JPH0746064Y2 - リニアモータの冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はリニアモータの冷却装置の改良に関する。

〔従来の技術〕 一般に、平形リニアモータ（以下リニアモータと略称す
る）はリニアモータから発生する移動磁界を利用して導
電性を持った粉体，液体，二次プレート等の搬送に使用
する。

このような用途に使用されるリニアモータの冷却方法と
しては、従来から自冷方式，風冷方式，水冷方式などが
用いられている。

リニアモータの冷却効果はコイルに発生した熱のコイル
から冷却媒体への伝熱の良否によって決定される。従来
より、鉄心全面に均一な磁界を必要としたリニアモータ
の構成は、鉄心外端部にコイルの１部を配置している。
鉄心外端部に配置されたコイルの冷却効果は悪く、鉄心
内部に配置されているコイルと大きな差異が生じてい
る。リニアモータの容量は許容温度上昇によっているの
で、従来より鉄心外端部コイルの温度上昇側によりリニ
アモータの容量が決定していた。

第６図は自冷方式のリニアモータの一例を示す縦断面図
で、短冊形薄鉄板を積層した鉄心１に設けられた溝内に
コイル２が巻装されている。このコイル２に発生した熱
は、鉄心外周面およびコイルエンド部から放散される。

第７図は風冷方式のリニアモータの一例を示す縦断面図
で、コイル２のコイルエンド部にダクト３を設け、コイ
ル２ち発生した熱はコイルエンド部からダク内部を通流
する冷却用の空気ｑに伝達され、外部へ放出される。

第８図は水冷方式のリニアモータの一例を示す縦断面図
で、鉄心１の積層方向へ所定間隔毎に伝熱板４を挾着
し、この伝熱板４に冷却パイプ５が接着されており、い
ずれも熱良導体で製作されている。冷却パイプ５の内部
に冷却水を通流せしめ、コイル２に発生した熱を鉄心1,
伝熱板4,冷却パイプ５を通して冷却水に伝達し、外部へ
放出する。

第９図および第10図はリニアモータの横断面図であり、
鉄心１にはｕ字溝11が設けられ、このｕ字溝11内にコイ
ル２が巻装されている。

第９図はコイルすべてを鉄心溝内に収納したリニアモー
タであり、この場合には鉄心端部のa,c部のごとく、一
カ所の溝に一組のコイル２が挿入される部分と、ｂ部の
ごとく一カ所の溝に二組のコイル2,2′を挿入する部分
とがある。また第10図は鉄心端部に配置されるコイルの
一部２″をａ′,c′部のごとく鉄心溝外に置いたもので
あり、この場合にはｂ′部のごとく、鉄心溝内はすべて
二組のコイル2,2′で満たされることになる。

このように、第９図のリニアモータではa,c部ではコイ
ル数がｂ部の1/2となっているため、鉄心端部で磁界強
度が減少する。したがって、粉体搬送のように鉄心全面
にわたって均一な磁界強度を要求される用途について
は、第10図のリニアモータが適用される。

〔考案が解決しようとする課題〕

リニアモータの発熱は主にコイルの抵抗損失により発生
するが、従来の冷却技術では次のような問題があった。

第６図に示す自冷方式は簡便ではあるが、コイル２から
発生した熱はコイルエンドおよび鉄心表面からの熱放散
によっているため、他の方式にくらべ大型となってしま
う。

第７図に示す風冷方式は冷却媒体として比較的熱伝導率
の低い空気を用いるため、所定の風速を持った多量の空
気ｑを供給する必要があり、それゆえ、外部からリニア
モータダクト内へ空気を供給するための配管およびファ
ン（図示せず）が必要となり、装置全体として大型にな
るだけでなく、空気通流部を完全密閉しにくいので粉体
などの搬送には適さない。

小型軽量化を図る場合や粉体の搬送を行なわせるリニア
モータでは第８図に示すような水冷方式が適している
が、従来の水冷方式、特に第10図に示すように鉄心端部
のコイルの一部を鉄心溝外に配置するもきにおいては、
ａ′,c′部のコイル２″は鉄心溝外に配置されるため、
熱伝達が悪く、この部分の温度上昇によりリニアモータ
の容量が限定され、小型軽量化を阻害する一因となって
いた。

本考案は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目
的とするところは、鉄心外端部に配置するコイルの冷却
効果を従来のものより高めるリニアモータの冷却装置を
提案することにある。

〔課題を解決するための手段〕

つまり、その目的を達成するための手段は、短冊状の薄
鉄板を積層し、その積厚方向へ所定間隔毎に熱良導体の
伝熱板を挾着して成る平形鉄心にｕ字溝を設け、このｕ
字溝にコイルを巻装するとともに、前記伝熱板に冷却パ
イプを接着し、この冷却パイプ内に冷却媒体を流通する
ようにし、平形鉄心の端部に配置されるコイルの一部を
鉄心溝外に置くようにした構造のリニアモータにおい
て、コイル収納用のｕ字溝を有した熱良導体の伝熱構造
体を前記平形鉄心の端部に設け、伝熱構造体の溝内に前
記鉄心溝外に配置されたコイルを収納するとともに、伝
熱構造体に冷却パイプを接着し、鉄心溝外コイルを冷却
するようち構成したことにある。

〔作用〕

その作用は、従来の冷却の問題となっていた鉄心溝外の
コイルを鉄心端部に設けた伝熱構造体のｕ字溝内に収納
することによって、コイルに通電したときに発生した熱
は熱良導体の伝熱構造体，冷却パイプを通り、冷却パイ
プ内を通流する冷却水に伝達し、外部へ放出されて効率
の良い冷却ができる。このようなコイルの冷却構造は、
積層鉄心内に挾着された伝熱板に対し伝熱面積を十分大
きく取ることも可能で、伝熱構造体の冷却効果は積層鉄
心部より良くなり、従来に比べ著しくコイルの温度を下
げることができる。

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

〔実施例〕

第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の平形リニアモ
ータの冷却装置の一実施例を示し、（ａ）図は横断面
図，（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ線矢視方向底面図、
（ｃ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）において、短冊状の薄鉄
板を積層し、その積層方向へ所定間隔ごとに、熱良導体
の伝熱板４が平形の鉄心１に挾着されている。

鉄心１のｕ字溝11にはコイル２が二段に巻装されてい
る。さらに、鉄心１の端部には、第２図に詳細部を示す
ように、ｕ字溝11と平行に伝熱構造体６が配置され、こ
れにはｕ字溝61が設けられ、この中にコイル２が収納
されている。

また、伝熱構造体６には、第４図に示すように、冷却パ
イプ５が固着されている。

かくして、このように構成された冷却装置において、冷
却水は（ｂ）図に示すように入口51から入り、出口52か
ら排出されてリニアモータ外部へと流出する。

そして、コイル２に発生した熱は、鉄心内部に対しては
鉄心1,伝熱板4,冷却パイプ５に伝達し、さらに冷却パイ
プ５内を通流する冷却水に伝達されて外部に熱を放出す
る。

一方、伝熱構造体６のｕ字溝内に収納された鉄心溝外の
コイル２から発生した熱は、熱伝導率の高い銅板製の
伝熱構造体6,冷却パイプ５に伝わり、冷却パイプ５内を
通流する冷却水に伝達されて外部に熱を放出し、効率の
良い冷却が実現できる。

なお、本実施例では伝熱構造体６に銅を使用したが銅に
かぎるものではなく、アルミニウム等の熱伝導率の高い
材質のものなら他の材質を使用しても良い。また冷却パ
イプ５を銅の丸管としたが、これに限らず角管にしても
良く、要はこれらが伝熱構造体6,伝熱板４に熱的に有効
に接着固定できればよい。

また、冷却パイプ５内に通流せしめる冷却媒体として冷
却水を用いたが、冷却媒体としてより強力に冷却効果を
挙げるために４弗化エチレンなどの沸騰冷却冷媒を用い
ることも可能である。

第３図は伝熱構造体の他の実施例を示す断面図で、断熱
構造体６′は軽量化を計るため板金一体構造となってい
る。第５図は伝熱構造体と冷却パイプの接続方法を示す
他の実施例を示す平面図で、伝熱構造体６′のＵ字溝6
1′と平行に入口51′，出口52′を有する冷却パイプ
５′が配置され、さらに冷却パイプ５′は伝熱構造体
６′に接続されている。これにより伝熱構造体６′のＵ
字溝61′に巻装されたコイルを単独に冷却することが出
来る。

なお、従来の自冷方式や風冷方式との併用も可能である
ことは言うまでもない。

〔考案の効果〕

以上説明したごとく本考案によれば、鉄心外端部の冷却
媒体への伝熱に熱伝導率の高い材質、例えば銅，アルミ
ニウムを使用するとともに、冷却媒体として熱伝導率の
高い水を使用することができるので、鉄心外端部のコイ
ル２の冷却効果が高いものとなっている。これによ
り、従来の自冷方式，風冷方式，水冷方式のみでは流し
得なかった大電流をコイル２に通電することができ、
リニアモータの小型，軽量化が計れる。

また、本考案による伝熱構造体6,6′のコイル２を収
納する溝にコイルが収納されるため、鉄心外端部のコイ
ルを拘持する必要がなく、小型，軽量化とあいまって安
価にリニアモータを供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案にかかる平形リ
ニアモータの冷却装置一実施例を示し、（ａ）は横断面
図，（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ線矢視低面図，（ｃ）は
（ａ）図のＢ−Ｂ線矢視縦断面図、第２図，第３図は伝
熱構造体の二つの実施例を示す単体縦断面図、第４図は
第２図，第３図の伝熱構造体と冷却パイプの実施例の接
続図、第５図は伝熱構造体と冷却パイプの他の実施例を
示す接続図である。 第６図〜第８図はそれぞれ従来のリニアモータの一例の
縦断面図を示し、第６図は自冷方式，第７図は風冷方
式，第８図は水冷方式の場合を示し、第９図，第10図は
それぞれ従来のリニアモータの一例の横断面図である。 １……鉄心、2,2′,2″,2……コイル、３……ダク
ト、４……伝熱板、5,5′……冷却パイプ、6,6′……伝
熱構造体、11……ｕ字溝、51,51′……入口、52,52′…
…出口、61,61′……Ｕ字溝

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】短冊状の薄鉄板を積層しその積層方向へ所
   定間隔ごとに熱良導体の伝熱板を挾着する平形鉄心にｕ
   字溝を設け、このｕ字溝にコイルを巻装し、伝熱板には
   冷却媒体を流通せしめる冷却パイプを固着し、且つコイ
   ルの一部を前記ｕ字溝外に配置する平形リニアモータに
   おいて、前記平形鉄心の端部に、コイル収納用のｕ字溝
   を設けた熱良導体の伝熱構造体を設け、このｕ字溝に、
   前記ｕ字溝外に配置されたコイルを収納し、さらにこの
   伝熱構造体に前記冷却パイプを固着して構成したことを
   特徴とするリニアモータの冷却装置。