WO2010100742A1 - リニアモータ用電機子 - Google Patents

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WO2010100742A1 PCT/JP2009/054183 JP2009054183W WO2010100742A1 WO 2010100742 A1 WO2010100742 A1 WO 2010100742A1 JP 2009054183 W JP2009054183 W JP 2009054183W WO 2010100742 A1 WO2010100742 A1 WO 2010100742A1
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refrigerant
pipe
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cooling
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聡 杉田
康司 三澤
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山洋電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an armature for a linear motor.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-35698 discloses an armature core including a linearly extending yoke, a plurality of pole teeth arranged along the longitudinal direction of the yoke and fixed to the yoke, and a plurality of pole teeth.
  • An armature for a linear motor having a plurality of exciting windings is shown.
  • this linear motor armature is laid in a slot between two adjacent pole teeth with a part of the excitation winding interposed therebetween.
  • a cooling line through which the refrigerant flows is arranged. This cooling pipe is used with one pipe bent in a zigzag shape.
  • the conventional armature for a linear motor has a problem that the refrigerant pressure loss is large because the cooling pipe is long.
  • the temperature gradient of the refrigerant in the cooling pipe is increased, and the bias generated in the temperature distribution of the entire armature is increased.
  • An object of the present invention is to provide an armature for a linear motor that can reduce the pressure loss of the refrigerant flowing in the cooling pipe and can suppress the occurrence of a large bias in the temperature distribution of the entire armature.
  • Another object of the present invention is to provide an armature for a linear motor capable of simplifying a structure for flowing a refrigerant in a cooling pipe in addition to the above object.
  • Another object of the present invention is to provide a linear motor armature that can suppress an increase in the occupied volume of the linear motor armature.
  • Another object of the present invention is to provide an armature for a linear motor that can enhance the effect of cooling a plurality of exciting windings.
  • the linear motor armature to be improved by the present invention includes an armature core, a plurality of exciting windings, and a cooling device.
  • the armature core includes a yoke extending linearly and a plurality of pole teeth arranged along the longitudinal direction of the yoke and fixed to the yoke.
  • the plurality of pole teeth are spaced apart in the longitudinal direction of the yoke so as to form a slot between two adjacent pole teeth.
  • the magnetic pole surfaces of the plurality of pole teeth may be connected by a magnetic conductive material. That is, the opening on the magnetic pole surface side of the slot may be closed with a magnetic conductive material.
  • the plurality of excitation windings are arranged at least partially in the plurality of slots of the armature core to excite the plurality of pole teeth.
  • the cooling device cools the plurality of excitation windings using a refrigerant.
  • the cooling device includes a first cooling pipe, a second cooling pipe, and a manifold.
  • the first cooling pipe line connects a plurality of adjacent straight pipe lines to each other so that the plurality of straight pipe lines extending inside the plurality of slots and the plurality of straight pipe lines are connected in series. And a first pair of connecting pipes provided at both ends of the first main pipe.
  • the plurality of second cooling pipes connect two straight pipe lines adjacent to each other so that the plurality of straight pipe lines extending through the plurality of slots and the plurality of straight pipe lines are connected in series.
  • a second zigzag main pipe having a plurality of connecting pipes, and a second pair of connecting pipes provided at both ends of the second main pipe, with a plurality of excitation windings interposed therebetween.
  • a second main pipeline facing the first main pipeline.
  • the manifold is provided to supply the refrigerant to the first cooling pipe and the second cooling pipe.
  • the manifold and the first and second pair of connection pipes supply the refrigerant from one of the first pair of connection pipes and one of the second pair of connection pipes, and the first pair of connection pipes.
  • the refrigerant is discharged from the other of the connection pipes and the other of the second pair of connection pipes.
  • the refrigerant is supplied from one of the first pair of connection pipelines and one of the second pair of connection pipelines, and the other of the first pair of connection pipelines and the second pair of connections.
  • the refrigerant flows in parallel through the two cooling pipes (first and second two cooling pipes), thereby cooling the plurality of exciting windings. Therefore, the length of one cooling pipe line is half that of the conventional one, and the pressure loss can be reduced to a quarter or less of the conventional one. Further, since the temperature gradient of the refrigerant in the refrigerant pipe can be made smaller than before, the temperature distribution bias of the entire armature can be reduced.
  • the manifold includes one refrigerant inlet, two refrigerant discharge ports communicating with the one refrigerant inlet, one refrigerant outlet, and two refrigerant discharge ports communicating with the one refrigerant outlet, and is fixed to the armature core. can do.
  • one connection pipe of the first pair of connection pipes of the first cooling pipe and one connection pipe of the second pair of connection pipes of the second cooling pipe are two refrigerants.
  • refrigerant inlet refrigerant inlet
  • refrigerant outlet refrigerant outlet
  • the manifold can be fixed in the vicinity of one side surface located in the direction in which the slot of the armature core extends.
  • the first and second pair of connection pipes are arranged in the connection pipe arrangement space located on the one side surface, and the two refrigerant discharge ports and the two refrigerant discharge ports of the manifold are provided. It is preferable to open toward the connecting pipe line arrangement space. In this way, the length of the first and second pair of connecting pipes can be shortened, and the occupied volume of the linear motor armature can be reduced.
  • connection pipe extending from the opposite side of the first pair of connection pipes to the manifold and the manifold of the second pair of connection pipes are located. It is necessary to cross a connecting pipe line extending from the opposite side to the manifold. In this case, the two connection pipelines are crossed so as to form an intersection in the connection pipeline arrangement space, and at least a part of the intersection is connected to the plurality of connection pipelines included in the first main pipeline. It is preferable to locate between the plurality of connecting pipes included in the second main pipe. If it does in this way, the structure which crosses two connection pipe lines using the space of connection pipe line arrangement space can be formed easily. Even if two cooling pipes are used, the connection pipes of the respective cooling pipes can be stored in the connection pipe arrangement space in a compact manner.
  • the plurality of pole teeth can be composed of a plurality of wound pole teeth around which the excitation winding is wound and a plurality of unwrapped pole teeth around which the excitation winding is not wound.
  • the aforementioned intersection can be located on the unwrapped pole teeth. If it does in this way, a crossing part can be made to approach a non-winding pole tooth without an excitation winding. Therefore, even if two cooling pipelines are used, it is possible to prevent the occupied volume of the armature for the linear motor from increasing without protruding the intersection.
  • the refrigerant flows from one side of the first main line and the second main line from the side where the manifold is located, and the manifold is located in the other main line of the first main line and the second main line. It is preferable to arrange the first and second pair of connection conduits so that the refrigerant flows from the side opposite to the side on which it is located. In this way, the temperature gradient of the refrigerant in the first main pipeline and the temperature gradient of the refrigerant in the second main pipeline are reversed, so that the bias generated in the temperature distribution of the entire armature can be reduced. it can.
  • the cross-sectional shape of the pipe used for the first and second cooling pipes is rectangular, and one surface of the outer periphery of the first and second cooling pipes is opposed to the excitation winding, the first And the opposing area of a 2nd cooling conduit and an excitation winding can be enlarged, and the cooling effect of the heat which generate
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4.
  • the armature for a linear motor of this example constitutes a mover of a linear motor, and includes an armature core 1, six exciting windings 3, a manifold body 5, and a first And second cooling pipelines 7 and 9.
  • the armature core 1 has a yoke 11 and 13 pole teeth (13, 15).
  • the yoke 11 extends linearly in the left-right direction (longitudinal direction) toward the plane of FIG.
  • the 13 pole teeth (13, 15) are arranged along the longitudinal direction of the yoke 11 (the moving direction of the mover of the linear motor).
  • the 13 pole teeth are spaced apart in the longitudinal direction so as to form a slot 17 between the two adjacent pole teeth (13, 15).
  • the pole teeth (13, 15) have magnetic pole faces 13a, 15a facing a permanent magnet row of a stator of a linear motor (not shown) with a gap therebetween. Then, one end of the 13 pole teeth (13, 15) located on the side opposite to the magnetic pole surfaces 13a, 15a is coupled to the yoke 11, respectively.
  • the seven pole teeth 13 are formed integrally with the yoke 11 and constitute a non-wound pole tooth around which the excitation winding 3 is not wound.
  • Reference numeral 15 denotes a wound pole tooth that is formed separately from the yoke 11 and on which the exciting winding 3 is wound.
  • the outer periphery of the excitation winding 3 is covered with insulating paper.
  • the seven unwrapped pole teeth 13 and the six wound pole teeth 15 are alternately arranged in the longitudinal direction so that the unwrapped pole teeth 13 are located at both ends of the yoke 11 in the longitudinal direction. .
  • the wound pole teeth 15 have a shape that is the same shape as the unwrapped pole teeth 13 when fitted to the yoke 11 by the fitting structure.
  • the winding pole tooth 15 is fitted with a trapezoidal fitting portion 15a that fits into the fitted portion 11a of the yoke 11, as shown by the rightmost winding pole tooth 15 on the paper surface of FIG. It has a base portion 15b continuous with the portion 15a at the end.
  • the winding pole teeth 15 are attached to the yoke 11 by fitting the fitting portions 15 a and the base portions 15 b of the winding pole teeth 15 into the fitted portions 11 a of the yoke 11.
  • the armature core 1 is composed of two armature core division units 18A and 18B.
  • the armature core split unit 18A has two concave portions 19a
  • the armature core split unit 18B has two convex portions 19b.
  • the convex portion 19b has a trapezoidal shape.
  • the concave portion 19a has a shape that can be fitted to the convex portion 19b.
  • the combined body with the pole teeth 13 and the wound pole teeth 15 are configured by laminating a plurality of steel plates in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the yoke 11.
  • the manifold body 5 is made of a metal material such as aluminum, brass, or stainless steel, and is attached to the armature core 1 via the end bracket 6A of the fixture 6.
  • the fixture 6 includes a pair of end brackets 6A and 6B fixed to both ends in the longitudinal direction of the yoke 11, and a mounting plate 6C (shown only in FIG. 2) fixed to the rear surface of the yoke 11 using the fitting groove 12. 3 is not shown in FIG. 3).
  • One end bracket 6A includes a contact portion 6d (FIG. 1) that contacts the end surface of the armature core 1 in the longitudinal direction of the yoke 11, and an end portion 6e of the armature core 1 that is positioned on both sides in the direction in which the slot 17 extends.
  • connection pipe arrangement space S in which a first and second pair of connection pipes (27, 29, 33, 35) to be described later are arranged is configured.
  • the manifold main body 5 has a rectangular parallelepiped outline shape, and is fixed to a surface of the end bracket 6A opposite to the side where the connection pipe line placement space S is located.
  • the refrigerant is supplied to the cooling pipe 9.
  • the manifold body 5 is fixed in the vicinity of one side surface 2 positioned in the direction in which the slot 17 of the armature core 1 extends.
  • the manifold is constituted by the end portion 6h to which the manifold body 5 and the manifold body 5 of the end bracket 6A are fixed. This is because a flow path (21b, 21c, etc.) is formed across the inside of the manifold body 5 and the inside of the end 6h of the end bracket 6A.
  • an inlet through hole 21 and an outlet through hole 23 are formed in the manifold body 5.
  • the inlet through hole 21 includes a refrigerant inlet 21a and two refrigerant discharge ports 21b and 21c.
  • the refrigerant inlet 21a opens toward the side opposite to the side where the connecting pipe arrangement space S of the manifold body 5 is located.
  • a hose (not shown) to which a refrigerant is supplied is fitted to the refrigerant inlet 21a.
  • the two refrigerant discharge ports 21b and 21c communicate with the through passages 8a and 8b formed in the end bracket 6A.
  • the two refrigerant discharge ports 21 b and 21 c communicate with the refrigerant inlet 21 a at the center of the manifold body 5. From this structure, as a result, the two refrigerant discharge ports 21b and 21c are open toward the connecting pipe line arrangement space S.
  • the outlet through hole 23 includes a refrigerant outlet 23a and two refrigerant discharge ports 23b and 23c.
  • the refrigerant outlet 23a opens to the side opposite to the side where the connecting pipe arrangement space S of the manifold body 5 is located.
  • a hose (not shown) through which the refrigerant is discharged is fitted to the refrigerant outlet 23a.
  • the two refrigerant discharge ports 23b and 23c communicate with the through passages 8c and 8d formed in the end bracket 6A.
  • the two refrigerant discharge ports 23 b and 23 c communicate with the refrigerant outlet 23 a at the center of the manifold body 5.
  • the two refrigerant discharge ports 23b and 23c are opened toward the connection pipe line arrangement space S, similarly to the two refrigerant discharge ports 21b and 21c.
  • the first and second cooling pipes 7 and 9 installed in the armature core 1 absorb the heat generated from the exciting winding 3 through the flow of the refrigerant.
  • the first cooling pipe 7 is formed by bending a copper pipe having a 0.1 mm-thick polyester tape or an insulating film made of electrodeposition coating formed on the surface thereof.
  • the first main pipe 25 And a first pair of connection pipes 27 and 29.
  • FIG. 5 which is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 2
  • the cross-sectional contour shape of the pipe used for the first cooling pipe 7 has a rectangular shape.
  • the first main pipeline 25 is arranged in 12 slots 17 and includes 12 straight pipelines 25a (FIG.
  • the first pair of connection pipes 27 and 29 are provided at both ends of the first main pipe 25.
  • One connection pipe 27 of the first pair of connection pipes 27 and 29 is in the connection pipe line arrangement space S and is one of the first main pipe lines 25 located on the side where the manifold body 5 is located. It extends from the end toward the manifold body 5.
  • the other connection pipeline 29 of the first pair of connection pipelines 27 and 29 is located in the connection pipeline arrangement space S and from the other end of the first main pipeline 25 located on the end bracket 6B side. , Extending toward the manifold body 5 through the connection pipe arrangement space S.
  • the second cooling pipe 9 is formed by bending one copper pipe having a surface formed with an insulating film made of polyester tape having a thickness of 0.1 mm or electrodeposition coating, and the second main pipe 31. And a second pair of connection pipes 33 and 35. As shown in the cross-sectional view of FIG. 5, the second cooling pipe 9 has a rectangular cross-sectional outline shape like the first cooling pipe 7. As shown in FIGS. 1 to 3, the second main pipe 31 includes twelve straight pipes 31 a extending from the ends of the magnetic pole faces 13 a and 15 a inside the twelve slots 17 and twelve straight pipes. It has 11 connecting pipes 31b that connect two adjacent straight pipes 31a of twelve straight pipes 31a so as to connect the paths 31a in series, and has a zigzag shape as a whole.
  • the first main pipeline 25 and the second main pipeline 31 are opposed to each other with a part of the excitation winding 3 in the 12 slots 17 interposed therebetween.
  • one outer surface 31 c of the straight pipe 31 a faces the excitation winding 3.
  • the second pair of connection pipelines 33 and 35 are provided at both ends of the second main pipeline 31.
  • One connection pipe 33 of the second pair of connection pipes 33 and 35 is arranged in the connection pipe arrangement space S and is one end of the second main pipe 31 located on the end bracket 6B side.
  • the other connection pipe 35 of the second pair of connection pipes 33 and 35 is in the connection pipe arrangement space S and the other of the second main pipes 31 located on the side where the manifold body 5 is located. It extends from the end toward the manifold body 5.
  • connection pipeline 29 and the connection pipeline 33 intersect on the unwrapped pole teeth 13 (13B) so as to form an intersection C in the connection pipeline arrangement space S.
  • a part of the intersecting portion C is located between the connecting conduit 25b and the connecting conduit 31b.
  • the edge part of the connection pipe line 27 is fitted by the through-passage 8b and the refrigerant
  • the end of the connecting pipe 33 is fitted in the through path 8a and the refrigerant discharge port 21b.
  • the end of the connection pipe line 29 is fitted into the through path 8c and the refrigerant discharge port 23b.
  • the end of the connecting pipe 35 is fitted into the through path 8d and the refrigerant discharge port 23c. Specifically, as shown in FIG.
  • connection pipe line 27 which is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 4, the end of the connection pipe line 27 is in the O-ring 37 and the through-passage 8b disposed in the refrigerant discharge port 21c. It is fitted in the through-passage 8b and the refrigerant discharge port 21c while being shielded by the arranged resin ring 39.
  • the end of the connecting pipe 33 is fitted into the through-passage 8a and the refrigerant discharge port 21b while being shielded by the O-ring 37 in the refrigerant discharge port 21b and the resin ring 39 disposed in the through-passage 8a. Yes.
  • connection pipe line 29 is fitted in the through-passage 8c and the refrigerant discharge port 23b in a state shielded by the O-ring 37 and the resin ring 39 in the same manner.
  • connection pipe 35 is also fitted in the through-passage 8d and the refrigerant discharge port 23c while being shielded by the O-ring 37 and the resin ring 39.
  • manifold (5, 6h) the first pair of connection conduits 27 and 29, and the second pair of connection conduits 33 and 35 are one of the first pair of connection conduits 27 and 29.
  • the refrigerant is supplied from one connection pipe 33 of the second connection pipe 27 and the second pair of connection pipes 33, 35, and the other connection pipe 29 and the first of the first pair of connection pipes 27, 29 are supplied.
  • the refrigerant is discharged from the other connection pipe 35 of the pair of two connection pipes 33 and 35.
  • the first and second cooling pipes 7 and 9 and the manifolds (5, 6h) constitute a cooling device that cools the six exciting windings 3 using the refrigerant.
  • a part of the refrigerant that has flowed into the refrigerant inlet 21a passes through the connection pipe 27 into the first main pipe 25, and the first side from the side where the manifold body 5 is located. 1 in the main line 25. Then, it flows in the connection pipe 29 and flows out through the refrigerant outlet 23a.
  • another part of the refrigerant that has flowed into the refrigerant inlet 21a passes through the connection pipe 33 and enters the second main pipe 31, and the second part from the side opposite to the side where the manifold body 5 is located. It flows through the main pipeline 31 and flows out through the refrigerant outlet 23a.
  • the refrigerant flowing in the first main pipeline 25 cools the excitation winding 3 from the end on the yoke 11 side, and the refrigerant flowing in the second main pipeline 31 moves the excitation winding 3 on the magnetic pole surface 13a. , 15a is cooled from the end.
  • the refrigerant flowing in the first main pipeline 25 cools the excitation winding 3 from the side where the manifold body 5 is located, and the refrigerant flowing in the second main pipeline 31 is the side where the manifold body 5 is located.
  • the exciting winding 3 is cooled from the opposite side. Therefore, cooling of the excitation winding 3 proceeds from both the side where the manifold body 5 is located and the side opposite to the side where the manifold body 5 is located, and it is possible to prevent a large deviation in the temperature distribution of the entire armature.
  • the refrigerant flows in parallel in the two cooling pipes (first and second cooling pipes 7 and 9), and the six exciting windings 3 are cooled.
  • the length of one cooling pipe is half that of the conventional one, and the pressure loss is one-fourth or less of the conventional one.
  • the manifold body 5 includes one refrigerant inlet 21a and two refrigerant discharge ports 21b and 21c communicating with the one refrigerant inlet 21a, one refrigerant outlet 23a and two refrigerant exhausts communicating with the one refrigerant outlet.
  • the refrigerant inlet part (refrigerant inlet 21a) and the refrigerant outlet part (refrigerant outlet 23a) can be provided even if the two cooling pipes 7 and 9 arranged in parallel are used. Only one manifold body 5 may be provided. Therefore, it is possible to simplify the structure in which the manifold body 5 has a simple structure and the coolant flows in the cooling pipes 7 and 9.
  • the refrigerant flows in parallel in the two cooling pipes to cool the plurality of exciting windings, so that the length of one cooling pipe is half that of the conventional one, and the pressure loss is reduced. Or less than one-fourth. Moreover, according to this invention, it can suppress that big bias arises in the temperature distribution of the whole armature. Furthermore, according to this invention, it can suppress that the occupation volume of the armature for linear motors becomes large.

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Abstract

　冷却管路内を流れる冷媒の圧力損失を小さくでき、電機子全体の温度分布に大きな偏りが生じるのを抑制することができるリニアモータ用電機子を提供する。冷却管路内を流れる冷媒の圧力損失を小さくでき、電機子全体の温度分布に偏りが生じるのを防ぐことができるリニアモータ用電機子を得る。第１の冷却管路７の第１の一方の接続管路２７及び第２の冷却管路９の第２の一方の接続管路３３から冷媒を供給し、第１の冷却管路７の第１の他方の接続管路２９及び第２の冷却管路９の第２の他方の接続管路３５から冷媒を排出するようにマニホールド５,６ｈ並びに第１及び第２の一対の接続管路７，９を構成する。

Description

リニアモータ用電機子
　本発明は、リニアモータ用電機子に関するものである。
　特開２００８－３５６９８号公報には、直線状に延びるヨークと、ヨークの長手方向に沿って配置されてヨークに固定された複数の極歯とからなる電機子コアと、複数の極歯を励磁する複数の励磁巻線とを備えたリニアモータ用電機子が示されている。このリニアモータ用電機子には、複数の励磁巻線から発生した熱を冷却するために、隣接する２つの極歯間のスロット内に、励磁巻線の一部を間に挟むようにして敷設されて内部を冷媒が流れる冷却管路が配置されている。この冷却管路は、１本の管がジグザグ状に曲げられて使用されている。
特開２００８－３５６９８号公報
　しかしながら、従来のリニアモータ用電機子では、冷却管路が長くなるために、冷媒の圧力損失が大きいという問題があった。また、冷却管路内の冷媒の温度勾配が大きくなって、電機子全体の温度分布に生じる偏りが大きくなるという問題があった。
　本発明の目的は、冷却管路内を流れる冷媒の圧力損失を小さくでき、電機子全体の温度分布に大きな偏りが生じるのを抑制することができるリニアモータ用電機子を提供することにある。
　本発明の他の目的は、上記目的に加えて、冷却管路内に冷媒を流す構造をシンプルなものとすることができるリニアモータ用電機子を提供することにある。
　本発明の他の目的は、リニアモータ用電機子の占有体積が大きくなるのを抑制できるリニアモータ用電機子を提供することにある。
　本発明の他の目的は、複数の励磁巻線を冷却する効果を高めることができるリニアモータ用電機子を提供することにある。
　本発明が改良の対象とするリニアモータ用電機子は、電機子コアと、複数の励磁巻線と、冷却装置とを備えている。電機子コアは、直線状に延びるヨーク及びヨークの長手方向に沿って配置されてヨークに固定された複数の極歯を備えている。複数の極歯は、隣接する２つの極歯間にスロットを形成するようにヨークの長手方向に間隔をあけて配置されている。なお複数の極歯の磁極面は、導磁性材料によって連結されていてもよい。すなわちスロットの磁極面側の開口部は導磁性材料によって塞がれていてもよい。複数の励磁巻線は、電機子コアの複数のスロット内に少なくとも一部が配置されて複数の極歯を励磁する。冷却装置は、複数の励磁巻線を冷媒を用いて冷却する。冷却装置は、第１の冷却管路と第２の冷却管路とマニホールドとを具備している。第１の冷却管路は、複数のスロット内部を延びる複数の直管路と複数の直管路を直列に接続するように、複数の直管路の隣り合う２つの直管路を連結する複数の連結管路とを備えてなるジグザグ状の第１の主管路と、第１の主管路の両端に設けられた第１の一対の接続管路とを備えている。第２の冷却管路は、複数のスロット内部を延びる複数の直管路と複数の直管路を直列に接続するように、複数の直管路の隣り合う２つの直管路を連結する複数の連結管路とを備えてなるジグザグ状の第２の主管路と、第２の主管路の両端に設けられた第２の一対の接続管路とを備えて、複数の励磁巻線を間に介して第１の主管路と対向する第２の主管路を備えている。マニホールドは、第１の冷却管路及び第２の冷却管路に冷媒を供給するために設けられている。本発明では、マニホールド並びに第１及び第２の一対の接続管路は、第１の一対の接続管路の一方及び第２の一対の接続管路の一方から冷媒を供給し、第１の一対の接続管路の他方及び第２の一対の接続管路の他方から冷媒を排出するように構成されている。
　本発明のように、第１の一対の接続管路の一方及び第２の一対の接続管路の一方から冷媒を供給し、第１の一対の接続管路の他方及び第２の一対の接続管路の他方から冷媒を排出すると、２本の冷却管路（第１及び第２の２本の冷却管路）内を冷媒が並列に流れて複数の励磁巻線が冷却される。そのため、１本の冷却管路の長さが従来の半分となり、圧力損失を従来の４分の１以下にすることができる。また冷媒管路内の冷媒の温度勾配を従来よりも小さくすることができるので、電機子全体の温度分布の偏りを小さくすることができる。
　マニホールドは、１つの冷媒入口及び該一つの冷媒入口と連通する２つの冷媒吐出口と、１つの冷媒出口及び該１つの冷媒出口と連通する２つの冷媒排出口とを備えて電機子コアに固定することができる。この場合、第１の冷却管路の第１の一対の接続管路の一方の接続管路及び第２の冷却管路の第２の一対の接続管路の一方の接続管路が２つの冷媒吐出口にそれぞれ接続され、第１の冷却管路の第１の一対の接続管路の他方の接続管路及び第２の冷却管路の第２の一対の接続管路の他方の接続管路が２つの冷媒排出口にそれぞれ接続されるように、第１及び第２の一対の接続管路の形状を定めるのが好ましい。このようにすれば、並列に配置される２本の冷却管路を用いる場合でも、冷媒の入口部（冷媒入口）及び冷媒の出口部（冷媒出口）をマニホールドにそれぞれ１つだけ設ければよい。この構造は、マニホールドを単純な構造にして、冷却管路内に冷媒を流す構造を単純にできる。
　マニホールドは、電機子コアのスロットが延びる方向に位置する１つの側面の近傍に固定することができる。この場合には、第１及び第２の一対の接続管路を、この１つの側面上に位置する接続管路配置空間内に配置し、マニホールドの２つの冷媒吐出口及び２つの冷媒排出口を、接続管路配置空間に向かって開口させるのが好ましい。このようにすれば、第１及び第２の一対の接続管路の長さ寸法を短くできる上、リニアモータ用電機子の占有体積を小さくできる。
　上記マニホールドを用いると、第１の一対の接続管路のうちマニホールドが位置する側とは反対側からマニホールドに向かって延びる接続管路と、第２の一対の接続管路のうちマニホールドが位置する側とは反対側からマニホールドに向かって延びる接続管路とを交差させる必要がある。この場合は、接続管路配置空間内で交差部を形成するように２本の接続管路を交差させ、交差部の少なくとも一部を、第１の主管路に含まれる複数の連結管路と第２の主管路に含まれる複数の連結管路の間に位置させるのが好ましい。このようにすれば、接続管路配置空間のスペースを利用して２本の接続管路を交差させる構造を容易に形成できる。また、２本の冷却管路を用いても、各冷却管路の接続管路を接続管路配置空間内にコンパクトに収納できる。
　複数の極歯は、励磁巻線が巻装される複数の巻装極歯と、励磁巻線が巻装されない複数の非巻装極歯とから構成することができる。この場合、前述の交差部は非巻装極歯上に位置させることができる。このようにすれば、交差部を励磁巻線が無い非巻装極歯に接近させることができる。そのため、２本の冷却管路を用いても、交差部が突出することなく、リニアモータ用電機子の占有体積が大きくなるのを抑制できる。
　第１の主管路及び第２の主管路の一方の主管路内にはマニホールドが位置する側から冷媒を流し、第１の主管路及び第２の主管路の他方の主管路内にはマニホールドが位置する側とは反対側から冷媒を流すように、第１及び第２の一対の接続管路を配置するのが好ましい。このようにすれば、第１の主管路内の冷媒の温度勾配と第２の主管路内の冷媒の温度勾配とが逆になるため、電機子全体の温度分布に生じる偏りを小さくすることができる。
　第１及び第２の冷却管路に使用する管の横断面形状が矩形形状にして、第１及び第２の冷却管路の外周の１つの面を励磁巻線に対向させるると、第１及び第２の冷却管路と励磁巻線との対向面積を大きくすることができて、励磁巻線から発生した熱の冷却効果を高めることができる。
本発明の一実施の形態のリニアモータ用電機子の正面図である。 図１に示すリニアモータ用電機子の平面図である。 図１に示すリニアモータ用電機子の平面図である。 図１に示すリニアモータ用電機子の左側面図である。 図２のＶ－Ｖ線断面図である。 図４のＶＩ－ＶＩ線断面図である。
　以下、図面を参照して本発明の一実施の形態を詳細に説明する。図１～図４は、本発明の一実施の形態のリニアモータ用電機子の正面図、平面図、背面図、及び左側面図である。各図に示すように、本例のリニアモータ用電機子は、リニアモータの可動子を構成しており、電機子コア１と、６個の励磁巻線３と、マニホールド本体５と、第１及び第２の冷却管路７，９とを有している。電機子コア１は、ヨーク１１と１３本の極歯（１３，１５）とを有している。ヨーク１１は、図１の紙面に向かって左右の方向（長手方向）に直線上に延びている。１３本の極歯（１３，１５）は、ヨーク１１の長手方向（リニアモータの可動子の移動方向）に沿って配置されている。隣接する２つの極歯（１３，１５）間にスロット１７を形成するように、１３本の極歯は長手方向に間隔をあけて配置されている。極歯（１３，１５）は、図示しないリニアモータの固定子の永久磁石列と間隙をあけて対向する磁極面１３ａ，１５ａを有している。そして、１３本の極歯（１３，１５）の磁極面１３ａ，１５ａと反対側に位置する一端がヨーク１１にそれぞれ結合されている。極歯（１３，１５）の内、７本の極歯１３は、ヨーク１１と一体に形成されていて、励磁巻線３が巻装されない非巻装極歯を構成し、６本の極歯１５は、ヨーク１１と別体に形成されて励磁巻線３が巻装される巻装極歯を構成している。励磁巻線３の外周は絶縁紙に覆われている。７本の非巻装極歯１３と６本の巻装極歯１５は、非巻装極歯１３がヨーク１１の長手方向の両端に位置するように、長手方向方向に交互に配置されている。巻装極歯１５は、嵌合構造によりヨーク１１に嵌合された状態で非巻装極歯１３と同形状になるような形状を有している。巻装極歯１５は、図３の紙面上において右端の巻装極歯１５に代表して示すように、ヨーク１１の被嵌合部１１ａに嵌合する台形形状の嵌合部１５ａと嵌合部１５ａに連続する基部１５ｂとを端部に有している。ヨーク１１の被嵌合部１１ａに巻装極歯１５の嵌合部１５ａ及び基部１５ｂが嵌合することにより、巻装極歯１５はヨーク１１に取り付けられる。
　また、本例では、電機子コア１は、２つの電機子コア分割ユニット１８Ａ，１８Ｂから構成されている。図３に示すように、電機子コア分割ユニット１８Ａには２つの凹部１９ａが形成されており、電機子コア分割ユニット１８Ｂには２つの凸部１９ｂが形成されている。凸部１９ｂは、台形形状を有している。凹部１９ａは、凸部１９ｂと嵌合可能な形状を有している。凸部１９ｂ及び凹部１９ａがそれぞれ嵌合することにより、電機子コア１及び電機子コア１の長手方向中央の非巻装極歯１３（１３Ａ）が構成される。本例では、電機子コア分割ユニット１８Ａに含まれるヨーク１１と非巻装極歯１３との結合体、及び巻装極歯１５、並びに電機子コア分割ユニット１８Ｂに含まれるヨーク１１と非巻装極歯１３との結合体、及び巻装極歯１５は、ヨーク１１の長手方向と直交する方向に複数枚の鋼板が積層されてそれぞれ構成されている。
　マニホールド本体５は、アルミニウム、真鍮、ステンレス等の金属材料からなり、取付具６のエンドブラケット６Ａを介して電機子コア１に取り付けられている。取付具６は、ヨーク１１の長手方向の両端に固定された一対のエンドブラケット６Ａ及び６Ｂと、ヨーク１１の背面に嵌合溝１２を利用して固定された取付プレート６Ｃ（図２にのみ示し、図３には図示を省略してある）とからなる。一方のエンドブラケット６Ａは、ヨーク１１の長手方向における電機子コア１の端面と当接する当接部６ｄ（図１）と、スロット１７が延びる方向の両側に位置する電機子コア１の端部６ｅ及び６ｆ（図２）とを備えている。エンドブラケット６Ａの一方の端部６ｅと他方のエンドブラケット６Ｂの一方の端部６ｇとの間に位置する電機子コア１の一方の側面（スロット１７が延びる方向の一方の側面）２には、後述する第１及び第２の一対の接続管路（２７，２９、３３，３５）が、配置される接続管路配置空間Ｓが構成されている。
　マニホールド本体５は、直方体の輪郭形状を有しており、エンドブラケット６Ａの接続管路配置空間Ｓが位置する側とは反対側の面に固定されて、第１の冷却管路７及び第２の冷却管路９に冷媒を供給する。見方を変えると、マニホールド本体５は、電機子コア１のスロット１７が延びる方向に位置する１つの側面２の近傍に固定されている。本実施の形態では、マニホールド本体５とエンドブラケット６Ａのマニホールド本体５が固定される端部６ｈからマニホールドが構成されている。なぜならばマニホールド本体５の内部とエンドブラケット６Ａの端部６ｈの内部に跨って流路（２１ｂ，２１ｃ等）が形成されているためである。
　図１に示すように、マニホールド本体５には、入口貫通孔２１と出口貫通孔２３とが形成されている。入口貫通孔２１は、冷媒入口２１ａと２つの冷媒吐出口２１ｂ，２１ｃとから構成されている。冷媒入口２１ａはマニホールド本体５の接続管路配置空間Ｓが位置する側と反対側に向かって開口している。冷媒入口２１ａには、冷媒が供給される図示しないホースが嵌合される。２つの冷媒吐出口２１ｂ，２１ｃは、エンドブラケット６Ａに形成された貫通路８ａ及び８ｂと連通する。また２つの冷媒吐出口２１ｂ，２１ｃは、マニホールド本体５の中央部で冷媒入口２１ａと連通している。この構造から、結果として、２つの冷媒吐出口２１ｂ，２１ｃは、接続管路配置空間Ｓに向かって開口した状態になっている。
　出口貫通孔２３は、冷媒出口２３ａと２つの冷媒排出口２３ｂ，２３ｃとから構成されている。冷媒出口２３ａはマニホールド本体５の接続管路配置空間Ｓが位置する側と反対側に開口している。冷媒出口２３ａには、冷媒が排出される図示しないホースが嵌合される。２つの冷媒排出口２３ｂ，２３ｃは、エンドブラケット６Ａに形成された貫通路８ｃ及び８ｄと連通する。また２つの冷媒排出口２３ｂ，２３ｃは、マニホールド本体５の中央部で冷媒出口２３ａと連通している。２つの冷媒排出口２３ｂ，２３ｃは、２つの冷媒吐出口２１ｂ，２１ｃと同様に、接続管路配置空間Ｓに向かって開口している。
　電機子コア１に敷設された第１及び第２の冷却管路７，９は、内部に冷媒が流れて、励磁巻線３から発生した熱を吸収する。第１の冷却管路７は、表面に厚み０．１ｍｍのポリエステルテープや電着塗装からなる絶縁膜が形成された１本の銅パイプが曲げられて構成されており、第１の主管路２５と第１の一対の接続管路２７，２９とを有している。図２のＶ－Ｖ線断面図である図５の断面図に示すように、第１の冷却管路７に使用する管の横断面の輪郭形状は、矩形形状を有している。図１～図３に示すように、第１の主管路２５は、１２個のスロット１７内に配置されて、ヨーク１１側の壁面に沿って延びる１２本の直管路２５ａ（図５）と、１２本の直管路２５ａを直列に接続するように１２本の直管路２５ａの隣り合う２つの直管路２５ａを連結する１１本の連結管路２５ｂとを備え、全体としてジグザグ状をなしている。なお、直管路２５ａは、図１～図３には描かれていないが、図２に示された後述する直管路３１ａと励磁巻線３を介して対向している。図５に示すように、直管路２５ａの外周の１つの面２５ｃが励磁巻線３に対向している。
　図１及び図２に示すように、第１の一対の接続管路２７，２９は、第１の主管路２５の両端に設けられている。第１の一対の接続管路２７，２９の一方の接続管路２７は、接続管路配置空間Ｓ内にあって、マニホールド本体５が位置する側に位置する第１の主管路２５の一方の端部から、マニホールド本体５に向かって延びている。第１の一対の接続管路２７，２９の他方の接続管路２９は、接続管路配置空間Ｓ内にあって、エンドブラケット６Ｂ側に位置する第１の主管路２５の他方の端部から、接続管路配置空間Ｓ内を通ってマニホールド本体５に向かって延びている。
　第２の冷却管路９は、表面に厚み０．１ｍｍのポリエステルテープや電着塗装からなる絶縁膜が形成された１本の銅パイプが曲げられて構成されており、第２の主管路３１と第２の一対の接続管路３３，３５とを有している。図５の断面図に示すように、第２の冷却管路９は、第１の冷却管路７と同様に横断面の輪郭形状が矩形形状を有している。図１～図３に示すように、第２の主管路３１は、１２個のスロット１７内部の磁極面１３ａ，１５ａ側の端部を延びる１２本の直管路３１ａと、１２本の直管路３１ａを直列に接続するように１２本の直管路３１ａの隣り合う２つの直管路３１ａを連結する１１本の連結管路３１ｂとを備えて、全体としてジグザグ状をなしている。第１の主管路２５及び第２の主管路３１は、１２個のスロット１７内部にある励磁巻線３の一部を間に介して対向することになる。図５に示すように、直管路３１ａの外周の１つの面３１ｃは励磁巻線３に対向している。図１及び図２に示すように、第２の一対の接続管路３３，３５は、第２の主管路３１の両端に設けられている。第２の一対の接続管路３３，３５の一方の接続管路３３は、接続管路配置空間Ｓ内に配置されて、エンドブラケット６Ｂ側に位置する第２の主管路３１の一方の端部から、接続管路配置空間Ｓ内を通ってマニホールド本体５に向かって延びている。第２の一対の接続管路３３，３５の他方の接続管路３５は、接続管路配置空間Ｓ内にあって、マニホールド本体５が位置する側に位置する第２の主管路３１の他方の端部から、マニホールド本体５に向かって延びている。
　接続管路２９と接続管路３３とは、接続管路配置空間Ｓ内で交差部Ｃを形成するように非巻装極歯１３（１３Ｂ）上で交差している。交差部Ｃの一部は、連結管路２５ｂと連結管路３１ｂとの間に位置している。そして、接続管路２７の端部は、貫通路８ｂ及び冷媒吐出口２１ｃに嵌合されている。接続管路３３の端部は、貫通路８ａ及び冷媒吐出口２１ｂに嵌合されている。また、接続管路２９の端部は、貫通路８ｃ及び冷媒排出口２３ｂに嵌合されている。接続管路３５の端部は、貫通路８ｄ及び冷媒排出口２３ｃに嵌合されている。具体的には、図４のＶＩ－ＶＩ線断面図である図６に示すように、接続管路２７の端部は、冷媒吐出口２１ｃ内に配置されたＯリング３７及び貫通路８ｂ内に配置された樹脂リング３９によってシールドされた状態で貫通路８ｂ及び冷媒吐出口２１ｃ内に嵌合されている。接続管路３３の端部は、冷媒吐出口２１ｂ内のＯリング３７及び貫通路８ａ内に配置された樹脂リング３９によってシールドされた状態で貫通路８ａ及び冷媒吐出口２１ｂ内に嵌合されている。更に、接続管路２９の端部も、同様にしてＯリング３７及び樹脂リング３９によってシールドされた状態で貫通路８ｃ及び冷媒排出口２３ｂ内に嵌合されている。また、接続管路３５の端部も、Ｏリング３７及び樹脂リング３９によってシールドされた状態で貫通路８ｄ及び冷媒排出口２３ｃ内に嵌合されている。以上のように、マニホールド（５，６ｈ）並びに第１の一対の接続管路２７，２９及び第２の一対の接続管路３３，３５は、第１の一対の接続管路２７，２９の一方の接続管路２７及び第２の一対の接続管路３３，３５の一方の接続管路３３から冷媒を供給し、第１の一対の接続管路２７，２９の他方の接続管路２９及び第２の一対の接続管路３３，３５の他方の接続管路３５から冷媒を排出するように構成されている。本例では、第１及び第２の冷却管路７，９並びにマニホールド（５，６ｈ）により、６個の励磁巻線３を冷媒を用いて冷却する冷却装置が構成されている。
　以上のような冷却装置の構成により、冷媒入口２１ａ内に流入された冷媒の一部は、接続管路２７を通って第１の主管路２５内に入り、マニホールド本体５が位置する側から第１の主管路２５内を流れる。そして、接続管路２９内を流れて冷媒出口２３ａを通して流出される。また、冷媒入口２１ａ内に流入された冷媒の他の一部は、接続管路３３を通って第２の主管路３１内に入り、マニホールド本体５が位置する側とは反対側から第２の主管路３１内を流れて冷媒出口２３ａを通して流出される。これにより、第１の主管路２５内を流れる冷媒は、励磁巻線３をヨーク１１側の端部から冷却し、第２の主管路３１内を流れる冷媒は、励磁巻線３を磁極面１３ａ，１５ａ側の端部から冷却する。また、第１の主管路２５内を流れる冷媒は、マニホールド本体５が位置する側から励磁巻線３の冷却を行い、第２の主管路３１内を流れる冷媒は、マニホールド本体５が位置する側とは反対側から励磁巻線３の冷却を行う。そのため、マニホールド本体５が位置する側とマニホールド本体５が位置する側の反対側の両方から励磁巻線３の冷却が進み、電機子全体の温度分布に大きな偏りが生じるのを防ぐことができる。
　本例のリニアモータ用電機子によれば、２本の冷却管路（第１及び第２の冷却管路７，９）内を冷媒が並列に流れて６個の励磁巻線３が冷却される。そのため、１本の冷却管路の長さが従来の半分となり、圧力損失を従来の４分の１以下になる。また、マニホールド本体５は、１つの冷媒入口２１ａ及び該一つの冷媒入口２１ａと連通する２つの冷媒吐出口２１ｂ，２１ｃと、１つの冷媒出口２３ａ及び該１つの冷媒出口と連通する２つの冷媒排出口２３ｂ，２３ｃとを備えているので、並列に配置される２本の冷却管路７，９を用いても、冷媒の入口部（冷媒入口２１ａ）及び冷媒の出口部（冷媒出口２３ａ）をマニホールド本体５にぞれぞれ１つだけ設ければよい。そのため、マニホールド本体５を単純な構造にして、冷却管路７，９内に冷媒を流す構造を単純にできる。
　本発明によれば、２本の冷却管路内を冷媒が並列に流れて複数の励磁巻線が冷却されるため、１本の冷却管路の長さが従来の半分となり、圧力損失を従来の４分の１以下にすることができる。また本発明によれば、電機子全体の温度分布に大きな偏りが生じるのを抑制することができる。さらに本発明によれば、リニアモータ用電機子の占有体積が大きくなるのを抑制できる。

Claims (7)

  1. 　直線状に延びるヨーク及び前記ヨークの長手方向に沿って配置されて前記ヨークに固定された複数の極歯を備え、前記複数の極歯が隣接する２つの前記極歯間にスロットを形成するように前記長手方向に間隔をあけて配置されている電機子コアと、
    　前記電機子コアの複数の前記スロット内に少なくとも一部が配置されて前記複数の極歯を励磁する複数の励磁巻線と、
    　前記複数の励磁巻線を冷媒を用いて冷却する冷却装置とを備え、
    　前記冷却装置が、
    　前記複数のスロット内部を延びる複数の直管路と前記複数の直管路を直列に接続するように、前記複数の直管路の隣り合う２つの直管路を連結する複数の連結管路とを備えてなるジグザグ状の第１の主管路と、前記第１の主管路の両端に設けられた第１の一対の接続管路とを備えた第１の冷却管路と、
    　前記複数のスロット内部を延びる複数の直管路と前記複数の直管路を直列に接続するように、前記複数の直管路の隣り合う２つの直管路を連結する複数の連結管路とを備えてなるジグザグ状の第２の主管路と、前記第２の主管路の両端に設けられた第２の一対の接続管路とを備えて、前記複数の励磁巻線を間に介して前記第１の主管路と対向する第２の主管路を備えた第２の冷却管路と、
    　前記第１の冷却管路及び前記第２の冷却管路に冷媒を供給するために設けられたマニホールドとを具備してなるリニアモータ用電機子であって、
    　前記マニホールド並びに前記第１及び第２の一対の接続管路は、前記第１の一対の接続管路の一方及び前記第２の一対の接続管路の一方から前記冷媒を供給し、前記第１の一対の接続管路の他方及び前記第２の一対の接続管路の他方から前記冷媒を排出するように構成されていることを特徴とするリニアモータ用電機子。
  2. 　前記マニホールドは、１つの冷媒入口及び該一つの冷媒入口と連通する２つの冷媒吐出口と、１つの冷媒出口及び該１つの冷媒出口と連通する２つの冷媒排出口とを備えて前記電機子コアに固定され、
    　前記第１の冷却管路の前記第１の一対の接続管路の一方の接続管路及び前記第２の冷却管路の前記第２の一対の接続管路の一方の接続管路が前記２つの冷媒吐出口にそれぞれ接続され、前記第１の冷却管路の前記第１の一対の接続管路の他方の接続管路及び前記第２の冷却管路の前記第２の一対の接続管路の他方の接続管路が前記２つの冷媒排出口にそれぞれ接続されるように、前記第１及び第２の一対の接続管路の形状が定められ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電機子。
  3. 　前記マニホールドは、前記電機子コアの前記スロットが延びる方向に位置する１つの側面の近傍に固定され、
    　前記第１及び第２の一対の接続管路は、前記側面上に位置する接続管路配置空間内に配置され、
    　前記マニホールドの前記２つの冷媒吐出口及び前記２つの冷媒排出口は、前記接続管路配置空間側に向かって開口していることを特徴とする請求項２に記載のリニアモータ用電機子。
  4. 　前記第１の一対の接続管路のうち前記マニホールドが位置する側とは反対側から前記マニホールドに向かって延びる接続管路と、前記第２の一対の接続管路のうち前記マニホールドが位置する側とは反対側から前記マニホールドに向かって延びる接続管路とが、前記接続管路配置空間内で交差部を形成するように交差しており、
    　前記交差部の少なくとも一部は、前記第１の主管路に含まれる複数の前記連結管路と前記第２の主管路に含まれる複数の前記連結管路の間に位置していることを特徴とする請求項３に記載のリニアモータ用電機子。
  5. 　前記複数の極歯は、前記励磁巻線が巻装される複数の巻装極歯と、前記励磁巻線が巻装されない複数の非巻装極歯とからなり、
    　前記交差部は前記非巻装極歯上に位置している請求項４に記載のリニアモータ用電機子。
  6. 　前記第１の主管路及び前記第２の主管路の一方の主管路内には前記マニホールドが位置する側から冷媒が流れ、前記第１の主管路及び前記第２の主管路の他方の主管路内には前記マニホールドが位置する側とは反対側から冷媒が流れるように、前記第１及び第２の一対の接続管路が配置されていることを特徴とする請求項４に記載のリニアモータ用電機子。
  7. 　前記第１及び第２の冷却管路の横断面形状が矩形形状を有しており、
    　前記第１及び第２の冷却管路の外周の１つの面が前記励磁巻線に対向している請求項１～６のいずれか1つに記載のリニアモータ用電機子。
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