット8a、8b、8c、8dの外壁との間に、樹脂などの低熱伝導率材料となる第2補強部材13を使用することで該冷却ジャケット外壁への伝熱を抑制し、ジャケット外面の温度上昇を抑えることができる。
図4は図3の上面から見たリニアモータの電機子巻線と冷却ジャケットの補強部材の位置関係を示した上面図である。
図4において、円形断面からなる第1補強部材12(第2補強部材13は図示せず)電機子巻線3の周長の所定の位置に複数配置するようにしたものである。このように第1補強部材12を電機子巻線3の周長に複数設けることで伝熱面積が増加するため、電機子巻線3の熱を効率よく冷媒へ伝熱することができると共に、薄板状で間に間隔の狭い冷媒流路11を形成する冷却ジャケットの補強を確実に行うことができる。なお、第1補強部材12は円形断面以外に矩形断面形状でも構わず、図示しない第2補強部材13も同様である。
第3実施例が第2実施例と異なる点は、第1補強部材12の両端にフランジ部12aを設け、該フランジ部12aを冷却ジャケット8aの内壁における反冷媒流路側に嵌合するようにインサートナット14aを固定しており、第1補強部材12と冷却ジャケット8aの内壁を固定するようにインサートナット14aに対してボルト14bをねじ込んで固定するようにした点である。なお、第1補強部材12と第2補強部材13と冷却ジャケット8aの外壁の間は接着により固定されると共に、第1補強部材12のフランジ部12aはOリング9´にて流路の密閉性を確保している。
このようにすることで、補強部材12と冷却ジャケット8aの固定を接着に頼ることなく、機械的な固定に加えシールを施しているため、流路の密閉性を高めることができる。なお、Oリング9´のほか、流路密閉性を確保する目的であれば、代替としてシール剤であっても構わない。
第4実施例が第3実施例と異なる点は、第1補強部材12の冷媒流路側に凹部12bを形成し、前記凹部12bに嵌合するように第2補強部材13に凸部13aを形成し、前記凸部13aに接着により第2のインサートナット14aを予め固定し、冷却ジャケット8aの外壁側から第2インサートナット14aに対してボルト14bをねじ込んで締結するようにした点である。
このようにすることで、冷却ジャケット8aの外壁と第1補強部材12との間で保持される第2補強部材13を第3実施例よりも確実かつ強固に固定することができると共に、冷却ジャケットの外壁側からボルトを使用しても電機子巻線の熱が冷却ジャケット表面へ伝わるのを抑えることも可能である。なお、冷却ジャケット内壁からの固定方法は第3実施例と同様である。
第5実施例が第2〜第4実施例と異なる点は、第2〜第4実施例に示した第1補強部材12、第2補強部材13に替えて、図7に示すような電機子の進行方向に沿って第3補強部材22を直線状に複数配置するようにし、複数の第3補強部材22の間に冷媒流路11を形成した構成になっている点である。したがって、第3補強部材22と電機子巻線3との配置関係を平面図で示すと図8のようになり、第3補強部材22は複数の電機子巻線3に跨るように配置される。
図7、図8に示したように、冷却ジャケット8a内部に電機子の進行方向に沿って複数本の第3補強部材22を直線状に設けることで、第3補強部材22を電機子巻線3ごとに全周上に複数個配置する構成と比べて、複数の冷媒流路11が確保されることから冷媒流速が増加に伴って、伝熱面積増大による冷媒への伝熱の効率化をより高めることができると共に、冷却ジャケットの剛性を大幅に向上することができる。
図9において、1は電機子、10はベース、15は界磁、16はヨーク、17は界磁用永久磁石である。
図10は第6の実施例を示すリニアモータ電機子側の分解斜視図である。
第6実施例が第1実施例と異なる点は、冷却ジャケットの電機子の進行方向と直交する方向の4面のうち1面を、該冷却ジャケットに替えて平板状のベースを配設した点にあり、第1実施例がフラット形のリニアモータ電機子に対して、第6実施例のものは所謂T形のリニアモータ電機子を構成したものとなっている。
具体的には、図10において、冷媒冷却リニアモータの電機子側は、電機子巻線3と、電機子巻線3を装入、配置し、かつ、電機子の進行方向と直交する方向の3面(冷却ジャケット8a、8b、8c)と電機子の進行方向の2面(冷却ジャケット8e、8f)を対向させて箱状に連結するように構成した箱状のジャケット構造と、1枚の平板状あるいは角柱状のベース10で構成されている。一般的に電機子巻線3は基板2に接着し結線される場合が多い。基板2に接着、結線された電機子巻線3を5つの冷却ジャケット8a、8b、8c、8e、8fで構成した箱状ジャケットに接着あるいは樹脂モールドして固定する。リニアモータの固定構造が異なる場合、図10のように冷却ジャケットを多面に配置することが可能であり、更に温度上昇性能を高めることが可能である。
なお、図10ではリニアモータ電機子側の分解斜視図を示したが、各々の冷却ジャケットの取り付け構造の詳細な説明については省略する。
図11は、第6の実施例におけるリニアモータ電機子を組立てた状態の正断面図である。図12は図11のフランジ部の別の取り付け状態を示す正断面図である。
図11に示す冷媒冷却リニアモータの電機子において、電機子の進行方向(紙面の手前と奥に位置する2面)と、電機子の進行方向と直交する方向の3面(冷却ジャケット8a、8b、8c)とで箱状に連結するように構成した箱状のジャケットと、1枚の平板状のベース10と接続する接続部位に、別部材であるフランジ23を接着により固定するようにしたものである。
図12は、図11の別の実施例であって、図11に示す箱状ジャケットとフランジ23を接着により接合している構成に対して、図12は、箱状ジャケットとフランジ23をCFRP(炭素繊維)で一体に成形した例である。図11の接着による接合に対し図12は強度を増すことが可能であり、電機子の姿勢を横向きにしても電機子の質量を十分保持できるように、角部には推力方向と直交する方向に炭素繊維の方向を一致するように配置して剛性を強化している。
第7実施例は図13、14に示すように樹脂モールド24と冷却ジャケット8の間に空隙25を設けることで、電機子巻線が大幅に温度上昇して樹脂モールド2が膨張してもその膨張量を空隙25で吸収でき、冷却ジャケットに応力が加わることがない。また、樹脂モールド24と冷却ジャケット8の間に設けた空隙25に熱伝導率の高いシール剤や弾性樹脂を充填することで、電機子巻線3から冷媒への熱伝導率を高く確保し、冷却効率の低下を抑制することができる。これにより、電機子巻線の温度上昇の許容範囲が広がるため、リニアモータの推力性能を向上することができる。
第8実施例は図15に示すように電機子巻線の両側面とベースの間に第4補強部材を設けることで、可動子の剛性・耐振動性を向上することができる。さらに電機子巻線3の長手方向に位置する両端に配置するだけでなく、各電機子巻線間にこの補強部材を複数設けることでより一層の効果が期待できる。
第9実施例は図16に示すように電機子巻線間の上部の湾曲部分に第5補強部材を設けることで、各々の電機子巻線同士の間隔が狭く、且つ、当該巻線間に補強部材を設けることができない場合でも、可動子の剛性・耐振動性を向上することができる。
第10実施例は、図17に示すように冷却ジャケット8の左右両端部分に冷媒入口6を有した第1ブロック4と、冷媒出口7を有した第2ブロック5を配置した構成において、第1ブロック4および第2ブロック5の内部で冷媒の流れを一時的に拘束するための間仕切り板28と、冷媒溜まり部29と、冷媒連通溝30を設け、冷媒の流入及び流出をスムーズに行うようにしたラビリンス構造を採用したものである。
図17において、第1ブロック4の冷媒入口6から流入した冷媒は、図18(a)に示す第1ブロック4の冷媒溜り部29に一旦蓄えられ、冷媒が間仕切り板28を乗り超えることで、冷媒連通溝30の方に流れ、冷媒連通穴31を介して第1冷却ジャケット8a、第2冷却ジャケット8b、第3冷却ジャケット8cの各々の流路へ分散して流れる。その後、図18(b)に示す第2ブロック5の冷媒連通穴31を介して冷媒連通溝30に冷媒が集中して流入し、集まった冷媒が間仕切り板28を乗り超えることで、冷媒溜り部29を通って冷媒出口7より排出される。すなわち、第2ブロック5に設けた間仕切り板28の間仕切りを乗り超えなければ、冷媒は冷媒出口7側へは排出されない構造となっている。また、図19に示すように間仕切り板28の長さを冷媒連通穴31の位置よりも高い位置まで設けることで冷媒は全流路へ充填されることとなる。また、第2冷却ジャケット8bへの充填においても、間仕切り板28の高さを調整することで可能となる。さらに、前記ラビリンス構造を冷媒入口側と冷媒出口側両方に設けることで、冷媒の入口と出口を入れ替えた場合においても、同様の原理で、冷媒は全流路へ充填され、部品の共通化や作業性の改善に貢献できる。
以上は、可動子の取付け姿勢を図19の向きにした場合について述べたものであるが、
図17と上下を反対方向とした場合は、冷媒の入口と出口は全流路よりも上側に配置されるため、この場合においては、前記ラビリンス構造の有無には関係なく冷媒は全流路に充填されることとなる。これにより可動子の取付け姿勢を任意に設定することが可能となる。
図20において、16はヨーク、17aは主磁極、17bは副磁極、18は空隙、20は磁束の向きである。
界磁用永久磁石17は、ヨーク16上の進行方向に沿って、磁極の向きが異なる主磁極17aの永久磁石と副磁極17bの永久磁石とから構成されるハルバッハ磁石配列構造である。ここでは、ヨーク16における副磁極17b(幅W)が対向する部分に、副磁極17bの幅Wより狭い幅WBを有する空隙18を設けた構成にしてある。
図21において、19は非磁性体である。
図20に示したヨーク16の空隙部18に替えて、図21において、永久磁石17およびヨーク16とは異なる材質で構成される非磁性部材19を設けた構成にしてある。
第11実施例は上記構成にしたので、ハルバッハ磁石配列の界磁極を有するリニアモータの特長である、推力向上、推力変動の低減を悪化させることなく、界磁極の軽量化を可能にし、電機子の発熱量を低減させることができるリニアモータを提供することができる。
なお、該非磁性材は、ヨーク、永久磁石より軽量の物質であれば何でも良く、樹脂でもセラミックスやチタンなどの金属でもよい。
2 基板
3 電機子巻線
4 第1ブロック
5 第2ブロック
6 冷媒入口
7 冷媒出口
8 冷却ジャケット
8a 第1冷却ジャケット
8b 第2冷却ジャケット
8c 第3冷却ジャケット
8d 第4冷却ジャケット
8e 第5冷却ジャケット
8f 第5冷却ジャケット
9 Oリング
10 ベース
11 冷媒流路
12 第1補強部材
12a フランジ部
12b 凹部
13 第2補強部材
13a 凸部
14a インサートナット
14b ボルト
15 界磁
16 ヨーク
16a ヨーク固定板
17 界磁永久磁石
17a 主磁極
17b 副磁極
18 空隙
19 非磁性材
20 磁束の向き
22 第3補強部材
23 フランジ
24 樹脂モールド
25 空隙
26 第4補強部材
27 第5補強部材
28 間仕切り板
39 冷媒溜り部
30 冷媒連通溝
31 冷媒連通穴
32 重力の方向
Claims (20)
- 電機子巻線と前記電機子巻線を囲むように設けられ内部空間に冷媒が供給される冷却ジャケットを有する電機子と、強磁性体からなるヨーク上に複数の永久磁石を並べて取り付けられた界磁と、を備えた冷媒冷却リニアモータにおいて、
前記冷却ジャケットは、前記電機子の進行方向と直交する方向の4面と前記電機子の進行方向の2面を対向させて箱状に連結するように構成した箱状のジャケット構造を有することを特徴とする冷媒冷却リニアモータ。 - 前記冷却ジャケットは薄板状で、且つ、内部に複数の冷媒流路を有した構造であることを特徴とする請求項1に記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記冷却ジャケットは、CFRPもしくはセラミックスまたはステンレスで構成したことを特徴とする請求項1また2に記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記冷却ジャケットは、前記電機子の進行方向となる両端部分に冷媒を流すようにした冷媒入口または冷媒出口を備えたブロック部材を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記冷却ジャケットの前記電機子の進行方向と直交する方向の4面のうち1面を、前記冷却ジャケットに替えて平板状のベースを配設したことを特徴とする請求項1または2に記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記ベースと前記冷却ジャケットの接続部位にフランジを設けたことを特徴とする請求項5記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記冷却ジャケットと前記フランジを炭素繊維により一体化したことを特徴とする請求項6記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記冷却ジャケットの内部には、該ジャケットの内壁側に設けられると共に熱伝導率の高い第1補強部材と、該ジャケットの外壁側に設けられると共に前記第1補強部材よりも熱伝導率の低い第2補強部材とを組み合わせて配置したことを特徴とする請求項1または2記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記第1補強部材および前記第2補強部材は互いに接着により固定したことを特徴とする請求項8記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記第1補強部材の両端に設けたフランジ部と、前記フランジ部を前記冷却ジャケットの内壁における反冷媒流路側に嵌合するように固定したインサートナットと、前記第1補強部材と前記冷却ジャケットの内壁を固定するように前記インサートナットに対して締結されたボルトとが設けられたことを特徴とする請求項9に記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記第1補強部材の冷媒流路側に形成された凹部と、前記凹部に嵌合するように前記第2補強部材に形成された凸部と、前記凸部に接着により固定された第2のインサートナットと、前記冷却ジャケットの外壁側から前記第2インサートナットに対して締結されたボルトとが設けられたことを特徴とする請求項10記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記第1補強部材および前記第2補強部材は、前記電機子巻線の周長の所定の位置に配置されたことを特徴とする請求項8記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記第1補強部材および前記第2補強部材は、前記電機子の進行方向に沿って複数の電機子巻線を跨るように配置されたことを特徴とする請求項8記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 第1補強部材は、第1補強部材は、厚さ方向に繊維が配向したCFRPもしくは高熱伝導率フィラーを充填した樹脂材料または非磁性金属を用いたことを特徴とする請求項8記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記電機子巻線と前記ベースを予め樹脂モールドにより一体化すると共に、当該樹脂モールドされた電機子巻線と空隙を介して前記冷却ジャケットを被せる構成にしてあり、前記空隙に熱伝導率の高いシール剤または弾性樹脂を充填したことを特徴とする請求項5記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記電機子巻線と前記ベースの間に補強部材を設けることを特徴とする請求項15記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記冷却ジャケットの冷媒入口または冷媒出口を有したブロック部材は、冷媒の流れを拘束する間仕切りを設けたラビリンス構造を有することを特徴とする請求項4記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記界磁用永久磁石は、前記ヨーク上の進行方向に沿って、磁極の向きが異なる主磁極の永久磁石と副磁極の永久磁石とから構成されるハルバッハ磁石配列構造であることを特徴とする請求項1記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記ヨークにおける前記副磁極が対向する部分に、前記副磁極の幅より狭い空隙を設けたことを特徴とする請求項1または18記載の冷媒冷却リニアモータ。
- 前記ヨークの空隙部に、前記永久磁石および前記ヨークとは異なる材質で構成される非磁性部材を設けたことを特徴とする請求項19記載の冷媒冷却リニアモータ。
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