JPWO2006109510A1 - キャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータ - Google Patents
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Abstract
Description
図7において、1は可動子、2は界磁ヨーク、3は永久磁石、4は界磁ヨーク支持部材5は固定子、6はキャン、7は電機子巻線、8は冷媒供給口、9は冷媒排出口、10は筐体、20はキャン固定用のボルト、12はリード線を収納するカバ、15はコネクタである。
一方の可動子1は、平板状の二つの界磁ヨーク2と、各界磁ヨーク2の表面に取付けた永久磁石3と、二つの界磁ヨーク2の間に挿入されると共に全体で合計4個の界磁ヨーク支持部材4とから構成され、両端が開口した中空空間部を有している。そして、上記永久磁石3は界磁ヨーク2上に交互に極性が異なるように複数の磁石を隣り合わせに並べて配置したものとなっている。なお、可動子1は、図示しないスライダとガイドレールからなるボールを用いたリニアガイドあるいは静圧軸受案内等によって支持されている。
また、他方の固定子5を構成するキャンド・リニアモータ電機子は、内部を中空とする額縁状を有した金属製の筐体10と、該筐体10の両開口部を密閉するために筐体10の外形を象った板状のキャン6と、該キャン6を筐体10に固定するためのボルトねじ20と、筐体10の中空内に配置された3相の電機子巻線7と、より構成されている。なお、電機子巻線7は複数の成形コイルよりなるコイル群にモールドを施してユニット化されたもので、以下に従来例を具体的に後述する。また、電機子巻線7は従来例を符号72、本発明では符号71として区別して表すことにする。
次に、キャンド・リニアモータ電機子の具体的な構造について、図4〜図6を用いて説明する。図4は図7のA−A線に沿う従来のキャンド・リニアモータ電機子の側断面図、図5は図4に示す従来の電機子巻線部の側断面図。図6は図4に示す従来のコネクタ部の側断面図である。
まず、図5において、従来の電機子巻線部72について説明する。
電機子外部とパワー線または信号線として接続するための結線基板72a上に、平板状に成形された複数の成形コイル72cをハンダ付けおよび固定配置させ、その周囲を樹脂製のフレーム72bおよび樹脂製のカバー72dにて覆っている。これらによって囲まれた成形コイル72c周辺の空隙部に、冷媒に対する成形コイル72cの絶縁信頼性を高める目的で、モールド21またはポッティング樹脂(不図示)にて注形している。
次に、図6において、従来のコネクタについて説明する。
結線基板72aより電機子外部にパワー線または信号線を接続するためのハーメチックシール15aに、結線基板72aより引き出されるリード線15cをハンダ付けし、冷媒に対する成形コイル72cの絶縁信頼性を高める目的で、その結線部位15dを高粘度樹脂15bにて注形している。
図4において、上記の電機子巻線部72とコネクタ15を用いた電機子の組立について説明する。
メインフレーム11に、電機子巻線部72を図示しないネジ等を用いて固定すると共に、コネクタ15をレーザー溶接にて固定している。電機子巻線部72の結線部位72eとコネクタ15の結線部位15d周辺の空隙部に、冷媒に対する成形コイル72cの絶縁信頼性を高める目的で、高粘度樹脂19を充填している。そして、電機子巻線部72の結線部位72eに第1カバー13を接着剤等を用いて、またコネクタ15の結線部位15dに第2カバー12をレーザー溶接にて固定している。外部への冷媒漏れを防ぐ目的のOリング16を介在させて、電機子巻線部72の表面と裏面に冷媒を流すための冷媒通路17を確保出来る位置に、キャン6を固定している。
このように構成されたキャンド・リニアモータ電機子に、電気的相対位置に応じた3相交流電流を成形コイル72cに流すことにより、図示しない永久磁石の作る磁界と作用して図示しない可動子に推力が発生する。このとき銅損によって発熱した成形コイル72cは冷媒通路17を流れる冷媒により冷却されるので、キャン6表面の温度上昇を抑えることが出来る(例えば、特許文献1〜3を参照)。
(1)電機子巻線部72において、結線基板72aと樹脂製フレーム72bおよび樹脂製カバ72dを接着剤等を用いて固定して、成形コイル72cの周辺に空隙部を確保し、その空隙部をモールドまたはポッティング樹脂にて注形しているが、樹脂製フレーム72bと樹脂製カバ72dとの接着固定時の位置決め作業が困難であり、また、樹脂製フレーム72bと樹脂製カバ72dの構成部品間の界面より絶縁劣化や絶縁破壊が生じることがあった。
(2)コネクタ15において、ハーメチックシール15aの結線部位15dを高粘度樹脂15bにて注形しているが、使用している樹脂が高粘度のため注形時の作業性が悪く気泡等を噛み込むことが多く、そのため絶縁劣化や絶縁破壊が生じることがあった。
(3)電機子巻線部72の結線部位72eとコネクタ15の結線部位15d周辺の空隙部を高粘度樹脂19にて充填しているが、使用している樹脂が高粘度のため充填時の作業性が悪く気泡等を噛み込むことが多く、そのため絶縁劣化や絶縁破壊が生じることがあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電機子巻線部の構成部材の部品点数を減少させることにより界面を減少させ、また、注形および充填の作業性を向上させて気泡等を噛み込むことなく確実に注形および充填することができると共に、冷媒に対する電機子巻線の長期絶縁信頼性の高いキャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・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、平板状に成形された複数の成形コイルよりなるコイル群で構成された電機子巻線と、前記電機子巻線を額縁状に囲むように設けた金属製の筐体と、前記筐体の両開口部を密閉するキャンとを具備したキャンド・リニアモータ電機子において、前記コイル群を結線基板と樹脂製のバスタブ形状のフレームとで挟み込むと共にモールドまたはポッティング樹脂にて注形して成るものである。
また、請求項2の発明は、請求項1に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記キャンド・リニアモータ電機子より該電機子外部とパワー線または信号線として接続するためのコネクタとの結線部位を、作業温度時における粘度=30Pa・s以下、可使時間=0.1〜24時間、弾性率=3,000MPa以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて注形して成るものである。
また、請求項3の発明は、請求項1に記載のキャンド・リニアモータ電機子において、前記結線基板より該結線基板外部とパワー線または信号線として接続するための結線部位を、作業温度時における粘度=30Pa・s以下、可使時間=0.1〜24時間、弾性率=3,000MPa以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて充填して成るものである。
また、請求項4の発明は、キャンド・リニアモータに係り、請求項1〜請求項3までの何れか1項に記載のキャンド・リニアモータ電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置されると共に交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせて並べて配置した界磁ヨークとを備え、前記電機子と前記界磁ヨークの何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたものである。
請求項2に記載の発明によると、キャンド・リニアモータ電機子より電機子外部とパワー線または信号線として接続するためのコネクタとの結線部位を、作業温度時における粘度=30Pa・s以下、可使時間=0.1〜24時間、弾性率=3,000MPa以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて注形するため、低粘度の樹脂を用いることで注形の作業性を向上させて気泡等を噛み込むことなく確実に注形することが可能で、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。
請求項3に記載の発明によると、結線基板より結線基板外部とパワー線または信号線として接続するための結線部位を、作業温度時における粘度=30Pa・s以下、可使時間=0.1〜24時間、弾性率=3,000MPa以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて充填するため、低粘度の樹脂を用いることで充填の作業性を向上させて気泡等を噛み込むことなく確実に充填することが可能で、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。
請求項4に記載の発明によると、電機子巻線の冷媒に対する耐絶縁性が高く、冷却能力の高い水を冷媒として使用すると共に、電機子と界磁を対向配置させることで信頼性の高いキャンド・リニアモータを得ることができる。
2 界磁ヨーク
3 永久磁石
4 界磁ヨーク支持部材
5 固定子
6 キャン
7 電機子巻線
71 電機子巻線(本発明)
71a 結線基板
71b フレーム
71c 成形コイル
71e 結線部位
72 電機子巻線(従来例)
72a 結線基板
72b フレーム
72c 成形コイル
72d カバー
72e 結線部位
8 冷媒供給口
9 冷媒排出口
10 筐体
11 メインフレーム
12 第2カバー
13 第1カバー
14 コネクタ
14a ハーメチックシール
14b 低粘度樹脂
14c リード線
14d 結線部位
15 コネクタ
15a ハーメチックシール
15b 高粘度樹脂
15c リード線
15d 結線部位
16 Oリング
17 冷媒通路
18 低粘度樹脂
19 高粘度樹脂
20 ボルトねじ
21 モールド
まず、本発明の電機子巻線部71について説明する。
図2において、電機子外部とパワー線または信号線として接続するための結線基板71a上に、平板状に成形された複数の成形コイル71cをハンダ付けおよび固定配置させ、その周囲を結線基板71a面側のみが開放されたバスタブ形状の樹脂製フレーム71bにて覆っている。これらの結線基板71aとバスタブ形状の樹脂製フレーム71bとによって囲まれた成形コイル71c周辺の空隙部に、冷媒に対する成形コイル71cの絶縁信頼性を高める目的で、モールド21またはポッティング樹脂(不図示)にて注形している。例えば、エポキシ樹脂にて真空注形することにより、空隙部が完全にエポキシ樹脂に置換される。構成部材の部品点数を減少させることで界面を減少させることが出来、また注形の作業性を向上させることが出来るため、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。
図3において、結線基板71aより電機子外部にパワー線または信号線を接続するためのハーメチックシール14aに、結線基板71aより引き出されるリード線14cをハンダ付けし、冷媒に対する成形コイル71cの絶縁信頼性を高める目的で、その結線部位14dを,モールドまたはポッティング樹脂、特に低粘度樹脂14bを用いて注形している。例えば、作業温度時における粘度が30Pa・s以下、可使時間が0.1〜24時間、弾性率が3,000MPa以下であるシリコーンにて注形している。低粘度の樹脂を用いることで注形の作業性を向上させて気泡等を噛み込むことなく確実に注形することが可能で、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。
メインフレーム11に、電機子巻線部71を図示しないネジ等を用いて、またコネクタ14をレーザー溶接にて固定している。電機子巻線部71の結線部位71eとコネクタ14の結線部位14d周辺の空隙部に、冷媒に対する成形コイル71cの絶縁信頼性を高める目的で、低粘度樹脂18を充填している。例えば、作業温度時における粘度が30Pa・s以下、可使時間が0.1〜24時間、弾性率が3,000MPa以下であるシリコーンにて注形している。低粘度の樹脂を用いることで注形の作業性を向上させて気泡等を噛み込むことなく確実に充填することが可能で、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。電機子巻線部71の結線部位71eに第1カバー13を接着剤等を用いて、またコネクタ14の結線部位14dに第2カバー12をレーザー溶接にて固定している。低粘度樹脂18が冷媒の通らないキャンド・リニアモータ電機子内の空隙部に確実に充填されていることを、第1カバー13に設けた単一または複数の穴から確認することが出来、冷媒に対する電機子巻線の絶縁信頼性を高めることが出来る。
外部への冷媒漏れを防ぐ目的のOリング16を介在させて、電機子巻線部7の表面と裏面に冷媒を流すための冷媒通路17を確保出来る位置に、キャン6を固定している。
このように構成されたキャンド・リニアモータ電機子に、電気的相対位置に応じた3相交流電流を成形コイル71cに流すことにより、図示しない永久磁石の作る磁界と作用して図示しない可動子に推力が発生する。このとき銅損によって発熱した成形コイル71cは冷媒通路10を流れる冷媒により冷却されるので、キャン6表面の温度上昇を抑えることが出来る。
Claims (4)
- 平板状に成形された複数の成形コイルよりなるコイル群で構成された電機子巻線と、前記電機子巻線を額縁状に囲むように設けた金属製の筐体と、前記筐体の両開口部を密閉するキャンとを具備したキャンド・リニアモータ電機子において、
前記コイル群を結線基板と樹脂製のバスタブ形状のフレームとで挟み込み、モールドまたはポッティング樹脂にて注形して成るものであることを特徴とするキャンド・リニアモータ電機子。 - 前記キャンド・リニアモータ電機子より該電機子外部とパワー線または信号線として接続するためのコネクタとの結線部位を、作業温度時における粘度=30Pa・s以下、可使時間=0.1〜24時間、弾性率=3,000MPa以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて注形して成るものであることを特徴とする請求項1記載のキャンド・リニアモータ電機子。
- 前記結線基板より該結線基板外部とパワー線または信号線として接続するための結線部位を、作業温度時における粘度=30Pa・s以下、可使時間=0.1〜24時間、弾性率=3,000MPa以下であるモールドまたはポッティング樹脂にて充填して成るものであることを特徴とする請求項1記載のキャンド・リニアモータ電機子。
- 請求項1〜請求項3までの何れか1項に記載のキャンド・リニアモータ電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置されると共に交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせて並べて配置した界磁ヨークとを備え、前記電機子と前記界磁ヨークの何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたことを特徴とするキャンド・リニアモータ。
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