JP2001128438A - リニアモータおよびその製造方法 - Google Patents

リニアモータおよびその製造方法

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JP2001128438A JP30719999A JP30719999A JP2001128438A JP 2001128438 A JP2001128438 A JP 2001128438A JP 30719999 A JP30719999 A JP 30719999A JP 30719999 A JP30719999 A JP 30719999A JP 2001128438 A JP2001128438 A JP 2001128438A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電機子に発生する熱を効率的に冷却し、トル
クリップルやコギング等が小さくて高精度の位置決め制
御特性を有し、製造を容易にする。 【解決手段】 Ｉ字状の電磁鋼板が積層された鉄心１３
とその凹部に巻回されたコイル１４とからなる複数個の
電機子１２を整列配置させ、電機子１２を冷却する冷却
部材が、隣り合う前記電機子１２の間隙を縫うように連
続的に折り返されて配設された扁平中空状の扁平冷却配
管２０により構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は各種機械における移
動体を移動させて所望位置に停止させる移動／位置決め
手段としてのリニアモータに係り、特に電機子の冷却構
造を改良したリニアモータとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、一般的な工作機械や測定器械等の
種々の機械に用いられる例えばワークテーブルのような
移動体を所定の直線路に沿って直進往復移動させると共
に、所望の位置で停止させて位置決めする手段としてリ
ニアモータが用いられている。最近では、例えば送りね
じ機構等の他の伝動手段の介在を不要にする構造として
評価され、種々の分野で一段と多用される傾向にある。
【０００３】このようなリニアモータには、例えば複数
の永久磁石片を直線路に沿って配列させた磁石板により
該直線路沿いの表面領域に磁場を形成しておき、前記磁
石板の磁石片と電磁相互作用を行なう巻線を内蔵して磁
石板に対して直進路に沿う直動推力を発生させる電機子
を有するものがある。
【０００４】この種のリニアモータにおいては、モータ
の温度上昇により定格推力が制限されることから、リニ
アモータを冷却する冷却部材が設けられており、例えば
電機子の磁極部とは反対側に冷却配管を配設するように
して、コイルから鉄心を経て伝達された熱を冷媒を介し
て外部に逃してモータの温度上昇を抑制して定格推力の
低下を防止しているものがある。
【０００５】また、特開昭６３−１８９５６号公報に
は、Ｉ字状の鉄心を備え、コイルの下側に冷却管を備え
たリニアモータ用冷却装置が開示されている。この従来
のリニアモータは図７ないし図９に示すように、可動子
１と、固定電機子４より構成され、可動子１はキャリア
２と、このキャリア２の下面に固定された永久磁石３と
を備え、固定電機子４は、ベース５と、このベース５の
可動子１側の面より可動子１方向にＩ字状に突出する複
数のＩ字状歯６と、これらのＩ字状歯６の所定個数を纏
めたグループ毎に巻回され各グループのＩ字状歯を１つ
ずつずらして複数段に設けられたコイル７と、を備えて
いる。
【０００６】固定電機子４のベース上には、図７に示す
ように、冷却管８が隣接するＩ字状歯６間に１本ずつ設
けられている。この冷却管８は、図７のVIII−VIII線切
断平面図である図８に示すように、Ｉ字状歯６を縫うよ
うに配設された蛇行管８Ａであっても良いし、図９に示
すように、梯子状管８Ｂであっても良い。図８に示す蛇
行管８Ａにおいては、ガス状または液体状の冷媒が蛇行
管８Ａの一端、例えば図中右端から供給されて他端、例
えば左端に排出されるようにして循環されている。ま
た、図９に示す梯子状管８Ｂは、入口側ヘッダ８ａと、
出口側ヘッダ８ｂと、両ヘッダ８ａ，８ｂを橋絡する橋
絡部８ｃと、を備え、入口側ヘッダ８ａの右端側から供
給された冷媒が出口側ヘッダ８ｂの右端側に循環され
て、その際に橋絡部８ｃの入口側ヘッダ接続部から出口
側ヘッダ接続部へと冷媒が流れることにより電機子４の
発熱を冷却するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、リニアモー
タを工作機械において使用する場合、工場内における機
械の設置スペースの問題や、テーブル等の可動部の軽量
化等のために、機械全体をなるべくコンパクトに製造す
ることが望ましいため、駆動装置であるリニアモータも
また、その性能を維持しつつできるだけ小型化するよう
にしている。またリニアモータを工作機械の駆動装置と
して用いる場合、減速機構を介することなくリニアモー
タにより直接に移動体を高速度で移動させるため、大き
な推力を発生させる必要もある。
【０００８】このため、回転型モータと比較して経時的
な使用により高熱が発生し易いことになり、もしもリニ
アモータの冷却効率が悪い場合には、上述のようにリニ
アモータの温度上昇により定格推力が低下するという不
都合ばかりでなく、リニアモータそのものやリニアモー
タを取り付けた機械の部材への熱の伝導が起こり、送り
機構が熱変形して、位置決め精度や直進性能を著しく低
下させる虞れや不都合もある。
【０００９】また、例えば工作機械の場合、駆動装置で
あるリニアモータは、駆動力を正確に伝達し精密に位置
決めするためにベッド部材やテーブル部材の間など比較
的狭い空間に取り付けなくてはならず、取付場所の制約
ばかりでなくその大きさの点からも種々の制約を受ける
ことになる。さらに、リニアモータ自身が発する強力な
磁力のための磁性ゴミ対策のために、リニアモータが外
部に対して密閉されることが多いので、閉鎖的な空間の
中で熱が籠もり易くなることが多い。このため自然冷却
が困難な場合が多く、また上述した熱変形や定格推力の
低下等を生じさせないためにも、冷却手段を用いてリニ
アモータを充分に冷却する必要がある。
【００１０】上述の熱の発生に対する対策を充分に講ず
る必要性に加えて、工作機械に使用されるリニアモータ
では、０．０１〜１μｍ単位の高精度な位置決め制御を
行なうことができるように、どの位置であっても発生す
る駆動推力が均一であることが要求される。このため、
機械の送り機構に取付けることができるように、リニア
モータをできる限り小型化しつつ、リニアモータのトル
クリップルやコギングを極力小さなものにしなければな
らない。そこで、隣接する磁極鉄心上端の間隔を適度に
狭くして鉄心上の磁束密度が適切に分布するように構成
しなければならない。
【００１１】しかしながら、上述した従来のリニアモー
タ用冷却装置によれば、巻線に電圧を印加することによ
り発生するリニアモータの熱は、電機子の鉄心間に配設
された冷却配管や、継鉄部側に配設された冷却配管によ
って冷却しているために、発明者らの実験によれば工作
機械に用いる場合では上述の制約のため、渦電流により
鉄心に発生した熱や複数の巻線間に発生した熱を充分に
冷却することが困難であった。
【００１２】また、リニアモータの電機子を製造する際
に、予め鉄心が形成されているので冷却配管を鉄心間に
敷設した後にコイルを巻回する場合には、鉄心間に巻き
線機による作業領域を確保しておく必要があり、高密度
にコイルを巻き回すことが困難であると共に冷却配管を
コイル領域全体に密着させることが困難である。上記の
ような製造手順を入れ換えてコイルを巻き回した後に冷
却配管を取り付ける場合には、上述の公報に記載の複相
巻き式コイル構造では鉄心間に冷却配管を挿入すること
ができず部分的な冷却構造となる。
【００１３】一方、Ｉ字状歯の鉄心構造としては、特開
平５−８３９２３号公報に記載の単相巻リニア誘導モー
タのＩ字状歯の鉄心凹部にコイルを巻回したものが開示
されている。この公知例には電機子の冷却構造は開示さ
れておらず冷却についての課題が残されている。この種
の構造のリニアモータでは、効率的な冷却を行なうため
に熱変換容積の大きい冷却配管を鉄心間に挿入するスペ
ースを確保するために磁極の間隙を広く取る必要性が予
想されトルクリップルやコギングの問題も残されてい
る。また、冷却配管を鉄心間に挿入するときに鉄心に巻
かれたコイルに損傷を与える虞もある。
【００１４】このように、どちらの方式においても生産
性が上がらないという問題があり、要求される性能を維
持しつつ小型化されたリニアモータの電機子の生産性を
高めることが難しかった。
【００１５】また、他の先行技術として、矩形状コア
（突磁極部）の周囲にコイルを設け、この突磁極部とコ
イルとの間にコイル冷却用部材としてのボビンを設けた
リニアモータの冷却構造が、特開平９−１５４２７２号
公報に開示されている。しかしながら、このコイル冷却
用部材としてのボビンは、磁極部よりも熱伝導率の高い
例えばアルミニウム等の非磁性材料によりコイルの内側
で面接触するように形成されてはいるが、冷媒は少なく
ともボビンの一部を流通しているだけであり、また、ボ
ビンは単純な構造ではないためにその製造コスト、製造
の容易性についてさらに検討するべき課題が残されてい
る。
【００１６】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたものであり、コンパクトな構造によりリニアモー
タの電機子に発生する熱を効率的に冷却できると共に、
トルクリップルやコギング等が小さくて高精度の位置決
め制御特性を備え、製造が容易なリニアモータおよびそ
の製造方法を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の基本構成に係るリニアモータは、Ｉ
字状の電磁鋼板が積層されたコア状の鉄心と、この鉄心
の凹部に巻回されたコイルとからなる複数個の電機子を
整列配置させたリニアモータにおいて、前記電機子を冷
却する冷却部材が、隣り合う前記電機子の間隙を縫うよ
うに連続的に折り返されて配設された扁平中空状の扁平
冷却管により構成されていることを特徴としている。
【００１８】上記のように、Ｉ字状の特殊な形状をした
電磁鋼板を積層した鉄心の凹部にコイルを巻回すると共
にこのコイルの外側に扁平冷却管が直接当たるように配
設したので、発熱する可能性の最も高いコイルを近傍よ
り冷却することができ、最も効率の良い冷却を行なうこ
とが可能となる。また、冷却管を扁平にしてコイルに密
着させることにより、コイルばかりでなくこの扁平冷却
管も隣接するＩ字状鉄心の間隙の空間に収納することが
できるので、冷却効率の向上ばかりでなく冷却管配設ス
ペースの有効利用も可能となる。
【００１９】また、本発明の第２の基本構成に係るリニ
アモータは、複数個の永久磁石を列設した磁石板とＩ字
状の電磁鋼板が積層された鉄心とその凹部に巻回された
コイルとからなる複数個の電機子と前記電機子を冷却す
る冷却部材を備えたリニアモータにおいて、前記電機子
を冷却する冷却部材が、隣り合う前記電機子の間隙を略
閉塞して縫うように連続的に折り返されて配設された扁
平中空状の扁平冷却管により構成されていることを特徴
としている。
【００２０】上記のように複数の永久磁石よりなる磁石
板を備えると共に同期形リニアモータに本発明を適用し
ても第１の基本構成に係るリニアモータと同様に、冷却
効率の向上を可能にすることができ、また、Ｉ字状の鉄
心やコイルよりなる電機子の構造や扁平冷却管の構造は
同一であるので、この第２の基本構成に係るリニアモー
タによっても冷却効率の向上と冷却管配設スペースの有
効利用を図ることが可能となる。
【００２１】また、本発明の第３の基本構成に係るリニ
アモータは、複数個の永久磁石を列設した磁石板と鉄心
にコイルが巻回された複数個の電機子と前記電機子を冷
却する冷却部材を備えたリニアモータにおいて、磁石板
と対向する一端が所定の幅を有し、かつ他方端が複数個
の電機子を整列配置させるための所定の寸法に製作され
た略Ｉ字状形状の積層された電磁鋼板の鉄心を有し、前
記鉄心の凹部にコイルを巻回して製作された電機子と、
前記電機子を冷却する冷却部材が、少なくとも前記電機
子のコイル巻付け部を覆って隣り合う前記電機子の間隙
を縫うように前記電機子のコイル部の外周寸法に合わせ
て連続的に折り返された形状に予め成形された扁平中空
状の扁平冷却管と、前記扁平冷却管の折り返された間隙
に挿入された前記電機子と前記扁平冷却管を所定の位置
に固定するための固定プレートにより構成されているこ
とを特徴としている。
【００２２】このような構成を有する第３の基本構成に
係るリニアモータによれば、第１および第２の基本構成
に比べてより具体的な構成が限定されているので、冷却
効率が改善されると共にスペースの有効利用が図られた
リニアモータを容易に実施することが可能となる。ま
た、固定プレートを用いることにより、電機子の狭い間
隙への扁平冷却管の配設が容易になると共に、扁平冷却
管の端部の固定や折り返しを容易に行なうことができ、
作業性を向上させた電機子の冷却構造を提供することが
可能となる。
【００２３】上記第１ないし第３の基本構成において、
前記冷却部材は、その長尺方向に連通すると共に互いに
平行する多数の孔を有するアルミニウム押出し成形材よ
り成る冷却管により構成するようにしても良い。このよ
うな容易に入手可能な材料を用いると共に冷却管の構造
も簡単で加工も容易に行なえることから、製造コストの
低減と共にリニアモータ全体のコンパクト化を図ること
も可能となる。
【００２４】また、本発明に係るリニアモータの製造方
法は、Ｉ字状の電磁鋼板が積層された鉄心とその凹部に
巻回されたコイルとからなる複数個の電機子を整列配置
させたリニアモータの製造方法において、Ｉ字状の複数
枚の電磁鋼板を積層し、接着または溶接してコア状に形
成された鉄心の凹部に絶縁材を介してコイルを複数層に
巻回して個別電機子を形成するステップと、 前記電機
子のコイル巻付け部を覆う幅を少なくとも有する扁平中
空状の扁平冷却管を隣り合う前記電機子の間隙を埋める
ように前記電機子のコイル部の外周寸法に合わせて、か
つ前記電機子の取付ピッチに合わせて連続するＳ字状に
折り返して冷却部材を成形するステップと、前記電機子
を少なくとも１つを電機子取付ベースの所定箇所に仮固
定するステップと、前記仮固定された電機子に折り返さ
れた扁平冷却管間の間隙の開放している方向から差し込
み、そして所要数の前記電機子を順次残る間隙に挿入す
るステップと、前記扁平冷却管の一端を前記ベースの所
定箇所に固定すると共に、前記複数個の電機子をＳ字状
の折り返し部分に挿入した状態でＩ字状の鉄心の底部寸
法を基準長として整列配置させて所定の取付け位置に固
定するステップと、前記扁平冷却管の他端を所定の取付
箇所に位置決めして固定するステップとからなることを
特徴としている。
【００２５】このようなステップにより扁平冷却管を複
数列設されているＩ字状の電機子の隣接する２つの間隙
に密着した状態で隙間なく配設することができ、スペー
ス的に限られた部分に冷却効率の良い構造の扁平冷却管
を手際よく配設することができ、作業効率を大幅に向上
させることができると共に、鉄心，コイル，扁平冷却管
を限局された狭隘な空間にコンパクトに収納することが
でき、リニアモータの電機子側に無駄な空間を生じさせ
ないようにして、固定側，移動体側の何れに用いられて
もリニアモータ全体の小型化を図れる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るリニアモータ
およびその製造方法の実施形態について、添付図面を参
照しながら詳細に説明する。図１は本発明の好適な実施
形態に係るリニアモータおよびその製造方法を示す平面
図であり、ベースプレート上に取り付けられた電機子と
冷却部材との全体的な構成が示されている。
【００２７】図１において、リニアモータ１０は、ベー
スプレート１１上に取り付けられた電機子１２と冷却部
材としての扁平冷却配管２０とを備えており、電機子１
２の鉄心１３はＩ字状の例えば珪素鋼板からなる電磁鋼
板を積層して溶接または接着することにより構成されて
いる。電機子１２の詳細な構成は図３に示されており断
面Ｉ字状の鉄心１３の凹部に絶縁材１５を被覆した上か
らコイル１４を巻回することにより個々の電機子１２が
構成されている。
【００２８】Ｉ字状の鉄心１３は幅広になっており、図
２および図３に示すように、隣接する基部１３ａ同士を
互いに接するようにして、ねじ１６によりベースプレー
ト１１に取り付けられている。この基部１３ａの高さ
（図中、Ｈ１で示す）は隣接する基部の間に発生する磁
力線がこの部分を通過するときに、磁束が飽和しない程
度の高さに設定されている。また、鉄心１３の上端部１
３ｂはできるだけ幅広に形成されているが、ベースプレ
ート１１に取り付けられたときに隣同士の鉄心の隙間が
電機子１２に対向配置される磁石板の永久磁石との間隔
の２倍程度になるように形成されている。このようにし
て、隣接する鉄心１３間で磁束がショートするのを防止
しながら鉄心の上下端の幅をできるだけ広くすることに
よりトルクリップルを減少させるようにしている。ま
た、鉄心１３の底面部位の所定箇所には、この鉄心１３
をベースプレート１１にねじ止めするためのタップ孔１
３ｃが形成されている。
【００２９】前記電機子１２は、鉄心１３の中間部分の
くびれた凹部に成型品である前記絶縁材１５を嵌め込ん
でからコイル１４が巻回されており、巻線機により１つ
１つの鉄心１３にコイル１４を巻回するので、所定の巻
線数で高密度にかつ所定の厚さで巻回することができ、
個々の電機子１２の電磁特性が可及的に一定の値となる
ように形成される。このように、１つ１つの鉄心１３に
コイル１４を高密度に巻回することにより、このリニア
モータの推力が３個の鉄心毎にコイルを巻回する図７に
示した従来のリニアモータの推力よりも減少する割合を
小さくすることができる。
【００３０】絶縁材１５は、２枚１組の略Ｕ字形状の成
形品であり、鉄心１３の長尺方向の両端から鉄心１３の
凹部形状に沿うように差し込まれて、鉄心の凹部を覆う
ように位置決めされた後、巻線機によりコイル１４を巻
回することにより１つの電機子１２が形成される。した
がって、絶縁材１５の断面形状は、図３に示されるよう
に鉄心１３の凹部に沿うようにその上部側および下部側
においてコイル１４と鉄心１３の基部１３ａ、上部１３
ｂのそれぞれの内向側のテーパ面を電気的に絶縁するた
めに、上下に散開する形状となっている。絶縁材１５は
薄く成形できると共に熱伝導性が良く、電気的に確実な
絶縁性を有するように、例えば液晶ポリマー樹脂等によ
り成形されていることが望ましい。
【００３１】各鉄心１３に巻回されたコイル１４が、３
相式である場合には、モータ駆動装置のＵ，Ｖ，Ｗの３
相線のうちの何れかの相の線が１つの鉄心に巻回され、
これらＵ相，Ｖ相またはＷ相のコイルがＵ，Ｖ，Ｗ，
Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗ…と順に配列され、３相線に並
列に結線される。この３相線は、３相ケーブルとしてコ
イル側リニアモータの外側に引き出されるか、コイル側
リニアモータに固定された端子台に接続されて、モータ
駆動装置のＵ，Ｖ，Ｗの３相線に接続される。さらに、
ケーブル端子を取り付けるようにしても良い。一方、コ
イルの他端側は１つに纏められてモータ本体内で接続さ
れている。
【００３２】次に、本発明の１つの特徴としての冷却部
材について説明する。冷却部材としての扁平冷却配管２
０は、図１に示すように、Ｓ字状に連続的に折り曲げら
れた蛇行状の扁平配管となっており、その両端２０ａ，
２０ｂは第１のマニホールド２１と第２のマニホールド
２２に溶接されて配管されている。扁平冷却配管２０
は、例えば自動車のラジエータに用いられるものを採用
することができ、図３および図６に示すように、断面が
扁平で内部に多数の冷却液を循環させるための透孔２５
が扁平冷却配管２０の幅方向の全てにわたって形成され
ている。
【００３３】したがって、従来のパイプ形状の配管と比
較して配管内を流す冷却液量を充分に取ることができる
と共に発熱体に接する表面積を広く取ることができる。
扁平冷却配管２０の両端はマニホールド２１，２２の所
定高さ位置に設けられた長孔に挿入された状態でろう付
けされており、透孔２５はマニホールド２１，２２の配
管孔に冷却液が流通可能なように連通されている。この
ように、その長尺方向に連通すると共に互いに平行する
多数の孔を有する扁平冷却配管２０を用いることによ
り、マニホールドの一方から供給される冷却液が一方向
に淀みなく配管内を流れ他方のマニホールドから排出さ
れ効率的な冷却が図れる。
【００３４】電機子１２のコイル１４の周りには絶縁材
１６が巻かれている。この絶縁材は例えば接着剤が塗布
された絶縁材１５と同様のフィルムまたは絶縁紙テープ
が使用される。この絶縁材１６は、後述する組立工程に
おいて扁平冷却配管２０の間に電機子１２を挿入し固定
する時にコイルのエナメル塗料の損傷を防ぎ、扁平冷却
配管２０電機子１２との密着性を高める。また、ベース
プレート１１には、電機子１２の鉄心１３を固定するた
めのねじ（図示せず）用の孔１８が所定の位置に複数穿
設されている。
【００３５】以上のように構成された、鉄心１３とコイ
ル１４とを含むコイル側リニアモータはこれら全体を樹
脂によりモールドしている。モールド樹脂は、例えば熱
硬化性樹脂であるエポキシ系樹脂が用いられ、このエポ
キシ系樹脂は、後述するモールド工程の際に溶融してコ
イル１４と扁平冷却配管２０との間に浸透した後、反応
硬化したときにコイルや配管等の金属に対して優れた接
着性を有している。それに加えて、電気的な絶縁性も高
く、かつ機械的強度も大きいばかりでなく寸法安定性も
あり、高温となってもこれらの特性の低下は少ないこと
が確認されている。電機子１２を扁平冷却配管２０に挿
入する際に電機子１２に損傷を与える虞が無い挿入方法
を採用すれば、このエポキシ系樹脂によるモールドを完
璧に行なうことにより、前記絶縁材１６を設ける必要が
なくなる。
【００３６】次に、上記構成を有するリニアモータの製
造方法について主として図５に従い詳細に説明する。ま
ず、それぞれがＩ字状の複数枚の電磁鋼板を積層させて
から接着または溶接によりコア状に形成した後タップ孔
１３ｃを加工した鉄心１３を複数個、３相により駆動す
る場合には３の倍数個用意する。図５に示す製造方法に
おいては、鉄心は９個用意されている。この鉄心１３の
それぞれの凹部に絶縁材（図３の符号１５）を嵌めこん
だ後、巻線機によりそれぞれの単相コイル１４を複数層
に巻回して複数の９個の個別電機子１２を形成する。こ
のとき、コイル１４を鉄心１３に巻回した後で、図３に
示されるように、コイル１４の外周側にも絶縁材１６を
巻き付けておく。
【００３７】扁平冷却配管２０を図５に示す所要の寸法
形状に予備成形した後、配管２０の両端を溶接等の固定
手段により第１および第２のマニホールド２１，２２に
設けられた長孔に固定する。このマニホールド２１と扁
平冷却配管２０の高さ方向の固定位置は、配管２０をベ
ース１１上に取付けて電機子１２の鉄心１３をベース１
１に固定するときに、鉄心１３の基部１３ａと配管２０
とが衝突しない高さすなわち図３のＨ１より上方の高さ
位置である。
【００３８】次に、ベース１１の両端の位置に電機子１
２をネジ１９により仮止めして取付ける。そして、先に
仮止めされた電機子１２に合せて両端にマニホールドが
取付けられた扁平冷却配管２０を側面方向から移動させ
て略所定の位置に位置決めする。次に、残りの７つの電
機子を順次図中の上方側に開放された３つの蛇行部分に
３つの電機子１２を挿入し、図中の下方側に開放された
４つの蛇行部分に４つの電機子１２を挿入していく。こ
の冷却部材の蛇行部分は成形機により予めコイル外周の
寸法に成形されており、挿入した複数個の電機子１２を
長手方向に整列させる案内として働き、挿入後はそれぞ
れの電機子は矩形板状のベースプレート１１上の所定位
置に位置決めされる。この状態でＩ字状の鉄心１３の底
部寸法を基準長として整列配置された状態となってい
る。ベース１１に穿設された孔１８の位置と鉄心１３の
固定用のタップ孔１３ｃと一致している。
【００３９】このとき、電機子１２を図中の上下両方向
から扁平冷却配管２０の蛇行部分に挿入するのは、図３
に示すように鉄心１３の基部１３ａと先端部１３ｂが扁
平冷却配管２０の蛇行部分よりも幅広の形状となってい
るからである。扁平冷却配管２０の蛇行部分の幅が、鉄
心１３の凹部にコイル１４を巻回した電機子１２コイル
１４の幅よりも同じか僅かに広めになるように蛇行部分
が折り返されている。扁平冷却配管２０は可塑性の材質
で作られているが僅かな弾力性を有しており、コイル挿
入時に幅を調整することもでき電機子１２のコイルに損
傷を与える虞がない。また、１つ１つの電機子１２は、
コイル１４が単独で一定の厚さになるように正確に巻回
されているので、コイルの巻幅が一定となるコイル１４
の側面の大部分が扁平冷却配管２０に接することにな
る。
【００４０】その後、必要に応じて扁平冷却配管２０の
各部が個別の電機子１２のコイル１４の側面に確実に対
接するように扁平冷却配管２０の位置を直し、マニホー
ルド２１をベースプレート１１に固定する。そして、全
ての電機子１２を所定の位置にネジにより固定する。次
に図５に示すように、折り返し部材２３を取付けた後に
折り返し部材２３の箇所から矢印のように当板を用いて
大きく折り曲げると、第２のマニホールド２２側の配管
２０が、下側から挿入した４つの電機子１２の挿入口を
塞ぐような位置になり、マニホールド２２はベースプレ
ート１１の、図中の右下隅に固定される。このように扁
平冷却配管２０を折り返し部材２３から折り返してベー
スプレート１１の同じ側に配管する。
【００４１】図６は、ここまでのステップで組み立てら
れたリニアモータの外観を示す斜視図であり、図５の矢
印VIの方向から眺め、一部切り欠いて示したものであ
る。扁平冷却配管２０は、電機子１２のコイル１４に密
着するようにして隣接する電機子１２間を縫うように蛇
行して設けられている。このような構造によれば、コイ
ル１４に冷却部材が当接していない箇所は蛇行部分の一
方側の開放箇所のみということになる。蛇行部分の他方
側の開放箇所は、折り返し部材２３により折り返されて
きて第２のマニホールド２２（図６では図示せず）に連
通する扁平冷却配管により開放箇所を塞がれるような状
態になっているので、この部分は問題なく冷却される。
なお、開放されている側に別途同種の扁平配管を用いて
外周を包囲するようにすれば一層冷却効果が期待でき
る。
【００４２】次に、コイル１４の一端を１ヶ所に纏めて
接続し、他端を３相線にそれぞれ並列に接続する。３相
線の入力側（供給側）は後の工程によりモールドされる
ので少し余裕を持たせて長めの３相ケーブル線としてコ
イル側リニアモータの外側に出されている。このように
して組み立てられたコイル側リニアモータに型枠が載せ
られて、鉄心１３の上端部１３ｂの上面が埋没するまで
モールド樹脂が注入されると、上記の３相ケーブル線を
除いてコイル１４、扁平冷却配管２０が樹脂に浸漬され
る。この状態で加熱すると、モールド樹脂が溶融して流
動性を呈し、やがて反応固化することになる。例えば、
上記モールド樹脂では５０℃程度から流動性を呈してコ
イル１４と扁平冷却配管２０の間に樹脂が浸透する。そ
の後、１５０℃程度にまで加熱すると樹脂が熱により硬
化してコイル１４や扁平冷却配管２０に接着される。
【００４３】以上のようにしてモールドされたリニアモ
ータは、冷却された後にフライス盤等により所定の寸法
になるように上面を切除し、鉄心１３の上面を露出させ
る。コイル１４の３相ケーブル線は、そのまま３相ケー
ブル線として外に出しておくか、または、コイル側リニ
アモータに取り付ける端子台（図示せず）に接続してリ
ニアモータとして用いられることになる。
【００４４】以上のようにして組み立てられた本発明に
係るリニアモータにおいて、コイル１４で発生した熱が
扁平冷却管に伝導する様子について図４を参照しながら
説明する。図４は、図３と同一構成に対してコイル１４
で発生した熱が太線矢印のようにして冷却部材に伝搬
し、冷却されていく様子を示している。図４において、
コイル１４で発生した熱は、まず横方向に矢印のように
電機子１２の外側に向かって伝導し、扁平冷却配管２０
の孔２５を流れる冷媒によって冷却される。またコイル
４で発生した熱は、鉄心１３の本体内部にも伝導する
が、鉄心１３はＩ字状の形状をしているために、基部１
３ａや上端部１３ｂの方向に徐々に伝導し、扁平冷却配
管２０の上下の端部側で鉄心１３の基部１３ａと上端部
１３ｂとに最も近接している部分でも熱の伝導が行なわ
れている。
【００４５】このように、コイル１４の表面側全体を扁
平冷却配管２０が覆うような構成となっているので、コ
イル１４の冷却は最も効率良く行なわれることになる
が、さらに、鉄心１３の本体内部方向に伝導された熱や
鉄心で発生した熱も、鉄心１３の基部１３ａや上端部１
３ｂの幅広の部分を介して扁平冷却配管２０に伝えられ
るので、鉄心１３の冷却も効率よく行なわれることにな
り、電機子１２全体として極めて優れた冷却効果を発揮
することができる。
【００４６】なお、上記実施形態の説明においては、３
相同期形リニアモータを例にとって説明したが、同期制
御のために対向する永久磁石列の位置を検出してフィー
ドバックを行なう検出手段については、従来と同様の構
成により実施することができる。また、移動体が永久磁
石列を備えず、単に誘導体である誘導形リニアモータに
おいてもコイル側リニアモータと同様な構成とすること
ができる。
【００４７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
リニアモータによれば、鉄心にコイルを巻回し製作され
た電機子をコイルの外周形状寸法にあわせて予め成形さ
れた可塑性の扁平冷却管の蛇行部分の間に挿入して組み
付けることができるので、コイルをＩ字状の鉄心の凹部
に可能な限り高密度にかつ所定の幅で巻回することがで
きると共に、このコイルおよび珪素鋼板の鉄心の上下両
端部にまでわたって扁平冷却管が略々全面で当接するこ
とになり、コイルの発熱をより効果的に冷却することが
できると共に、これによりリニアモータの推力を低下さ
せることがなく、トルクリップルやコギングの発生も防
止することができる。また、鉄心の上端を幅広に形成し
ても組立の際の支障がないので、鉄心の上面を最大限に
広げることができる。
【００４８】また、本発明によるリニアモータの製造方
法によれば、扁平冷却管を複数列設されているＩ字状の
電機子の隣接する２つの間隙に密着した状態で隙間なく
配設することができ、スペース的に限られた部分に冷却
効率の良い構造の扁平冷却管を手際よく配設することが
でき、コイルに損傷を与える虞なく作業効率を大幅に向
上させることができると共に、鉄心，コイル，扁平冷却
管を限局された狭隘な空間にコンパクトに収納すること
ができ、リニアモータの電機子側に無駄な空間を生じさ
せないようにして、固定側，移動体側の何れに用いられ
てもリニアモータ全体の小型化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるリニアモータの概
略構成を示す平面図。
【図２】図１に示されたリニアモータの正面図。
【図３】１つの個別電機子を冷却管と併せて示す拡大断
面図。
【図４】本発明の第１実施形態におけるコイルで発生し
た熱の冷却配管への伝達を示す部分拡大断面図。
【図５】本発明の第２実施形態に係るリニアモータの製
造方法を示す分解平面図。
【図６】図５の矢印VI方向から見たリニアモータを示す
斜視図。
【図７】従来のリニアモータ用冷却装置の構成を示す正
面図。
【図８】図７のVIII−VIII線切断の第１の構成の冷却管
を示す平面図。
【図９】図７のVIII−VIII線切断の第２の構成の冷却管
を示す平面図。
【符号の説明】
１１ ベースプレート １２ 電機子 １３ 鉄心 １３ａ 基部 １３ｂ 先端部 １３ｃ タップ孔 １４ コイル １５ 絶縁材 １８ 孔 ２０ 扁平冷却管 ２０ａ 一端 ２０ｂ 他端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H609 BB03 BB08 BB18 PP02 PP06 PP07 PP08 PP09 QQ03 QQ04 QQ05 QQ09 QQ18 RR27 RR37 5H641 BB06 GG02 GG03 GG04 GG08 GG10 GG11 GG12 HH01 HH02 HH03 HH12 JB05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｉ字状の電磁鋼板が積層された鉄心とその
    凹部に巻回されたコイルとからなる複数個の電機子を整
    列配置させたリニアモータにおいて、 前記電機子を冷却する冷却部材が、隣り合う前記電機子
    の間隙を縫うように連続的に折り返されて配設された扁
    平中空状の扁平冷却管により構成されていることを特徴
    とするリニアモータ。
  2. 【請求項２】複数個の永久磁石を列設した磁石板とＩ字
    状の電磁鋼板が積層された鉄心とその凹部に巻回された
    コイルとからなる複数個の電機子と前記電機子を冷却す
    る冷却部材を備えたリニアモータにおいて、 前記電機子を冷却する冷却部材が、隣り合う前記電機子
    の間隙を略閉塞して縫うように連続的に折り返されて配
    設された扁平中空状の扁平冷却管により構成されている
    ことを特徴とするリニアモータ。
  3. 【請求項３】複数個の永久磁石を列設した磁石板と鉄心
    にコイルが巻回された複数個の電機子と前記電機子を冷
    却する冷却部材を備えたリニアモータにおいて、 磁石板と対向する一端が所定の幅を有し、かつ他方端が
    複数個の電機子を整列配置させるための所定の寸法に製
    作された略Ｉ字状形状の積層された電磁鋼板の鉄心を有
    し、前記鉄心の凹部にコイルを巻回して製作された電機
    子と、 前記電機子を冷却する冷却部材が、少なくとも前記電機
    子のコイル巻付け部を覆って隣り合う前記電機子の間隙
    を縫うように前記電機子のコイル部の外周寸法に合わせ
    て連続的に折り返された形状に予め成形された扁平中空
    状の扁平冷却管と、 前記扁平冷却管の折り返された間隙に挿入された前記電
    機子と前記扁平冷却管を所定の位置に固定するための固
    定プレートにより構成されていることを特徴とするリニ
    アモータ。
  4. 【請求項４】前記冷却部材は、その長尺方向に連通する
    と共に互いに平行する多数の孔を有するアルミニウム押
    出し成形材により形成されていることを特徴とする請求
    項１、２及び３の何れかに記載のリニアモータ。
  5. 【請求項５】Ｉ字状の電磁鋼板が積層された鉄心とその
    凹部に巻回されたコイルとからなる複数個の電機子を整
    列配置させたリニアモータの製造方法において、 Ｉ字状の複数枚の電磁鋼板を積層し、接着または溶接し
    てコア状に形成した鉄心の凹部に絶縁材を介してコイル
    を複数層に巻回して個別電機子を形成するステップと、 前記電機子のコイル巻付け部を覆う幅を少なくとも有す
    る扁平中空状の扁平冷却管を隣り合う前記電機子の間隙
    を埋めるように前記電機子のコイル部の外周寸法に合わ
    せて、かつ前記電機子の取付ピッチに合わせて連続する
    Ｓ字状に折り返して冷却部材を成形するステップと、 前記電機子の少なくとも１つを電機子取付ベースの所定
    箇所に仮固定するステップと、 前記仮固定された電機子に折り返された扁平冷却管間の
    間隙の開放している方向から差し込み、そして所要数の
    前記電機子を順次残る間隙に挿入するステップと、 前記扁平冷却管の一端を前記ベースの所定箇所に固定す
    ると共に、前記複数個の電機子をＳ字状の折り返し部分
    に挿入した状態でＩ字状の鉄心の底部寸法を基準長とし
    て整列配置させて所定の取付け位置に固定するステップ
    と、 前記扁平冷却管の他端を所定の取付箇所に位置決めして
    固定するステップと、 を備えることを特徴とするリニアモータの製造方法。
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