JP2015133867A - リニアモータの電機子、リニアモータ、およびリニアモータの電機子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造効率を向上させるともに、リニアモータの稼働時に生じる熱を効果的に抜熱することができる、リニアモータの電機子を提供する。【解決手段】電機子100は、基部110、112および複数の歯部105、108を有する電機子コア部材104、107と、歯部105、108の各々に巻回されるコイル106、109とを各々に有する複数の電機子ユニット101、102と、冷媒の流路を画定する冷媒通路を有し、複数の電機子ユニット101、102の基部110、112の裏面110b、112bに取り付けられる冷却部材103と、基部110、112と冷却部材103との間に挿入される封止部材123とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、リニアモータの電機子、リニアモータ、およびリニアモータの電機子の製造方法に関する。
複数のブロックに分割された電機子コアを備えた、リニアモータの電機子が知られている。例えば、特許文献1には、各々に1つの歯部が設けられた分割コアを推力方向に整列させた電機子が開示されている。また、特許文献2には、複数の歯部を有する電機子ブロックを、間隙片を介して、推力方向に整列させた電機子が開示されている。
リニアモータの電機子コアにコイルを装着する工程は、煩雑な作業を伴うことから、電機子の製造効率を低下させてしまう。このため、電機子の製造効率を向上させることによって、リニアモータの製造コストを低減することが求められている。これとともに、リニアモータの稼働時に鉄損等によって電機子コアに生じる熱を効果的に除去し、発生した熱によるリニアモータの推力への影響を抑えることも求められている。
本発明の一態様において、リニアモータの電機子は、基部、および該基部の表面から突出する歯部を含む電機子コア部材と、歯部に巻回されるコイルとを各々に有する複数の電機子ユニットと、冷媒の流路を画定する冷媒通路を有し、複数の電機子ユニットの電機子コア部材の基部が取り付けられる冷却部材と、基部と冷却部材との間に挿入される封止部材とを備える。冷媒通路は、基部と対面する、冷却部材の表面から内方に凹むように形成された溝を含み、封止部材は、溝を封止する。
電機子コア部材の各々は、U相のコイルが巻回される第1の歯部、V相のコイルが巻回される第2の歯部、および、W相のコイルが巻回される第3の歯部を含み、3相1極の磁界を形成してもよい。冷媒通路は、冷却部材の表面に形成された冷媒入口と溝とを互いに連通させる第1の内孔と、冷却部材の表面に形成された冷媒出口と溝とを互いに連通させる第2の内孔とをさらに含んでもよい。
第1の内孔および第2の内孔は、冷却部材の表面と交わる該冷却部材の端面まで延び、第1の内孔および第2の内孔の端面上の開口は、埋め栓によって閉塞されてもよい。電機子は、冷媒入口に設置され、該冷媒入口に外部から冷媒を導入する冷媒導入継手と、冷媒出口に設置され、該冷媒出口から外部へ冷媒を排出する冷媒排出継手とをさらに備えてもよい。
封止部材は、金属または樹脂から作製されたシートであってもよい。基部と対面する、封止部材の一方の面と、冷却部材と対面する、封止部材の他方の面の少なくとも一方には、シール剤が塗布されてもよい。電機子コア部材、コイル、および冷却部材は、モールド材によって周囲を覆われて一体に成形されてもよい。歯部の各々には、1つのコイルが巻回されてもよい。
本発明の他の態様において、リニアモータは、複数の磁石を有する界磁子と、該界磁子に対向配置された上述の電機子とを備える。互いに隣り合う歯部の間のピッチの、互いに隣り合う磁石の間のピッチに対する比は、5:6であってもよい。
本発明のさらに他の態様において、リニアモータの電機子を製造する方法は、基部、および該基部の表面から突出する歯部を各々に有する複数の電機子コア部材を用意する工程と、複数の電機子コア部材の各々の歯部にコイルを巻回する工程と、冷媒の流路を画定する冷媒通路を有する冷却部材を用意する工程と、複数の電機子コア部材の基部を、冷却部材に取り付ける工程と、電機子コア部材、コイル、および冷却部材をモールド材で覆って一体に成形する工程とを備える。冷媒通路は、基部と対面する、冷却部材の表面から内方に凹むように形成された溝を含み、複数の電機子コア部材の基部を冷却部材に取り付ける工程は、基部と冷却部材との間に、溝を封止するための封止部材を配置する工程を含む。
歯部にコイルを巻回する工程は、隣り合う歯部の間に画定されたスロット内にコイルを案内するブレード、および、コイルを支持して該コイルをスロット内に挿入するストリッパを有するコイルインサータ装置を用いて、歯部にコイルを巻回する工程を含んでもよい。
冷却部材を用意する工程は、基部と対面する冷却部材の表面から内方に凹むように溝を形成する工程と、冷却部材の表面から内方に凹む冷媒入口および冷媒出口を形成する工程と、冷却部材の表面と交わる該冷却部材の端面から、冷媒入口および溝まで延びる第1の内孔を形成する工程と、冷却部材の端面から、冷媒出口および溝まで延びる第2の内孔を形成する工程と、冷却部材の端面上の第1の内孔の開口と、冷却部材の端面上の第2の内孔の開口とを、埋め栓によって閉塞する工程とを含んでもよい。
複数の電機子コア部材を用意する工程は、コア部材に複数のタップ穴を形成する工程と、該タップ穴の各々にタップ強化部品を装着する工程とを含んでもよい。
電機子ユニットを効率よく量産し、該電機子ユニットを所望の推力に応じて個数を増減させつつ、冷却部材に取り付けることによって、冷却能力に優れた電機子を容易に組み立てることができる。これにより、様々な推力の要求に対応しつつ、冷却能力に優れた電機子を製造することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る電機子100について説明する。なお、以下の説明における左右方向は、図1中のx軸に沿う方向、すなわち、電機子100の推力方向に相当する。また、前後方向は、図1中のy軸に沿う方向に相当し、上下方向は、図1中のz軸に沿う方向に相当する。なお、左方向は、図1中のx軸プラス方向に相当し、前方向は、図1中のy軸プラス方向に相当し、上方向は、図1中のz軸プラス方向に相当する。
電機子100は、後述するリニアモータを構成する一部材であって、リニアモータの界磁子に対向配置される、推力方向へ可動な部材である。電機子100は、第1の電機子ユニット101および第2の電機子ユニット102と、第1の電機子ユニット101および第2の電機子ユニット102を冷却するための冷却部材103とを備える。本実施形態に係る電機子100は、放熱性および巻線間の絶縁性の向上の観点から、モールド材によって周囲を覆われて固定されている。
第1の電機子ユニット101は、電機子コア部材104と、電機子コア部材104に設けられた歯部105の各々に、集中巻によって巻回されたコイル106とを有する。同様に、第2の電機子ユニット102は、電機子コア部材107と、電機子コア部材107に設けられた歯部108の各々に巻回されたコイル109とを有する。
次に、図2を参照して、電機子コア部材104の構成について説明する。電機子コア部材104は、例えば鉄のような強磁性材料から作製される。電機子コア部材104は、略四角形の平坦な板部材である基部110と、基部110の上面(表面)110aから上方に向かって突出する歯部105とを有する。基部110の下面(裏面)110bには、複数のタップ穴111が形成されている。これらタップ穴111の各々には、該タップ穴111を強化するためのタップ強化部材133が装着されている。このタップ強化部材133は、例えばイリサート(登録商標)またはヘリサート(登録商標)を含む。
本実施形態においては、歯部105は、計6個の歯部105U1、105V1、105W1、105U2、105V2、および105W2を含む。これら歯部105U1、105V1、105W1、105U2、105V2、および105W2は、左右方向に予め定められた間隔で整列するように、基部110に形成されている。
歯部105の各々は、基部110の上面110aから上方に延びる壁部105aと、壁部105aの上端から左右両側に突出する楔部105bとを含む。互いに隣り合う壁部105aと、互いに対向する楔部105bとによって画定されたスロットS内に、上述のコイル106の各々が収容される。楔部105bは、スロットS内に収容されたコイル106が、上方に脱落してしまうのを防止する。さらに、互いに対向する楔部105bの間の距離を適宜調整することによって、リニアモータの稼働時に発生するコギングトルクを抑制することができる。
第2の電機子ユニット102の電機子コア部材107も、図2に示す電機子コア部材104と同様の構成を有する。再度、図1を参照して、電機子コア部材107は、基部112と、基部112の上面112aから上方に向かって突出する、計6個の歯部108U1、108V1、108W1、108U2、108V2、および108W2とを有する。
第1の電機子ユニット101の電機子コア部材104に装着されるコイル106は、計6個のコイル106U1、106V1、106W1、106U2、106V2、および106W2を含む。これらコイル106のうち、コイル106U1および106U2には、3相電圧のうちのU相電圧が印加される。また、コイル106V1および106V2にはV相電圧が、コイル106W1および106W2にはW相電圧が、それぞれ印加される。これらコイル106は、3相1極の磁界を形成する。
コイル106U1は、電機子コア部材104の歯部105U1に巻回される。同様に、コイル106V1は歯部105V1に、コイル106W1は歯部105W1に、コイル106U2は歯部105U2に、コイル106V2は歯部105V2に、コイル106W2は歯部105W2に、それぞれ巻回される。
同様に、第2の電機子ユニット102の電機子コア部材107に装着されるコイル109は、U相用のコイル109U1、109U2、V相用のコイル109V1、109V2、および、W相用のコイル109W1、109W2を含む。これらコイル109は、上記のコイル106とは逆となる3相1極の磁界を形成する。そして、コイル109U1は歯部108U1に、コイル109V1は歯部108V1に、コイル109W1は歯部108W1に、コイル109U2は歯部108U2に、コイル109V2は歯部108V2に、コイル109W2は歯部108W2に、それぞれ巻回される。
このように、本実施形態においては、電機子コア部材104は、U相のコイル106U1、106U2が巻回される第1の歯部105U1、105U2と、V相のコイル106V1、106V2が巻回される第2の歯部105V1、105V2と、W相のコイル106W1、106W2が巻回される第3の歯部105W1、105W2の組を、2組(UVW×2)含んでいる。そして、電機子コア部材104は、3相1極の磁界を形成する。
同様に、第2の電機子ユニット102の電機子コア部材107は、U相のコイル109U1、106U2が巻回される第1の歯部108U1、108U2と、V相のコイル109V1、109V2が巻回される第2の歯部108V1、108V2と、W相のコイル109W1、109W2が巻回される第3の歯部108W1、108W2の組を、2組(UVW×2)含んでいる。そして、電機子コア部材107は、電機子コア部材104と名逆の3相1極の磁界を形成する。このように、本実施形態においては、第1の電機子ユニット101および第2の電機子ユニット102の各々は、3相一極分を最小単位としてユニット化されている。
次に、図3を参照して、冷却部材103の構成について説明する。冷却部材103は、上面(表面)115と下面(裏面)116とを有する、略四角形の平板部材である。図1に示すように、第1の電機子ユニット101および第2の電機子ユニット102は、各々の基部110、112の下面110b、112bが冷却部材103の上面115と面接触するように、x軸方向に隙間なく隣接して固定される。
冷却部材103は、冷媒用の流路を画定する冷媒通路117を有する。本実施形態に係る冷媒通路117は、冷却部材103の上面115から下方に凹むように形成された溝117aを含む。より具体的には、この溝117aは、冷却部材103の右後方の端部から左方向へ直線状に延びる直線部117bと、直線部117bの左端から蛇行しながら右方向へ延びる波状部117cとを含む。
波状部117cは、前後方向へ延在する部分117c1と、左右に隣り合う部分117c1同士を互いに接続するように左右方向に延びる部分117c2とを含む。部分117c1は、図1に示す状態において、電機子コア部材104、107の歯部105、108の各々に対応するように、歯部105、108に沿って延在している。
波状部117cは、これら歯部105、108が延在する全ての領域に亘って配設される。このように配設された冷媒通路117によって、電機子コア部材104,107の基部110、112の全域に亘って万遍なく熱を除去することができる。なお、波状部117cの部分117c1は、スロットSに沿って延在するように形成されてもよい。この場合において、この部分117c1は、スロットSが延在する全ての領域に亘って配設されてもよい。
冷却部材103の上面115の右後方の端部には、該上面115から下方に向かって穿孔された冷媒入口118が形成されている。冷媒通路117は、この冷媒入口118と、溝117aの直線部117bの右端とを互いに連通させる第1の内孔117dを含む。第1の内孔117dは、冷却部材103の右端面103aに形成された開口117gから、冷媒入口118を経て、直線部117bの右端まで、冷却部材103の内部を左方向に真直ぐに延在する。開口117gには、該開口117gを閉塞するために、埋め栓130(図1)が嵌入される。
一方、冷却部材103の上面115の右端部且つ前後方向の中央部には、該上面115から下方に向かって穿孔された冷媒出口120が形成されている。冷媒通路117は、この冷媒出口120と、溝117aの波状部117cの右端路117eとを互いに連通させる第2の内孔117fを含む。
より具体的には、第2の内孔117fは、冷却部材103の右端面103aに形成された開口117hから、冷媒出口120を経て、波状部117cの右端路117eまで、冷却部材103の内部を左方向に真直ぐに延在する。開口117hには、該開口117hを閉塞するために、埋め栓131(図1)が嵌入される。また、冷却部材103には、複数の貫通孔(またはタップ孔)122が形成されている。これら貫通孔122は、上述したタップ穴111に対応する位置に配置されている。なお、図示はしていないが、冷却部材103の表面に、放熱効果を高めるためにフィンを設けてもよい。
再度、図1を参照して、電機子100は、電機子コア部材104および107の基部110および112と、冷却部材103との間に挿入された封止部材123を備える。本実施形態においては、封止部材123は、熱伝導性に優れた、例えば銅もしくはアルミといった金属、または樹脂のような材料から作製された薄い板である。封止部材123は、冷却部材103の上面115と面接触し、冷媒通路117を上側から封止する。
この封止部材123の下面には、冷媒通路117をより効果的に封止すべく、冷却部材103の上面115に対して接着可能なシール材132が積層されている。この封止部材123によって、冷媒通路117内を流動する冷媒が、外部に漏出してしまうのを防止することができる。なお、封止部材123の上面にもシール材を積層させてもよい。
冷却部材103の上面115における、冷媒入口118に相当する位置には、冷媒導入継手124が取り付けられている。冷媒導入継手124は、冷媒入口118と連通する通路124aを含み、外部に設置された冷媒循環装置から延びる冷媒供給管(ともに図示せず)に接続される。
同様に、冷却部材103の上面115における、冷媒出口120に相当する位置には、冷媒排出継手125が取り付けられている。冷媒排出継手125は、冷媒出口120と連通する通路125aを含み、冷媒循環装置へ延びる冷媒排出管(ともに図示せず)に接続される。
次に、図4を参照して、本発明の一実施形態に係るリニアモータ200について説明する。なお、図4は、理解の容易の観点から、リニアモータ200の一部を前方側から見た部分拡大図を示している。リニアモータ200は、界磁子201と、界磁子201に対して可動となるように、該界磁子201に対向配置された上述の電機子100とを備える。
界磁子201は、平板状の固定部材203と、固定部材203の上に配設された複数の磁石202とを有する。これら磁石202は、推力方向へ磁極が交互に反転するように、予め定められた間隔で整列している。電機子100は、界磁子201の磁石202から下方へ僅かに離間して配置されている。
ここで、本実施形態においては、互いに隣り合う歯部105、108の間のピッチPSと、互いに隣り合う磁石202の間のピッチPMとの比が、5:6となるように、歯部105、108および磁石202が配置される。ピッチPSは、互いに隣り合う歯部(例えば、歯部105U1と歯部105V1)の対応する位置(例えば、各々の左右方向の中心軸)の間の距離に相当する。また、ピッチPMは、互いに隣り合う磁石202の対応する位置(例えば、各々の左右方向の中心軸)の間の距離に相当する。
ピッチPSとピッチPMとを異ならせることによって、リニアモータ200の稼働時に発生するコギングトルクを低減する手法が、従来行われてきた。本発明者は、実験により、ピッチPSとピッチPMとの比を、5:6に設定することによって、コギングトルクをより効果的に抑制することができることを見出した。
次に、図1〜図4を参照して、本実施形態に係るリニアモータ200の機能について説明する。リニアモータ200を駆動する場合、外部に設置された電力供給源(図示せず)から、第1の電機子ユニット101のコイル106、および第2の電機子ユニット102のコイル109に、3相電圧が印加される。
より具体的には、第1の電機子ユニット101のコイル106U1および106U2にはU相電圧が、コイル106V1および106V2にはV相電圧が、コイル106W1および106W2にはW相電圧が、それぞれ印加される。同様に、第2の電機子ユニット102のコイル109U1および109U2にはU相電圧が、コイル109V1および109V2にはV相電圧が、コイル109W1および109W2にはW相電圧が、それぞれ印加される。
これにより、電機子100の歯部105および108の周囲に3相電圧に対応する磁界が発生し、界磁子201の磁石202による磁界によって、電機子100に推力が発生する。その結果、電機子100が推力方向へ移動する。
リニアモータ200を稼働するにつれて、コイル106、109にて生じるジュール熱や、電機子コア部材104、107内で生じる鉄損等に起因して、電機子100が発熱する。このように生じた熱を除去するために、外部に設置された冷媒循環装置から、電機子100の冷却部材103へ、冷媒が導入される。
より具体的には、冷媒循環装置から冷媒供給管を介して供給された冷媒は、冷媒導入継手124および冷媒入口118を経て、冷媒通路117内に流入する。そして、冷媒は、直線部117bと波状部117cとを順に通過し、その間に、電機子コア部材104、107の基部110、112との間で熱交換する。
ここで、本実施形態においては、冷却部材103は、電機子コア部材104、107の基部110、112の下面110b、112bの全域に亘って対面するように、封止部材123を介して基部110、112に固定されている。且つ、冷却部材103は、歯部105、108が延在する全ての領域に亘って配設された冷媒通路117を有している。
この構成によれば、冷媒通路117は、電機子コア部材104、107の基部110、112に近接した位置に配置され、且つ、該基部110、112の広い範囲に亘って延在することになる。これにより、冷媒通路117を流れる冷媒によって、電機子コア部材104、107に生じた熱を効果的に除去することができる。
また、本実施形態においては、封止部材123は、熱伝導性に優れた材料から作製された薄板であるので、高い抜熱効果を維持しつつ、冷媒を冷媒通路117内に確実に封止することができる。
なお、上述の実施形態においては、電機子コア部材104および107の各々が、U相用の第1の歯部105U1、105U2、108U1、108U2、V相用の第2の歯部105V1、105V2、109V1、109V2、および、W相用の第3の歯部105W1、105W2、109W1、109W2の組を、2組有している場合について述べた。しかしながら、第1の歯部、第2の歯部、および第3の歯部の組の数を、所望の推力に応じて、増減させてもよい。この場合においても、電機子コア部材104および107は、互いに逆となる3相1極の磁界を各々形成する。
以下、図5を参照して、第1の歯部、第2の歯部、および第3の歯部の組を1組有する電機子コア部材150について説明する。電機子コア部材150は、四角形の平坦な基部151と、基部151の上面151aから上方に向かって突出する歯部152とを有する。歯部152は、第1の歯部152U、第2の歯部152V、および第3の歯部152Wを含み、左右方向に予め定められた間隔で整列する。
第1の歯部152UにはU相用のコイルが、第2の歯部152VにはV相用のコイルが、第3の歯部152WにはW相用のコイルが、それぞれ巻回される。このように、本実施形態に係る電機子コア部材150は、第1の歯部152U、第2の歯部152V、および第3の歯部152Wの組を1組有している。電機子コア部材150も、上述の実施形態に係る電機子コア部材104、107と同様に、3層1極の磁界を形成する。
次に、図6を参照して、本発明の一実施形態に係る、電機子の製造方法について説明する。ステップS1において、使用者は、複数の電機子コア部材を用意する。例えば、図1に示す実施形態の場合、使用者は、第1の歯部105U1、105U2と、第2の歯部105V1、105V2と、第3の歯部105W1、105W2の組を2組有する電機子コア部材104と、第1の歯部108U1、108U2と、第2の歯部108V1、108V2と、第3の歯部108W1、108W2の組を2組有する電機子コア部材107を作製する。
例えば、ステップS1において、以下の工程が実施される。まず、使用者は、鋼材をプレス加工し、一定厚さを有するブロック状のコア部材を切り出す。次いで、使用者は、切り出されたコア部材に、タップ穴111を形成し、これらタップ穴111に、例えばイリサート(登録商標)またはヘリサート(登録商標)といったタップ強化部品を装着する。そして、コア部材を機械加工し、基部110、112および歯部105、108を有する電機子コア104を形成する。
ステップS2において、使用者は、複数の電機子コア部材の各々の歯部にコイルを巻回し、複数の電機子ユニットを作製する。具体的には、使用者は、電機子コア部材104の第1の歯部105U1および105U2にU相のコイル106U1および106U2を、第2の歯部105V1および105V2にV相のコイル106V1および106V2を、第3の歯部105W1および105W2にW相のコイル106W1および106W2を、それぞれ集中巻で巻回する。
同様にして、電機子コア部材107の第1の歯部108U1および108U2にU相のコイル109U1および109U2を、第2の歯部108V1および108V2にV相のコイル109V1および109V2を、第3の歯部108W1および108W2にW相のコイル109W1および109W2を、それぞれ集中巻で巻回する。
ここで、本実施形態においては、このステップS2におけるコイルの巻回作業が、図7に示すコイルインサータ装置300を用いて、行われる。以下、コイルインサータ装置300について、簡単に説明する。コイルインサータ装置300は、ブレード301、ストリッパ302、およびウェッジ303を備える。
ブレード301は、ブレード固定台304の上に固定されており、該ブレード固定台304は、駆動モータ(図示せず)によって、図7の紙面上下方向に駆動される。電機子コア部材Cに装着されるべきコイル(図示せず)は、このブレード301に引掛けられている。ストリッパ302は、ストリッパ保持壁305に固定されている。
ウェッジ303は、ウェッジホルダ306によって支持されており、該ウェッジホルダ306は、駆動モータ(図示せず)によって、図7の紙面上下方向に駆動される。また、電機子コア部材Cは、電機子コア取付台307に取り付けられており、該電機子コア取付台307は、駆動モータ(図示せず)によって、図7の紙面上下方向に駆動される。
電機子コア部材Cにコイルを装着する場合、まず、電機子コア取付台307およびブレード固定台304が下方へ駆動される。この動作に伴って、ブレード301に引掛けられたコイルは、ストリッパ302によって持ち上げられ、ブレード301に対して上方へ相対的に移動する。
そして、ストリッパ302の上端が電機子コア部材Cの上端に達すると、ブレード301に引掛けられたコイルが、電機子コア部材Cの歯部の間に画定されたスロット内に挿入される。次いで、ウェッジホルダ306が上方へ駆動され、ウェッジ303が、電機子コア部材Cのスロット内にコイルをさらに押し入れる。このようにして、コイルは、ステップS2において、コイルインサータ装置300を用いて、電機子コア部材の歯部に効率よく巻回される。
再度、図6を参照して、ステップS3において、使用者は、冷却部材を用意する。具体的には、ステップS3において、使用者は、冷却部材103の表面115から内方に凹むように溝を形成する。次いで、使用者は、冷却部材103の表面115に冷媒入口118および冷媒出口120を穿孔する。
次いで、使用者は、冷却部材103の端面103aから左方向へ延びる第1の内孔117dおよび第2の内孔117fをそれぞれ穿孔する。そして、使用者は、第1の内孔117dの開口117gと、第2の内孔117fの開口117hとを、埋め栓130、131によって閉塞する。このステップS1によって、冷却部材103が作製される。
ステップS4において、使用者は、電機子コア部材の基部と冷却部材との間に封止部材を配置する。具体的には、使用者は、電機子コア部材104および107を、各々の歯部105、108が推力方向に整列するように、互いに隣接して配置し、隣接配置された電機子コア部材104および107の基部110、112と、冷却部材103との間に、封止部材123を配置する。
ステップS5において、使用者は、複数の電機子コア部材と冷却部材とを互いに固定する。具体的には、使用者は、互いに隣接配置された電機子コア部材104、107の基部110、112の裏面110b、112bに、封止部材123を挟み込みつつ、冷却部材103の上面115を面接触させる。
そして、使用者は、例えば螺子やボルト等の固定具を、冷却部材103に設けられた貫通孔122を通して、電機子コア部材104、107に設けられたタップ穴111に螺着する。これにより、電機子コア部材104、107と冷却部材103とを互いに固定する。このように、ステップS4およびS5によって、第1および第2の電機子ユニット101、102は、冷却部材103に強固に取り付けられる。したがって、ステップS4およびステップS5は、電機子コア部材104、107を冷却部材103に取り付けるステップS7を構成する。このステップS7により、電機子100が組み立てられる。
ステップS6において、電機子コア部材、コイル、および冷却部材をモールド材で覆って一体に成形する。具体的には、使用者は、ステップS5において組み立てられた電機子100を、成型用の型内に設置し、電機子コア部材104および107、コイル16および109、ならびに冷却部材103の周囲を、樹脂等のモールド材で覆って一体に成型する。これにより、電機子100は、モールド材によって強固に固められる。このモールド材によって、電機子100の放熱性、および巻線間の絶縁性を向上させることができるとともに、冷媒通路117を流動する冷媒が外部へ漏出するのを、さらに効果的に防止することができる。
上述したように、本実施形態においては、まず、U相、V相、およびW相のコイルの組を少なくとも1組有する複数の電機子ユニット101、102を個々に製造し、次いで、これら電機子ユニット101、102を冷却部材103に固定して、電機子100を製造している。
この方法によれば、小型(推力方向の長さが短い)且つ簡単な構造の電機子ユニット101、102を効率よく量産することが可能となり、且つ、これら電機子ユニット101、102を、所望の推力に応じて個数を増減させつつ、冷却部材103に取り付けることによって、電機子100を容易に組み立てることができる。これにより、様々な推力の要求に対応しつつ、冷却能力に優れた電機子100を効率よく製造することができる。
また、本実施形態によれば、個々の電機子コア部材104、107に装着させるコイル106、109の個数を少なくすることができるので、ステップS2の作業に、図7に示すようなコイルインサータ装置300を適用することが可能となる。これにより、電機子100の製造効率をさらに向上させることができる。
なお、上述の実施形態においては、歯部105、108の各々に楔部105bが設けられている場合について述べた。しかしながら、これに限らず、例えば、図8に示すように、歯部に楔部を設けなくてもよい。以下、このような電機子コア部材160について簡単に説明する。
電機子コア部材150は、四角形の平坦な基部161と、基部161の上面161aから上方に向かって突出する歯部162とを有する。歯部162は、第1の歯部162U、第2の歯部162V、および第3の歯部162Wを含む。第1の歯部162UにはU相用のコイルが、第2の歯部162VにはV相用のコイルが、第3の歯部162WにはW相用のコイルが、それぞれ巻回される。この電機子コア部材160も、上述の実施形態に係る電機子コア部材104、107、および150と同様に、3層1極の磁界を形成する。
なお、上述の実施形態においては、電機子コアの各々が、計6個または3個の歯部を有している場合について述べた。しかしながら、これに限らず、電機子コアの各々は、1個の歯部を有してもよいし、求められる推力に応じて、任意の個数の歯部を有してもよい。
また、上述の実施形態においては、電機子に3相電圧で駆動する場合について述べたが、本発明は、これに限定されない。3相電圧を用いない場合は、電機子コア部材の各々は、所望の推力に応じて定められた個数の歯部を有する。また、上述の実施形態においては、電機子が可動である場合について述べたが、これに限らず、界磁子が可動となるように、電機子に対して対向配置されていてもよい。
以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
100 電機子
101,102 電機子ユニット
103 冷却部材
104,107,150 電機子コア部材
105,108,152 歯部
106,109 コイル
200 リニアモータ
300 コイルインサータ装置
101,102 電機子ユニット
103 冷却部材
104,107,150 電機子コア部材
105,108,152 歯部
106,109 コイル
200 リニアモータ
300 コイルインサータ装置
Claims (14)
- リニアモータの電機子であって、
基部、および該基部の表面から突出する歯部を含む電機子コア部材と、前記歯部に巻回されるコイルと、を各々に有する複数の電機子ユニットと、
冷媒の流路を画定する冷媒通路を有し、前記複数の電機子ユニットの前記電機子コア部材の前記基部が取り付けられる冷却部材と、
前記基部と前記冷却部材との間に挿入される封止部材と、を備え、
前記冷媒通路は、前記基部と対面する前記冷却部材の表面から内方に凹むように形成された溝を含み、前記封止部材は、前記溝を封止する、電機子。 - 前記電機子コア部材は、U相の前記コイルが巻回される第1の前記歯部、V相の前記コイルが巻回される第2の前記歯部、および、W相の前記コイルが巻回される第3の前記歯部を含み、3相1極の磁界を形成する、請求項1に記載の電機子。
- 前記冷媒通路は、
前記冷却部材の表面に形成された冷媒入口と前記溝とを互いに連通させる第1の内孔と、
前記冷却部材の表面に形成された冷媒出口と前記溝とを互いに連通させる第2の内孔と、をさらに含み、
前記第1の内孔および前記第2の内孔は、前記冷却部材の表面と交わる該冷却部材の端面まで延び、前記第1の内孔および前記第2の内孔の前記端面上の開口は、埋め栓によって閉塞される、請求項1または2に記載の電機子。 - 前記冷媒入口に設置され、該冷媒入口に外部から前記冷媒を導入する冷媒導入継手と、
前記冷媒出口に設置され、該冷媒出口から外部へ前記冷媒を排出する冷媒排出継手と、をさらに備える、請求項3に記載の電機子。 - 前記封止部材は、金属または樹脂から作製されたシートである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電機子。
- 前記基部と対面する、前記封止部材の一方の面と、前記冷却部材と対面する、前記封止部材の他方の面の少なくとも一方に、シール剤が塗布されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電機子。
- 前記電機子コア部材、前記コイル、および前記冷却部材は、モールド材によって周囲を覆われて一体に成形される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電機子。
- 前記電機子コア部材には、複数のタップ穴が形成され、該タップ穴の各々には、タップ強化部品が装着される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電機子。
- 複数の磁石を有する界磁子と、
前記界磁子に対向配置された請求項1〜8のいずれか1項に記載の電機子と、を備える、リニアモータ。 - 互いに隣り合う前記歯部の間のピッチと、互いに隣り合う前記磁石の間のピッチとの比は、5:6である、請求項9に記載のリニアモータ。
- リニアモータの電機子を製造する方法であって、
基部、および該基部の表面から突出する歯部を各々に有する複数の電機子コア部材を用意する工程と、
前記複数の電機子コア部材の各々の前記歯部にコイルを巻回する工程と、
冷媒の流路を画定する冷媒通路を有する冷却部材を用意する工程と、
前記複数の電機子コア部材の前記基部を前記冷却部材に取り付ける工程と、
前記電機子コア部材、前記コイル、および前記冷却部材をモールド材で覆って一体に成形する工程と、を備え、
前記冷媒通路は、前記基部と対面する、前記冷却部材の表面から内方に凹むように形成された溝を含み、
前記複数の電機子コア部材の前記基部を前記冷却部材に取り付ける工程は、前記基部と前記冷却部材との間に、前記溝を封止するための封止部材を配置する工程を含む、方法。 - 前記歯部にコイルを巻回する工程は、隣り合う前記歯部の間に画定されたスロット内に前記コイルを案内するブレード、および、前記コイルを支持して該コイルを前記スロット内に挿入するストリッパを有するコイルインサータ装置を用いて、前記歯部にコイルを巻回する工程を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記冷却部材を用意する工程は、
前記基部と対面する前記冷却部材の表面から内方に凹むように溝を形成する工程と、
前記冷却部材の表面から内方に凹む冷媒入口および冷媒出口を形成する工程と、
前記冷却部材の表面と交わる該冷却部材の端面から、前記冷媒入口および前記溝まで延びる第1の内孔を形成する工程と、
前記冷却部材の端面から、前記冷媒出口および前記溝まで延びる第2の内孔を形成する工程と、
前記冷却部材の端面上の前記第1の内孔の開口と、前記冷却部材の端面上の前記第2の内孔の開口とを、埋め栓によって閉塞する工程と、を含む、請求項11または12に記載の方法。 - 前記複数の電機子コア部材を用意する工程は、
前記コア部材に複数のタップ穴を形成する工程と、
前記複数のタップ穴の各々にタップ強化部品を装着する工程と、を含む、請求項11〜13のいずれか1項に記載の方法。
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