JP2005295677A

JP2005295677A - リニアモータ用電機子及びその製造方法

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Publication number: JP2005295677A
Application number: JP2004106698A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sugita; 聡杉田; Yasushi Misawa; 康司三澤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】冷却管により励磁巻線の放熱を十分に行え、しかも冷却管を容易に形成でき、冷却管の占有体積を小さくできるリニアモータ用電機子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】電機子コア１のスロット１１内に冷却管５の一部を挿入する。基体部ＷＪ１と基体部ＷＪ１から突出する挿入部ＷＪ２とを有する冷却管加工用治具ＷＪを用意する。挿入部ＷＪ２の先端部ＷＪ６は、後の工程で励磁巻線３と接触する冷却管５の管壁部分の外面形状を励磁巻線３との接触面積を増大させることができる平坦面形状にするために必要な平坦面形状を有している。スロット１１内に挿入部ＷＪ２を挿入し、挿入部ＷＪ２の先端部ＷＪ６でスロット１１内に位置する冷却管５の部分をスロット１１の底面１１ａ側に押しつけて、冷却管５の管壁部分５ｄの外面５ｅの形状を平坦面形状に変形する。
【選択図】図４

Description

本発明は、リニアモータ用電機子及びその製造方法に関するものである。

米国特許第５，９１０，６９１号（特許文献１）には、交互に並ぶ複数の極歯と複数のスロットとを備えた電機子コアと、スロット内に一部が配置されて極歯を励磁する励磁巻線とを備えたリニアモータ用電機子が示されている。この種のリニアモータ用電機子では、励磁巻線が高熱を発生するおそれがある。そこで、励磁巻線の一部と接触する金属製の冷却管をスロットの底面に一部が沿うように配置して、励磁巻線の放熱を図っている。そして、本文献の図１３及び図１４には、励磁巻線と接触する冷却管の管壁部分の外面形状が励磁巻線との接触面積を増大させることができる平坦面形状になっている冷却管が示されている。この冷却管は、押出し成形により作られている。
米国特許第５，９１０，６９１号（図１３，図１４）

しかしながら、従来のリニアモータ用電機子では、冷却管を面倒な押出し成形により複雑な形状に形成しなければならない上、冷却管の占有体積が大きくなるという問題があった。また、冷却管をスロット内に安定して固定することができないため、リニアモータ用電機子の製造が煩雑であった。

本発明の目的は、冷却管により励磁巻線の放熱を十分に行え、しかも冷却管を容易に形成でき、冷却管の占有体積を小さくできるリニアモータ用電機子及びその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、リニアモータ用電機子の製造を容易にできるリニアモータ用電機子及びその製造方法を提供することにある。

本願発明が改良の対象とする方法で製造するリニアモータ用電機子は、交互に並ぶ複数の極歯と複数のスロットとを備えた電機子コアと、スロットの底面に一部が沿うように配置された金属製の冷却管と、スロット内に位置する冷却管の一部と接触するようにスロット内に一部が配置されて極歯を励磁する励磁巻線とを備えている。そして、励磁巻線と接触する冷却管の管壁部分の外面形状が励磁巻線との接触面積を増大させることができる形状になっている。本発明の方法では、まず、冷却管の一部をスロット内に挿入した後、先端に接触面積を増大させることができる形状を形成するために必要な面形状を備えた挿入部を有する冷却管加工用治具の挿入部をスロット内に挿入する。そして、挿入部でスロット内に位置する冷却管の部分をスロットの底面側に押しつけて変形させることにより、冷却管の管壁部分の外面形状を接触面積を増大させることができる形状にする。本発明の製造方法によれば、冷却管の一部をスロット内に配置した後に冷却管加工用治具で冷却管を押しつけるという単純な作業により励磁巻線との接触面積を増大できる冷却管を容易に形成できる。

励磁巻線の冷却管と沿う部分が平坦面形状の場合は、冷却管の管壁部分の外面形状を平坦面形状にすればよい。その場合は、先端に平坦面形状を形成するために必要な面形状を備えた挿入部を有する冷却管加工用治具を用いる。このようにすれば、比較的小さな力で、冷却管を変形できる。また、冷却管加工用治具の先端部を単純な平坦面形状にできるという利点がある。

冷却管の一部をスロット内に挿入する前に、絶縁フィルムをスロットの底面を含んで冷却管の部分を囲む内面上に張り付け、冷却管の一部をスロット内に挿入した状態で冷却管の一部とスロットの内面との間に絶縁フィルムを位置させるようにするのが好ましい。具体的には、先端に底面とほぼ一致する外面形状を有する挿入部を備えたフィルム取付用治具を用意し、挿入部の先端に絶縁フィルムを仮止めして、挿入部をスリットに挿入し、後の工程においてスロット内の冷却管を囲む面に絶縁フィルムを張り付ける。このようにすれば、絶縁フィルムにより冷却管と電機子コアとの間の絶縁が図られるリニアモータ用電機子を容易に製造することができる。

スロットの底面は、冷却管が挿入される方向に凸となるように湾曲した湾曲面により構成するのが好ましい。このようにすれば、冷却管の変形を比較的小さな力で容易に行うことができる。湾曲面としては、例えば、冷却管の外周面に沿う円弧面を採用することができる。このようにすれば、冷却管として、横断面が円環状の冷却管を用いることができる。

治具は、極歯の磁極面と当接して挿入部がスロット内に必要以上に挿入されることを阻止するストッパ面を備えているのが好ましい。このようにすれば、冷却管が変形するときに、ストッパ面が極歯面と当接して、挿入部の過剰な挿入が阻止される。そのため、冷却管が必要以上に変形されるのを防ぐことができる。

スロット内の冷却管を囲む内面の横断面形状は、冷却管が変形される際に、冷却管の部分の変形を許容し且つ変形後の冷却管が底面と密着するのを許容する形状を有しているのが好ましい。このようにすれば、冷却管を変形するだけで、スロット内に安定して冷却管を固定することができ、冷却管配置後のリニアモータ用電機子の製造を容易にすることができる。

上記の方法によって製造されたリニアモータ用電機子では、変形後の冷却管の占有体積が変形前の冷却管の占有体積とほとんど変わらないため、冷却管の占有体積を小さくできる利点がある。

本発明の製造方法によれば、冷却管の一部をスロット内に配置した後に冷却管加工用治具で冷却管を押しつけるという単純な作業により励磁巻線との接触面積を増大できる冷却管を容易に形成できる。また本発明の方法で製造されたリニアモータ用電機子では、変形後の冷却管の占有体積が変形前の冷却管の占有体積とほとんど変わらないため、冷却管の占有体積を小さくできる利点がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明の実施の形態の方法で製造したリニアモータ用電機子の分解斜視図及び正面図である。両図に示すように、本例のリニアモータ用電機子は、電機子コア１と３つの励磁巻線３と冷却管５とを有している。電機子コア１は、直線状に延びるヨーク７と、交互に並ぶ複数（本例では７本）の極歯９及び複数（本例では６つ）のスロット１１とを有している。７本の極歯９は、先端に極歯面９ａを有するようにヨーク７から突出している。この電機子コア１は、ヨーク７の長手方向と直交する方向に複数の鋼板が積層されて形成されている。スロット１１は、図３の拡大図に示すように、湾曲面により構成される底面１１ａと励磁巻線３を間に挟んで平行に延びる対向面１１ｂ，１１ｃを有している。底面１１ａの湾曲面は、冷却管５が挿入される方向に凸となっており、冷却管５の外周面に沿う円弧面となっている。本例では、底面１１ａのヨーク７の長手方向に対向する部分の距離ＬＳ１は、対向面１１ｂと対向面１１ｃとの間の距離ＬＳ２より０．１〜１．０ｍｍ長くなっている。これにより、スロット１１内の冷却管５を囲む内面の横断面形状は、後述する冷却管５が変形される際に、冷却管５の部分の変形を許容し且つ変形後の冷却管５が底面１１ａと嵌合して密着するのを許容する形状を有していることになる。

励磁巻線３は、環状の巻線により形成されており、スロット１１内に一部が配置されて極歯９を励磁している。励磁巻線３の極歯９が突出する方向の両面３ａ，３ｂは、平坦面になっている。

冷却管５は、銅またはアルミにより形成されており、図１に示すように、つづら折り部５ａと直線部５ｂとが形成されるように、一本の管が折り曲げられて構成されている。そして、つづら折り部５ａの一部がスロット１１の底面１１ａに沿い、励磁巻線３と接触するように、スロット１１内のヨーク７と隣接する二つの極歯９と励磁巻線３との間の空隙に配置されている。冷却管５のスロット１１内に配置された部分と電機子コア１との間には、スロット１１の底面１１ａを含んで冷却管５の部分を囲む内面上に張り付けられたポリイミドまたはメタ系アラミドからなる厚み０．０５〜０．１ｍｍの絶縁フィルム１３が配置されている。また、冷却管５のスロット１１内に配置された部分は、図３に示すように、底面１１ａに沿う円弧状部５ｃと、励磁巻線３の面３ａと接触する平坦な管壁部分５ｄとから構成されている。前述したように、底面１１ａのヨーク７の長手方向に対向する部分の距離ＬＳ１は、対向面１１ｂと対向面１１ｃとの間の距離ＬＳ２より長くなっているため、冷却管５の円弧状部５ｃは、底面１１ａ内から抜け落ちないように、底面１１ａ内に密着している。また、励磁巻線３と接触する冷却管５の管壁部分５ｄの外面５ｅの形状は、励磁巻線３との接触面積を増大させることができる平坦面形状になっている。

本例のリニアモータ用電機子では、管壁部分５ｄの外面５ｅの形状が平坦面形状になっているので、冷却管５の励磁巻線３との接触面積が増大し、冷却管５による励磁巻線３の放熱効果を高めることができる。また、従来のリニアモータ用電機子に比べて冷却管５の占有体積を小さくできる。また、冷却管５の円弧状部５ｃが底面１１ａに密着するので、冷却管５をスロット１１内に安定して固定することができ、冷却管配置後のリニアモータ用電機子の製造を容易にすることができる。

次に本例のリニアモータ用電機子の製造方法について説明する。まず、図４（Ａ）に示すような、フィルム取付用治具ＦＪを用意した。フィルム取付用治具ＦＪは、先端にスロット１１の底面１１ａとほぼ一致する外面形状を有する６本の挿入部ＦＪ１を有している。そして、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、挿入部ＦＪ１の先端に絶縁フィルム１３をそれぞれ仮止めしてから、スロット１１内に挿入部ＦＪ１を挿入して、後の工程においてスロット１１内の冷却管５を囲む電機子コア１の内面に絶縁フィルム１３を張り付けた。本例では、電機子コア１と対向する面に接着剤を塗布した絶縁フィルム１３を用い、絶縁フィルム１３を接着剤によって張り付けた。

なお、絶縁フィルム１３を仮止めしない挿入部ＦＪ１をスロット１１内に挿入し、挿入部ＦＪ１の先端と電機子コア１との間の隙間に絶縁フィルム１３を後から挿入して絶縁フィルム１３を電機子コア１に張り付けても構わない。

次に、図４（Ｃ）に示すように、電機子コア１のスロット１１内に横断面が円環状の冷却管５の一部を挿入し、冷却管５の一部が絶縁フィルム１３を介して電機子コア１と当接するように、冷却管５を電機子コア１内に配置した。

次に、図４（Ｄ）に示すような、冷却管加工用治具ＷＪを用意した。冷却管加工用治具ＷＪは、基体部ＷＪ１と、基体部ＷＪ１から突出してスロット１１内に挿入される６本の挿入部ＷＪ２とを有している。基体部ＷＪ１は、挿入部ＷＪ２の両側に挿入部ＷＪ２が延びる方向に露出する一対のストッパ面ＷＪ３を有している。挿入部ＷＪ２は、対向面１１ｂと対向面１１ｃに沿った面部ＷＪ４，ＷＪ５と先端部ＷＪ６とを有している。先端部ＷＪ６は、後の工程で励磁巻線３と接触する冷却管５の管壁部分の外面形状を励磁巻線３との接触面積を増大させることができる平坦面形状にするために必要な平坦面形状を有している。そして、スロット１１内に挿入部ＷＪ２を挿入し、図４（Ｅ）に示すように、挿入部ＷＪ２の先端部ＷＪ６でスロット１１内に位置する冷却管５の部分をスロット１１の底面１１ａ側に押しつけて、冷却管５の管壁部分５ｄの外面５ｅの形状を平坦面形状に変形した。このように冷却管５が変形するときに、基体部ＷＪ１の一対のストッパ面ＷＪ３が電機子コア１の隣接する二つの極歯９の極歯面９ａと当接して、挿入部ＷＪ２が必要以上に挿入されるのが阻止される。また、冷却管５は変形される際に、ヨーク７の長手方向への外周が広がり、冷却管５を囲む面内に冷却管５は嵌合されて冷却管５は、底面１１ａと密着する。

次に冷却管５に隣接するようにスロット１１内に励磁巻線３の一部を配置して図２に示すようなリニアモータ用電機子を完成した。

なお、上記例では、電機子コア１の距離ＬＳ１を距離ＬＳ２より長くしたが、図５に示すように、電機子コア１の距離ＬＳ３と距離ＬＳ４とを同じにしても構わない。

また、上記例では、冷却管５のスロット１１内に配置された部分と電機子コア１との間に絶縁フィルム１３を配置したが、このような絶縁フィルムを用いずに冷却管５の表面に絶縁層を形成する表面処理を施して冷却管と電機子コアとの間の絶縁を図っても構わない。例えば、冷却管の表面にポリアミドイミドをディッピング塗装してもよいし、絶縁性電着塗装を施してもよい。

本発明の一実施の形態の方法で製造したリニアモータ用電機子の分解斜視図である。図１に示すリニアモータ用電機子の正面図である。図２の部分拡大図である。（Ａ）〜（Ｆ）は、図１に示すリニアモータ用電機子の製造方法を説明するために用いる図である。本発明の他の一実施の形態の方法で製造したリニアモータ用電機子の部分拡大図である。

符号の説明

１電機子コア
３励磁巻線
５冷却管
５ｄ管壁部分
５ｅ外面
７ヨーク
９極歯
９ａ極歯面
１１スロット
１３絶縁フィルム
ＦＪフィルム取付用治具
ＷＪ冷却管加工用治具

Claims

交互に並ぶ複数の極歯と複数のスロットとを備えた電機子コアと、前記スロットの底面に一部が沿うように配置された金属製の冷却管と、前記スロット内に位置する前記冷却管の一部と接触するように前記スロット内に一部が配置されて前記極歯を励磁する励磁巻線とを備え、前記励磁巻線と接触する前記冷却管の管壁部分の外面形状が前記励磁巻線との接触面積を増大させることができる形状になっているリニアモータ用電機子の製造方法であって、
前記冷却管の一部を前記スロット内に挿入した後、先端に前記接触面積を増大させることができる形状を形成するために必要な面形状を備えた挿入部を有する冷却管加工用治具の前記挿入部を前記スロット内に挿入し、
前記挿入部で前記スロット内に位置する前記冷却管の部分を前記スロットの前記底面側に押しつけて変形させることにより、前記冷却管の前記管壁部分の外面形状を前記接触面積を増大させることができる形状にすることを特徴とするリニアモータ用電機子の製造方法。
交互に並ぶ複数の極歯と複数のスロットとを備えた電機子コアと、前記スロットの底面に一部が沿うように配置された金属製の冷却管と、前記スロット内に位置する前記冷却管の一部と接触するように前記スロット内に一部が配置されて前記極歯を励磁する励磁巻線とを備え、前記励磁巻線と接触する前記冷却管の管壁部分の外面形状が前記励磁巻線との接触面積を増大させることができる平坦面形状になっているリニアモータ用電機子の製造方法であって、
前記冷却管の一部を前記スロット内に挿入した後、先端に前記平坦面形状を形成するために必要な面形状を備えた挿入部を有する冷却管加工用治具の前記挿入部を前記スロット内に挿入し、
前記挿入部で前記スロット内に位置する前記冷却管の部分を前記スロットの前記底面側に押しつけて変形させることにより、前記冷却管の前記管壁部分の外面形状を前記平坦面形状にすることを特徴とするリニアモータ用電機子の製造方法。
前記冷却管の一部を前記スロット内に挿入する前に、絶縁フィルムを前記スロットの前記底面を含んで前記冷却管の部分を囲む内面上に張り付け、前記冷却管の一部を前記スロット内に挿入した状態で前記冷却管の一部と前記スロットの前記内面との間に前記絶縁フィルムを位置させるようにした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の製造方法。
先端に前記底面とほぼ一致する外面形状を有する挿入部を備えたフィルム取付用治具を用意し、
前記挿入部の前記先端に前記絶縁フィルムを仮止めして、前記挿入部を前記スリットに挿入し、
後の行程において前記スロット内の前記冷却管を囲む面に前記絶縁フィルムを張り付ける請求項３に記載のリニアモータ用電機子の製造方法。
前記スロットの前記底面は、前記冷却管が挿入される方向に凸となるように湾曲した湾曲面により構成されている請求項１または２に記載のリニアモータ用電機子の製造方法。
前記湾曲面が前記冷却管の外周面に沿う円弧面である請求項５に記載のリニアモータ用電機子の製造方法。
前記治具は、前記極歯の磁極面と当接して前記挿入部が前記スロット内に必要以上に挿入されることを阻止するストッパ面を備えている請求項１に記載のリニアモータ用電機子の製造方法。
前記スロット内の前記冷却管を囲む内面の前記横断面形状は、前記冷却管が変形される際に、前記冷却管の部分の変形を許容し且つ変形後の前記冷却管が前記底面と密着するのを許容する形状を有している請求項１に記載のリニアモータ用電機子の製造方法。
請求項１乃至８に記載の方法によって製造されたリニアモータ用電機子。