CN101189785A - 磁悬浮式铁道用地面线圈装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供产率高、强度偏差小、并且可实现轻量化、且具有循环利用性的磁悬浮式铁道用地面线圈装置及其制造方法。该磁悬浮式铁道用地面悬浮装置具有用热塑性树脂成型材料被覆的线圈导体，其中所述热塑性树脂成型材料含有(A)含有100质量份(A)热塑性树脂和相对于100质量份(A)为20～200质量份(B)无机填充材料和0～25质量份(C)弹性体，本发明还涉及通过注塑成型将上述热塑性树脂成型材料填充到预先插入线圈导体的模具模腔部、一体成型，从而制造磁悬浮式铁道用地面线圈装置的方法。

Description

磁悬浮式铁道用地面线圈装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及磁悬浮式铁道用地面线圈装置及其制造方法。更具体地说，本发明是具有被绝缘材料被覆的线圈导体、固定在混凝土轨道侧壁的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，上述绝缘材料使用具有特定组成的热塑性树脂成型材料而成，该地面线圈装置产率高，可以实现轻量化，并且具有循环利用性，本发明还提供通过注塑成型将该线圈装置一体成型、产率良好地制造的方法。
背景技术
磁悬浮铁道中，用于将车辆悬浮、导向、推进的地面线圈连续地设置在导轨上。该地面线圈以规定的间距连续地设置成符合车辆的超导磁体的极间距(同一超导磁体内相邻的超导线圈的中心间的长度方向距离)的长度。
关于该磁悬浮式铁道用地面线圈装置，目前只发明了通过片材复合成型(SMC)或反应注塑成型(RIM)法、使用热固性树脂的线圈装置及其制造方法。
例如，图1是现有技术的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的截面图，图2是由图1的A-A线所见的正面图(例如参照专利文献1)。
图1、图2中，由侧壁1a和底壁1b构成截面为U字形状的混凝土轨道1。产生车辆(未图示)推进力的推进线圈2固定在侧壁1a上，同时，引导该车辆浮起的浮起线圈3配置于比推进线圈2更靠近混凝土轨道1的中心侧，固定在侧壁1a上。符号4是包含将浮起线圈3固定在侧壁1a上的固定用螺栓和垫圈的连接装置。
上述推进线圈2的导体被环氧树脂的外被被覆，而地面线圈3的导体3a的外周被由SMC形成的外被3b被覆。SMC例如是将热固性聚酯树脂和玻璃纤维基材复合，形成厚约2mm的片状。考虑到加热加压成型时在模具内的流动性，该SMC的玻璃纤维通常选择含有约30质量％的3～6mm材料。该发明中，由于成型时树脂的流动，制品内出现玻璃纤维密度低的部位，为了避免产生机械强度不均匀，是采用将连续的玻璃纤维配置成卷状的SMC。
专利文献2中，使用环氧树脂作为绝缘外被，通过浇注成型为地面线圈装置。该发明中，为了减少金属衬套诱发涡电流，或减少金属衬套与环氧树脂的剥离、环氧树脂毛边的除去步骤，是在金属衬套的外周面形成导电性被膜，或者对金属衬套的形状加以处理。
专利文献3中，是通过绝缘外被使用降冰片烯系聚合物的反应注塑成型来成型线圈装置。该发明中，为了避免插入的卷线线圈在模具内偏离规定部位，将预先成型的补强垫配置在模具内。
如上所述，在磁悬浮式铁道用地面线圈装置中，目前为止的发明是通过热固性树脂的压缩成型或浇注成型、反应注塑成型的制造方法。
但是，在使用热固性树脂的成型中，与该成型方法无关，成型周期非常长(SMC：30分钟或以上，RIM：1小时或以上)，并且有除去毛边等的后加工步骤，产率低。并且在SMC的压缩成型中，成型时由于材料流动而产生玻璃纤维的疏密分布，根据部位不同而产生强度的不均匀，而在RIM成型中，必须在模具内插入预先成型的垫，并且产率降低。
在壁厚较薄的筋条部位，玻璃纤维难以进入，筋条结构的强度可靠性降低，因此，为了使线圈装置获得必要的强度，必须增加树脂部分的厚度，结果重量不可避免地增加。
并且，由于是热固性树脂，还有循环利用性差的问题。
专利文献1：日本专利第3301892号公报
专利文献2：日本专利第3121718号公报
专利文献3：日本特开平10-315267号公报
发明内容
鉴于上述状况本发明的目的在于提供产率高、强度不均匀小、并且可实现轻量化且具有循环利用性的固定在混凝土轨道侧壁上的磁悬浮式铁道用地面线圈。
本发明人对于具有上述优选性质的磁悬浮式铁道地面线圈的开发进行了深入的研究，结果发现，使用具有特定组成的热塑性树脂成型材料被覆线圈导体，可实现上述目的，并且，采用向预先插入线圈导体、优选线圈导体和金属衬套的模具模腔中填充该热塑性树脂成型材料的注塑成型法，在模具内一体成型，可以产率良好地获得上述磁悬浮式铁道用地面线圈。
本发明基于上述认识完成。
即，本发明提供以下内容：
(1)磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其具有用热塑性树脂成型材料被覆的线圈导体，固定于混凝土轨道的侧壁，其特征在于，上述热塑性树脂成型材料相对于100质量份(A)热塑性树脂，含有20～200质量份(B)无机填充材料、以及0～25质量份(C)弹性体。
(2)上述(1)所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，热塑性树脂成型材料中的(A)成分热塑性树脂是聚亚芳基硫醚树脂。
(3)上述1或2所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，热塑性树脂成型材料中的(B)成分无机填充材料具有纤维状、球状、板状或不定形状的形态。
(4)上述(1)～(3)中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，朝着车辆一侧的面大致为平坦面，朝着侧壁一侧的面隆起为与线圈导体对应的形状，并且在线圈导体的内径部配置筋条。
(5)上述(1)～(4)中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，在线圈装置的与安装到混凝土轨道侧壁上时使用的螺栓对应的部位埋入金属衬套。
(6)上述(5)所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，金属衬套在两个端部具有直径不同的凸缘。
(7)上述(5)或(6)所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，在线圈装置的与安装到混凝土轨道侧壁上时使用的螺栓对应的轮毂状部位连接8条以上的前端厚度为1.5～10mm、高度为30mm以上的筋条。
(8)上述(1)～(4)中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其特征在于，通过注塑成型向预先插入了线圈导体的模具模腔部填充热塑性树脂成型材料，进行一体成型。
(9)上述(5)～(7)中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其特征在于，通过注塑成型向预先插入了线圈导体和金属衬套的模具模腔部填充热塑性树脂成型材料，进行一体成型。
(10)上述(9)所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，在插入到模具内的金属衬套部设置浇口，且该浇口的形状为盘状。
(11)上述(8)～(10)中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，使用合模装置的动作方向与重力方向平行的注塑成型机。
(12)上述(8)～(11)中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，作为线圈导体，使用将线圈的线材之间用热固性树脂固定的线圈导体。
(13)上述(8)～(12)中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，线圈导体用可在模具内进退的销固定。
(14)上述(13)所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，可在模具内进退的销的前端部安装有绝缘体。
(15)上述(13)或(14)所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，向模具模腔内填充热塑性树脂成型材料后，在该成型材料的温度降低至可流动的温度以下之前，将销从模具内退出，向销曾存在的部分填充该成型材料，得到没有高低差的成型品。
根据本发明，可提供具有被绝缘材料被覆的线圈导体、固定在混凝土轨道的侧壁上的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，上述绝缘材料通过使用具有特定组成的热塑性树脂成型材料，产率高，可实现轻量化、且具有循环利用性。
该磁悬浮式铁道用地面线圈装置是采用向预先插入了线圈导体或线圈导体和金属衬套的模具型腔的一部分内填充上述热塑性树脂成型材料的注塑成型法，在模具内一体成型，可以产率良好地制备。
附图说明
图1是现有技术的磁悬浮式铁道用地面线圈的截面图。
图2是由图1的A-A线所见的正面图。
图3是本发明中使用的金属衬套的一个例子的侧面图和平面图。
图4是本发明的方法中，安装于可在模具内进退的销的端部、包含绝缘体的缓冲材料的一个例子的侧面图和平面图。
图5是实施例和比较例中得到的线圈装置的金属衬套压入拔出试验方法的说明图。
图6是实施例1得到的线圈装置的侧视图。
图7是比较例3得到的线圈装置的侧视图。
符号说明
1： 混凝土轨道
1a：侧壁
1b：底壁
2： 推进线圈
3： 浮起线圈
3a：导体
3b：外被
4： 连接装置
10、20、30：线圈装置
11：线圈导体
12、23、32：金属衬套
13：树脂材料
21：表面侧树脂面
22：线圈导体的内径部
24：轮毂状树脂材料部
25：销的痕迹
26、33：电源连接部
31：固化SMC材料面
具体实施方式
首先，对本发明的磁悬浮式铁道用地面线圈装置进行说明。
本发明的磁悬浮式铁道用地面线圈装置(以下简称为“地面线圈装置”)具有用热塑性树脂成型材料被覆的线圈导体，固定在混凝土轨道侧壁上。
作为上述热塑性树脂成型材料，使用含有(A)热塑性树脂、(B)无机填充材料以及根据需要使用的(C)弹性体的材料。
对该热塑性树脂成型材料中的(A)成分热塑性树脂没有特别限定，可以使用各种树脂，例如间规聚苯乙烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯系树脂、聚醚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚醚醚酮系树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯系树脂、聚醚砜系树脂、聚砜系树脂、聚亚芳基硫醚系树脂等。这些热塑性树脂中，从所得线圈装置的强度和阻燃性与材料的成本平衡等角度考虑，优选聚亚芳基硫醚系树脂。
聚亚芳基硫醚(PAS)系树脂是具有70mol％以上结构式-Ar-S-(Ar为亚芳基)所示的重复单元的聚合物，其代表性的树脂是具有70mol％以上下述结构式(I)所示重复单元的聚苯硫(PPS)系树脂。
[化1]
Figure S2006800133952D00061
(式中，R1是选自碳原子数为6以下的烷基、烷氧基、苯基、羧酸/金属盐、氨基、硝基、氟、氯、溴等卤原子中的取代基，m为0～4的整数；n表示平均聚合度，在1.3～30的范围)。
已知PAS系树脂根据其制备方法，通常有实质上为直链状、不具有分支、交联结构的分子结构的PAS系树脂；和具有分支或交联结构的结构的PAS系树脂，在本发明中没有特别限定，均可使用。作为本发明中使用的优选PAS系树脂，可列举含有70mol％以上、进一步优选80mol％以上对苯硫单元作为重复单元的均聚物或共聚物。如果该重复单元低于70mol％，则作为结晶性聚合物的特征的原本的结晶性降低，无法获得充分的机械物性，因而不优选。作为共聚构成单元，例如有间苯硫单元、邻苯硫单元、p，p’-二苯酮硫单元、p，p’-二苯砜硫单元、p-联苯硫单元、p，p’-二苯醚硫单元、p，p’-二亚苯基亚甲基硫单元、p，p’-二亚苯基枯烯基硫单元、萘硫单元等。
上述PAS系树脂例如可在有机极性溶剂中、按照本身公知的方法将二卤代芳族化合物和硫源进行缩聚反应获得。对本发明中使用的PAS系树脂的熔融粘度没有特别限定，优选在300℃、200秒-1条件下为5～120Pa·s。
该热塑性树脂成型材料中，使用无机填充材料作为(B)成分。特别是(A)成分的热塑性树脂为PAS系树脂时，韧性较低，因此可高度发挥该无机填充材料的配合效果，极大地提高尺寸精度、强度和韧性。
对上述无机填充材料的形状没有特别限定，例如可以使用纤维状、球状、板状、不定形状等。
为了提高强度、韧性，优选纤维状无机填充材料。作为该纤维状无机填充材料，例如可列举玻璃纤维、硼纤维、碳化硅纤维，还有硼酸铝晶须、氧化锌晶须、硅酸钙晶须、碳酸钙晶须、钛酸钾晶须、碳化硅晶须等，其中优选玻璃纤维。
从提高强度、韧性的效果角度考虑，纤维状无机填充材料的形态优选长宽比大。玻璃纤维可优选使用短切纤维(チヨツプドストランド)、或切得更细的研磨纤维(ミルドフアイバ一)等。
作为可提高尺寸精度的无机填充材料，球状、板状、不定形状与纤维状相比，其收缩的各向异性少，因此优选。作为球状、板状、不定形状无机填充材料，例如可列举二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、云母、滑石粉、高岭土、粘土、硫酸钙、硫酸钡、中空玻璃、玻璃片等。
本发明中，为了使与热塑性树脂的湿润性、粘着性良好，上述无机填充材料可以预先用表面处理剂处理。作为该表面处理剂；例如可列举硅烷系、钛酸酯系、铝系、铬系、锆系、硼烷系偶联剂等，其中优选硅烷系偶联剂和钛酸酯系偶联剂，特别优选硅烷系偶联剂。
作为该硅烷系偶联剂，例如可列举：三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷等。其中优选γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等氨基硅烷类。
本发明中，该(B)成分无机填充材料可以单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。相对于100质量份(A)成分热塑性树脂，其含量可在20～200质量份的范围选择。如果无机填充材料的含量在上述范围，可以发挥韧性、强度、尺寸精度提高的效果，同时成型性也良好。该无机填充材料的优选含量为30～160质量份，特别优选40～130质量份。
该热塑性树脂成型材料中，使用弹性体作为(C)成分。该弹性体具有抑制由于成型时的残留应力而在成型品中产生裂缝的作用。
对本发明使用的弹性体没有特别限定，例如可以列举烯烃系弹性体、聚酰胺系弹性体、聚酯系弹性体、二烯系弹性体、氨基甲酸酯系弹性体、有机硅系弹性体、氯乙烯系弹性体、氟树脂系弹性体等热塑性弹性体。
烯烃系弹性体是硬链段使用聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃，软链段使用EPDM等的烯烃系弹性体。聚酰胺性弹性体是聚酰胺硬链段与其它软链段结合而成的聚酰胺系嵌段共聚物。上述软链段例如以聚环氧烷(烷基的碳原子数为2～6)为代表。硬链段的聚酰胺成分可列举聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺6，12、聚酰胺11、聚酰胺12等聚酰胺，软链段的聚醚成分可列举聚氧亚乙基二醇、聚氧亚丙基二醇、聚氧四亚甲基二醇等。
作为聚酯系弹性体，可以使用硬链段用高结晶性的芳族聚酯、软链段用非晶性聚醚或脂肪族聚酯的多嵌段聚合物。上述硬链段例如有聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸环己二甲酯等对苯二甲酸系结晶性聚酯，软链段例如有聚四亚甲基醚二醇、聚丙二醇、聚乙二醇等脂肪族聚醚，或者由脂肪族二羧酸与乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、新戊二醇、己二醇、辛二醇、癸二醇等二醇类得到的脂肪族聚酯。
二烯系弹性体例如有天然橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBR)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEB)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SIR)、氢化苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SEP)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、或者丁二烯-丙烯腈-苯乙烯-核壳型橡胶(ABS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-核壳型橡胶(MBS)、丙烯酸辛酯-丁二烯-苯乙烯-核壳型橡胶(MABS)丙烯酸烷基酯-丁二烯-丙烯腈-苯乙烯-核壳型橡胶(AABS)、丁二烯-苯乙烯-核壳型橡胶(SBR)等核壳型的颗粒状弹性体或者将它们改性得到的橡胶等。
氨基甲酸酯系弹性体是分子中具有氨基甲酸酯基(-NH-COO-)的弹性体，通过(1)多元醇(长链二醇)、(2)二异氰酸酯、(3)短链二元醇三种成分的分子间反应生成。多元醇与短链二醇与异氰酸酯进行加成反应，生成线状聚氨酯。其中，多元醇形成弹性体的柔软部分(软链段)，二异氰酸酯和短链二元醇形成硬部分(硬链段)。作为种类，有(1)己内酯型(将己内酯开环得到的聚内酯型多元醇)、(2)己二酸型(＝己二酸酯型)<己二酸与二元醇的己二酸酯型多元醇>、(3)PTMG(聚四亚甲基二醇)型(＝醚型)<四氢呋喃开环聚合得到的聚四亚甲基二醇>等。
有机硅系弹性体优选使聚有机硅氧烷与交联剂共聚得到的。作为聚有机硅氧烷，例如可列举六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、三甲基三苯基环三硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷等，作为交联剂，可列举三官能性或四官能性的硅氧烷系交联剂，例如三甲氧基甲基硅烷、三乙氧基苯基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丁氧基硅烷等。
氯乙烯系弹性体在严格的意义上讲不属于具有硬链段和软链段的结构，在该意义上讲，与其称为弹性体，不如归入塑料，但其显示橡胶弹性行为，具备优良的耐油性和耐侯性的特征。
氟树脂系弹性体是以氟橡胶作为软链段、以氟树脂作为硬链段的弹性体，除了热塑性弹性体的特性之外，耐磨损性比硫化橡胶优异。
本发明中，(C)成分的弹性体可以单独使用一种上述各种弹性体，也可以将两种以上组合使用。其含量相对于100质量份(A)成分的热塑性树脂，可在0～25质量份的范围选择。如果弹性体的含量在上述范围，则可以在不损害(A)成分热塑性树脂原本的性质的条件下，抑制成型时由于残留应力导致的成型品的裂缝。该弹性体的优选含量是5～20质量份。
本发明中使用的热塑性树脂成型材料除了上述(A)～(C)成分之外，还可根据需要、在不损害本发明目的的范围适当添加各种添加成分，例如抗氧化剂、耐侯剂、阻燃剂、增塑剂、着色剂等。
该热塑性树脂成型材料可以配合上述(A)～(C)成分和根据需要使用的各种添加成分，例如通过熔融混炼制备。
上述熔融混炼可通过通常公知的方法进行，在任一种方法中都是将上述各成分均匀地混合并分散在树脂中。熔融混炼时，通常优选使用双螺杆挤出机、单螺杆挤出机等。对熔融混炼的条件没有特别限定，为了限制根据需要添加的各种添加成分的分解或发泡，优选避免极高温度或极长停留时间。作为热塑性树脂使用聚苯硫系树脂时，熔融混炼温度通常为270～370℃，优选为290～340℃。
本发明的地面线圈装置可通过使用上述制备的热塑性树脂成型材料被覆线圈导体获得。
对于本发明的地面线圈装置，在安装在混凝土轨道的侧壁上时，为了抑制切风噪音(風切り音)的发生，朝向车辆一侧的面优选为平坦的。因此，可以将该线圈装置制成朝着车辆一侧的面平坦、朝着侧壁一侧的面隆起为线圈导体形状的形状。优选后述的一体成型中产生的、用于固定线圈导体的销的痕迹的孔洞被填塞。
在热塑性树脂成型材料的注塑成型中，为了缩短冷却时间、提高尺寸精度，优选树脂面的厚度为10mm以下。但是，如果所有部位的厚度均为10mm以下，则强度不足，因此通常在具有强度的线圈导体的内径侧配置筋条。
本发明的地面线圈装置用螺栓固定在混凝土轨道的侧壁上，该螺栓固定的部位是受到螺栓的紧固力、或温度变化导致的线圈装置膨胀收缩而产生的应力、线圈产生的电磁力等力最大的部位，特别需要强度。因此，螺栓固定的部位优选埋入金属衬套。
为了提高与热塑性树脂成型材料(以下简称为“树脂材料”)的接合力，防止该金属衬套从线圈装置本体脱落，上述金属衬套优选在其两端附加直径不同的凸缘部。施加将该金属衬套由线圈装置本体拔出方向或压入方向的力时，在该金属衬套的凸缘和凸缘连接的面上施加剪切应力。为了分散该剪切应力，可以使剪切应力所施加的面加大，为此，使该金属衬套的长度加长、加大凸缘的直径、并且加大各直径的差是有效的。但是，线圈装置优选薄，因此增加厚度、加长金属衬套的长度是不实用的，有效的是加大凸缘的直径。
如果该金属衬套的凸缘部分和除此以外的部分直径差异大，则线圈装置的金属衬套附近的树脂材料部分的厚度差异也大，凸缘以外部分的树脂材料极端增厚。如果该树脂材料增厚，则成型冷却时收缩增大，容易产生空隙，会导致金属衬套附近的强度降低。
因此，金属衬套的形状优选在金属衬套的附近，树脂材料不增厚太多，在以大的凸缘部的直径为a、凸缘部以外的衬套的直径为b时，优选a/b≤2.0，更优选a/b≤1.6，进一步优选≤1.4。
使用聚苯硫系树脂作为热塑性树脂成型材料的热塑性树脂时，由于该树脂是韧性低的材料，因此优选避免该金属衬套的各边角部为锐角。因此，所有的角部优选R1以上，更优选R2以上，进一步优选R5以上。
图3是本发明中使用的金属衬套的一个例子的侧面图(a)和平面图(b)。该金属衬套的材料通常为不锈钢(例如SUS304)。
在本发明的地面线圈装置中，施加特别大的负荷的部位在螺栓紧固部，在金属衬套附近，因此，在与安装到混凝土轨道侧壁上时使用的螺栓对应的轮毂状部位、即金属衬套附近的轮毂状树脂材料部优选连接8根以上前端厚度为1.5～10mm、优选3～8mm，高度为30mm以上、优选为线圈部的高度以下的筋条。
如果筋条前端厚度为1.5mm以上，则无须施加将熔融树脂填充到微细部位的多余的填充压，因此从能量效率方面考虑优选，另外，即使熔融树脂的流动性不足时也可以将树脂填充到筋条的前端部位。如果筋条的前端为10mm以下，则相对于目标强度，筋条不会过重，可实现轻量化，另外，厚部不会残留树脂冷却固化时的历程，因此可以抑制残留应力导致的翘曲变形、裂纹的发生。
为了避免应力集中，筋条的根部、筋条与轮毂状树脂材料相连接的部位、筋条与线圈导体内壁面相连接的部位优选R5以上，更优选R10以上。
上述的本发明磁悬浮式铁道用地面线圈装置可按照以下所示的本发明的方法、产率良好地制备。
下面，对地面线圈装置制造中的本发明的方法进行说明。
本发明的方法中，为了提高地面线圈装置的生产性，不采用压缩成型或反应注塑成型，而是采用注塑成型。
即，本发明的方法中，可(1)通过注塑成型，向预先插入了线圈导体的模具模腔部填充上述热塑性树脂成型材料，进行一体成型；或者(2)通过注塑成型，向预先插入了线圈导体和金属衬套的模具模腔部填充上述热塑性树脂成型材料，进行一体成型，由此制造地面线圈装置。这些注塑成型中，为了降低成型时模具内的压力，降低对插入物的损伤，抑制残留应力导致的翘曲变形，可以使用注塑压缩成型法。
上述(2)的方法中，如上述本发明的地面线圈装置说明所示，该地面线圈装置的用螺栓与混凝土轨道侧壁固定的部位特别需要强度，因此，与线圈导体一起向螺栓部位插入金属衬套，进行一体成型。
上述(1)、(2)的方法中，向模具内插入线圈导体、或线圈导体与金属衬套，填充作为绝缘材料的热塑性树脂成型材料，一体成型，由此可以提高生产性，可以制造在强度方面可靠性高的地面线圈装置。
使用聚苯硫醚树脂作为热塑性树脂成型材料中的热塑性树脂时，成型条件如下：料筒温度通常为270～370℃，优选290～340℃，模具温度通常为110～180℃，优选120～160℃，更优选125～140℃，填充时间为1～10秒左右，冷却时间通常为150秒以上。为防止温度过高，模具的温度调节优选将加热器与加压水温调节并用。
在上述(2)的将线圈导体和金属衬套插入到模具内一体成型的方法中，螺栓紧固部附近、即金属衬套部附近施加了各种负荷，因此需要强度。另一方面，在成型时分流的树脂材料流合流，因此在开口部(金属衬套)形成接缝线。
在该接缝线，由于树脂、强化纤维的取向等使强度降低。因此，必须避免在金属衬套部附近形成接缝线，为此，可在金属衬套部设置盘形浇口，由此填充热塑性树脂成型材料，使分流的树脂材料不会形成合流的流动形态。
螺栓紧固部通常有多个部位，因此优选在所有的部位均插入金属衬套，设置盘形浇口，填充热塑性树脂成型材料。
因此，浇口为多点时，作为流道系统，可以为三板模具形成的冷流道系统，或双板模具形成的热流道系统。
本发明的方法中，由于作为插入物的线圈导体大，因此为了容易地将线圈导体插入、固定在模具中或者从中取出，注塑成型机的合模装置优选合模装置的动作方向与重力方向平行的方式。
本发明的方法中，线圈导体是将铝、铜等金属线材卷成线圈状制作的，因此该线材在长度方向具有强度，但是相邻线材之间的强度弱，如果施加剪切应力则线材有时偏移。
因此，注塑成型时向线圈导体施加负荷，线圈导体变形或者线圈导体偏离规定部位，或者无法形成地面线圈装置。因此，优选对线圈导体预先实施提高刚性的处理。
上述提高刚性的处理例如有通过热固性树脂使线圈导体的刚性提高的方法。具体来说，可采用使热固性树脂含浸在线圈的线材(素線)之间，使其固化的方法等。此时，将纤维状强化材料制成带状，然后将其缠绕在线圈导体的外周，由此可以进一步提高刚性。
上述纤维状强化材料通常可使用玻璃纤维、合成纤维强化材料等，热固性树脂通常可使用热固性环氧树脂、热固性聚酯树脂等。
线圈导体通常是将金属线材(線材)多层地卷成线圈状制作的，因此线圈导体的尺寸误差是该金属线材尺寸误差的数倍，很难达到较高的尺寸精度。但是如本发明所示，通过在进行提高线圈导体的刚性的处理时使用模具使热固性树脂含浸于其中，可得到使线圈导体的尺寸精度提高的附带效果。
对于地面线圈装置，必须将线圈导体的外周整个面用是绝缘体的树脂材料被覆，成型时必须是在模具内浮着的状态。
因此，设置可在模具内进退的销，设定成在销前进到的位置固定线圈导体，这样，线圈导体可在模具内固定于规定位置。该销的驱动通常采用油压装置或空压装置。
此时，施加使线圈导体不因成型时的填充压力移动的程度的力，用销固定是很重要的，优选至少与线圈导体厚度方向的正面背面相接触的销在与线圈导体相接触的状态下还具有1～2mm左右的前进幅度(前進ストロ一ク)。该销可以固定线圈导体的外周面(四个面)和厚度方向的正面背面(两个面)。
关于销端部的形状，如果与线圈导体接触的面过小则难以固定，过大则妨碍树脂材料的流动，因此优选100～1000mm2左右。
为了避免应力集中，销的形状优选截面形状为圆形，如果是多边形，则优选角取R。另外销的个数过少，则难以固定，过多则妨碍树脂材料的流动，因此，优选在线圈导体外周面上每5000～16000mm2设置1个左右，在线圈导体厚度方向的正面背面上每6000～30000mm2设置1个左右。
关于销的设置部位，在线圈导体的外周面上优选为线圈导体厚度的中心，在线圈导体厚度方向的正面背面上优选线圈导体的中心或树脂材料由中心流动的上游侧。具体来说，树脂材料的浇口(螺栓紧固部＝金属衬套部)大多是设置在线圈装置的结构上的线圈导体的内径侧，因此销也优选设置在线圈导体的中心，或比中心更朝向内径侧。
用销固定线圈导体时，销前进时压力过高、或者线圈导体的尺寸误差大，或者厚度过厚等时，销有可能损伤线圈。
因此，优选在销上安装绝缘体，使线圈导体和销之间存在包含绝缘体的缓冲材料。该缓冲材料的面积通常是与销的截面积相同或更大的面积。线圈导体与销之间的缓冲材料的厚度过薄，则无法充分发挥缓冲材料的效果，如果过厚则妨碍成型时树脂材料的流动，因此为1～4mm左右。
为了防止该缓冲材料从销上脱落，可以使其面积比销大，制成夹持销的形状。该材料具有与线圈装置成型时使用的热塑性树脂成型材料的粘接性很重要的。如果没有粘接性，则水由界面浸入，无法作为线圈装置使用。
该缓冲材料所使用的材料优选含有与成型所使用的热塑性树脂成型材料中的热塑性树脂相同的树脂，但也未必是组成完全相同的材料。
图4表示该缓冲材料的一个例子的侧面图(a)和平面图(b)。
用销固定线圈导体进行注塑成型时，有销的部位会形成孔洞。销上不设置上述缓冲材料时，销部分插入线圈导体，即使在使用缓冲材料时，该缓冲材料与成型材料的粘接性也可能出现问题，必须通过成型后的后加工步骤添埋该孔洞部位。
本发明中，为了省略该后加工步骤、进一步提高生产性，通常采取在成型时使销后退，向销的孔洞部填充树脂材料的处置。此时，如果销后退的时间过早，则难以将线圈导体持续固定在规定部位，而时间过迟，则树脂材料固化，即使使销后退也无法将树脂材料填充到孔洞部。因此，优选在树脂材料通过销部后10秒以内使销后退。
只要是在上述时间内，可以使各销分别后退，也可以同时后退。
在将模具合模、并使线圈导体厚度方向的正面背面的销固定线圈导体的状态下，由于注塑填充压力，线圈导体向外周面方向移动的可能性低，因此，对于与线圈导体外周面相接触的销，可以在合模完成后、注塑开始前使销后退。
这样，将热塑性树脂成型材料填充到预先插入了线圈导体、优选线圈导体和金属衬套的模具模腔部，进行一体成型，由此可以产率良好地制造本发明的磁悬浮式铁道用地面线圈装置。该磁悬浮式铁道用地面线圈装置具有良好的强度、耐热性、耐侯性等。
实施例
下面，通过实施例进一步详细说明本发明，但本发明并不受这些例子的任何限定。
对各例子中得到的线圈装置分别进行成型周期、产品的外观评价、除线圈导体之外的树脂材料部分的质量测定、通过涡电流式变位传感器进行的线圈导体部树脂材料的厚度测定，按照以下基准分别进行评价。
(1)成型周期
○：5分钟以下
×：超过5分钟
(2)外观评价：
○：目视观察没有异常
×：目视可见由于产生气体而导致的外观不良或流动末端部的外观不良
(3)除线圈导体之外的树脂成型材料部的质量
○：5kg以下
Δ：5～10kg。
×：超过10kg。
(4)线圈导体部的树脂材料的厚度
○：与设定厚度的误差在±0.5mm以内。
×：与设定厚度的误差超过±0.5mm
金属衬套部的压入拔出试验按照下述方法进行。
(5)金属衬套部的压入拔出试验
如图5所示，向金属衬套部12上施加负荷，确认150kN时是否有破坏。图5中，符号10是线圈装置、11是线圈导体、13是树脂材料。
制造例1
向1L高压釜中加入110.26g对二氯苯、34.46g硫化锂、(0g三氯苯)、10.09g水、334.21g N-甲基-2-吡咯烷酮，在氮气氛中、260℃下反应3小时，生成聚合物。
将聚合物从反应液中分离，用N-甲基-2-吡咯烷酮、接着用水、丙酮洗涤，在120℃下减压干燥8小时。所得聚合物(聚苯硫：PPS)的熔融粘度(300℃、200秒-1)为100Pa·s，弯曲弹性模量(按照ASTM D790)为112 MPa。
实施例1
使以耐热性的蒂托纶(テトロン)合成纤维为纵向丝、以玻璃纤维为横向丝的绝缘带含浸环氧系热固性树脂，得到预浸料坯状的绝缘带，将缠绕有该绝缘带的导体(铝材料)卷起，形成线圈导体，然后在100℃的温度和2kN/cm2的压力下使半固化状的树脂固化，烧固成一定尺寸。
接着，将通过油压缸使线圈导体固定用销(直径20mm的圆柱状，在线圈导体的外周面的各面上各设置两根，线圈导体厚度方向的正面背面上各设置8根)可以进退的模具安装在具有纵向开合的合模装置的注塑成形机中。将模具温度升温至130℃，将上述烧固的线圈导体和图3所示金属衬套(圆筒部的外径：42mm、内径：28mm、长度：22mm、上部凸缘部的外径：52mm、下部凸缘部的外径：58mm、各凸缘部的厚度5mm)插入到模具内，使线圈导体固定用的销前进，固定线圈导体。
合模完成后，使与线圈导体外周四个面相接触的销后退，通过设置在金属衬套部的盘状浇口，将料筒温度设定为330℃的热塑性树脂成型材料[含有制备例1的PPS：100质量份、玻璃纤维(旭フアイバ一グラス制造，商品名“JAFT591”、11μm)：67质量份]填充到模具内，保持压力切换3秒后使其余的销后退，冷却100秒，然后开模，取出成型品(线圈装置)。成型周期和线圈装置的特性如表1所示。
所得线圈装置的侧视图如图6所示。
图6中，符号20为线圈装置，21为被覆线圈导体的表面侧的树脂面，22为线圈导体的内径部，23为金属衬套，24为轮毂状的树脂材料部，25为销的痕迹(被树脂材料填塞)，26为电源连接部。
实施例2
实施例1中，在线圈导体固定用销的前端安装含有预先成型的绝缘体的图4所示的缓冲材料(材料与热塑性树脂成型材料相同)，除此之外与实施例1同样地制造线圈装置。缓冲材料凹部的外径为25mm、内径20mm、底面部厚度2mm、外侧部厚度3.5mm。成型周期和线圈装置的特性如表1所示。
实施例3
实施例1中，使用含有制造例1的PPS：100质量份、玻璃纤维(旭フアイバ一グラス制、商品名“JAFT591”、11μm)：86质量份和弹性体(旭ケミカルズ制备，商品名“タフテックH1031”)：14质量份的材料作为热塑性树脂成型材料，除此之外与实施例1同样地制造线圈装置。
成型周期和线圈装置的特性如表1所示。
比较例1
实施例1中，使用含有制造例1的PPS：100质量份、玻璃纤维(旭フアイバ一グラス制备、商品名“JAFT591”、11μm)：96质量份和弹性体(旭ケミカルズ制备，商品名“タフテックH1031”)：27质量份的材料作为热塑性树脂成型材料，除此之外与实施例1同样地制造线圈装置。
成型周期和线圈装置的特性如表1所示。
比较例2
实施例1中，使用含有制造例1的PPS：100质量份、玻璃纤维(旭フアイバ一グラス制备、商品名“JAFT591”、11μm)：232质量份和弹性体(旭ケミカルズ制备、商品名“タフテックH1031”)：25质量份的材料作为热塑性树脂成型材料，除此之外与实施例1同样地制造线圈装置。
成型周期和线圈装置的特性如表1所示。
比较例3
使用旭フアイバ一グラス社制造的商品名“1000”(基质：不饱和聚酯，玻璃纤维：无规玻璃纤维毡30质量％)作为SMC材料。
将与实施例1进行了同样处理的线圈导体的周围用上述SMC材料包裹，安装在模具中，在温度130℃、压力120kN/cm2的条件下加热加压，制造图7所示的线圈装置。
图7中，符号30为线圈装置，31为被覆线圈导体的固化SMC材料面，32为金属衬套，33为电源连接部。
成型周期和线圈装置的特性值如表1所示。
[表1]
表1
成型周期 外观评价 树脂部质量 厚度测定(与设定厚度的误差) 压入拔出试验
实施例1   ○(5分钟) ○   ○(5kg) ○(±0.5mm) 未破坏
实施例2   ○(5分钟) ○   ○(5kg) ○(±0.5mm) 未破坏
实施例3   ○(5分钟) ○   ○(5kg) ○(±0.5mm) 未破坏
比较例1   ○(5分钟)  ×(气体产生导致的外观不良)   ○(5kg) ○(±0.5mm) 未破坏
比较例2   ○(5分钟)  ×(流动末端欠注)   △(5.5kg) ○(±0.5mm) 未破坏
比较例3   ×(30分钟) ○   ×(10kg) ×(±1.5mm) 未破坏
产业实用性
本发明的磁悬浮式铁道用地面线圈装置是使用具有特定组成的热塑性树脂成型材料被覆线圈导体而成的装置，产率高、可实现轻量化，且具有循环性。

Claims (15)

1.磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其具有用热塑性树脂成型材料被覆的线圈导体，固定于混凝土轨道的侧壁，其特征在于，上述热塑性树脂成型材料相对于100质量份(A)热塑性树脂，含有20～200质量份(B)无机填充材料、以及0～25质量份(C)弹性体。
2.权利要求1所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，热塑性树脂成型材料中的(A)成分热塑性树脂是聚亚芳基硫醚树脂。
3.权利要求1或2所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，热塑性树脂成型材料中的(B)成分无机填充材料具有纤维状、球状、板状或不定形状的形态。
4.权利要求1～3中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，朝着车辆一侧的面大致为平坦面，朝着侧壁一侧的面隆起为与线圈导体对应的形状，并且在线圈导体的内径部配置筋条。
5.权利要求1～4中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，在线圈装置的与安装到混凝土轨道侧壁上时使用的螺栓对应的部位埋入金属衬套。
6.权利要求5所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，金属衬套在两个端部具有直径不同的凸缘。
7.权利要求5或6所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置，其中，在线圈装置的与安装到混凝土轨道侧壁上时使用的螺栓对应的轮毂状部位连接8条以上的前端厚度为1.5～10mm、高度为30mm以上的筋条。
8.权利要求1～4中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其特征在于，通过注塑成型向预先插入了线圈导体的模具模腔部填充热塑性树脂成型材料，进行一体成型。
9.权利要求5～7中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其特征在于，通过注塑成型向预先插入了线圈导体和金属衬套的模具模腔部填充热塑性树脂成型材料，进行一体成型。
10.权利要求9所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，在插入到模具内的金属衬套部设置浇口，且该浇口的形状为盘状。
11.权利要求8～10中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，使用合模装置的动作方向与重力方向平行的注塑成型机。
12.权利要求8～11中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，作为线圈导体，使用将线圈的线材之间用热固性树脂固定的线圈导体。
13.权利要求8～12中任一项所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，线圈导体用可在模具内进退的销固定。
14.权利要求13所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，可在模具内进退的销的前端部安装有绝缘体。
15.权利要求13或14所述的磁悬浮式铁道用地面线圈装置的制造方法，其中，向模具模腔内填充热塑性树脂成型材料后，在该成型材料的温度降低至可流动的温度以下之前，将销从模具内退出，向销曾存在的部分填充该成型材料，得到没有高低差的成型品。
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