JP6253505B2 - Armature for linear motor - Google Patents
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Description
本発明は、リニアモータの固定子又は可動子として用いられる電機子に関する。 The present invention relates to an armature used as a stator or a mover of a linear motor.
リニアモータに用いられる電機子は、コアと、コアにモータ駆動方向に複数設けられるティース部と、ティース部に巻き回されるコイルを備える。コイルが通電により発熱すると、コアの温度上昇により電機子の性能に悪影響を及ぼしかねない。この対策として、通常、ティース部間に形成されるスロット部には冷却管が配置される(特許文献1参照)。冷却管内に供給される冷媒によりコアが冷却され、その温度上昇が抑えられる。 An armature used for a linear motor includes a core, a plurality of teeth provided on the core in the motor driving direction, and a coil wound around the teeth. If the coil generates heat when energized, the core temperature may adversely affect the performance of the armature. As a countermeasure, a cooling pipe is usually disposed in a slot portion formed between the tooth portions (see Patent Document 1). The core is cooled by the refrigerant supplied into the cooling pipe, and the temperature rise is suppressed.
コアの温度上昇を効果的に抑えるうえで、冷却管によるコアの冷却性能が良好であるほど好ましい。本発明者は、このような要求を実現するうえで、電機子の構造に関して改善の余地があると認識するに至った。 In order to effectively suppress the temperature rise of the core, it is preferable that the cooling performance of the core by the cooling pipe is better. The present inventor has come to recognize that there is room for improvement regarding the structure of the armature in realizing such a demand.
本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却管によるコアの冷却性能を改善できる技術を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the technique which can improve the cooling performance of the core by a cooling pipe.
上記課題を解決するために、本発明のある態様のリニアモータ用電機子は、リニアモータ用の電機子であって、コアと、コアに並んで形成される複数の溝部と、コアを冷却するための冷媒が内部を流れる冷却管と、を備える。複数の溝部は、複数の溝部のうち該溝部が並ぶ方向の中間にある第1溝部と、第1溝部から並ぶ方向の一方に離れた位置にある第2溝部と、複数の溝部のうち該溝部が並ぶ方向の中間にある第3溝部と、第3溝部から並ぶ方向の他方に離れた位置にある第4溝部と、を含む。冷却管は、第1溝部から第2溝部に向けて、これらを含む複数の溝部内を蛇行して通るように形成され、第1溝部内を上流側とし、第2溝部内を下流側として冷媒が流れる第1管路部と、第3溝部から第4溝部に向けて、これらを含む複数の溝部内を蛇行して通るように形成され、第3溝部内を上流側とし、第4溝部内を下流側として冷媒が流れる第2管路部と、を有する。 In order to solve the above-described problems, an armature for a linear motor according to an aspect of the present invention is an armature for a linear motor, and cools the core, a plurality of grooves formed side by side with the core, and the core. And a cooling pipe through which the refrigerant flows. The plurality of groove portions include a first groove portion that is in the middle of the direction in which the groove portions are arranged, a second groove portion that is located at one position away from the first groove portion, and the groove portion of the plurality of groove portions. 3rd groove part in the middle of the direction where a line is arranged, and the 4th groove part in the position away from the other of the direction lined up from the 3rd groove part. The cooling pipe is formed so as to meander through a plurality of groove portions including these from the first groove portion toward the second groove portion, the first groove portion being an upstream side, and the second groove portion being a downstream side refrigerant. The first conduit portion through which the gas flows and the third groove portion to the fourth groove portion are formed so as to meander through the plurality of groove portions including these, and the inside of the third groove portion is the upstream side, And a second conduit portion through which the refrigerant flows.
本発明の別の態様もまた、リニアモータ用電機子である。このリニアモータ用電機子は、リニアモータ用の電機子であって、コアと、コアに並んで形成される複数の溝部と、コアを冷却するための冷媒が内部を流れる冷却管と、を備える。複数の溝部は、複数の溝部のうち該溝部が並ぶ方向の一方にある第1溝部と、第1溝部から並ぶ方向の他方に離れた位置にある第2溝部と、複数の溝部のうち該溝部が並ぶ方向の他方にある第3溝部と、第3溝部から並ぶ方向の一方に離れた位置にある第4溝部と、を含む。冷却管は、第1溝部から第2溝部に向けて、これらを含む複数の溝部内を蛇行して通るように形成され、第1溝部内を上流側とし、第2溝部内を下流側として冷媒が流れる第1管路部と、第3溝部から第4溝部に向けて、これらを含む複数の溝部内を蛇行して通るように形成され、第3溝部内を上流側とし、第4溝部内を下流側として冷媒が流れる第2管路部と、を有する。第1管路部の溝部を通る部分と第2管路部の溝部を通る部分とは、複数の溝部内に並ぶ方向に交互に配置される。 Another aspect of the present invention is also a linear motor armature. This armature for a linear motor is an armature for a linear motor, and includes a core, a plurality of grooves formed side by side with the core, and a cooling pipe through which a coolant for cooling the core flows. . The plurality of groove portions are: a first groove portion in one of the plurality of groove portions in the direction in which the groove portions are arranged; a second groove portion in a position away from the other in the direction in which the groove portions are arranged; and the groove portion in the plurality of groove portions. 3rd groove part which exists in the other of the direction where a row | line | column is located, and the 4th groove part which exists in the position away from one side of the line direction from a 3rd groove part. The cooling pipe is formed so as to meander through a plurality of groove portions including these from the first groove portion toward the second groove portion, the first groove portion being an upstream side, and the second groove portion being a downstream side refrigerant. The first conduit portion through which the gas flows and the third groove portion to the fourth groove portion are formed so as to meander through the plurality of groove portions including these, and the inside of the third groove portion is the upstream side, And a second conduit portion through which the refrigerant flows. The portion passing through the groove portion of the first conduit portion and the portion passing through the groove portion of the second conduit portion are alternately arranged in the direction aligned in the plurality of groove portions.
本発明のある態様によれば、冷却管によるコアの冷却性能を改善できる。 According to an aspect of the present invention, the cooling performance of the core by the cooling pipe can be improved.
(第1の実施の形態)
図1は第1実施形態に係る電機子40が用いられるリニアモータ10を示す。リニアモータ10は、界磁子30と、電機子40を備える。界磁子30が固定子であり、電機子40が可動子である。以下、リニアモータ10のモータ駆動方向を方向Xとし、後述する電機子コア41の高さ方向を方向Yとし、電機子コア41の奥行方向を方向Zとして説明する。なお、方向Y、Zは、方向Xの方向軸と垂直な面内にて直交しており、方向Yはティース部43(後述する)の突出方向と一致し、方向Zは金属板47(後述する)の積層方向と一致する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a
界磁子30は、界磁子コア31と、複数の磁石33を備える。界磁子コア31はモータ駆動方向Xに延びる直方体状の部材である。各磁石33は永久磁石であるが、電磁石でもよい。各磁石33は、モータ駆動方向Xに異なる磁極(N極、S極)が交互に位置するように設けられる。
The
電機子40は、界磁子30と間隔を空けて配置される。電機子40は、電機子コア41と、冷却管60と、樹脂材53を備える。
The
図2は電機子40の分解斜視図を示す。本図では電機子コア41から冷却管60及び樹脂材53を省略した状態を示す。電機子コア41はモータ駆動方向Xに直方体状に延びて形成される。以下、電機子コア41のモータ駆動方向Xの一端部側(図2の右下側)を前端部41c側、他端部側(図2の左上側)を後端部41d側という。
FIG. 2 shows an exploded perspective view of the
電機子コア41は、複数の金属板47を積層して構成される。各金属板47は、かしめ、溶着、接着剤等により一体化される。金属板47は電磁鋼板であるが、他の金属板でもよい。また、電機子コア41は焼結フェライト等の焼結体により構成されてもよい。
The
図1に戻り、電機子コア41は、バックヨーク部42と、複数のティース部43と、複数のコイル用溝部45と、一対のサイドヨーク部46を備える。バックヨーク部42は界磁子30と対向する電機子コア41の内側部41aとは反対側の外側部41bに設けられ、モータ駆動方向Xに延びるように形成される。各ティース部43は、バックヨーク部42から界磁子30に向けて突出し、モータ駆動方向Xに間隔を空けて設けられる。各コイル用溝部45は、ティース部43に対してモータ駆動方向Xの両側に形成される。サイドヨーク部46は、バックヨーク部42のモータ駆動方向Xの両端部から界磁子30に向けて突出する。ティース部43、コイル用溝部45、サイドヨーク部46は、界磁子30と対向する電機子コア41の内側部41aに設けられる。
Returning to FIG. 1, the
電機子コア41は、ティース部43とコイル用溝部45がモータ駆動方向Xに交互に設けられる凹凸形状、つまり、櫛歯形状を有する。各ティース部43にはそれぞれコイル49が巻き回され、コイル用溝部45内にはコイル49が配置される。
The
電機子コア41には、その外側部41bにおいて、モータ駆動方向Xに等間隔を空けて複数の管路用溝部51(以下、単に溝部51という)が並んで形成される。各溝部51はコイル用溝部45に対応した位置、より詳細には、コイル用溝部45に対してコア高さ方向Yにずれた位置に形成される。各溝部51はコア奥行方向Zに貫通するとともに、コア高さ方向Yの一方に開口して形成される。各溝部51内には冷却管60のコア冷却部73(後述する)が配置される。コア冷却部73は溝部51の内面である溝底面に接触するように配置される。
In the
樹脂材53は、冷却管60のコア冷却部73と溝部51の間に充填される。樹脂材53はモールド樹脂等であり、空気より熱伝達率が大きい素材が用いられる。樹脂材53の充填により、冷却管60が電機子コア41に一体化される。また、樹脂材53の充填により、冷却管60と電機子コア41の間で熱伝達され易くなり、冷却管60による電機子コア41の冷却性能が良好となる。
The
以上のリニアモータ10は、コイル49の通電により生じる磁界と磁石33の磁界との相互作用により電機子40に推力が発生し、モータ駆動方向Xに電機子40が移動する。
In the above
次に、冷却管60の詳細を説明する。図3は冷却管60を含む配管系100を示す構成図である。本図では水等の冷媒が流れる方向を矢印で示す。以降の図でも同様である。
Next, details of the cooling
配管系100は、電機子コア41を冷却するための冷媒を冷却管60に流すためのポンプ101を含む。冷却管60は、その上流側と下流側にポンプ101が接続される。この配管系100では、ポンプ101の駆動により冷媒が移送され、冷却管60を通して冷媒が循環するように流れる。
The
図4は冷却管60が電機子コア41に取り付けられた状態を示す平面図である。本図では樹脂材53を省略して示す。冷却管60は、銅等の金属材料を素材とし、冷媒が内部を流れる。冷却管60は、第1管路部61と、第2管路部63と、流入部65と、分岐部67と、流出部69と、合流部71を有する。
FIG. 4 is a plan view showing a state where the cooling
第1管路部61及び第2管路部63は、複数のコア冷却部73と、複数の連設部75を含む。各コア冷却部73は溝部51が並ぶ方向であるモータ駆動方向Xに等間隔を空けて並んで設けられる。各コア冷却部73は電機子コア41の別々の溝部51内に配置される。コア冷却部73は溝部51の延びる方向(コア奥行方向Z)に沿って直線状に延びるように形成される。各コア冷却部73も、溝部51と同様に、図1に示すように、コイル用溝部45に対応した位置、より詳細には、コイル用溝部45に対してコア高さ方向Yにずれた位置に配置される。
The
連設部75は、図4に示すように、モータ駆動方向Xに隣接する2つのコア冷却部73の端部同士を接続する。連設部75は、溝部51が並ぶ方向の離れた位置にある2つのコア冷却部73の端部同士を接続することになる。各コア冷却部73は連設部75を通して内部の流路が連続する。連設部75は、一つのコア冷却部73の端部から、他のコア冷却部73の端部に向けて折り返す曲げ部分を含んで構成される。連設部75は電機子コア41よりコア奥行方向Zの外側に配置される。なお、コア冷却部73や連設部75の断面は円筒状に形成されるが、筒状であれば角筒状等に形成されてもよい。
As shown in FIG. 4, the connecting
ここで、溝部51は偶数個形成される。複数の溝部51には、その複数の溝部51のうち、溝部51が並ぶ方向であるモータ駆動方向Xの中間にある第1溝部51Aと、第1溝部51Aからモータ駆動方向Xの一方である前端部41c側に離れた位置にある第2溝部51Bとが含まれる。第1溝部51Aは、モータ駆動方向Xでの電機子コア41の中央位置41eから、その前端部41c側に最も近い位置にある溝部51である。第2溝部51Bは、モータ駆動方向Xでの電機子コア41の前端部41cに最も近い位置にある溝部51である。
Here, an even number of
また、複数の溝部51には、その複数の溝部51のうち、モータ駆動方向Xの中間にある第3溝部51Cと、第3溝部51Cからモータ駆動方向Xの他方である後端部41d側に離れた位置にある第4溝部51Dとが含まれる。第3溝部51Cは、第1溝部51Aとは別体に設けられ、電機子コア41の中央位置41eから、その後端部41d側に最も近い位置にある溝部51である。第3溝部51Cは、第1溝部51Aに対して、電機子コア41の後端部41d側に隣り合う位置にある溝部51でもある。第4溝部51Dは、モータ駆動方向Xでの電機子コア41の後端部41dに最も近い位置にある溝部51である。
Further, among the plurality of
第1管路部61は、第1溝部51Aから第2溝部51Bに向けて、これらを含む複数の溝部51内を蛇行して通るように形成される。より詳細には、第1管路部61は、第1溝部51Aと、第2溝部51Bと、これらの間にある5個の溝部51との全ての内側を蛇行して通るように形成される。第1管路部61では、第1溝部51A内を上流側とし、第2溝部51B内を下流側として冷媒が流れる。
The
第2管路部63は、第3溝部51Cから第4溝部51Dに向けて、これらを含む複数の溝部51内を蛇行して通るように形成される。より詳細には、第2管路部63は、第3溝部51Cと、第4溝部51Dと、これらの間にある5個の溝部51との全ての内側を蛇行して通るように形成される。第2管路部63では、第3溝部51C内を上流側とし、第4溝部51D内を下流側として冷媒が流れる。
The
第1管路部61は、第1溝部51A内を通る部分より上流側にある上流側部分61aから、第2溝部51B内を通る部分より下流側にある下流側部分61bにかけて、その流路断面積が一定となるように形成される。第2管路部63は、第3溝部51C内を通る部分より上流側にある上流側部分63aから、第4溝部51D内を通る部分より下流側にある下流側部分63bにかけて、その流路断面積が一定となるように形成される。第1管路部61及び第2管路部63は、それぞれ同じ流路断面積となるように形成される。
The
流入部65には、上流側のポンプ101から移送される冷媒が内部に流入する。分岐部67は、第1管路部61の上流側部分61aと、第2管路部63の上流側部分63aと、流入部65を接続する。分岐部67は、流入部65の軸線方向と交差する方向に向けて各管路部61、63の上流側部分61a、63aが延びるようにT字状に形成される。分岐部67は、上流側の流入部65から流入する冷媒を、第1管路部61及び第2管路部63内に分岐させて導入する。
The refrigerant transferred from the
流出部69からは、第1管路部61及び第2管路部63を通る冷媒が下流側のポンプ101に流出する。合流部71は、第1管路部61の下流側部分61bと、第2管路部63の下流側部分63bと、流出部69を接続する。合流部71は、各管路部61、63の下流側部分61b、63bの軸線方向と交差する方向に向けて流出部69が延びるようにT字状に形成される。合流部71は、第1管路部61及び第2管路部63のそれぞれから導出される冷媒を合流させて、下流側の流出部69に流出させる。
From the
第1管路部61の分岐部67から合流部71までの流路長さをLp1[mm]、第2管路部63の分岐部67から合流部71までの流路長さをLp2[mm]とする。このとき、第1管路部61及び第2管路部63は、それぞれの流路長さLp1、Lp2が同じになるように構成される。
The flow path length from the
以上の冷却管60の各管路部61、63のそれぞれは、単一の管体を曲げ加工等することにより製作される。また、分岐部67は、各管路部61、63と流入部65を溶接等して形成される。また、合流部71は、各管路部61、63と流出部69を溶接等して形成される。このように各管路部61、63は一体に形成される。なお、分岐部67や合流部71は、この他にも分岐流路を有する管継手と各管路部61、63等を接続等して形成されてもよい。
Each of the
以上の冷却管60には、ポンプ101から流入部65に冷媒が流入し、その冷媒が分岐部67で分岐されて各管路部61、63に導入される。各管路部61、63を流れる冷媒は合流部71で合流し、流出部69からポンプ101に流出する。このとき、各管路部61、63のコア冷却部73を流れる冷媒により、そのコア冷却部73の周囲にある電機子コア41の一部が冷却される。
In the cooling
以上の実施形態に係る電機子40の作用効果を説明する。冷却管60により電機子コア41を冷却する場合、モータ駆動方向Xの両端部41c、41dは、その側端面41f(図4参照)が空気等の熱媒と接触するため、電機子コア41から熱媒に抜熱され易い。一方、モータ駆動方向Xの中間部では、その両端部41c、41dと比較して熱媒と接触する面が少ないため、電機子コア41から熱媒に抜熱され難い。よって、電機子コア41はモータ駆動方向Xの両端部41c、41dから中央位置41eに近づくほど抜熱され難い。
The effects of the
図5は関連技術としての電機子140の構造を示す。電機子コア41の構造は図1に示す構造と同様であるので、同様の符号を付して説明を省略する。冷却管160は電機子コア41の後端部41dにある後端側溝部51Eと、前端部41cにある前端側溝部51Fを含む複数の溝部51内を蛇行して通るように設けられる。冷却管160は後端側溝部51Eを上流側とし、前端側溝部51Fを下流側として冷媒が流れる。
FIG. 5 shows the structure of the
この冷却管160では、その上流側部分では冷媒の温度が低く、下流側部分に向かうにつれて、電機子コア41からの吸熱より冷媒の温度が高くなる。よって、電機子コア41の後端部41d側が低温、前端部41c側が高温となるような冷媒の温度勾配が生じる。
In the
以上のような、モータ駆動方向Xでの電機子コア41の抜熱量の違いや、冷却管60内での冷媒の温度勾配により、関連技術の構造では、電機子コア41のモータ駆動方向Xの中央位置41eの近傍から、冷却管60の下流側にずれた位置までの範囲S1で電機子コア41が高温となり易い。また、関連技術の構造では、その高温の箇所からモータ駆動方向Xに離れるにつれて電機子コア41が低温となり易い。よって、モータ駆動方向Xで電機子コア41に温度分布が生じてしまい、熱膨張により電機子コア41がコア奥行方向Zの軸周りに反るように変形しかねない。
Due to the difference in the amount of heat removed from the
この点、本実施形態に係る冷却管60によれば、溝部51が並ぶ方向であるモータ駆動方向Xの中間にある第1溝部51A、第3溝部51Cから冷媒が流入し、そのモータ駆動方向Xの両側に向けて各溝部51内を通るように冷媒が流れる。よって、関連技術のように後端側溝部51Eから冷媒を流すよりも、モータ駆動方向Xの中央位置41eに近い位置から低温の冷媒を流すことができ、抜熱され難い電機子コア41の中央位置41eを冷却し易くなる。
In this regard, according to the cooling
また、本実施形態に係る冷却管60では、各管路部61、63の上流側部分である第1溝部51A、第3溝部51C内では冷媒が低温となり、そこからモータ駆動方向Xに離れるにつれて溝部51内を通る冷媒が高温となるような温度勾配が生じる。よって、関連技術のように後端側溝部51Eから前端側溝部51Fに冷媒を流すよりも、モータ駆動方向Xの両端側で冷媒が高温となり、抜熱され易い電機子コア41の両端部41c、41dを冷却し難くできる。
Further, in the cooling
この結果、モータ駆動方向Xでの電機子コア41の温度分布の偏りを緩和するように、冷却管60による電機子コア41の冷却性能を改善でき、その温度分布の偏りによる電機子コア41の変形を抑制できる。
As a result, the cooling performance of the
また、本実施形態に係る冷却管60には分岐部67が設けられるため、各管路部61、63に冷媒を流入させるための流入部65の数が抑えられる。よって、冷却管60に冷媒を流すための配管系100を簡略化でき、その取り扱いが容易となる。
In addition, since the cooling
また、本実施形態に係る冷却管60には合流部71が設けられるため、各管路部61、63から冷媒を流出させるための流出部69の数が抑えられる。よって、冷却管60に冷媒を流すための配管系100を簡略化でき、その取り扱いが容易となる。
Moreover, since the
また、本実施形態に係る電機子40では各管路部61、63の流路長さLp1、Lp2が同じになるように構成される。よって、各管路部61、63と分岐部67の接続箇所の近傍や、各管路部61、63と合流部71の接続箇所の近傍で、各管路部61、63を流れる冷媒に圧力差が生じ難くなり、これら管路部61、63内で冷媒の逆流等が発生し難くなる。
In addition, the
[第2実施形態]
図6は第2実施形態に係る冷却管60を含む配管系100を示す構成図である。本実施形態に係る冷却管60は、第1管路部61と第2管路部63が一体ではなく別体に形成される。以下の実施の形態では、第1の実施の形態で説明した要素と同一の要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a configuration diagram showing the
配管系100は第1配管系100Aと第2配管系100Bを含む。第1配管系100Aは冷却管60の第1管路部61に冷媒を流すための第1ポンプ101Aを含む。第1配管系100Aでは、第1ポンプ101Aの駆動により冷媒が移送され、冷却管60の第1管路部61を通して冷媒が循環するように流れる。第2配管系100Bは冷却管60の第2管路部63に冷媒を流すための第2ポンプ101Bを含む。第2配管系100Bでは、第2ポンプ101Bの駆動により冷媒が移送され、冷却管60の第2管路部63を通して冷媒が循環するように流れる。
The
図7は冷却管60が電機子コア41に取り付けられた状態を示す平面図である。本図では樹脂材53を省略して示す。冷却管60は、第1管路部61と、第2管路部63の他に、第1流入部65Aと、第1流出部69Aと、第2流入部65Bと、第2流出部69Bを含む。
FIG. 7 is a plan view showing a state where the cooling
第1流入部65Aは第1管路部61の上流側部分61aに接続される。第1流出部69Aは第1管路部61の下流側部分61bに接続される。第1流入部65Aには、上流側の第1ポンプ101Aから移送される冷媒が内部に流入し、その冷媒が第1管路部61の上流側部分61aに導入される。第1流出部69Aからは第1管路部61を通る冷媒が下流側の第1ポンプ101Aに流出する。
The
第2流入部65Bは第2管路部63の上流側部分63aに接続される。第2流出部69Bは第2管路部63の下流側部分63bに接続される。第2流入部65Bには、上流側の第2ポンプ101Bから移送される冷媒が内部に流入し、その冷媒が第2管路部63の上流側部分63aに導入される。第2流出部69Bからは第2管路部63を通る冷媒が下流側の第2ポンプ101Bに流出する。このように第1管路部61と第2管路部63は一体ではなく別体に構成される。
The
以上の実施形態に係る電機子40によっても、第1実施形態と同様、電機子コア41のモータ駆動方向Xでの温度分布の偏りを緩和でき、その温度分布の偏りによる電機子コア41の変形を抑制できる。
Similarly to the first embodiment, the
[第3の実施の形態]
図8は第3実施形態に係る冷却管60が電機子コア41に取り付けられた状態を示す平面図である。本図では樹脂材53を省略して示す。冷却管60を含む配管系100は、第1実施形態と同様の構成である。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a plan view showing a state where the cooling
溝部51は奇数個形成される。複数の溝部51には、第1溝部51A〜第4溝部51Dの他に、第5溝部51Kが含まれる。第5溝部51Kは、第1溝部51Aと第3溝部51Cの間に設けられる。第5溝部51Kは、モータ駆動方向Xでの電機子コア41の中央位置41eに設けられる。第1溝部51Aは、第5溝部51Kから電機子コア41の前端部41c側に最も近い位置にあり、第3溝部51Cは、第5溝部51Kから電機子コア41の後端部41d側に最も近い位置にある。
An odd number of
冷却管60の流入部65は、分岐部67より上流側に設けられ、第5溝部51K内を通るように配置される。図9は、図8のA−A線断面図である。第1管路部61、第2管路部63は、それらの流路断面積Sa[mm2]が同じとなるように形成される。一方、流入部65は、各管路部61、63での流路断面積Saより大きい流路断面積Sb[mm2]となるように形成される。本図では、各管路部61、63で流路断面積Saとなる箇所を一点鎖線Taで囲んで示し、流入部65で流路断面積Sbとなる箇所を一点鎖線Tbで囲んで示す。より詳細には、流入部65は、第1管路部61の流路断面積Saと第2管路部63の流路断面積Saとの合計である2×Saと同じ流路断面積Sbとなるように形成される。
The
第1管路部61では、図8に示すように、第1溝部51A内を通る部分より上流側にある上流側部分61aから、第2溝部51B内を通る部分より下流側にある下流側部分61bにかけて、その流路断面積がSaとなるように形成される。第2管路部63では、第3溝部51C内を通る部分より上流側にある上流側部分63aから、第4溝部51D内を通る部分より下流側にある下流側部分63bにかけて、その流路断面積がSbとなるように形成される。
In the
以上の実施形態に係る電機子40によっても、第1実施形態と同様の作用効果を得られる。また、流入部65での流路断面積S2が各管路部61、63での流路断面積Saと同じである場合、上流側の流入部65での圧力損失が大きくなり、下流側の各管路部61、63に冷媒を流し難くなる。この点、本実施形態では、流入部65での流路断面積S2が各管路部61、63での流路断面積Saより大きいため、上流側の流入部65での圧力損失を抑え易くなり、下流側の各管路部61、63に冷媒を流し易くなることにより冷却効率が向上する。なお、流入部65での圧力損失を抑え易くするうえで、その流路断面積Sbの上限値は特に限られないが、これが大きくなるほど第5溝部51Kが大きくなり電機子コア41の強度に影響する。この観点から、流入部65の流路断面積Sbは、たとえば、各管路部61、63の流路断面積Saの合計の2倍以下としてもよい。
Also by the
[第4の実施の形態]
図10は第4実施形態に係る冷却管60が電機子コア41に取り付けられた状態を示す平面図である。本図では樹脂材53を省略して示す。なお、冷却管60を含む配管系100は、第2実施形態と同様の構成である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 10 is a plan view showing a state in which the
溝部51は奇数個形成される。第3溝部51Cは第1溝部51Aにより構成される。第1管路部61と第2管路部63の上流側の一部は、第1溝部51A内にて並べて配置される。図11は図10のB−B線断面図である。本図は第1溝部51A内での各管路部61、63の断面図でもある。各管路部61、63の一部は、第1溝部51A内にて、その深さ方向Y(コア高さ方向Y)に並べて配置される。
An odd number of
以上の実施形態に係る電機子40によっても、第1実施形態と同様の作用効果を得られる。
Also by the
なお、各管路部61、63の一部は、図12に示すように、第1溝部51内にて、その深さ方向Yではなく、モータ駆動方向Xに並べて配置されてもよい。
In addition, as shown in FIG. 12, some
[第5の実施の形態]
図13は第5実施形態に係る電機子40が用いられるリニアモータ10を示し、図14は第5実施形態に係る冷却管60が電機子コア41に取り付けられた状態を示す平面図である。なお、冷却管60を含む配管系100は、第1実施形態と同様の構成である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 13 shows the
冷却管60は、流入部65と流出部69の他に、第1管路部81と、第2管路部83と、折返し部85を有する。図14では第1管路部81で冷媒が流れる方向を実線の矢印で示し、第2管路部83で冷媒が流れる方向を破線の矢印で示し、他の部位で冷媒が流れる方向を白抜き矢印で示す。
In addition to the
第1管路部81と第2管路部83は、複数のコア冷却部73と、複数の連設部75を含む。これらの詳細は第1実施形態と同様である。
The
電機子コア41の複数の溝部51には、その複数の溝部51のうち、溝部51が並ぶ方向の一方であるモータ駆動方向Xの後端部41d側にある第1溝部51Gが含まれる。また、複数の溝部51には、第1溝部51Gから溝部51が並ぶ方向の他方であるモータ駆動方向Xの前端部41c側に離れた位置にある第2溝部51Hが含まれる。第1溝部51Gは、モータ駆動方向Xの後端部41dに最も近い位置にある溝部51である。第2溝部51Hは、モータ駆動方向Xの前端部41cから後端部41dに向けて2番目の位置にある溝部51である。
The plurality of
また、複数の溝部51には、その複数の溝部51のうち、モータ駆動方向Xの前端部41c側にある第3溝部51Iと、第3溝部51Iからモータ駆動方向Xの後端部41d側に離れた位置にある第4溝部51Jが含まれる。第3溝部51Iは、モータ駆動方向Xの前端部41cに最も近い位置にある溝部51である。第3溝部51Iは、第2溝部51Hに対して、電機子コア41の後端部41d側に隣り合う位置にある溝部51でもある。第4溝部51Jは、モータ駆動方向Xの後端部41dから前端部41cに向けて2番目の位置にある溝部51である。第4溝部51Jは、第1溝部51Gに対して、電機子コア41の前端部41c側に隣り合う位置にある溝部51でもある。
The plurality of
第1管路部81は、第1溝部51Gから第2溝部51Hに向けて、これらを含む複数の溝部51内を蛇行して通るように形成される。より詳細には、第1管路部81は、第1溝部51Gから第2溝部51Hに向けて、一つおきの位置にある複数の溝部51を蛇行して通るように形成される。つまり、第2溝部51Hは、複数の溝部51のうち、第1溝部51Gに対して一つおきの位置にある溝部51でもある。第1管路部81では、第1溝部51G内を上流側とし、第2溝部51H内を下流側として冷媒が流れる。
The
第2管路部83は、第3溝部51Iから第4溝部51Jに向けて、これらを含む複数の溝部51内を蛇行して通るように形成される。より詳細には、第2管路部83では、第3溝部51Iから第4溝部51Jに向けて、一つおきの位置にある複数の溝部51を蛇行して通るように形成される。つまり、第4溝部51Jは、複数の溝部51のうち、第3溝部51Iに対して一つおきの位置にある溝部51でもある。第2管路部83は、第3溝部51I内を上流側とし、第4溝部51J内を下流側として冷媒が流れる。
The
第1管路部81の溝部51を通る部分であるコア冷却部73の符号を「73A」とし、第2管路部83の溝部51を通る部分であるコア冷却部73の符号を「73B」とする。各管路部81、83は、それぞれのコア冷却部73A、73Bが、複数の溝部51内にモータ駆動方向Xに交互に配置されるように構成される。つまり、複数の溝部51内には、モータ駆動方向Xの後端部41d側から前端部41c側に向けて、第1管路部81のコア冷却部73Aと第2管路部83のコア冷却部73Bが「73A、73B、73A、73B・・・」の順で配置される。
The symbol of the
折返し部85は、第1管路部81の下流側端部81aと、第2管路部83の上流側端部83aの間に設けられ、これらを接続する。第1管路部81と第2管路部83は折返し部85を通して内部の流路が連続する。このように第1管路部81と第2管路部83は一体に形成される。折返し部85は、第1管路部81の下流側端部81aから、第2管路部83の上流側端部83aに向けて折り返すような曲げ部分を含んで構成される。折返し部85は、電機子コア41のコア奥行方向Zの外側に配置される。
The folded
第1管路部81と第2管路部83は、図13に示すように、複数の溝部51の深さ方向にずれた位置に配置されるように構成される。この深さ方向は電機子コア41のコア高さ方向Yと一致する。本例では第1管路部81に対して第2管路部83が深さ方向の底側に位置する。
As shown in FIG. 13, the
ここで、第1管路部81のコア冷却部73Aについて、溝部51の底側にある底側端面87を通る第1仮想接線をLiaといい、第2管路部63のコア冷却部73Bについて、溝部51の入側にある入側端面89を通る第2仮想接線をLibという。各仮想接線Lia、Libは、溝部51の延びる方向から見たときに、互いに平行に延びている。この溝部51の延びる方向は、コア奥行方向Zと一致する。このとき、第1管路部81と第2管路部63は、第1仮想接線Liaよりも第2仮想接線Libが深さ方向の底側に位置するように構成される。これにより、第1管路部81と第2管路部83の深さ方向での接触による干渉が抑えられる。
Here, with respect to the
第1管路部81のコア冷却部73Aが配置される溝部51を第1管路用溝部51といい、第2管路部83のコア冷却部73Bが配置される溝部51を第2管路用溝部51という。各管路用溝部51は、その深さ寸法が異なるように形成される。詳細には、第1管路用溝部51は深さ寸法Lda[mm]となるように形成され、第2管路用溝部51は深さ寸法Ldbとなるように形成される。深さ寸法Ldaは、第1管路部81のコア冷却部73Aの底側端面87が第1管路用溝部51の溝底面に接触するように定められる。深さ寸法Ldbは、第2管路部83のコア冷却部73Bの底側端面87が第2管路用溝部51の溝底面に接触するように定められる。
The
以上の実施形態に係る電機子40の作用効果を説明する。上述のように、図5の関連技術の構造では、電機子コア41の後端部41d側が低温、前端部41c側が高温となるような冷媒の温度勾配が生じ、冷却管160による冷却能力にモータ駆動方向Xで偏りが生じる。
The effects of the
一方、本実施形態に係る第1管路部81では、図14に示すように、電機子コア41の後端部41dに近い上流側部分81bが低温となり、その前端部41cに近い下流側部分81cが高温となるような冷媒の温度勾配となる。また、第2管路部83では、電機子コア41の前端部41cに近い上流側部分83bが低温となり、その後端部41dに近い下流側部分83cが高温となるような冷媒の温度勾配となる。
On the other hand, in the first
つまり、第1管路部81と第2管路部83ではモータ駆動方向Xでの冷媒の温度勾配が逆となり、冷却管60全体でのモータ駆動方向Xでの冷却能力の偏りが抑えられる。よって、モータ駆動方向Xでの電機子コア41の温度分布の偏りを緩和するように、冷却管60による電機子コア41の冷却性能を改善でき、その温度分布の偏りによる電機子コア41の変形を抑制できる。
In other words, the temperature gradient of the refrigerant in the motor driving direction X is reversed between the
特に、各管路部81、83のコア冷却部73はモータ駆動方向Xに交互に配置されるため、同じ管路部81、83を構成するコア冷却部73で挟まれる箇所が存在しない。このような箇所が存在すると、その箇所が局所的に過度に冷却されたり、冷却が不十分となり、他の箇所との温度差により反るように変形する恐れがある。この点、本実施形態では、そのような局所的な過度の冷却や不十分な冷却の発生を抑えられる。
In particular, since the
また、各管路部81、83のコア冷却部73はモータ駆動方向Xに交互に配置されるため、関連技術の構造とするよりも、コア冷却部73同士を接続する連設部75の曲げ加工量を抑えられる。よって、冷却管60の第1管路部61や第2管路部83の塑性変形量が抑えられ、これらの強度、耐力を確保し易くなる。
In addition, since the
また、本実施形態に係る冷却管60には折返し部85が設けられるため、各管路部61、63に冷媒を流入、流出させるための流入部65、流出部69の数が抑えられる。よって、冷却管60に冷媒を流すための配管系100を簡略化でき、その取り扱いが容易となる。
In addition, since the cooling
[第6の実施の形態]
図15は第6実施形態に係る冷却管60が電機子コア41に取り付けられた状態を示す平面図である。なお、冷却管60を含む配管系100は第2実施形態と同様の構成である。
[Sixth Embodiment]
FIG. 15 is a plan view showing a state where the cooling
冷却管60は、折返し部85を備えておらず、第1管路部81と、第2管路部83の他に、第1流入部65Aと、第1流出部69Aと、第2流入部65Bと、第2流出部69Bを含む。
The cooling
第1流入部65Aは第1管路部81の上流側部分81dに接続される。第1流出部69Aは第1管路部81の下流側部分81aに接続される。第1流入部65Aには、上流側の第1ポンプ101A(図示せず)から移送される冷媒が内部に流入し、その冷媒が第1管路部81の上流側部分81dに導入される。第1流出部69Aからは第1管路部81を通る冷媒が下流側の第1ポンプ101A(図示せず)に流出する。
The
第2流入部65Bは第2管路部83の上流側部分83aに接続される。第2流出部69Bは第2管路部83の下流側部分83dに接続される。第2流入部65Bには、上流側の第2ポンプ101B(図示せず)から移送される冷媒が内部に流入し、その冷媒が第2管路部83の上流側部分83aに導入される。第2流出部69Bからは第2管路部83を通る冷媒が下流側の第2ポンプ101B(図示せず)に流出する。このように第1管路部81と第2管路部83は一体ではなく別体に構成される。
The
以上の実施形態に係る電機子40によっても、第5実施形態と同様、電機子コア41のモータ駆動方向Xでの温度分布の偏りを緩和でき、その温度分布の偏りによる電機子コア41の変形を抑制できる。
Similarly to the fifth embodiment, the
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎない。また、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, embodiment shows only the principle and application of this invention. In the embodiment, many modifications and arrangements can be made without departing from the spirit of the present invention defined in the claims.
上述の実施形態では、本発明に係る電機子40を可動子に適用した例を説明したが、固定子に適用されてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the
冷却管60が配置される管路用溝部51は、電機子コア41の外側部41bに形成されたが、その管路用溝部51としてコイル用溝部45が用いられてもよい。この場合、管路用溝部51としてのコイル用溝部45の底側に冷却管60が配置され、コイル用溝部45内において冷却管60より開口側にコイル49が配置されてもよい。
The
第1〜第4実施形態に係る電機子コア41の第1溝部51A、第3溝部51Cは、電機子コア41の中央位置41eに近い位置にある溝部51であれば、この中央位置41eに最も近い位置にある溝部51でなくともよい。また、第2溝部51B、第4溝部51Dは、モータ駆動方向Xの両端部41c、41dに近い位置にある溝部51であれば、最も近い位置にある溝部51でなくともよい。
If the
第5、第6実施形態に係る電機子40では、一つの電機子コア41につき一つの冷却管60が用いられる例を説明したが、一つの電機子コア41につき複数の冷却管60が用いられてもよい。
In the
10・・・リニアモータ、40・・・電機子、41・・・電機子コア、51・・・溝部、51A・・・第1溝部、51B・・・第2溝部、51C・・・第3溝部、51D・・・第4溝部、51G・・・第1溝部、51H・・・第2溝部、51I・・・第3溝部、51J・・・第4溝部、51K・・・第5溝部、60・・・冷却管、61・・・第1管路部、63・・・第2管路部、67・・・分岐部、71・・・合流部、81・・・第1管路部、83・・・第2管路部、85・・・折返し部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
コアと、
前記コアに並んで形成される複数の溝部と、
前記コアを冷却するための冷媒が内部を流れる冷却管と、を備え、
前記複数の溝部は、
前記複数の溝部のうち該溝部が並ぶ方向の中間にある第1溝部と、
前記第1溝部から前記並ぶ方向の一方に離れた位置にある第2溝部と、
前記複数の溝部のうち該溝部が並ぶ方向の中間にある第3溝部と、
前記第3溝部から前記並ぶ方向の他方に離れた位置にある第4溝部と、を含み、
前記冷却管は、
前記第1溝部から前記第2溝部に向けて、これらを含む複数の溝部内を蛇行して通るように形成され、前記第1溝部内を上流側とし、前記第2溝部内を下流側として冷媒が流れる第1管路部と、
前記第3溝部から前記第4溝部に向けて、これらを含む複数の溝部内を蛇行して通るように形成され、前記第3溝部内を上流側とし、前記第4溝部内を下流側として冷媒が流れる第2管路部と、
前記第1管路部及び前記第2管路部のそれぞれから導出される冷媒を合流させて下流側に流出させる合流部と、を有することを特徴とするリニアモータ用電機子。 An armature for a linear motor,
The core,
A plurality of grooves formed side by side with the core;
A cooling pipe through which a refrigerant for cooling the core flows, and
The plurality of grooves are
A first groove part in the middle of the direction in which the groove parts are arranged among the plurality of groove parts;
A second groove at a position away from the first groove in one of the alignment directions;
A third groove portion in the middle of the plurality of groove portions in the direction in which the groove portions are arranged;
A fourth groove located at a position away from the third groove in the other direction of the alignment,
The cooling pipe is
The first groove portion is formed so as to meander through a plurality of groove portions including these from the first groove portion to the second groove portion, the first groove portion being an upstream side, and the second groove portion being a downstream side refrigerant. A first conduit section through which
A refrigerant is formed so as to meander through a plurality of groove portions including these from the third groove portion to the fourth groove portion, with the inside of the third groove portion as an upstream side and the inside of the fourth groove portion as a downstream side. A second conduit section through which the
The first pipe portion and the second linear motor armature to the conduit portion of the by merging the refrigerant derived from each characterized Rukoto to have a, a merging unit for flowing downstream.
上流側から流入する冷媒を前記第1管路部及び前記第2管路部に分岐させて導入する分岐部を更に有し、
前記第1管路部及び前記第2管路部は、前記分岐部から前記合流部までのそれぞれの流路長さが同じになるように構成される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。 The cooling pipe is
Further comprising a branch part for branching and introducing the refrigerant flowing from the upstream side into the first pipe part and the second pipe part,
The said 1st pipe line part and the said 2nd pipe line part are comprised so that each flow path length from the said branch part to the said junction part may become the same, The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. The armature for linear motors of description.
前記冷却管は、
上流側から流入する冷媒を前記第1管路部及び前記第2管路部内に分岐させて導入する分岐部と、
前記分岐部より上流側に設けられ、前記第5溝部内を通るように配置され、前記第1管路部及び前記第2管路部での流路断面積より大きい流路断面積となるように形成される流入部と、を更に備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のリニアモータ用電機子。 The plurality of groove portions further include a fifth groove portion between the first groove portion and the third groove portion,
The cooling pipe is
A branch part for branching and introducing the refrigerant flowing from the upstream side into the first pipe part and the second pipe part;
Provided on the upstream side of the branch part, and disposed so as to pass through the fifth groove part, the flow path cross-sectional area is larger than the flow path cross-sectional areas of the first and second pipe parts. The linear motor armature according to any one of claims 1 to 3 , further comprising an inflow portion formed on the linear motor.
前記第1管路部と前記第2管路部の上流側の一部は、前記第1溝部内にて並べて配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のリニアモータ用電機子。 The third groove part is constituted by the first groove part,
Wherein the first conduit portion and the second portion of the conduit section upstream of the linear motor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is arranged in the first groove Armature.
コアと、
前記コアに並んで形成される複数の溝部と、
前記コアを冷却するための冷媒が内部を流れる冷却管と、を備え、
前記複数の溝部は、
前記複数の溝部のうち該溝部が並ぶ方向の一方にある第1溝部と、
前記第1溝部から前記並ぶ方向の他方に離れた位置にある第2溝部と、
前記複数の溝部のうち該溝部が並ぶ方向の他方にある第3溝部と、
前記第3溝部から前記並ぶ方向の一方に離れた位置にある第4溝部と、を含み、
前記冷却管は、
前記第1溝部から前記第2溝部に向けて、これらを含む複数の溝部内を蛇行して通るように形成され、前記第1溝部内を上流側とし、前記第2溝部内を下流側として冷媒が流れる第1管路部と、
前記第3溝部から前記第4溝部に向けて、これらを含む複数の溝部内を蛇行して通るように形成され、前記第3溝部内を上流側とし、前記第4溝部内を下流側として冷媒が流れる第2管路部と、を有し、
前記第1管路部の溝部を通る部分と前記第2管路部の溝部を通る部分とは、前記複数の溝部内に前記並ぶ方向に交互に配置され、
前記冷却管は、前記第1管路部の下流側部分と前記第2管路部の上流側部分とを接続する折返し部を更に有することを特徴とするリニアモータ用電機子。 An armature for a linear motor,
The core,
A plurality of grooves formed side by side with the core;
A cooling pipe through which a refrigerant for cooling the core flows, and
The plurality of grooves are
A first groove in one of the plurality of grooves in the direction in which the grooves are arranged;
A second groove part located at a position away from the first groove part in the other direction of the alignment;
A third groove in the other of the plurality of grooves in the direction in which the grooves are arranged;
A fourth groove located at a position away from the third groove in one of the alignment directions,
The cooling pipe is
The first groove portion is formed so as to meander through a plurality of groove portions including these from the first groove portion to the second groove portion, the first groove portion being an upstream side, and the second groove portion being a downstream side refrigerant. A first conduit section through which
A refrigerant is formed so as to meander through a plurality of groove portions including these from the third groove portion to the fourth groove portion, with the inside of the third groove portion as an upstream side and the inside of the fourth groove portion as a downstream side. A second conduit section through which
The portion passing through the groove portion of the first conduit portion and the portion passing through the groove portion of the second conduit portion are alternately arranged in the line-up direction in the plurality of groove portions ,
The linear motor armature according to claim 1, wherein the cooling pipe further includes a folded portion that connects a downstream portion of the first conduit portion and an upstream portion of the second conduit portion .
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