JPH10512438A - リニアモータ用の縦長ステータおよび縦長ステータ製造用のラミネーション・バンドル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、溝（２）と、該溝（２）内に固定される弾性変形可能な電気リード（３）とを備えたリニアモータ用の縦長ステータ（固定子）に関する。溝壁（６）はスロット（７）を介して外側に開いており、スロット（７）は、最も狭い個所では、リード（３）の外径（ｄ）よりも狭くなっている。弾性変形可能であるため、リード（３）はスロット（７）を通して溝（２）内に押し込まれ、溝（２）内に固定されることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 リニアモータ用の縦長ステータおよび縦長ステータ製造用のラミネーション・ バンドル 本発明は、一般的には、請求項１の前提部分に定義されているリニアモータ用 の縦長ステータおよびそれを製造することを目的としたラミネーション・バンド ルに関する。 電気駆動機構用のリニアモータは従来から知られている。公知のリニアモータ は、例えば、高速都市間輸送用の磁気浮上（magnetlc levitation）またはリニ アモータカー（maglev）鉄道を駆動することを目的としており、走行路に固定さ れた縦長ステータ(elongate stator)を装備し、縦長ステータは、一方が他方の 背後になるように配置された多数のスロット付きラミネーション・バンドル（積 層束）と、そのスロットに挿入された３相交流進行波巻線（three-phase altern ating current-traveling-wave winding）とから構成されている。 進行波巻線の個々の巻付けの電線は、組立前の段階で１つに結合され、機械的 に固定されてから、縦長ステータまたはインダクタのスロットに挿入されている （ドイツ特許 DE 30 06 382 C2）。機械的に固定した接続はクランプによって行 うことが可能であり、この場合、クランプは巻線の終端巻付けの電線を一緒に保 持すると同時に、電線のシース（被覆）を、巻線の終端巻付けを通過するように インダクタに沿って延長されたアース導体と電気的に接続している。 電線の位置を縦長ステータのスロット内に機械的に固定するために、スロット の全長にわたるマウントが使用され、このマウントは、例えば、ハーフシェル(h alf-shell)の形体をしており（ドイツ特許公開 DE 33 09 051）、これは射出成 型プラスチック部品から構成され、両横方向に突出した弾力性アームを備え、こ の弾力性アームは、最終的に装着された状態では、スロット壁に形成された対応 する支承段部に固定されている。その結果、一方では、これらのマウントを作る ために複雑で高価なツールが必要になるだけでなく、巻線の取付け時にマウント を装着するための余分な作業が必要になる。他方では、マウントを支承段部に固 定することは、ラミネーション・バンドルに塗布された非常に薄い腐食保護層 （ドイツ特許 DE 31 10 339 C2）が固定個所で徐々に摩耗または破断していくた め、さびが発生する機会を生じることを意味する。さらに、マウントは時間の経 過と共にもろくなり、その結果、弾力性アームで形成されたスナップ接続個所が 老化し、破壊されることになる。従って、この種の縦長ステータには、高速輸送 システムや類似システムで必要とされるような耐候性がない。スロット内のマウ ントに遊びが生じることが避けられないため、なにかがその上を通過したとき騒 々しい雑音を発生し、音放出全体に好ましくない影響を与えることになる。 以上に鑑みて、本発明の目的は、縦長ステータのスロットに電線を単純で、し かも経済的に定位置に固定するのに適していると同時に、腐食を確実に防止する 手段を提供することである。 請求項１乃至請求項１２の機体の特徴は、上記目的を達成するために役立てら れる。 本発明によれば、電線を縦長ステータのスロット内に定位置に固定するために 追加のコンポーネントを必要とせず、しかも、電線が押込みまたは非押込みによ るかみ合いによってスロット内に保持されるという利点がある。その結果、一方 では、電線の装着が高速化かつ単純化され、他方では、電線の外側シートだけが スロット壁と接触するので、ステータ・バンドルの腐食保護層に望ましくない摩 耗が生じることが完全に防止される。 上記目的については、添付図面に図示の好適実施例を参照して以下で詳しく説 明する。添付図面において、 図１は、３相交流巻線を装備したリニアモータ用の縦長ステータを示す概略斜 視図である。 図２は、縦長ステータの一部を示す斜視図であり、そこには、１つのスロット だけが示され、スロットの形状はパンチングによって得られている。 図３と図４は、それぞれ電線がスロット内に装着される前と後の、図２のスロ ットを示す正面図である。 図５は、図２に対応した、縦長ステータの一部を示す斜視図であり、そこには 、１つのスロットが示され、その最終形状はラミネーション・バンドルをプラス チックでライニングすることによって得られている。 図６は、図２に対応した縦長ステータの一部を示す斜視図であり、そこでは、 １つのスロットが示され、その最終形状は挿入されたモールド部品によって得ら れている。 図７は、図３に対応した縦長ステータの一部を示す正面図であり、そこには、 １つのスロットだけが示され、その最終形状はそこに装着されたメタルシェルに よって得られている。 図１は、リニアモータの縦長ステータの一部を示している。縦長ステータ１に は、あらかじめ決めた間隔でスロット２が設けられ、これらのスロットは長手方 向（矢印Ｖ）に直交する方向に形成され、そこに、実質的には電線３から構成さ れている３相交流巻線の複数のターン(turn)がおかれている。図示の実施例では 、反発部分（図示せず）は縦長ステータの下側に沿って長手方向にガイドされる 。公知のように、この部分はリニアモータカーなどの車輌内に組み込まれており 、荷重支承マグネットで形成され、これらの荷重支承マグネットは縦長ステータ １との間にギャップを形成し、同時に、リニアモータの励磁界を供給している。 また、縦長ステータ１は多数のラミネーション・バンドル４から構成され（図 １）、その長さは例えば１ないし２ｍであり、図２にはその一部が示され、スロ ット２は１つだけが示されている。ラミネーション・バンドル４は図２に概略図 で示すように、個々のシートメタル・ラミネーション５からなり、各ラミネーシ ョン５は、便宜上、同一形状の複数の部分からなり、個々のラミネーション５の 部分は原則として相互に同軸に整列され、完成されたラミネーション・バンドル ４のスロット２を形成している。 この種の縦長ステータ１をもつリニアモータの全体構造と運転モードは、例え ば、ドイツ特許 33 03 961に記載されているように、この分野では周知であるの で、ここで詳しく説明することは省略するが、その記載内容は引用により本明細 書の一部を構成するものである。 図２ないし図４に示すように、スロット２の各々には壁６があり、これらの壁 は、本発明によれば、スリット７を通して外側に開いており、スリット７は、最 も狭い個所では、原則的に円形断面である電線３の外径ｄより、その幅が小さく なっている。ここでは、電線３が公知のように半径方向に弾性的に容易に変形可 能であるものとして説明されている。このようにしたのは、電線３は少なくとも １つのマルチワイヤ電導コア８と、１つの中間高電圧絶縁層９、１つの外側電導 シース１０からなり、電導シース１０はアース導体に接続されているのが代表的 であるためである。絶縁層９は、例えば、エチレンプロピレン・ラバーからなり 、他方、シース１０はクロロプレン・ラバーから作ることができる。これらの物 質 はどちらも、一定の限界内で弾力性をもっている。 電線３をスロット２内に定位置に固定することは、電線３を外側から図３に図 示の矢印の方向に、スリット７を通してスロット２内に押し込むことにより行な われる。そうすると、電線が弾性的に変形し、線材が弾性的に伸張するので、電 線はスリット７の背後に戻り止めされるようにロックされるので、スロット２か ら脱落するのが防止される（図４）。本発明によれば、電線３は、押込みと非押 込みの組合せによるかみ合いによってスナップ接続と同じようにスロット２内に 保持される。電線３をスロット２内に固定するための他の手段は不要である。必 要ならば、電線３の素材となる材料は、スロット２内の挿入時に電線３を傷つけ ることなく、所望の戻り止め作用が得られるような特性をもつものを選択するこ とが望ましい。また、電線３の弾性が大きすぎると、スロット２に挿入したあと で、高速都市間輸送システムまたは類似システムの運転時に発生する振動のため に、電線３がスロットから脱落するおそれがあるので、その弾性は脱落しない程 度の大きさにしておくことが望ましい。 実用上の一実施例では、従来構造の電線３の場合で外径が約 38.9 mmのとき、 スリット７の幅は最も狭い個所で約 33 mmにすると有用であることが実証されて いる。 図２ないし図４に示す好適実施例では、スロットの断面図で示すように、スロ ット壁６の荷重支承領域、このケースでは、下部領域には、電線３の円形断面形 状に合致する支承面１１（図３）が設けられ、この支承面はスリット７の個所ま で延びており、0°と 90°の間の円周角度にわたっている。その結果、電線３を 支える面積が大きくなるので、腐食保護層および／または電線シースの望ましく ない摩耗が運転時に発生することがない。しかし、このような摩耗は、支承面１ １に隣接し、180°以上にわたっている上部の非荷重支承領域において、スロッ ト壁６を電線３の断面形状に合致させるようにすると、さらに効果的に防止する ことも可能である。電線３は、外側がスリット７の最も狭い個所と境界をなすス ロット２の内部に、戻り止め作用で定位置にロックされたあと、360°以内で 18 0°以上の角度にわたって確実に取り囲まれるので、電線は運転時に望ましくな い振動運動をすることがない。 図２ないし図４の実施例では、スロット壁６の最終形状は基本的にパンチング によって得られるが、そのあとで塗布される腐食保護薄層によって大きく変化す ることはない。 これとは対照的に、図５に示す実施例では、縦長ステータ１５のラミネーショ ン・バンドル１４にパンチングによって得られたスロット１６は破線で示す断面 形状になっているのに対し、完成された縦長ステータ１５での実際の運転時のス ロット１７は、図２ないし図４に示すスロット壁６に対応するスロット壁１８に なっている。スロット壁１８は元から存在するスロット１６、つまり、破線で示 すスロットをプラスチックでライニングすることにより得られる。これは、例え ば、ラミネーション・バンドル１４をインサート部品として、スロット１６の領 域で最終スロット１７の断面形状になっている射出モールドに置くことによって 行うことができ、そのあと、射出成型作業によってライニングされ、必要ならば 、完全に被覆される。このような方法でスロット壁１８を得ると、特に、ステー タ・ラミネーションは重要な領域では比較的厚層のプラスチックで覆われるので 、腐食による損傷が確実に防止されるという利点がある。射出成型の代わりに、 例えば、「反応樹脂射出成型(reaction resin injecting molding)」として知ら れている圧力ゲル法(pressure gelling method)などの他の処理方法を使用して ラミネーション・バンドル１４をプラスチックでコーティングすることも可能で ある。 図５のラミネーション・バンドル１４の１つの利点は、パンチングで得られる スロット１６の形状は実際の運転時のスロット１７の形状とは独立して選択でき ることである。そのために、スロット１６の形状は、パンチングによるトリミン グの無駄を少なくし、リニアモータの運転時に要求される電気的および／または 磁気的条件に最適に適合した形状に選択することが可能である。また、導体３の 断面および／または外形を変更することは、成形ツールをその変更に応じて変え ることにより容易に考慮に入れることができるのに対し、マグネット、センサ、 リニア・ジェネレータなどの、リニアモータの他のコンポーネントの設計が左右 されるスロット１６の形状は、常に未変更のままにしておくことができる。最後 に、本発明に従って導体３を定位置に固定することは、スロット１６の従来の形 状を変更しなくても、可能であることはもちろんである。 図５を参照して上述した利点は、図６の実施例によっても得ることができる。 この実施例では、スロット２１の最終形状は２つの鏡面左右対称モールド部品２ ２、２３を使用して得られている。パンチしたシートメタル・ラミネーション２ ４からなる縦長ステータ２６のラミネーション・バンドル２５はスロット２７を 備え、その内側輪郭は図５のスロット１６の内側輪郭に対応している。２つのモ ールド部品２２、２３は、例えば、プラスチック射出成型部品からなり、その長 さはスロット２７の長さと同一であり、外壁の各々には、外側に突出した上部突 起２８と下部くぼみ２９が外壁の長手方向に形成されている。これらの突起２８ とくぼみ２９およびこれらの間に位置するモールド部品２２、２３の外壁部分は 、それぞれ、スロット１６、２７の壁に設けられた対応する長手方向の上部くぼ み３０と下部突起３１およびこれらの間に位置する壁部分に正確に合致している ので（図５と図６）、これらを長手方向にまたは矢印ｗの方向に（図６）スロッ ト２７内に押し込むことができ、そのあと、これらはスロット内に回転不能に確 実に収まることになる。さらに、モールド部品２２、２３を接着ボンドによって スロット２７の壁に接合すると、これらを軸方向にも固定することができる。 モールド部品２２、２３の内壁３２は鏡面左右対称になっており、これらがス テータ・バンドル２５のスロット２７内に押し込まれた状態にあるとき、スロッ ト壁１８の形状に正確に一致し（図５）、継ぎ目（seam）３３に沿った上部領域 で相互に突き当たり、スリットを通して底部で外側に開いているように実現され ている。鏡面左右対称になっているので、モールド部品２２、２３は同じ射出成 型ツールで作ることが可能である。 最後に、図７に示す本発明の実施例では、２つのモールド部品２２、２３は１ つのモールド部品３５に一体化されている。このモールド部品３５はその外壁領 域に長手方向の突起３６と長手方向のくぼみ３７をもち、これらは個々のラミネ ーションを適当にパンチアウトすることによって、ラミネーション・バンドル４ １のスロット壁４０に形成されている相手側の長手方向の突起３９と長手方向の くぼみ３８にそれぞれ対応している。図６の実施例と同じように、モールド部品 ３５の内壁はスロット４３と境界をなし、その壁４４の輪郭は壁１６または１８ の輪郭とほぼ同一になっている。 図６とは異なり、その外側のスリット状開口付近とその両側の壁４４には、そ れぞれ、スロット４２の長手方向に突出した１つの支承段部４５が設けられてい る。これらの支承段部４５には、壁４４に合致するように成形された薄いシート メタルで作られたメタルシェル４７の２つの長縁４６が固定されている。このシ ートメタルはスプリング弾性力をもつ材料から作られていることが好ましく、そ のようにすれば、長縁４６が支承段部４５の背後に戻り止めするようにロックす るまで、メタルシェル４７を図７に示す矢印方向にスロット４３内に押し込むこ とができる。その結果、メタルシェル４７はスロット４３内に回転不能に固定さ れるので、スロットから自然に脱落することはない。この場合には、スロット４ ３の最終巻線４８と外側スリット４９の最小幅はメタルシェル４７の形状によっ て決まる。なお、メタルシェル４７の領域におけるモールド部品３５の壁４４は メタル・シェルの厚さだけ大きくした断面をもち、壁４８は壁６、１８および３ ２と同じ形状をもつような構成にすることが好ましい。 図７は電線３の概略図であり、図７に示すように、電線３は図２ないし図４を 参照して上述したのと同じ方法で矢印方向にスロット４３内に押し込むことが可 能になっている。図７の実施例によると、シート１０を単純な方法でメタルシェ ル４７を通してアース線に接続できるという利点が得られる（ドイツ特許出願 1 95 40 442.4 を参照）。導線３をラミネーション・バンドル４１に定位置固定す ることに関しては、他の実施例との間に差異はない。 さらに、モールド部品３５は、支承段部４５が省かれ、壁４４の断面がそれに 応じた寸法になっていれば、メタルシェル４７なしでも使用できることはもちろ んである。 本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、種々態様に変更すること が可能である。このことは、特に、壁６、１８、３２および４８の内側輪郭の場 合に当てはまり、種々態様に変更が可能であり、関係する電線３の特定外側断面 に依存させることができる。さらに、スロットが底部側に開いている上述実施例 において、図２ないし図４を参照して説明した支承面１１は電線３を定位置に固 定するために特に重要であるのに対し、スロット壁の上部半分の形状は原理的に は、任意的に異なった設計にすることも可能であり、例えば、多角形状または類 似形状にすることができる。また、電線３のシース１０をスライド可能な材料か ら作ると、電線３をスリット７、４９からスロット２などに押し込むことが容易 になるという利点が得られる。最後に、スリット７は、幅が最も狭くなっている 個所（図３）では、くさび状に広くなっている壁部分５０と外側に向かって境界 をなしているので（図３と図４）、挿入ベベルの働きをし、この場合も、電線３ を定位置に挿入することが容易になるという利点がある。これに対応して、長縁 ４６の領域におけるメタル・シェル４７は、支承段部４５が図７に示すように最 小断面の下に位置している場合には、スリット４８の最狭個所から半径方向に外 側に屈曲させることが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＮＯ，Ｕ Ｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．スロット(2、17、43)と該スロット内に固定される弾性変形可能な電線(3)と を備え、スロット壁(6、18、32、48)はスリット(7、49)を通して外側に開いてい るリニアモータ用の縦長ステータにおいて、スリット(7、49)は最も狭い個所に おける幅が電線(3)の外径(d)より小さく、電線(3)は弾性変形可能であるために 、スリット(7、49)を通してスロット(2、17、43)内に押し込んで、スロット内に 固定することが可能であることを特徴とするリニアモータ用の縦長ステータ。 ２．スロット壁(6、18、32、48)は、スリット(7、49)の領域において電線の断面 形状に合致する支承面（11）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のリ ニアモータ用の縦長ステータ。 ３．スロット壁(6、18、32、48)は 180°より大きい円弧上にわたっており電線( 3)の断面形状に合致していることを特徴とする請求項１または２に記載のリニア モータ用の縦長ステータ。 ４．メタルシート(5)から構成されたラミネーション・バンドル(4)を含んでおり 、電線(3)が置かれているスロット(2)の壁(6)の最終形状はラミネーション(5)を パンチングすることによって得られることを特徴とする請求項１ないし３のいず れかに記載のリニアモータ用の縦長ステータ。 ５．メタルシートから構成され、スロット（16）をもつラミネーション・バンド ル（14）を含んでおり、電線を受け入れるスロット（17）の壁（18）の最終形状 はパンチングによって得られたスロット（16）をプラスチックでライニングする ことによって得られることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリ ニアモータ用の縦長ステータ。 ６．ラミネーション・バンドル（14）は全体がプラスチックによって被覆されて いることを特徴とする請求項５に記載のリニアモータ用の縦長ステータ。 ７．ラミネーション（24）から構成され、スロット（27、40）をもつラミネーシ ョン・バンドル（25、41）を含んでおり、電線(3)を受け入れるスロットの壁（3 2、44）の最終形状はモールド部品（22、23; 35）によって得られ、該モールド 部品はパンチングによって形成されたスロット（27、40）内に挿入されているこ とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリニアモータ用の縦長ステ ータ。 ８．スロットとモールド部品（22、23; 35）は、モールド部品（22、23、35）を スロット（27、40）内に挿入することを目的とした相互にかみ合う突起（28、36 ）とくぼみ（29、37）を長手方向に沿って備えており、突起とくぼみを介してモ ールド部品（22、23、35）は押込みによるかみ合いにより長手方向に交差する方 向にスロット（27、40）内に保持されるようにしたことを特徴とする請求項７に 記載のリニアモータ用の縦長ステータ。 ９．モールド部品（22、23; 35）は接着結合によってラミネーション・バンドル （25、41）に確実に接合されていることを特徴とする請求項７または８に記載の リニアモータ用の縦長ステータ。 １０．電線(3)を受け入れるスロット（43）の壁（48）の最終形状は、ラミネー ション・バンドル（41）のスロットに追加的に挿入されたメタルシェル（47）に よって得られることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のリニアモ ータ用の縦長ステータ。 １１．ラミネーション・バンドル（41）のスロットは該スロットの長手方向に沿 って設けられた支承段部（45）をスリット（49）の領域に備えており、メタル・ シェル（47）は支承段部（45）に固定することを目的とした長縁（46）を備えて いることを特徴とする請求項１０に記載のリニアモータ用の縦長ステータ。 １２．リニアモータ用の縦長ステータ(1、15、26)を製造するためのラミネーシ ョン・バンドルにおいて、ラミネーション・バンドルは請求項１ないし１１の１ つまたは２つ以上に従って実現されていることを特徴とするラミネーション・バ ンドル。