JP6338405B2

JP6338405B2 - リニアモータ用電機子

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Publication number: JP6338405B2
Application number: JP2014047615A
Authority: JP
Inventors: 修中崎; 幸次守谷
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: JP2015173523A

Description

本発明は、リニアモータの固定子又は可動子として用いられる電機子に関する。

リニアモータに用いられる電機子は、コアと、コアにモータ駆動方向に複数設けられるティース部と、ティース部に巻き回されるコイルを備える。コイルが通電により発熱すると、コアの温度上昇により電機子の性能に悪影響を及ぼす恐れがある。この対策として、通常、ティース部間に形成されるスロット部には冷却管が配置される（特許文献１参照）。冷却管内に供給される冷媒によりコアが冷却され、その温度上昇が抑えられる。

特開２００８−３５６９８号

コアの温度上昇を効果的に抑えるうえで、冷却管によるコアの冷却性能が良好であるほと好ましい。本発明者は、このような要求を実現するうえで、電機子の構造に関して改善の余地があると認識するに至った。

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却管による電機子のコアの冷却性能を改善できる技術を提供することにある。

本発明のある態様は、リニアモータ用電機子に関する。リニアモータ用電機子は、コアと、コアに形成される管挿入部と、管挿入部内に配置される冷却管と、管挿入部の内壁面から内側に突出する複数の凸部と、を備え、冷却管は、凸部に接触することにより管挿入部の内壁面から間隔を空けて保持されることを特徴とする。

この態様によれば、冷却管と凸部の接触により、管挿入部の内壁面から一定以上の間隔が空くように冷却管が位置決めされる。よって、管挿入部内での冷却管の接触位置のばらつきが抑えられ、冷却管と管挿入部の間に溶融樹脂を流し込んだとき、冷却管により溶融樹脂の流動が阻害され難くなる。このため、樹脂材より熱伝達率の低い気泡が生じ難くなり、冷却管による電機子コアの冷却性能が良好となる。

本発明のある態様によれば、冷却管による電機子のコアの冷却性能を改善できる。

第１実施形態に係る電機子が用いられるリニアモータを示す側面断面図である。第１実施形態に係る電機子を示す分解斜視図である。第１実施形態に係る電機子コアの管挿入部内に配置される冷却管を示す正面断面図である。第１実施形態に係る電機子コアの管挿入部内に配置される冷却管を示す拡大側面断面図である。第１実施形態に係る電機子コアの管挿入部内に冷却管を配置するときの途中状態を示す拡大側面断面図である。第１実施形態に係る電機子コアの管挿入部内に矯正部材を配置するときの途中状態を示す拡大正面断面図である。第２実施形態に係る電機子コアの管挿入部内に矯正部材を配置するときの途中状態を示す拡大正面断面図である。電機子の底面図を示す。（ａ）は第３実施形態に係る電機子を示す正面断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ電機子コアの端部、中間部の側面断面図である。（ａ）は第４実施形態に係る電機子を示す正面断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ電機子コアの端部、中間部の側面断面図である。（ａ）は第５実施形態に係る電機子を示す正面断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ電機子コアの端部、中間部の側面断面図である。（ａ）は第６実施形態に係る電機子を示す正面断面図であり、（ｂ）はその拡大正面断面図である。第６実施形態に係る電機子を示す拡大側面断面図である。（ａ）は第７実施形態に係る電機子を示す正面断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ電機子コアの端部、中間部の側面断面図である。変形例に係る電機子コアを示す側面断面図である。

（第１の実施の形態）
図１は第１実施形態に係る電機子４０が用いられるリニアモータ１０を示す。リニアモータ１０は、界磁子３０と、電機子４０を備える。界磁子３０が固定子であり、電機子４０が可動子である。以下、リニアモータ１０の駆動方向を方向Ｘとし、方向Ｘの方向軸と垂直な面内において直交する２方向を方向Ｙ、方向Ｚとして説明する。

界磁子３０は、界磁子コア３１と、複数の磁石３３を備える。界磁子コア３１はモータ駆動方向Ｘに延びる直方体状の部材である。各磁石３３は永久磁石であるが、電磁石でもよい。各磁石３３は、モータ駆動方向Ｘに異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）が交互に位置するように設けられる。

電機子４０は、界磁子３０と間隔を空けて配置される。図２は電機子４０の分解斜視図を示す。電機子４０は、電機子コア４１を備える。電機子コア４１は、複数の積層体４７を積層して構成される。積層体４７は電磁鋼板であるが、他の金属板でもよい。また、電機子コア４１は焼結フェライト等の焼結体により構成されてもよい。

電機子コア４１は、モータ駆動方向Ｘに延びる直方体状のヨーク部４２と、ヨーク部４２からモータ駆動方向Ｘに間隔を空けて突出する複数（図示は９個）のティース部４３と、ティース部４３に対してモータ駆動方向Ｘの両側に形成される複数（図示は１０個）のスロット部４５を備える。ティース部４３やスロット部４５は、界磁子３０と対向する電機子コア４１の内側部４１ａに設けられる。なお、方向Ｙはティース部４３の突出方向に対応し、方向Ｚは電機子コア４１の奥行方向（積層体４７の積層方向）に対応する。

電機子コア４１は、ティース部４３とスロット部４５がモータ駆動方向Ｘに交互に設けられる凹凸形状、つまり、櫛歯形状を有する。各ティース部４３にはそれぞれコイル４９が巻き回され、スロット部４５内にはコイル４９が配置される。

以上のリニアモータ１０は、コイル４９の通電により生じる磁界と磁石３３の磁界との相互作用により電機子４０に推力が発生し、モータ駆動方向Ｘに電機子４０が移動する。

電機子４０は、電機子コア４１等の他に、管挿入部５１と、冷却管６０と、矯正部材７０と、樹脂材８０を更に備える。

管挿入部５１は、電機子コア４１の外側部４１ｂにおいて、モータ駆動方向Ｘに複数（図示は１０個）設けられる。図３は管挿入部５１内に配置される冷却管６０を示す正面断面図である。管挿入部５１は、電機子コア４１の奥行方向Ｚに貫通する溝状に形成され、ティース部４３の突出方向Ｙに開口部５２が設けられる。

図２に戻り、冷却管６０は銅等の金属材料を素材とする。冷却管６０は、モータ駆動方向Ｘに間隔を空けて設けられる複数（図示は１０個）のコア冷却部６１と、隣り合うコア冷却部６１の端部をつなぐ連設部６３とを含む。コア冷却部６１は管挿入部５１の数に対応した数が設けられる。コア冷却部６１の断面は円筒状に形成される。冷却管６０は、各コア冷却部６１と連設部６３とが波状に蛇行するように設けられ、その内側に連続した流路が形成される。この冷却管６０は管体を曲げ加工することにより製作される。

冷却管６０は、各コア冷却部６１が別々の管挿入部５１内に配置され、連設部６３が電機子コア４１より奥行方向Ｚの外側に配置される。冷却管６０に水等の冷媒を送り込むと、その流路の流入側（図２のＰ１部）から流出側（図２のＰ２部）に向かう方向Ｑに冷媒が流れ、コア冷却部６１内の冷媒により電機子コア４１が冷却される。

図４は管挿入部５１内に配置される冷却管６０の拡大側面断面図である。管挿入部５１の内壁面５５には、底側の底面５７と、底面５７から管挿入部５１の開口部５２側に延びる一対の側面５８とが含まれる。

管挿入部５１には、その内壁面５５から内側に突出する複数の凸部５３が設けられる。凸部５３には、管挿入部５１の底面５７から突出する第１凸部５３Ａと、管挿入部５１の側面５８から突出する第２凸部５３Ｂとが含まれる。

各凸部５３は電機子コア４１の一部として一体成形される。各凸部５３は、奥行方向Ｚに長い突条として形成される。各凸部５３の断面は、管挿入部５１の内側に向けて凸状に湾曲する円弧状に形成される。

冷却管６０のコア冷却部６１は各凸部５３に接触する。各凸部５３は円弧状に形成されるため、奥行方向Ｚと直交する断面において、各凸部５３と冷却管６０は点接触する。冷却管６０は、各凸部５３と接触することにより、管挿入部５１の内壁面５５から間隔Ｌ１を空けて保持される。言い換えると、冷却管６０は、各凸部５３との接触により、管挿入部５１の内壁面５５から一定以上の間隔Ｌ１が空くように位置決めされる。この間隔Ｌ１は後述する。ここでいう管挿入部５１の内壁面５５とは、管挿入部５１を形成する壁面から凸部５３を形成する壁面を除いたものをいう。

管挿入部５１には一対の差込溝部５９が形成される。各差込溝部５９は、管挿入部５１の各側面５８の対向する位置であって、各凸部５３より管挿入部５１の開口側に形成される。差込溝部５９は奥行方向Ｚに溝状に延びるように形成され、奥行方向Ｚの両端側が開口する。

矯正部材７０は板状に形成され、一対の差込溝部５９内に幅方向両端部７０ａが配置される。矯正部材７０はＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等の樹脂材料を素材とするが、他の金属材料等を素材としてもよい。矯正部材７０は、図３に示すように、管挿入部５１の奥行方向Ｚの長さＬ１と合わせた長さＬ２、つまり、長さＬ１と略一致する長さＬ２を有する。矯正部材７０は、後述のように、冷却管６０のうねりを矯正するために配置される。

冷却管６０のコア冷却部６１と管挿入部５１の間には樹脂材８０が充填される。樹脂材８０はモールド樹脂等であり、空気より熱伝達率が大きい素材が用いられる。この樹脂材８０の充填により、冷却管６０と電機子コア４１の間で熱伝達され易くなり、冷却管６０による電機子コア４１の冷却性能が良好となる。

ここで、冷却管６０と管挿入部５１の内壁面５５の間に溶融樹脂を流し込んだとき、これらが接触したり、これらの間隔Ｌ１があまりに狭いと、冷却管６０により溶融樹脂の流動が阻害され、これらの間に未充填の領域が残り気泡が生じ得る。これを防止するため、この間隔Ｌ１は、このような冷却管６０による溶融樹脂の流動を阻害しないような大きさに設定される。この間隔Ｌ１は実験、解析等により求められるが、その一例としては、冷却管６０の直径が４．０［ｍｍ］の場合、０．４〜０．５［ｍｍ］である。

次に、電機子コア４１の管挿入部５１内に冷却管６０を固定するための方法の一例を説明する。

まず、管挿入部５１内に冷却管６０を配置する。冷却管６０は、管挿入部５１の開口部５２から管挿入部５１の底側に挿入し、第１凸部５３Ａに接触するまで移動させる。ここで、製造誤差等の誤差により冷却管６０がすべての凸部５３と接触できない場合がある。この場合、第１凸部５３Ａの断面が円弧状に形成されるため、図５（ａ）に示すように、冷却管６０が第１凸部５３Ａに接触しただけでは第１凸部５３Ａにより安定して支持されない。よって、冷却管６０が他の凸部５３のある方向（図５（ａ）では方向Ｒ）に変位し易くなり、図５（ｂ）に示すように、複数の凸部５３に接触した状態で安定して支持され易くなる。

つづいて、図６（ａ）に示すように、管挿入部５１の一対の差込溝部５９内に矯正部材７０を差し込む。矯正部材７０は、各差込溝部５９の奥行方向Ｚの開口部５９ａから差し込むことにより、管挿入部５１内に配置される。このように、矯正部材７０は管挿入部５１内に容易に配置できる。

ここで、冷却管６０は管体を曲げ加工して製作されるため、曲げ加工時に加わる曲げ力により径方向のうねりが生じ易い。冷却管６０のコア冷却部６１に突出方向Ｙの大きいうねりがあると、管挿入部５１の開口部５２から冷却管６０がはみ出してしまい、電機子４０の組み立てが困難になり得る。この場合でも、矯正部材７０を差し込むと、矯正部材７０が冷却管６０のうねりがある部位に接触する。矯正部材７０を更に差し込むと、図６（ｂ）に示すように、冷却管６０が管挿入部５１の底側にある第１凸部５３Ａに押し付けられ、その押し付けにより変形してうねりが矯正される。

つづいて、冷却管６０と矯正部材７０と管挿入部５１の内壁面５５とにより囲まれた箇所に樹脂材８０を充填する。この箇所には溶融樹脂を流し込み、その溶融樹脂を硬化させることにより樹脂材８０を充填する。このとき、溶融樹脂は管挿入部５１の奥行方向Ｚの開口から流し込んでもよいし、矯正部材７０に設けた貫通孔から流し込んでもよい。

本実施形態に係る電機子４０の作用効果を説明する。電機子４０の管挿入部５１に凸部５３がない場合、管挿入部５１内での冷却管６０の相対位置が決まらず、これらの接触位置にばらつきが生じる。よって、冷却管６０と管挿入部５１の間に溶融樹脂を流し込んだとき、その注入位置によっては、管挿入部５１と冷却管６０との接触位置近傍で、冷却管６０により溶融樹脂の流動が阻害され、樹脂材８０の充填状況にばらつきが生じてしまう。このばらつきは、樹脂材８０内での気泡の発生につながり、気泡は樹脂材８０より熱伝達率が低いことから、冷却管６０による電機子コア４１の冷却性能の低下を招く。

この点、本実施形態に係る電機子４０によれば、冷却管６０と凸部５３の接触により、管挿入部５１の内壁面５５から一定以上の間隔が空くように冷却管６０が位置決めされる。よって、管挿入部５１内での冷却管６０の接触位置のばらつきが抑えられ、冷却管６０と管挿入部５１の間に溶融樹脂を流し込んだとき、冷却管６０により溶融樹脂の流動が阻害され難くなる。このため、樹脂材８０内に気泡が生じ難くなり、冷却管６０による電機子コア４１の冷却性能が良好となる。

また、冷却管６０と複数の凸部５３が接触しており、その接触部分を通して電機子コア４１に熱伝達され易くなる。よって、冷却管６０による電機子コア４１の冷却性能が良好となる。

また、冷却管６０にうねりがある場合でも、そのうねりが矯正部材７０により矯正される。よって、管挿入部５１の開口部５２から冷却管６０がはみ出る等して電機子４０の組み立てが困難になる場合が生じ難くなり、電機子４０の組み立て性が良好となる。

［第２実施形態］
図７は第２実施形態に係る電機子４０を示す。以下の実施の形態では、第１の実施の形態で説明した要素と同一の要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第２実施形態に係る電機子４０は、第１実施形態と比較して矯正部材７０の構成が相違する。矯正部材７０は、管挿入部５１の奥行方向Ｚの長さＬ１より短い長さＬ３を有する。矯正部材７０は、管挿入部５１の奥行方向Ｚの両端部５１ａに一つずつ配置される。この場合でも、冷却管６０のうねりを矯正する効果がある程度は得られ、電機子４０の組み立て性が良好となる。

［第３実施形態］
図８は電機子コア４１の底面図を示す。電機子コア４１は、主として、コイル４９が通電されたときの発熱により温度上昇する。このコイル４９は、スロット部４５内に配置されるスロット挿入部４９ａと、スロット部４５の外側に配置されるコイルエンド部４９ｂとを含む。電機子コア４１は、奥行方向Ｚの中間部４１ｃがスロット挿入部４９ａにより主に加熱され、奥行方向Ｚの両端部４１ｄがスロット挿入部４９ａとコイルエンド部４９ｂにより主に加熱される。よって、電機子コア４１は中間部４１ｃより両端部４１ｄがコイルエンド部４９ｂにより加熱され易くなる。このため、電機子コア４１は奥行方向Ｚに温度勾配が生じ易く、熱膨張により奥行方向Ｚに直交する方向の反りが生じる恐れがある。

第３実施形態に係る電機子４０は、この温度勾配に起因する電機子コア４１の反りを抑えるため、以下の構成を採用している。なお、以下の説明では、電機子コア４１の奥行方向Ｚの両端部４１ｄを単に両端部４１ｄといい、その奥行方向Ｚの中間部４１ｃを単に中間部４１ｃという。

図９（ａ）は第３実施形態に係る電機子４０を示す正面断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ電機子コア４１の端部４１ｄ、中間部４１ｃの側面断面図である。

電機子コア４１の複数の凸部５３は、その奥行方向Ｚの位置に応じて、冷却管６０との接触面積が変化するように構成される。詳細には、電機子コア４１の両端部４１ｄにおいて、第１凸部５３Ａは、図９（ｂ）に示すように、冷却管６０と接触する部分が、冷却管６０の外周面に沿うように凹状に湾曲する形状を有する。第２凸部５３Ｂは、管挿入部５１の内側に向けて凸状に湾曲する円弧状に形成される。奥行方向Ｚに直交する断面において、第１凸部５３Ａは冷却管６０の外周面に沿って面接触し、第２凸部５３Ｂは冷却管６０と点接触する。

電機子コア４１の中間部４１ｃにおいて、各凸部５３の断面は、図９（ｃ）に示すように、管挿入部５１の内側に向けて凸状に湾曲する円弧状に形成される。各凸部５３は、奥行方向Ｚに直交する断面において、冷却管６０と点接触する。

これにより、電機子コア４１の中間部４１ｃより両端部４１ｄの方が、奥行方向Ｚに直交する断面において、冷却管６０と各凸部５３との接触面積の合計が大きくなる。

電機子コア４１の中間部４１ｃでは、凸部５３と冷却管６０の接触面積が小さいため、これらの間で熱伝達され難くなる。一方、電機子コア４１の両端部４１ｄでは、凸部５３と冷却管６０の接触面積が大きいため、これらの間で熱伝達され易くなる。言い換えると、冷却管６０と電機子コア４１の間の熱の伝え難さを表す熱抵抗は、電機子コア４１の中間部４１ｃより両端部４１ｄの方が小さくなる。この熱抵抗は管挿入部５１内における冷却管６０の管軸方向の位置に応じて変化することになる。

これにより、電機子コア４１は、コイル４９により加熱され易い両端部４１ｄが冷却管６０により冷却され易くなり、その両端部４１ｄより加熱され難い中間部４１ｃが冷却管６０により冷却され難くなる。よって、電機子コア４１の奥行方向Ｚの温度勾配が抑えられ、熱膨張による電機子コア４１の反りが抑えられる。

なお、各凸部５３の形状は、電機子コア４１の中間部４１ｃより両端部４１ｄの方が、冷却管６０との接触面積の合計が大きければよく、上述の例に限定されない。

［第４実施形態］
第３実施形態では、奥行方向Ｚの位置に応じて、冷却管６０と複数の凸部５３の接触面積を変化させるため、冷却管６０と接触する凸部５３の形状を変化させた。この接触面積を変化させるためには凸部５３の数を変化させてもよい。

図１０（ａ）は第４実施形態に係る電機子４０を示す正面断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ電機子コア４１の端部４１ｄ、中間部４１ｃの側面断面図である。

電機子コア４１は、図１０（ｂ）に示すように、その両端部４１ｄにおいて、三つの第１凸部５３Ａと二つの第２凸部５３Ｂを備える。冷却管６０は合計５つの凸部５３と接触する。電機子コア４１は、図１０（ｃ）に示すように、その中間部４１ｃにおいて、一つの第１凸部５３Ａと二つの第２凸部５３Ｂを備える。冷却管６０は合計３つの凸部５３と接触する。電機子コア４１の中間部４１ｃより両端部４１ｄの方が、奥行方向Ｚに直交する断面において、冷却管６０と各凸部５３の接触面積の合計が大きくなる。

本実施形態に係る電機子４０によっても、電機子コア４１の奥行方向Ｚの温度勾配が抑えられ、熱膨張による電機子コア４１の反りが抑えられる。

なお、各凸部５３の数は、電機子コア４１の両端部４１ｄの方が中間部４１ｃより多ければよく、上述の例に限定されない。

［第５実施形態］
図１１（ａ）は第５実施形態に係る電機子４０を示す正面断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ電機子コア４１の端部４１ｄ、中間部４１ｃの側面断面図である。

電機子４０は、電機子コア４１の奥行方向Ｚの位置に応じて、矯正部材７０と冷却管６０の接触面積が変化するように構成される。詳細には、矯正部材７０の幅方向中間部７０ｂの厚みは、図１１（ｂ）に示すように、電機子コア４１の両端部４１ｄにおいて、厚みＴ１［ｍｍ］となるように形成される。この厚みＴ１は、矯正部材７０を管挿入部５１内に配置したときに、冷却管６０に接触する大きさに設定される。

矯正部材７０の幅方向中間部７０ｂの厚みは、図１１（ｃ）に示すように、電機子コア４１の中間部４１ｃにおいて、Ｔ１より小さい厚みＴ２［ｍｍ］となるように形成される。厚みＴ２は、厚みＴ１の部分が冷却管６０に接触したときに、その厚みＴ２の部分が冷却管６０に接触しない大きさに設定される。また、矯正部材７０は樹脂材８０より熱伝導率に優れた素材により形成される。

電機子コア４１の両端部４１ｄでは、冷却管６０が矯正部材７０と接触するため、冷却管６０から矯正部材７０を通して熱伝達され易くなる。一方、電機子コア４１の中間部４１ｃでは、冷却管６０が矯正部材７０と接触しないため、冷却管６０から矯正部材７０を通して熱伝達され難くなる。この場合も、冷却管６０と電機子コア４１の熱抵抗は、電機子コア４１の中間部４１ｃより両端部４１ｄの方が小さくなる。

これにより、電機子コア４１は、コイル４９により加熱され易い両端部４１ｄが冷却管６０により冷却され易くなり、加熱され難い中間部４１ｃが冷却管６０により冷却され難くなり、電機子コア４１の奥行方向Ｚの温度勾配が抑えられる。

［第６実施形態］
図１２（ａ）は第６実施形態に係る電機子４０を示す正面断面図であり、（ｂ）は電機子コア４１の端部４１ｄの拡大正面断面図である。図１３は電機子コア４１の管挿入部５１の拡大側面断面図である。なお、図１２（ｂ）では樹脂材８０を省略している。

電機子４０は、複数の凸部５３や矯正部材７０を備えておらず、押付部材９０を備える。押付部材９０は管挿入部５１内に配置される。押付部材９０は電機子コア４１の両端部４１ｄのそれぞれに一つずつ設けられる。押付部材９０は板状に形成され、一対の差込溝部５９内に幅方向両端部９０ａが配置される。押付部材９０は金属材料を素材とするが、樹脂材料等の他の材料を素材としてもよい。

差込溝部５９は、奥行方向Ｚの開口部５９ａに向かうにつれて管挿入部５１の突出方向Ｙの開口部５２側に傾斜する傾斜面５９ｂが形成される。押付部材９０は、その幅方向の端部９０ａにおいて管挿入部５１の突出方向Ｙの開口部５２側に案内面９１が形成される。押付部材９０の端部９０ａを差込溝部５９に差し込むと、その案内面９１が差込溝部５９の傾斜面５９ｂに接触する。押付部材９０を更に差し込むと、差込溝部５９の傾斜面５９ｂと案内面９１の接触により、押付部材９０が冷却管６０に近づくように案内される。

押付部材９０が冷却管６０に接触した状態で更に押付部材９０を差し込むと、冷却管６０が管挿入部５１の内壁面５５に押し付けられる。押付部材９０の差込量を増減させると、押付部材９０による冷却管６０への押付力が増減する。押付部材９０は冷却管６０を押し付けた状態で樹脂材８０により固定される。

これにより、電機子コア４１の両端部４１ｄにおいて、押付部材９０により管挿入部５１の内壁面５５に押し付ける押付力が冷却管６０に作用し、電機子コア４１の中間部４１ｃにおいて押付力が冷却管６０に作用しない。つまり、電機子４０は、奥行方向Ｚの位置に応じて、押付部材９０による押付力が変化するように構成される。

電機子コア４１の両端部４１ｄでは、押付部材９０により冷却管６０に押付力が作用するため、冷却管６０と管挿入部５１の内壁面５５が密着するように両者の接触面積が大きくなる。一方、電機子コア４１の中間部４１ｃでは、冷却管６０に押付力が作用しないため、冷却管６０と管挿入部５１の内壁面５５の接触面積が両端部４１ｄより小さくなる。よって、電機子コア４１の両端部４１ｄでは、冷却管６０と管挿入部５１の間で発生する接触熱抵抗が低減し、電機子コア４１から冷却管６０に熱伝達され易くなる。一方、電機子コア４１の中間部４１ｃでは、これらの間の接触熱抵抗が両端部４１ｄより大きくなり、電機子コア４１から冷却管６０に熱伝達され難くなる。

なお、電機子コア４１の両端部４１ｄの方が中間部４１ｃより大きな押付力が作用するように構成されていればよく、電機子コア４１の中間部４１ｃにも別の押付部材を配置し、その押付部材９０により冷却管６０に押付力を作用させてもよい。

また、上述の例では、電機子コア４１が複数の凸部５３を備えていない例を説明したが、複数の凸部５３を備える電機子コア４１に押付部材９０が用いられてもよい。この場合、押付部材９０は、電機子コア４１の両端部４１ｄにおいて、冷却管６０を管挿入部５１の凸部５３、つまり、管挿入部５１の内壁面５５側に押し付ける。これにより、冷却管６０と管挿入部５１の凸部５３が密着するように両者の接触面積が大きくなり、冷却管６０と凸部５３の間で発生する接触熱抵抗が低減し、電機子コア４１から冷却管６０に熱伝達され易くなる。

［第７実施形態］
図１４は第７実施形態に係る電機子４０を示す正面断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ電機子コア４１の端部４１ｄ、中間部４１ｃの側面断面図である。

電機子コア４１は、奥行方向Ｚの位置に応じて、冷却管６０の管径が変化するように構成される。詳細には、冷却管６０の外径は、図１４（ｂ）に示すように、電機子コア４１の両端部４１ｄにおいて、外径Ｒ１［ｍｍ］となるように形成される。また、冷却管６０の外径は、図１４（ｃ）に示すように、電機子コア４１の中間部４１ｃにおいて、Ｒ１より小さい外径Ｒ２［ｍｍ］となるように形成される。

電機子コア４１の両端部４１ｄでは、冷却管６０の外径が大きいため、その外周側の樹脂材８０との接触面積が大きくなり、その周囲の電機子コア４１との間で樹脂材８０を通して熱伝達され易くなる。一方、電機子コア４１の中間部４１ｃでは、冷却管６０の外径が小さいため、その外周側の樹脂材８０との接触面積が小さくなり、その周囲の電機子コア４１との間で樹脂材８０を通して熱伝達され難くなる。この場合も、冷却管６０と電機子コア４１の熱抵抗は、電機子コア４１の中間部４１ｃより両端部４１ｄの方が小さくなる。

なお、上述の第３〜第７実施形態では、電機子コア４１の奥行方向Ｚでの温度勾配を抑えるため、コイル４９により加熱され難い中間部４１ｃの熱抵抗は変化させず、加熱され易い両端部４１ｄの熱抵抗を小さくするように構成した。この他にも、コイル４９により加熱され難い中間部４１ｃの熱抵抗を大きくし、加熱され易い両端部４１ｄの熱抵抗を変化させないように構成して、電機子コア４１の奥行方向Ｚの温度勾配を抑えるようにしてもよい。

また、冷却管６０と電機子コア４１の熱抵抗を電機子コア４１の奥行方向Ｚの位置に応じて変化させるうえで、冷却管６０や樹脂材８０の熱伝導抵抗を奥行方向Ｚで変化させてもよい。また、第３〜第７実施形態に係る構造を組み合わせて、冷却管６０と電機子コア４１の熱抵抗を電機子コア４１の奥行方向Ｚで変化させてもよい。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎない。また、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。

上述の実施形態では、本発明に係る電機子４０を可動子に適用した例を説明したが、固定子に適用されてもよい。固定子に適用される場合も、電機子４０は、界磁子３０である可動子と対向する電機子コア４１の内側部４１ａにティース部４３が設けられ、そのティース部４３にコイル４９が巻き回される。

電機子コア４１の管挿入部５１はティース部４３の突出方向Ｙに開口部５２が形成される溝状に形成されたが、その開口部５２がない貫通孔として形成されてもよい。また、管挿入部５１の形状は上述のものに限定されない。

また、冷却管６０が配置される管挿入部５１は、スロット部４５が形成される電機子コア４１の内側部４１ａとは逆側の外側部４１ｂに形成されたが、その管挿入部５１としてスロット部４５が用いられてもよい。この場合、管挿入部５１としてのスロット部４５の内壁面に複数の凸部５３が設けられ、スロット部４５内に冷却管６０が配置され、その冷却管６０より開口側に矯正部材７０が配置されてもよい。

冷却管６０に複数のコア冷却部６１を設け、各コア冷却部６１を複数の管挿入部５１内に配置し、単一の冷却管６０により一つの電機子コア４１を冷却する例を説明した。他の変形例では、複数の管挿入部５１内に別々の冷却管６０を配置し、複数の冷却管６０により一つの電機子コア４１を冷却してもよい。また、コア冷却部６１の断面は円筒状に形成されたが、角筒状等に形成されてもよい。

各凸部５３は奥行方向Ｚに長い突条として形成されたが、奥行方向Ｚに間隔を空けた複数の突起として形成されてもよい。また、凸部５３は、奥行方向Ｚに直交する断面において、複数の凸部５３のうちの何れかが接触していればよい。

また、凸部５３の断面は、図１５に示すように、管挿入部５１の内側に向けて尖る三角形状に形成されてもよい。この場合でも、凸部５３の断面を円弧状に形成した場合と同様に、冷却管６０が複数の凸部５３に接触した状態で安定して支持され易くなる。

１０・・・リニアモータ、４０・・・電機子、４１ｃ・・・中間部、４１ｄ・・・端部、４２・・・ヨーク部、４３・・・ティース部、４９・・・コイル、５１・・・管挿入部、５３・・・凸部、５５・・・内壁面、５９・・・差込溝部、６０・・・冷却管、７０・・・矯正部材、８０・・・樹脂材、９０・・・押付部材。

Claims

リニアモータ用の電機子であって、
コアと、
前記コアに形成される管挿入部と、
前記管挿入部内に配置される冷却管と、
前記管挿入部の内壁面から内側に突出する複数の凸部と、を備え、
前記冷却管は、前記凸部に接触することにより前記管挿入部の内壁面と接触せずに前記管挿入部の内壁面から間隔を空けて保持されることを特徴とするリニアモータ用電機子。
前記管挿入部の内壁面と前記冷却管の間に充填される樹脂材を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ用電機子。
前記管挿入部内に配置され、前記冷却管のうねりを矯正するための矯正部材を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータ用電機子。
前記管挿入部の内壁面に形成される差込溝部を更に備え、
前記矯正部材は、前記差込溝部内に一部を差し込むことにより管挿入部内に配置されることを特徴とする請求項３に記載のリニアモータ用電機子。
前記冷却管と前記コアの間の熱抵抗が、前記管挿入部内における冷却管の管軸方向の位置に応じて変化するように構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のリニアモータ用電機子。
前記冷却管の管軸方向の位置に応じて前記複数の凸部と冷却管の接触面積が変化するように構成されることを特徴とする請求項５に記載のリニアモータ用電機子。
前記管挿入部内に配置され、前記冷却管のうねりを矯正するための矯正部材を更に備え、
前記冷却管の管軸方向の位置に応じて、前記矯正部材と冷却管の接触面積が変化するように構成されることを特徴とする請求項５または６に記載のリニアモータ用電機子。
前記管挿入部内に配置され、前記冷却管を管挿入部の内壁面側に向けて押し付ける押付部材を更に備え、
前記冷却管の管軸方向の位置に応じて、前記押付部材による押付力が変化するように構成されることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載のリニアモータ用電機子。
前記冷却管の管軸方向の位置に応じて前記冷却管の管径が変化するように構成されることを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載のリニアモータ用電機子。
前記コアのヨーク部からモータ駆動方向に間隔を空けて突出する複数のティース部と、
前記ティース部に巻き回されるコイルと、を更に備え、
前記冷却管と前記コアの間の熱抵抗は、前記モータ駆動方向と前記ティース部の突出方向とに直交する方向のコアの中間部より、その方向のコアの端部の方が小さくなるように構成されることを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載のリニアモータ用電機子。