JP2008259323A - リニアモータ冷却部品の組み合わせ - Google Patents

Abstract

【課題】種々の長さのリニアモータに冷却手段として適用できる汎用性のあるリニアモータ冷却部品の組み合わせセットを提供する。
【解決手段】磁石２が配設されたリニアモータの固定子要素板１の寸法に合わせた板部品７と、配管４と、板部品７と配管を結合する結合材の組み合わせでリニアモータの冷却手段を構成する。板部品７の両端は屈曲され、配管収容部６が形成されている。固定子要素板１に設けられた取り付け穴３及び板部品７に設けられた対応する取り付け穴を介して、固定子要素板１と板部品７を重ねて機械８に取り付ける。配管４を板部品７の両端の配管収容部６に通す。これで、冷却手段の取り付けは完了する。板部品７が分割されているから、リニアモータのストロークの長さに関係なく、かつ固定子要素板１の配列にも影響を受けず、冷却手段を構成でき汎用性がある。
【選択図】図４

Description

本発明は、リニアモータ（直線運動電動機）の冷却手段に関する。特に、リニアモータに取り付けて冷却手段を構成するリニアモータ冷却部品の組み合わせに関する。

電動機においては、供給された電気エネルギーが熱エネルギーに変換されて発熱する。この熱を吸収し、電動機を冷却する冷却手段が電動機に付加されている。この冷却手段としては、電動機のケーシング自体に水等の冷媒が通過する冷媒路（孔）を形成し、電動機を冷却する方法が一般的に採用されている。又、電動機のケーシングに加工するのではなく、冷媒路が蛇行状に配置された冷却ジャケットを電動機の周囲取り付けて電動機を冷却する方法も公知である（特許文献１参照）。
直線運動を行うリニアモータの冷却手段としても、該リニアモータの巻線コイル、永久磁石、誘導子等の電気作用部品を取り付けた支持体の反対側面に、冷媒を通す蛇行状の配管を装着し、該配管に冷媒を通すことによって、リニアモータを冷却するように構成した発明も公知である（特許文献２参照）。

又、リニアモータにおいては、冷媒を通す管を蛇行状の管とはせず、直線状の管として、該直線状の管をアルミ等の板部材の両端に配置し、該板部材をリニアモータの固定子に取り付け、リニアモータを冷却するようにしたものも公知である。
図９、図１０は、板部材と冷媒を通す直線状配管で構成されたリニアモータ用の冷却手段の従来例である。
図９に示す例は、板部材が１枚で構成された従来例である。図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図９において、板部材１０には、磁石（又は励磁コイル）が取り付けられた固定子を取り付けるための取り付け穴５が、この板部材１０の両側（長手方向の辺側でリニアモータの可動子が移動する方向と平行な辺側）に配置されている。又、板部材１０の両端（長手方向の辺）は、曲げ加工等が施され、冷媒を通す配管４を収容する配管収容部６が形成されている。この配管収容部６には、銅などの熱伝導性の高い材料で構成された配管４の直線部がエポキシ接着剤等熱伝導性の高い結合材で接着されている。配管４は配管収容部６に収容される直線部の一端は屈曲され、２つの直線部は連結されている。

この板部材１０に対して磁石（又は励磁コイル）を配設したリニアモータの固定子が取り付けられるもので、図１は、この板部材１０に取り付けられる固定子を形成する固定子要素板１とその配列を示す図である。リニアモータの固定子はこの複数の固定子要素板１によって形成される。固定子要素板１には、磁石２が装着されており、その両端には、板部材１０の取り付け穴５に対応する取り付け穴３が設けられ、この取り付け穴３、５を介して、ボルト等により板部材１０に固着されるとともにリニアモータを取り付ける機械にも固定される。

図１０は、他の従来例であり、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。配管４を収容する配管収容部６と取り付け穴５が形成された２枚の板部材１１と、該板部材１１の配管収容部６に接着剤等で固着された冷媒を通す配管４で構成されており、この例も取り付け穴３、５を介して、複数の固定子要素板１がボルト等により板部材１０及び機械に固着される。

配管４に水等の冷媒を通すことによって、板部材１０又は板部材１１を介してリニアモータの固定子を形成する各固定子要素板１を冷却し、リニアモータを冷却するようにしたものである。

特許第３７５９０９７号公報 特表２００４−５３８７４７号公報

リニアモータを冷却するための冷却手段として、特許文献２に記載されたような蛇行状の配管をリニアモータの電気作用部品を取り付けた支持体の反対側面に配置する方法では、蛇行状の配管の製造コストが高くなるとともに、リニアモータを使用するユーザのアプリケーションに応じて、リニアモータの長さ（可動子のストローク長）に合わせた専用の長さに蛇行状配管を形成しなければならず、標準化、汎用化が難しいという問題がある。

又、図９、図１０に示したような板部材と該板部材と結合する直線部を有するの配管でリニアモータの冷却手段を形成した場合においても、１枚の板部材１０又は２枚の板部材１１で構成され、リニアモータに対応して専用化されていることから、リニアモータを使用するユーザのアプリケーションに応じて、長さの異なるリニアモータや、固定子を形成する磁石板の配列の違い等には対処できず、標準化、汎用化が難しいという問題がある。
そこで、本発明の目的は、種々の長さのリニアモータに冷却手段として適用できる汎用性のあるリニアモータ冷却部品の組み合わせ提供することにある。

本発明は、リニアモータを冷却するための冷却部品の組み合わせであって、複数の板部品と、冷媒用の配管と、該複数の板部品と該冷媒用の配管とを密着させる結合材との組み合わせからなり、前記板部品はリニアモータの固定子を構成する固定子要素板の寸法に合わせた寸法とされ、複数の板部品の両辺に結合材を用いて冷媒用の配管の直線部を結合してリニアモータを冷却する冷却手段を構成するようにした。
前記配管は直線状の管と、直線状の管の間を接続する屈曲した継手管部品で構成する。又、前記冷却部品の板部品はリニアモータ部品と共に機械に固定するようにした。前記板部品は金属または高熱伝導性の樹脂で構成し、前記配管及び結合材は、金属または少なくとも熱伝導性のある樹脂で構成した。

リニアモータの固定子要素板の寸法に合わせて板部品が設けられているから、リニアモータの固定子要素板の数、種類に応じた板部品を用意し、この板部品に冷媒を通す配管を取り付け結合することによって、リニアモータの冷却手段を簡単に製造することができ、リニアモータを機械に取り付ける際に簡単に取り付けることができ、リニアモータの長さに影響を受けず、汎用性のあるものとなる。

以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本実施形態の冷却手段により冷却するリニアモータの固定子の説明図である。 図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）において右方向からみた側面図である。 リニアモータの固定子は、複数の固定子要素板１で構成され、該固定子要素板１には、磁石又は励磁コイルが配置され、固定子を形成するようになっている。この図１に示した例では、磁石２がリニアモータ可動子の移動方向に沿って複数配設された固定子要素板１を示している。この固定子要素板１をリニアモータの可動子の移動方向に沿って複数配置して、リニアモータの固定子とされる。この固定子要素板１は、標準の長さ（可動子の移動方向に対応する長さ）のものと、該長さより短いものが用意され、形成するリニアモータの長さに応じて、この標準長さの固定子要素板１の数と、短小な固定子要素板１で固定子が形成される。標準の長さより短い固定子要素板１は、最大でも固定子要素を構成する最小単位の長さから標準の長さまで、最小単位長さ分増加させた固定子要素板１の種類を用意しておけばよく、その種類の数は標準の長さが備える固定子要素数によって決まる。 図１に示した例では、３枚の標準長さの固定子要素板１と、１枚の短小の固定子要素板１で固定子が形成されている。固定子要素板１には、その両端（リニアモータの可動子が移動する方向と平行個な辺側）には、取り付け穴３が形成されている。

図２は、上述したリニアモータに用いる本発明の冷却手段を形成するリニアモータ冷却部品の組み合わせの説明図である。図２（ａ）は板部品の平面図、図２（ｂ）は板部品の側面図、図２（ｃ）は配管の概要図である。
リニアモータの冷却手段を構成するリニアモータ冷却部品は、リニアモータの固定子要素板１の長さ方向（リニアモータの可動子の移動方向）の長さに合わせて切断され同じ寸法の長さを有する板部品７と、水等の冷媒を通す配管４と、該配管４を板部品７に接着固定する結合材（図２では図示していない）で構成されている。

板部品７の両端（リニアモータの可動子が移動する方向と平行な辺側）は屈曲され、冷媒を通す配管４を収容する配管収容部６が形成されている。この配管収容部６には、冷媒を通す配管４の直線部が収容され結合材で結合されるようになっている。リニアモータの固定子要素板１に設けられた取り付け穴３に対応して、この板部品７にも取り付け穴５が設けられている。

板部品７は、アルミニウム、銅、鉄等の金属やエポキシ樹脂等の高熱伝導性の樹脂（東都化成（株）製ＥＣ−１０１０等）が用いられる。又、その両端には形成された配管４を収容する配管収容部６の加工は、板部品７の材料が金属であれば曲げ加工、切削加工で形成され、また、アルミニウムやマグネシウムダイカストで成形してもよいものである。材料が樹脂であれば、押し出し成形、射出成形等で行われる。

配管４は、この図２に示した例では、熱伝導性があり屈曲可能な樹脂で形成した例を示している。
又、板部品７と配管を結合する部材としては、エポキシ接着剤やシリコンシート、プリプレグ等を用いる。

図３、図４は、上述した複数の板部品７、配管４、結合材により組み立てる説明図である。図３（ａ）、図４（ａ）は平面図、図３（ｂ）、図４（ｂ）はそれぞれ図３（ａ）、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

リニアモータの固定子を形成する標準長さの固定子要素板１及び短小の固定子要素板１に対して、各固定子要素板１の数と種類を用意し、板部品７の取り付け穴３と固定子要素板１の取り付け穴５にボルト等を通し、機械８に板部品７に固定子要素板１を重ねて取り付ける。図３に示す例では、標準長さの固定子要素板１が３枚と短小な固定子要素板１が１枚でリニアモータの固定子が形成されている例であり、板部品７も標準長さの固定子要素板１及び短小の固定子要素板１に対応して設けられ、それぞれ固定子要素板が板部品に重ねられて機械に取り付けた状態を示している。すなわち、冷却手段が配設された３枚の標準長さの固定子要素板１と１枚の短小の固定子要素板１からなるリニアモータの固定子が機械に取り付けられた状態を示している。

次に、図４に示すように、配管４を板部品７の配管収容部６に配設し、結合材で該配管４と板部品７を接着結合させれば、リニアモータへの冷却手段の組み付け、組立は終了する。

上述した実施形態では、配管として柔軟性のある樹脂で形成された配管４の例を示したが、配管４は、板部品７の両端に設けられた配管収容部６に収容される直線部と、２つの直線部を接続する屈曲部で構成されていることから、柔軟性のある樹脂以外で形成してもその加工は簡単にできるものである。

図５は、配管を金属や柔軟性のない樹脂で形成したときの配管の説明図である。図５（ａ）は、板部品７の両端に設けられた配管収容部６に収容される２つの直線部とその直線部間の間を曲げ加工して形成したもので、簡単な曲げ加工だけでよいものである。又、図５（ｂ）は、直線状の配管４ａと該直線状の配管４ａ間を接続する屈曲した継手管部品４ｂで形成された配管４を示している。この図５（ｂ）に示す例も、直線状の配管４ａと継手管部品４ｂを用意するだけでよく、簡単に配管を形成することができる。

図６は、板部品７に設ける配管収容部６の他の形態を示す図であり、平面図とその右側に側面図を示している。
図６（ａ）は、配管収容部６として、板部品７に特別な加工がなされず、単に後述するように、板部品７の辺部（取り付け穴５の外側の辺部）に配管が接着固定される部分を設けただけのものである。
図６（ｂ）は、配管収容部６として溝が形成されたもので、取り付け穴５の外側に辺と平行（リニアモータの可動子の移動方向）に溝が形成され、この溝が配管収容部６とされる。

図６（ｃ）は、配管収容部６の形状が図２〜図４に示した実施形態とは異なるもので、板部品７より折り曲がって形成されている配管収容部６の向きが、図２〜図４に示した実施形態とき逆向きに形成されているものである。図２〜図４に示した実施形態の配管収容部６では配管４を収容する凹部空間が内側（板部品の中心側）に設けられ、内側が開いた凹部空間とされているが、この図６（ｃ）で示す配管収容部６は、配管４を収容する凹部空間が外側に設けられ、外側が開いた凹部空間とされている。この点が相違するのみで他は図２〜図４に示した実施形態と同じである。
なお、この図６（ｃ）で示す配管収容部６の形態を備えた板部品７で冷却手段を組み立てたときの状態を図７に示す。

図８は、板部品７と配管４の結合方法を説明する説明図である。
図８（ａ）は、図６（ａ）で示した配管収容部６として特別な加工を行わない板部品７に配管４を結合する場合を示す図であり、取り付け孔５より外側の位置に配管の直線部を配置し、エポキシ樹脂接着剤９ａで配管４と板部品７間の隙間を充填して配管４と板部品７結合したものである。

又、図８（ｂ）は、図２〜図４に示した実施形態や図６（ｂ）、（ｃ）に示したように配管収容部６の凹部空間が形成された板部品７に配管を結合したときの説明図である。配管収容部６の凹部空間に配管４を配置するとき、この配管４と配管収容部６の板部品７間の間隙にシリコンシート９ｂを充填して結合するか、又は、プリプレグ９ｃを充填して固定する。もしくは、エポキシ樹脂接着剤９ａを充填して固定してもよいものである。

なお、樹脂で配管４を構成するとき及び、樹脂で構成された結合材は、熱伝導性があるものを使用し、さらには、柔軟性、耐熱性があるものが望ましい。また、リニアモータは工作機械等の内部に組み込まれることが多いことから、金属粉や切削液がかかることを考慮すると、耐環境性のあるものが望しい。

以上のように、本発明は、リニアモータの冷却手段を構成する冷却部品の組み合わせのセットをリニアモータの固定子要素板の寸法に合わせた板部品と配管及び結合材として、簡単にリニアモータに組み付けることができるようにしていることから、リニアモータを機械に組み付ける際に、このリニアモータ冷却部品組み合わせセットを用いて、冷却手段を備えたリニアモータを簡単に機械に据え付けることができる。しかも、リニアモータのストロークの長さに影響を受けず、任意の長さのリニアモータに対して簡単に冷却手段を構築することができ、汎用性があるものである。

本発明の冷却手段により冷却するリニアモータの固定子の説明図である。 本発明の一実施形態におけるリニアモータ冷却部品の組み合わせの一例を示す図である。 同実施形態における冷却手段の組立途中の説明図である。 同実施形態における冷却手段の組立が終了した段階の説明図である。 本発明に用いる配管の別の態様の説明図である。 本発明に用いる板部品の別の態様の説明図である。 板部材の別の態様を用いたときの冷却手段の組立の説明図である。 本発明における板部品と配管の結合方法を説明する説明図である。 従来のリニアモータ冷却手段の一例の説明図である。 従来のリニアモータ冷却手段の他の例の説明図である。

符号の説明

１ 固定子要素板
２ 磁石
３ 取り付け穴
４ 配管
５ 取り付け穴
６ 配管収容部
７ 板部品
８ 機械

Claims (5)

1. リニアモータを冷却するための冷却部品の組み合わせであって、複数の板部品と、冷媒用の配管と、該複数の板部品と該冷媒用の配管とを密着させる結合材との組み合わせからなり、前記板部品はリニアモータの固定子を構成する固定子要素板の寸法に合わせた寸法とされ、複数の板部品の両辺に結合材を用いて冷媒用の配管の直線部を結合してリニアモータを冷却する冷却手段を構成するようにしたリニアモータ冷却部品の組み合わせ。
2. 前記配管は直線状の管と、直線状の管の間を接続する屈曲した継手管部品で構成されている請求項１に記載のリニアモータ冷却部品の組み合わせ。
3. 前記冷却部品の板部品はリニアモータ部品と共に機械に固定される請求項１又は請求項２に記載のリニアモータ冷却部品の組み合わせ。
4. 前記板部品は金属または高熱伝導性の樹脂である請求項１乃至３の内いずれか１項に記載のリニアモータ冷却部品の組み合わせ。
5. 前記配管及び結合材は、金属または少なくとも熱伝導性のある樹脂で構成されている請求項１乃至４の内いずれか１項に記載のリニアモータ冷却部品の組み合わせ。

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