JP2002171742A

JP2002171742A - コイル可動型リニアモータ及びその移動子の製造方法

Info

Publication number: JP2002171742A
Application number: JP2000364553A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Matsuoka; 雄一郎松岡
Original assignee: Shicoh Engineering Co Ltd
Current assignee: Shicoh Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2002-06-14
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JP4303414B2

Abstract

(57)【要約】【課題】移動子に埋め込まれた界磁コイルの冷却の向上
を図ることができるコイル可動型リニアモータ及びその
移動子の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明のコイル可動型リニアモータ１は、
Ｎ極及びＳ極の磁極を交互に直線状に配置した固定子３
と、界磁コイル１９を設けた移動子５とを備え、移動子
５は樹脂材中に界磁コイル１９を埋め込んであり、移動
子５には、樹脂材中にコイル冷却用の通風孔３３を形成
してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル可動型リニ
アモータ及びその移動子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、リニアモータには、界磁コイル
側を固定子としマグネット側を移動子としたマグネット
可動型リニアモータと、界磁コイル側を移動子としマグ
ネット側を固定子としたコイル可動型リニアモータとが
ある。

【０００３】これらのリニアモータにおいて、界磁コイ
ルに電流を流すとコイルは電気抵抗を有するため発熱し
て高温になると共に、界磁コイルの温度が上昇するとそ
の電気抵抗も大きくなってしまう性質がある。

【０００４】従って、界磁コイルの温度が高温になる
と、電気抵抗が上昇してコイルに流れる電流を妨げるの
で、推力が低下するという不都合がある。

【０００５】かかる不都合に対して、界磁コイルの冷却
を図るため、界磁コイルに空気を吹き付けたり、界磁コ
イルにヒートパイプを接触させたり、界磁コイルの近傍
に水を流したりして、コイルの熱を外部に逃がすことが
考えられるが、界磁コイルを固定子としているマグネッ
ト可動型リニアモータではともかく、界磁コイルを移動
子としているコイル可動型リニアモータに適用するのは
困難である。

【０００６】一方、従来のコイル可動型リニアモータで
は、図１０に示すように、界磁コイルを樹脂材に埋め込
んだ移動子本体１０１と、移動子本体１０１の一側部を
把持するアルミニウム製のカバー１０３を設け、このカ
バー１０３に、移動方向に沿って貫通する通風孔１０５
を穿け、通風孔１０５に送風管１０７を接続して、移動
子１０１の冷却を図っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カバー１０３
の通風孔１０５に空気を送風して移動子本体１０１を冷
却する従来技術では、界磁コイルは樹脂材に埋め込まれ
ているため、樹脂材が界磁コイルとカバー１０３との間
を断熱してしまい、カバー１０３に伝達される熱量が小
さく、カバー１０３の冷却を図れても界磁コイルの冷却
を効果的におこなうことができないという問題があっ
た。

【０００８】そこで、本発明は、移動子に埋め込まれた
界磁コイルの冷却の向上を図ることができるコイル可動
型リニアモータ及びその移動子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、Ｎ極及びＳ極の磁極を交互に直線状に配置した固定
子と、界磁コイルを設けた移動子とを備え、移動子は樹
脂材中に界磁コイルを埋め込んであるコイル可動型リニ
アモータにおいて、前記移動子は、樹脂材中に通風孔を
形成してあることを特徴とする。

【００１０】この請求項１に記載の発明では、移動子に
は、樹脂材中に通風孔を形成しているので、通風孔に空
気を流通させることにより、界磁コイルの発熱による熱
を外部に排出する。従って、界磁コイルの熱を効果的に
排熱でき、熱によるリニアモータの推進力の低下を防止
できる。

【００１１】しかも、移動子には樹脂材中に通風孔を形
成するだけであるから、構成が簡易である。

【００１２】尚、移動子の一側部には、金属製のカバー
を設けてもよいし、設けなくてもよい。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、通風孔は、移動子の移動方向の一端面
の一側部から界磁コイルが配置された領域の周囲を通っ
て、前記一端面の他側部に戻る略コ字形状の連通孔であ
ることを特徴とする。

【００１４】この請求項２に記載の発明は、請求項１に
記載の発明と同様な作用効果を奏すると共に、通風孔
は、界磁コイルを取り巻くように、界磁コイルの配置さ
れた領域の周囲に設けているので、界磁コイル全体の熱
を通風孔が受け易く、更に効果的に界磁コイルの冷却を
図ることができる。

【００１５】請求項３に記載の発明は、諸求項２に記載
の発明において、通風孔は、移動子の一側部の横孔と他
側部の横孔とを連通する上下方向の縦孔を複数備えるこ
とを特徴とする。

【００１６】この請求項３に記載の発明は、請求項２に
記載の発明と同様な作用効果を奏すると共に、通風孔
は、界磁コイルが配置された領域を横断する複数の縦孔
を設けているので、界磁コイルの領域に通風箇所が増え
ると共に通風孔の受熱面積も増えるので、更に界磁コイ
ルの冷却能力を高めることができる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、通風孔は、移動子の一側部及び他側部
の少なくとも一方に設けてあり且つ移動子の移動方向に
沿う直線状の貫通孔であることを特徴とする。

【００１８】この請求項４に記載の発明は、請求項１に
記載の発明と同様な作用効果を奏すると共に、通風孔を
直線状の貫通孔としているので、移動子の水平移動に伴
い、通風孔に空気が流れるので、空気供給手段が必要な
く、構成を簡易にできると共に製造コストも低減でき
る。

【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の発明において、通風孔内には、界磁コ
イルが露出されていることを特徴とする。

【００２０】この請求項５に記載の発明は、請求項１〜
４のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏すると
共に、通風孔には、樹脂材に埋め込まれた界磁コイルが
露出されるので、界磁コイルの熱は、直接通風孔に放熱
され、空気を媒体にして排熱される。従って、界磁コイ
ルの熱の移動が樹脂材により低減されるのを防止でき、
界磁コイルの冷却能力を高めることができる。

【００２１】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれかに記載の発明において、通風孔の断面形状を、
通風孔の近傍に位置する界磁コイル部分の配置に沿った
多角形形状としたことを特徴とする。

【００２２】この請求項６に記載の発明は、請求項１〜
５のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏すると
共に、通風孔の断面を、通風孔の近傍にある界磁コイル
部分の配置形状に沿う多角形形状にしているので、界磁
コイルからの受熱面積を大きくでき、更に、界磁コイル
の冷却能力を高めることができる。

【００２３】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６に
記載のコイル可動型リニアモータにおける移動子の製造
方法であって、界磁コイルの一端部及び他端部に曲げ部
が形成されており、界磁コイルの一部を重ねるようにし
て隣り合わせに配置し、隣り合う界磁コイルの曲げ部が
対峙する対峙空間を形成しており、対峙空間に保持棒を
挿通した後、型内に配置し、型内に樹脂材を注入してモ
ールド成形した後、保持棒を抜いて通風孔を形成したこ
とを特徴とする。

【００２４】この請求項７に記載の発明は、界磁コイル
の一端及び他端に保持棒を配置して、モールド成形する
ことにより、容易に通風孔が形成できると共に、モール
ド成形時に型内に界磁コイルを保持棒に吊るすことによ
り、成形型内に界磁コイルを浮かせることができるの
で、界磁コイルの周囲に略均等に樹脂材を注入できる。
従って、界磁コイルの周囲における樹脂材の厚みを均等
にできると共に、界磁コイルが樹脂材から外に露出する
のを防止できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明するが、まず、図１乃至図６を参照して、本発明の第
１実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に
かかるコイル可動型リニアモータの分解斜視図であり、
図２は移動子本体の斜視図であり、図３は図２に示す移
動子本体の正面図であり、図４は図２に示す移動子本体
の縦断面図であり、図５は移動子本体の製造工程を示す
図であり、図６は移動子本体の製造におけるモールド成
形工程を示す斜視図である。

【００２６】本実施の形態にかかるコイル可動型リニア
モータ１は、固定子３と移動子５とから構成されてお
り、移動子５が固定子３に沿って直線状に移動可能に設
けられている。

【００２７】固定子３は、断面略コ字形状のヨーク６の
内壁にＮ極及びＳ極の磁極が交互になるように、磁石７
を直線状に並べて配置している。この固定子３は、対峙
する磁石列９、１１間に移動子５が直線状に移動する移
動空間１３を形成している。

【００２８】移動子５は、移動子本体１５とカバー１７
とを備えており、移動子本体１５は樹脂材２５中に界磁
コイル１９が埋め込まれている（図４参照）。移動子本
体１５は、図２に示すように、一側部２７及び他側部２
９の巾が広く中間部３１が平板状であり全体としてレー
ル形状をしている。

【００２９】界磁コイル１９は、図５の（ａ）に示すコ
イル単体１９ａを複数個隣り合わせに並べると共に隣り
合うコイル単体１９ａを重ねている。コイル単体１９ａ
は、両端部に曲げ部２１を形成しており、隣り合うコイ
ル単体１９ａの曲げ部２１が互いに対峙空間を空けて対
峙している。

【００３０】移動子本体１５には、界磁コイル１９の発
熱による熱を排出するための通風孔３３が形成されてい
る。この通風孔３３は、一側部の横孔３５と、他側部の
横孔３７と、一側部の横孔３５と他側部の横孔３７とを
連通する縦孔３９とから構成されており、これらの一側
部の横孔３５と他側部の横孔３７と縦孔３９とで界磁コ
イルの配置領域の周囲を囲んでいる。このように、通風
孔３３が界磁コイル１９の周囲全体を囲むことにより、
界磁コイル１９で生じる熱を通風孔３３が効果的に受け
ることができ、排熱効果を高めることができると共に、
界磁コイル１９全体を効果的に冷却することができる。

【００３１】通風孔３３は、断面形状が円形であり、図
４に示すように、一側部の横孔３５と他側部の横孔３７
とは、界磁コイル１９の曲げ部２１に挟まれて位置して
おり、界磁コイルの曲げ部２１から熱伝導を受け易い。
しかも、本実施の形態では、界磁コイル１９の曲げ部２
１は、通風孔３３内に露出しており、更に空気とコイル
とが直接接触するので伝熱効率に優れている。

【００３２】一側部の横孔３５と他側部の横孔３７と
は、それぞれ移動子５の移動方向における一端面４１に
開口されており、一側部の横孔３５の開口には空気供給
管４３が接続されて通風孔に空気が送られている。

【００３３】次に、移動子５の製造方法を説明する。ま
ず、図５の（ａ）に示すコイル単体１９ａを複数個隣り
合わせに配置すると共に、各コイル単体１９ａを嵌合し
て界磁コイル１９を形成する。コイル単体１９ａの両端
にある曲げ部２１は、交互に空間を挟むように位置し、
曲げ部２１、２１間に対峙空間２３を形成する。

【００３４】続いて、図５の（ｂ）に示すように、保持
棒４５を対峙空間２３に挿入して取り付け、図６に示す
ように、成形型４７内に保持棒４５付きの界磁コイル１
９を配置する。成形型４７には、保持棒４５の係止部４
９があり、成形型内に界磁コイル１９が吊り下げられた
状態になり、型内面と界磁コイルとの間に樹脂注入空間
を形成する。

【００３５】その後、成形型内に樹脂を注入し、樹脂が
固まったところで、成形型４７を開くと共に保持棒４５
を引き抜く。尚、図示していないが、図６において、縦
方向にも縦孔３９用の棒部材を挿通しておき、樹脂が固
まったところで引き抜く。

【００３６】これにより、図２に示すように、一側部の
横孔３５、他側部の横孔３７及び縦孔３９が連通する略
コ字形状の通風孔３３を形成した移動子本体１５を得、
次に、移動子本体１５にカバー１７を取り付けて、移動
子５とする。

【００３７】次に、本実施の形態の作用を説明する。コ
イル可動型リニアモータ１は、移動子５の界磁コイル１
９に通電すると磁界を形成して、固定子３の磁石７の磁
力の作用を受けて、移動空間１３を直線方向に移動す
る。

【００３８】移動子５には、空気供給管４３から空気が
通風孔３３に供給されており、界磁コイル１９で発生し
た熱を排熱している。即ち、通風孔３３では、一側部横
孔３５、縦孔３９、他側部の横孔３７を通って、界磁コ
イル１９の周囲を冷却空気が流れ、界磁コイル１９で生
じた熱を通風孔３３内の空気が受けて、熱交換された空
気を排気する。これにより、界磁コイル１９の温度上昇
が抑制され、コイルの電気抵抗の上昇を防止できるの
で、熱による移動子５の推進力の低下を防止し、高い推
進力を維持することができる。

【００３９】しかも、通風孔３３では、界磁コイルが露
出されているので、界磁コイル１９の熱を直接受けるこ
とができ、冷却能力に優れる。また、通風孔３３は、界
磁コイル１９の曲げ部２１に囲まれているので受熱量が
大きく、この点でも冷却能力が高い。

【００４０】以下に、本発明の他の実施の形態について
説明するが、以下に説明する他の実施の形態では上述し
た実施の形態と同一部分には同一の符号を付してその部
分の詳細な説明を省略し、上述した実施の形態と異なる
点を主に説明する。

【００４１】図７に示す第２実施の形態では、一側部の
横孔３５と他側部の横孔３７との間に複数の補助縦孔５
１を設けている点が異なる。この第２実施の形態では、
更に冷却能力を高めることができる。

【００４２】図８に示す第３実施の形態では、一側部の
横孔３５と他側部の横孔３７とを連通させないでそれぞ
れ独立の貫通孔にすると共に、空気供給管を接続しない
構成としたものである。この第３実施の形態では、移動
子５が移動することにより、一側部の横孔３５と他側部
の横孔３７との空気の流れが生じて、排気することにな
る。従って、空気供給手段が不要であるから、構成が簡
易である。

【００４３】本発明は、上述した実施の形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であ
る。

【００４４】例えば、通風孔３３は、円形に限らず、図
９に示すように、通風孔を囲む界磁コイルの配置にあわ
せて（ａ）に示すような五角形や（ｂ）に示すような楕
円形として、受熱面積を大きくしてもよい。

【００４５】更に、通風孔３３は、並列に複数本形成す
るものであって良い。

【００４６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、移動子
には、樹脂材中に通風孔を形成しているので、界磁コイ
ルの熱を効果的に排熱でき、熱によるリニアモータの推
進力の低下を防止できる。

【００４７】移動子には、樹脂材中に通風孔を形成する
だけであるから、構成が簡易である。

【００４８】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明と同様な効果を奏すると共に、通風孔は、
界磁コイルを取り巻くように設けているので、界磁コイ
ルの冷却能力を高めることができる。

【００４９】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明と同様な効果を奏すると共に、通風孔は界
磁コイルの領域に通風箇所が増えると共に通風孔の受熱
面積も増えるので、更に界磁コイルの冷却能力を高める
ことができる。

【００５０】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明と同様な効果を奏すると共に、通風孔を直
線状の貫通孔としているので、移動子の水平移動により
通風孔に空気を流すことができ、空気供給手段が必要な
く、構成を簡易にできると共に製造コストも低減でき
る。

【００５１】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
〜４のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏すると共
に、通風孔には、樹脂材に埋め込まれた界磁コイルが露
出されるので、界磁コイルの冷却能力を高めることがで
きる。

【００５２】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
〜５のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏すると共
に、通風孔の断面を界磁コイルの配置形状に沿う形状に
しているので、界磁コイルからの受熱面積を大きくで
き、更に、界磁コイルの冷却能力を高めることができ
る。

【００５３】請求項７に記載の発明によれば、界磁コイ
ルの一端及び他端に保持棒を配置して、モールド成形す
ることにより、容易に通風孔が形成できると共に、モー
ルド成形時に型内に界磁コイルを保持棒に吊るすことに
より、界磁コイルの周囲における樹脂材の厚みを均等に
できると共に、界磁コイルが樹脂材から外に露出するの
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるコイル可動型リニ
アモータの分解斜視図である。

【図２】移動子本体の斜視図である。

【図３】図２に示す移動子本体の正面図である。

【図４】図２に示す移動子本体の縦断面図である。

【図５】移動子本体の製造工程を示す斜視図である。

【図６】移動子本体の製造におけるモールド成形工程を
示す斜視図である。

【図７】第２実施の形態にかかる移動子本体の斜視図で
ある。

【図８】第３実施の形態にかかる移動子本体の斜視図で
ある。

【図９】本実施の形態の変形例にかかる通風孔の断面図
である。

【図１０】従来のコイル可動型リニアモータの分解斜視
図である。

【符号の説明】

１コイル可動型リニアモータ３固定子５移動子７磁石１５移動子本体１９界磁コイル２１曲げ部３３通風孔３１軸３５一側部の横孔３７他側部の横孔３９縦孔４５保持棒４７成形型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H603 AA12 BB01 BB15 CA02 CA05 CB01 CC14 CC19 CD21 EE10 FA01 FA16 5H615 AA01 BB01 PP02 SS44 TT26 5H641 BB06 BB18 GG03 GG05 GG07 GG11 GG12 HH02 HH06 JB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ極及びＳ極の磁極を交互に直線状に配
置した固定子と、界磁コイルを設けた移動子とを備え、
移動子は樹脂材中に界磁コイルを埋め込んであるコイル
可動型リニアモータにおいて、前記移動子は、樹脂材中に通風孔を形成してあることを
特徴とするコイル可動型リニアモータ。
【請求項２】通風孔は、移動子の移動方向の一端面の
一側部から界磁コイルが配置された領域の周囲を通っ
て、前記一端面の他側部に戻る略コ字形状の連通孔であ
ることを特徴とする請求項１に記載のコイル可動型リニ
アモータ。
【請求項３】通風孔は、移動子の一側部の横孔と他側
部の横孔とを連通する上下方向の縦孔を複数備えること
を特徴とする請求項２に記載のコイル可動型リニアモー
夕。
【請求項４】通風孔は、移動子の一側部及び他側部の
少なくとも一方に設けてあり且つ移動子の移動方向に沿
う直線状の貫通孔であることを特徴とする請求項１に記
載のコイル可動型リニアモータ。
【請求項５】通風孔内には、界磁コイルが露出されて
いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
コイル可動型リニアモータ。
【請求項６】通風孔の断面形状を、通風孔の近傍に位
置する界磁コイル部分の配置に沿った多角形形状とした
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコイ
ル可動型リニアモータ。
【請求項７】請求項１〜６に記載のコイル可動型リニ
アモータにおける移動子の製造方法であって、界磁コイ
ルの一端部及び他端部に曲げ部が形成されており、界磁
コイルの一部を重ねるようにして隣り合わせに配置し、
隣り合う界磁コイルの曲げ部が対峙する対峙空間を形成
しており、対峙空間に保持棒を挿通した後、型内に配置
し、型内に樹脂材を注入してモールド成形した後、保持
棒を抜いて通風孔を形成したことを特徴とする移動子の
製造方法。