JPH0284049A

JPH0284049A - 直線型誘導電動機の２次導体とその製造方法

Info

Publication number: JPH0284049A
Application number: JP23374388A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Abe; 睦安倍; Kenichi Aota; 健一青田; Takashi Motoda; 元田　高司; Masahiro Yanagawa; 政洋柳川; Keiichi Otsuka; 大塚　啓一; Atsuji Karita; 充二苅田
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1990-03-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野１本発明は、直線型誘導電動機（リニアインダクシ目ンモ
ータ）の２次導体（リアクションプレート）とその製造
方法に関するものである。

［従来の技術］電子機器において直線部動機構を要するとき、従来の回
転モータに代わって直線型誘導電動機（以下、リニアモ
ータということがある）を使用して高精度化、コンパク
ト化を図ること、また、旅客輸送用鉄道車輌の駆動用電
動機としてリニアモータを適用して、その高いモータ効
率の利用を図ることが１行われている。

鉄道車輌の車上にリニアモータの１次コイルが設置され
るとき、２次導体は軌道のほぼ全長に亘って敷設される
。従って２次導体はその価格が重視され、通常、構造簡
単で安価な、アルミ板と鋼板を積層したものが使用され
る。

第５図は、鉄道車輌のりニアモータの１次コイルと２次
導体の位置関係を示す斜視図であって。

１は車（図示しない）上にあり１次コイル導体と１次コ
イル磁気回路とよりなるリニアモータの１次コイル、２
はアルミ板、３は鋼板であって、２゜３により２次導体
４を構成している。鋼板３は図示しない道床に固定され
、アルミ板２は鋼板３に密着固定されている。また、１
次コイル１は、アルミ板２の間にギャップｇを保ちなが
ら１図示しない支持装置により同左右方向に移動可能に
支持されている。

２次導体４のアルミ板２．鋼板３の密着固定の方法は、
単体のアルミ板２、鋼板３をボルト止めする方法の他に
、工場において予め圧延圧着または爆着して一体構造と
したものを使用することが行われている。

［解決しようとする課題］しかしながら、上述の２次導体４は、コストの低減を第
１の条件としており、電気的特性は必ずしも十分でない
場合がある。

すなわち、１次コイル１と２次導体の鋼板３とによって
構成される閉磁気回路の中間に、前記ギャップｇに加え
て非磁性のアルミ板２が介在する構成となっているため
、前記閉磁気回路における１次コイル１と鋼板３との距
離が大きくなり、磁気抵抗を増加させ洩れ磁束が増えて
、推力の低下。

モータ効率の低下をきたしている。一方、アルミ板２を
薄くして磁気抵抗を減少させるとアルミ板２の電気抵抗
が増大して誘導電流が減少し、逆に推力が低下するなど
の問題があり、現在、各電動機の用途１機種等に応じて
最適板厚構成を決定しているのが実情である。

上記の鉄道車輌だけでなく、電子機器分野においてもモ
ータ効率の向上は１次側コイル重量の軽減、省資源、省
エネルギにつながるので、２次導体の一層の高性能化が
望まれている。

本発明は上記の課題を解決しようとするもので、低い製
造コスト、設置作業の簡易性を維持しながら、大きい推
力、高いモータ効率を実現する直線型誘導電動機の２次
導体とその製造方法を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の直線型誘導電動機の２次導体は１、推進方向に
直角または同直角からスキュー角度だけ傾いた溝複数を
有する磁性体板と、同磁性体板より広幅の導電性金属板
とが相互に固着された２層構造であり、且つ、前記磁性
体板の隣接する溝に挾まれた凸部分の頂面が前記導電性
金属板の表面に露出していることを特徴とし、また。

本発明の直線型誘導電動機の２次週休の製造方法は、片
方のワークロールに圧延方向に直角または同直角からス
キュー角度だけ傾いた溝または線状突起を設けた第１の
圧延機により複数の溝を有する溝付き鋼板を作成した後
に、平ロールをワークロールとする第２の圧延機により
前記溝付き鋼板と導電性金属板とを重ね圧延して、前記
溝付き鋼板と前記導電性金属板とを圧着すると共に、前
記溝付き鋼板の隣接する溝に挾まれた凸部分の頂面を、
前記導電性金属板の表面に露出させることを特徴として
いる。

［作用］本発明の２次導体は、磁気回路を構成する磁性体板と誘
導電流回路となる導電性金属板とよりなる２層構造とな
っており、磁性体板の複数の溝と溝との間の凸部の頂面
は、導電性金属板の表面に露出し、１次コイルに対向し
ている。

これにより、１次コイルと２次導体磁性体板との距離が
導電性金属板の厚さだけ従来よりも減少するので、磁気
回路の磁気抵抗が減少し、１次コイルが同一起磁力でも
２次導体を通過する磁束が増加して、推力が増大し、モ
ータ効率が向上する。

また、磁性体板と導電性金属板とは固着成型されており
、一体の２次導体として、ＩＲ場組立作業を最小限とし
て作業性良好に、軌道敷設あ３いは直線駆動機器の組立
を行わせる。

上記の２次導体の製造に関しては、溝付きあるいは線状
突起付きのワークロールによる熱間圧延で高能率に溝付
き鋼板を作成し、それを次圧延工程で導電性金属板と組
合せ重ね圧延することにより、磁性体板と導電性金属板
とが板状に一体となった２次導体を生産性高く製造する
。

［実施例］以下１本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。

第１図（ａ）は第１実施例としての直線型誘導電動機の
２次導体の平面図、第１図（ｂ）は同２次導体のＡ−Ａ
’断面図、第１図（ｃ）は同２次導体のＢ−Ｂ″断面図
、第１図（ｄ）は同２次導体のｃ−ｃ’断面図である。

なお、第１図（ｂ）〜（ｄ）でいうＡ−Ａ’　、Ｂ−Ｂ
’　、Ｃ−Ｃ’面は、第１図（ａ）に示されている。

５は磁性体板としての溝付き鋼板であり、５ａは同溝付
き鋼板の凸部、６は構成要素として溝内導体６ａおよび
端部導体６ｂを持つ導電性金属板としてのアルミ板、６
ａは前記溝付き鋼板の溝に充填されている溝内導体、６
ｂは溝付き鋼板の外周にある端部導体であり、５〜６ｂ
により第１実施例の２次導体７（以下、２次導体７とい
うことがある）を構成している。

第２図（ａ）は前記溝付き鋼板５の形状を示す平面図、
第２＠　（ｂ）は同断面図である。

本実施例においては、第２＠　（ａ）〜（ｂ）に示すよ
うな、騒音対策などの必要に応じてスキュー角度αを持
った溝付き鋼板５の溝部に溝内導体６ａとしてのアルミ
・鋼などの導電性金属を圧入し。

溝付き鋼板５の両端外側に端部導体６ｂとしての導電性
金属単層部を有する構造とすることによりモータ特性の
向上を図っている。即ち、２次導体７の１次コイル側板
表面に垂直に入射する磁束は透磁率の優れた溝付き鋼板
の凸部５ａに集まり、そこでの磁束量が増大することに
より誘導される電流値が増大する。さらに誘導電流は溝
部に充填された溝内導体６ａに沿って流れることになり
。

推力発生に有効な方向の電流値が増大し、推力を効率よ
く取り出すことができる。

磁気回路を構成する溝付き鋼板５として鉄損の少ない珪
素鋼板等を用いるのが望ましいが、比抵抗の小さい一般
鋼板でも表面での占積率を小さくすることにより、鉄損
の増大を防ぐことができる。

しかし、磁束が通る凸部５ａの幅は、小さくしすぎると
磁束が飽和するので洩れ磁束の原因となり。

製造工程の容易さからも１通常２〜５１程度とするのが
望ましい。

一方、誘導電流が流れる溝内導体、端部導体等の導体部
は導電性の優れていることが要求され、導電性金属とし
て望ましくは純銅のように比抵抗の小さい材料を用いる
必要があるが１作業性、経済性等から工業用の純アルミ
板等で代替することが可能である。また、導体部の電流
密度が高くなると発熱等により導電性が低下しモータ効
率が低下することになる。そのため、溝内導体の幅は、
通常、溝付き鋼板の凸部５ａの幅の数倍程度が望ましい
。

上述のような錆とアルミの組合せ構造を実現する手段と
して、熱間圧延機のワークロールの片側に所定の溝をつ
け、そこに８００℃以上に加熱した鋼板を挿入圧延し、
第２図（ａ）〜（ｂ）に示すような溝付き鋼板を作成す
る。その後、溝付き鋼板とアルミ板を積み重ね３００〜
５００℃に加熱し、平ロールで圧延し、溝部にアルミを
圧入することにより、第１図（ａ）〜（ｄ）に示した構
成の２次導体７を作成する。なお１重ね圧延に際しては
、鋼板とアルミの圧延温度における変形抵抗の差から、
鋼板の溝部に容易にアルミを充満させることが可能であ
るが、アルミ板を厚くしすぎると。

溝付き鋼板の凸部がアルミ板を貫通せず同凸部の頂面が
アルミで被覆された状態となり９機械加工等により取り
除く必要が生ずるため、使用するアルミ板の厚さは、そ
の圧延変形を受ける部分の体積が溝の開口部体積とほぼ
同一になるように１体積計算をして決定する必要がある
。

以下に、具体例を示す、第１図（、）〜（ｄ）に示した
２次導体７を次の手順で製造した。すなわち、一方のロ
ール表面に軸と平行方向にピッチ１０ａｖ、ｌ１１３ｍ
ｍ、深さ４ｍ膳の溝をつけた熱間圧延機を用いて溝付き
鋼板５を作成する１次に同溝付き鋼板５と３腫園厚の工
業用純アルミ（Ａ１０７０）板とを４００℃で重ね圧延
し、長さ５００■、幅８０＊ｍ、厚さ８ｓ＋ｓの２次導
体７を作成した。

この２次導体７をチャンネルに取付け、１次コイル１と
のギャップｇを２．５１として６０Ｈｚ２２０Ｖの電源
を用いて推力値、入力電流、入力。

モータ効率等を測定した。なお、推力値はチャンネル前
方にとりつけたロードセルで検出した。

その結果を、比較材とした従来方式のアルミ板（２，５
＋ｗｓ）と鋼板（５，５ｍ膳）の積み重ね体および同様
な材質寸法構成のクラツド材の測定結果と共に、第１表
に示す。

同第１表から明らかなように、本第１実施例材は比較材
に較べて２０％もモータ効率を向上させ第１表　第１実
施例２次導体の特性第２表　第２実施例２次導体の特性ることか可能である。

このようにして、本第１実施例により、一体固着され敷
設作業の容易な形状としながら、高推力。

高モータ効率を得ることができる２次導体を、圧延圧着
によって、高い生産性による低原価で製造することがで
きる。

なお、前記溝付き鋼板の圧延製造と、溝付き鋼板と導電
性金属板の圧着を行う圧延機は、必ずしも別個である必
要はなく、ワークロールを交換する同一圧延機であって
もよい。

第３図（ａ）は第２実施例としての直線型誘導電動機の
２次導体の平面図、第３図（ｂ）は同２次導体のＤ−Ｄ
’断面図、第３図（ｃ）は同２次導体のＥ−Ｅ’断面図
、第３図（ｄ）は同２次導体のＦ−Ｆ’断面図である。

なお、第３図（ｂ）〜（ｄ）でいうＤ−Ｄ’　、Ｅ−Ｅ
’　、Ｆ−Ｆ’面は、第３図（ａ）に記載されている。

８は孔内および端部導体としてのアルミ板であり、８ａ
は孔内導体、８ｂは端部導体、９は磁性体板としての磁
性複合体であり、孔部磁性体９ａ。

基部磁性体９ｂを構成要素としている。さらに８〜９ｂ
により第２実施例の２次導体１０（以下、２次導体１０
ということがある）を構成している。

第４図（ａ）は、前記アルミ板８の形状を示す平面図、
第４図（ｂ）は同アルミ板８のＧ−Ｇ’断面図、第４図
（ｃ）は同アルミ板８のＨ−Ｈ’断面図である。なお、
第４図（ｂ）〜（ｃ）でいうＧ−Ｇ’　、Ｈ−Ｈ’面は
、第４図（δ）に記載されている。

本第２実施例においては、予めスキュー角を持った長方
形の孔を打ち抜いたアルミ板８を準備し。

鉄粉などの磁性体粉末と熱可塑または熱硬化型樹脂など
の固着剤を混練した磁性複合材をアルミ板８の片面と孔
部とに型押し圧入して基部磁性体９ｂおよび孔部磁性体
９ａを形成させる。

この方式においては、磁性体板となる磁性複合材の磁気
特性がモータ性能に直接関係するため、磁性複合材の透
磁率および磁束密度を増大させる必要があり、混合する
磁性体粉末（ファイバ状も含む）の体積分率は可能な限
り高くする必要がある、しかしながら、第１実施例で用
いた鋼板材料に較べ透磁率が低下するのは避けられない
ため、２次導体１０における磁性体の寸法割合を第１実
施例より多くする必要がある。

本方式の場合、表面の磁性体の幅および裏面の磁性体層
の厚さを厚くすることにより、渦電流損の増大が危惧さ
れるが、絶縁性の硬化樹脂を固着剤とした磁性複合材の
場合は導電性が低いため。

鋼板より渦電流損を小さくすることが可能であり。

磁性体寸法が大きくなっても磁気特性が劣化することは
ない。

以下に、具体例を示す、第４図（ａ）〜（ｃ）に示すよ
うに４厘ｍ厚さのアルミ板あるいは銅板に推進方向に直
角およびスキュー角（１５°）を持った孔を打ち抜いた
後、裏面から、体積分率８０％の鉄粉を体積分率２０％
のエポキシ樹脂で混線した磁性複合材を塗布し、孔部に
圧入して２次導体１０を作成した。第１実施例と同様な
方法で測定したモータ特性を、第２表に示す。

同第２表より明らかなように、本第２実施例においても
第１実施例と同等の良好なモータ特性が得られた。導体
材質としては経済性を考慮しなければ網が優れているこ
とも示されている。

このようにして、本第２実施例により、電子機器分野等
用の高性能２次導体を、粉体成型の手法によって大きな
初期投資を必要とすることなく。

低い製造原価で生産することができる。

［発明の効果］本発明の直線型誘導電動機の２次導体は、１次コイル磁
気回路に従来介在していた非磁性の導電性金属層を磁性
体板溝部に収容し磁性体板凸部が直接１次コイルと対向
するので、前記磁気回路の磁気抵抗が減少し、高推力が
得られモータ効率が向上し、且つ、磁性体板と導電性金
属板を一体の板状に固着成型しているので軌道敷設等の
作業性が良好である。また。

本発明の直線型誘導電動機の２次導体の製造方法は、圧
延圧着によって前記の磁性体板と導電性金属板を一体の
板状に固着成型するので、上記の優れた特性を有する２
次導体を、低い原価で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は第１実施例としての直線型誘導電動機の
２次導体の平面図、第１図（ｂ）は同２次導体のＡ−Ａ
’断面図、第１図（ｃ）は同２次導体のＢ−Ｂ’断面図
１．第１図（ｄ）は同２次導体のｃ−ｃ”断面図、第２
図（ａ）は第１実施例の溝付き鋼板の形状を示す平面図
、第２図（ｂ）は同断面図、第３図（ａ）は第２実施例
としての直線型誘導電動機の２次導体の平面図、第３図
（ｂ）は同２次導体のＤ−Ｄ’断面図、第３図（ｅ）は
同２次導体のＥ−Ｅ’断面図、第３図（ｄ）は同２次４
体のＦ−Ｆ’断面図、第４図（ａ）は、前記アルミ板８
の形状を示す平面図。第４図（ｂ）は同アルミ板８のＧ−Ｇ″断面図、第４図
（ｃ）は同アルミ板８のＨ−Ｈ″断面図、第５図は従来
のりニアモータの１次コイルと２次導体の位置関係を示
す斜視図である。１・・・・・・１次コイル、５・・・・・・磁性体板と
しての溝付き鋼板、５ａ・・・・・・溝付き鋼板の凸部
、６，８・・・・・・導電性金属板としてのアルミ板、
６ａ・・・・・・溝内導体、６ｂ、８ｂ・・・・・・端
部導体、７・・・・・・第１実施例の２次導体、８ａ・
・・・・・孔内導体、９・・・・・磁性体板としての磁
性複合体、９ａ・・・・・・孔部磁性体。９ｂ・・・・・・基部磁性体、１０・・・・・・第２実
施例の２次導体。特許出願人　株式会社　神戸製鋼所外１２名代理人　　弁理士　　小　林　　傅（ｂ）第 ■ 図第２図（ａ）（ｂ）第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）推進方向に直角または同直角からスキュー角度だ
け傾いた溝複数を有する磁性体板と、導電性金属板とが
相互に固着された２層構造であり、且つ、前記磁性体板
の隣接する溝に挾まれた凸部分の頂面が前記導電性金属
板の表面に露出していることを特徴とする直線型誘導電
動機の２次導体。
（２）前記磁性体板が溝付き鋼板であることを特徴とす
る請求項１記載の直線型誘導電動機の２次導体。
（３）前記導電性金属板が、推進方向に直角または同直
角からスキュー角度だけ傾いた直角方向に長い孔複数を
打ち抜かれたアルミ板もしくは銅板であり、前記磁性体
板が、磁性体粉末と固着剤を混合し成型した磁性複合材
であることを特徴とする請求項１記載の直線型誘導電動
機の２次導体。
（４）片方のワークロールに圧延方向に直角または同直
角からスキュー角度だけ傾いた溝または線状突起を設け
た第１の圧延機により複数の溝を有する溝付き鋼板を作
成した後に、平ロールをワークロールとする第２の圧延
機により前記溝付き鋼板と導電性金属板とを重ね圧延し
て、前記溝付き鋼板と前記導電性金属板とを圧着すると
共に、前記溝付き鋼板の隣接する溝に挾まれた凸部分の
頂面を、前記導電性金属板の表面に露出させることを特
徴とする直線型誘導電動機の２次導体の製造方法。