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