(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下両端が幅広で中間部が凹部のＩ字状の電磁鋼板が積層された鉄心と、前記凹部に巻回されたコイルとからなる複数個の電機子を前記積層方向と直角方向のモータ移動方向に直線に近接して取り付けベースに整列配置させたリニアモータのコイル装置において、
前記電機子を冷却する冷却部材が、前記整列配置された隣り合う電機子の間隙を連続して挿通し得る長さと、前記間隙に挿入されてコイル巻付け部を上下方向にわたって覆う幅とを有する扁平中空状の扁平冷却管であって、前記電機子間に形成される間隙を埋めて縫うように連続的に折り返されて配設されていることを特徴とするリニアモータのコイル装置。
【請求項２】
前記扁平冷却管の両端には、前記取り付けベースに取り付けるマニホールドが設け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のコイル装置。
【請求項３】
前記扁平冷却管の両端に取り付けられている両マニホールドが、前記取り付けベースの同一の側にあるように配置構成され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のコイル装置。
【請求項４】
前記冷却部材は、その長尺方向に連通すると共に互いに平行する多数の孔を有するアルミニウム押出し成形材により形成されていることを特徴とする請求項１、２及び３の何れかに記載のリニアモータのコイル装置。
【請求項５】
Ｉ字状の電磁鋼板が積層された鉄心とその凹部に巻回されたコイルとからなる複数個の電機子を整列配置させたリニアモータのコイル装置の製造方法において、
Ｉ字状の複数枚の電磁鋼板を積層し、接着または溶接してコア状に形成した鉄心の凹部に絶縁材を介してコイルを複数層に巻回して個別電機子を形成するステップと、
前記電機子のコイル巻付け部を覆う幅を少なくとも有する扁平中空状の扁平冷却管を隣り合う前記電機子の間隙を埋めるように前記電機子のコイル部の外周寸法に合わせて、かつ前記電機子の取付ピッチに合わせて連続するＳ字状に折り返して冷却部材を成形するステップと、
前記電機子の少なくとも１つを電機子取付ベースの所定箇所に仮固定するステップと、
前記仮固定された電機子に折り返された扁平冷却管間の間隙の開放している方向から差し込み、そして所要数の前記電機子を順次残る間隙に挿入するステップと、
前記扁平冷却管の一端を前記ベースの所定箇所に固定すると共に、前記複数個の電機子をＳ字状の折り返し部分に挿入した状態でＩ字状の鉄心の底部寸法を基準長として整列配置させて所定の取付け位置に固定するステップと、
前記扁平冷却管の他端を所定の取付箇所に位置決めして固定するステップと、
を備えることを特徴とするリニアモータのコイル装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種機械における移動体を移動させて所望位置に停止させる移動／位置決め手段としてのリニアモータに係り、特に電機子の冷却構造を改良したリニアモータのコイル装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一般的な工作機械や測定器械等の種々の機械に用いられる例えばワークテーブルのような移動体を所定の直線路に沿って直進往復移動させると共に、所望の位置で停止させて位置決めする手段としてリニアモータが用いられている。最近では、例えば送りねじ機構等の他の伝動手段の介在を不要にする構造として評価され、種々の分野で一段と多用される傾向にある。
【０００３】
このようなリニアモータには、例えば複数の永久磁石片を直線路に沿って配列させた磁石板により該直線路沿いの表面領域に磁場を形成しておき、前記磁石板の磁石片と電磁相互作用を行なう巻線を内蔵して磁石板に対して直進路に沿う直動推力を発生させる電機子を有するものがある。
【０００４】
この種のリニアモータにおいては、モータの温度上昇により定格推力が制限されることから、リニアモータを冷却する冷却部材が設けられており、例えば電機子の磁極部とは反対側に冷却配管を配設するようにして、コイルから鉄心を経て伝達された熱を冷媒を介して外部に逃してモータの温度上昇を抑制して定格推力の低下を防止しているものがある。
【０００５】
また、特開昭６３−１８９５６号公報には、Ｉ字状の鉄心を備え、コイルの下側に冷却管を備えたリニアモータ用冷却装置が開示されている。この従来のリニアモータは図７ないし図９に示すように、可動子１と、固定電機子４より構成され、可動子１はキャリア２と、このキャリア２の下面に固定された永久磁石３とを備え、固定電機子４は、ベース５と、このベース５の可動子１側の面より可動子１方向にＩ字状に突出する複数のＩ字状歯６と、これらのＩ字状歯６の所定個数を纏めたグループ毎に巻回され各グループのＩ字状歯を１つずつずらして複数段に設けられたコイル７と、を備えている。
【０００６】
固定電機子４のベース上には、図７に示すように、冷却管８が隣接するＩ字状歯６間に１本ずつ設けられている。この冷却管８は、図７のVIII−VIII線切断平面図である図８に示すように、Ｉ字状歯６を縫うように配設された蛇行管８Ａであっても良いし、図９に示すように、梯子状管８Ｂであっても良い。図８に示す蛇行管８Ａにおいては、ガス状または液体状の冷媒が蛇行管８Ａの一端、例えば図中右端から供給されて他端、例えば左端に排出されるようにして循環されている。また、図９に示す梯子状管８Ｂは、入口側ヘッダ８ａと、出口側ヘッダ８ｂと、両ヘッダ８ａ，８ｂを橋絡する橋絡部８ｃと、を備え、入口側ヘッダ８ａの右端側から供給された冷媒が出口側ヘッダ８ｂの右端側に循環されて、その際に橋絡部８ｃの入口側ヘッダ接続部から出口側ヘッダ接続部へと冷媒が流れることにより電機子４の発熱を冷却するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リニアモータを工作機械において使用する場合、工場内における機械の設置スペースの問題や、テーブル等の可動部の軽量化等のために、機械全体をなるべくコンパクトに製造することが望ましいため、駆動装置であるリニアモータもまた、その性能を維持しつつできるだけ小型化するようにしている。またリニアモータを工作機械の駆動装置として用いる場合、減速機構を介することなくリニアモータにより直接に移動体を高速度で移動させるため、大きな推力を発生させる必要もある。
【０００８】
このため、回転型モータと比較して経時的な使用により高熱が発生し易いことになり、もしもリニアモータの冷却効率が悪い場合には、上述のようにリニアモータの温度上昇により定格推力が低下するという不都合ばかりでなく、リニアモータそのものやリニアモータを取り付けた機械の部材への熱の伝導が起こり、送り機構が熱変形して、位置決め精度や直進性能を著しく低下させる虞れや不都合もある。
【０００９】
また、例えば工作機械の場合、駆動装置であるリニアモータは、駆動力を正確に伝達し精密に位置決めするためにベッド部材やテーブル部材の間など比較的狭い空間に取り付けなくてはならず、取付場所の制約ばかりでなくその大きさの点からも種々の制約を受けることになる。さらに、リニアモータ自身が発する強力な磁力のための磁性ゴミ対策のために、リニアモータが外部に対して密閉されることが多いので、閉鎖的な空間の中で熱が籠もり易くなることが多い。このため自然冷却が困難な場合が多く、また上述した熱変形や定格推力の低下等を生じさせないためにも、冷却手段を用いてリニアモータを充分に冷却する必要がある。
【００１０】
上述の熱の発生に対する対策を充分に講ずる必要性に加えて、工作機械に使用されるリニアモータでは、０．０１〜１μｍ単位の高精度な位置決め制御を行なうことができるように、どの位置であっても発生する駆動推力が均一であることが要求される。このため、機械の送り機構に取付けることができるように、リニアモータをできる限り小型化しつつ、リニアモータのトルクリップルやコギングを極力小さなものにしなければならない。そこで、隣接する磁極鉄心上端の間隔を適度に狭くして鉄心上の磁束密度が適切に分布するように構成しなければならない。
【００１１】
しかしながら、上述した従来のリニアモータ用冷却装置によれば、巻線に電圧を印加することにより発生するリニアモータの熱は、電機子の鉄心間に配設された冷却配管や、継鉄部側に配設された冷却配管によって冷却しているために、発明者らの実験によれば工作機械に用いる場合では上述の制約のため、渦電流により鉄心に発生した熱や複数の巻線間に発生した熱を充分に冷却することが困難であった。
【００１２】
また、リニアモータの電機子を製造する際に、予め鉄心が形成されているので冷却配管を鉄心間に敷設した後にコイルを巻回する場合には、鉄心間に巻き線機による作業領域を確保しておく必要があり、高密度にコイルを巻き回すことが困難であると共に冷却配管をコイル領域全体に密着させることが困難である。上記のような製造手順を入れ換えてコイルを巻き回した後に冷却配管を取り付ける場合には、上述の公報に記載の複相巻き式コイル構造では鉄心間に冷却配管を挿入することができず部分的な冷却構造となる。
【００１３】
一方、Ｉ字状歯の鉄心構造としては、特開平５−８３９２３号公報に記載の単相巻リニア誘導モータのＩ字状歯の鉄心凹部にコイルを巻回したものが開示されている。この公知例には電機子の冷却構造は開示されておらず冷却についての課題が残されている。この種の構造のリニアモータでは、効率的な冷却を行なうために熱変換容積の大きい冷却配管を鉄心間に挿入するスペースを確保するために磁極の間隙を広く取る必要性が予想されトルクリップルやコギングの問題も残されている。また、冷却配管を鉄心間に挿入するときに鉄心に巻かれたコイルに損傷を与える虞もある。
【００１４】
このように、どちらの方式においても生産性が上がらないという問題があり、要求される性能を維持しつつ小型化されたリニアモータの電機子の生産性を高めることが難しかった。
【００１５】
また、他の先行技術として、矩形状コア（突磁極部）の周囲にコイルを設け、この突磁極部とコイルとの間にコイル冷却用部材としてのボビンを設けたリニアモータの冷却構造が、特開平９−１５４２７２号公報に開示されている。しかしながら、このコイル冷却用部材としてのボビンは、磁極部よりも熱伝導率の高い例えばアルミニウム等の非磁性材料によりコイルの内側で面接触するように形成されてはいるが、冷媒は少なくともボビンの一部を流通しているだけであり、また、ボビンは単純な構造ではないためにその製造コスト、製造の容易性についてさらに検討するべき課題が残されている。
【００１６】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、コンパクトな構造によりリニアモータの電機子に発生する熱を効率的に冷却できると共に、トルクリップルやコギング等が小さくて高精度の位置決め制御特性を備え、製造が容易なリニアモータおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の基本構成に係るリニアモータのコイル装置は上下両端が幅広で中間部が凹部のＩ字状の電磁鋼板が積層された鉄心と、前記凹部に巻回されたコイルとからなる複数個の電機子を前記積層方向と直角方向のモータ移動方向に直線に近接して取り付けベースに整列配置させたリニアモータのコイル装置において、前記電機子を冷却する冷却部材が、前記整列配置された隣り合う電機子の間隙を連続して挿通し得る長さと、前記間隙に挿入されてコイル巻付け部を上下方向にわたって覆う幅とを有する扁平中空状の扁平冷却管であって、前記電機子間に形成される間隙を埋めて縫うように連続的に折り返されて配設されていることを特徴としている。
また、上記第１の基本構成に係るリニアモータのコイル装置において、前記扁平冷却管の両端には、前記取り付けベースに取り付けるマニホールドが設けられていることを特徴としても良い。
また、上記の構成に係るリニアモータのコイル装置において、前記扁平冷却管の両端に取り付けられている両マニホールドが、前記取り付けベースの同一の側にあるように配置構成されていることを特徴としても良い。
さらに、上記第１の基本構成および上述の２つの段落に係るリニアモータのコイル装置において、前記冷却部材は、その長尺方向に連通すると共に互いに平行する多数の孔を有するアルミニウム押出し成形材により形成されていることを特徴としても良い。
【００１８】
上記のように、Ｉ字状の特殊な形状をした電磁鋼板を積層した鉄心の凹部にコイルを巻回すると共にこのコイルの外側に扁平冷却管が直接当たるように配設したので、発熱する可能性の最も高いコイルを近傍より冷却することができ、最も効率の良い冷却を行なうことが可能となる。また、冷却管を扁平にしてコイルに密着させることにより、コイルばかりでなくこの扁平冷却管も隣接するＩ字状鉄心の間隙の空間に収納することができるので、冷却効率の向上ばかりでなく冷却管配設スペースの有効利用も可能となる。
【００１９】
また、本発明の第２の基本構成に係るリニアモータは、複数個の永久磁石を列設した磁石板とＩ字状の電磁鋼板が積層された鉄心とその凹部に巻回されたコイルとからなる複数個の電機子と前記電機子を冷却する冷却部材を備えたリニアモータにおいて、前記電機子を冷却する冷却部材が、隣り合う前記電機子の間隙を略閉塞して縫うように連続的に折り返されて配設された扁平中空状の扁平冷却管により構成されていることを特徴としている。
【００２０】
上記のように複数の永久磁石よりなる磁石板を備えると共に同期形リニアモータに本発明を適用しても第１の基本構成に係るリニアモータと同様に、冷却効率の向上を可能にすることができ、また、Ｉ字状の鉄心やコイルよりなる電機子の構造や扁平冷却管の構造は同一であるので、この第２の基本構成に係るリニアモータによっても冷却効率の向上と冷却管配設スペースの有効利用を図ることが可能となる。
【００２１】
また、本発明の第３の基本構成に係るリニアモータは、複数個の永久磁石を列設した磁石板と鉄心にコイルが巻回された複数個の電機子と前記電機子を冷却する冷却部材を備えたリニアモータにおいて、磁石板と対向する一端が所定の幅を有し、かつ他方端が複数個の電機子を整列配置させるための所定の寸法に製作された略Ｉ字状形状の積層された電磁鋼板の鉄心を有し、前記鉄心の凹部にコイルを巻回して製作された電機子と、前記電機子を冷却する冷却部材が、少なくとも前記電機子のコイル巻付け部を覆って隣り合う前記電機子の間隙を縫うように前記電機子のコイル部の外周寸法に合わせて連続的に折り返された形状に予め成形された扁平中空状の扁平冷却管と、前記扁平冷却管の折り返された間隙に挿入された前記電機子と前記扁平冷却管を所定の位置に固定するための固定プレートにより構成されていることを特徴としている。
【００２２】
このような構成を有する第３の基本構成に係るリニアモータによれば、第１および第２の基本構成に比べてより具体的な構成が限定されているので、冷却効率が改善されると共にスペースの有効利用が図られたリニアモータを容易に実施することが可能となる。また、固定プレートを用いることにより、電機子の狭い間隙への扁平冷却管の配設が容易になると共に、扁平冷却管の端部の固定や折り返しを容易に行なうことができ、作業性を向上させた電機子の冷却構造を提供することが可能となる。
【００２３】
上記第１ないし第３の基本構成において、前記冷却部材は、その長尺方向に連通すると共に互いに平行する多数の孔を有するアルミニウム押出し成形材より成る冷却管により構成するようにしても良い。このような容易に入手可能な材料を用いると共に冷却管の構造も簡単で加工も容易に行なえることから、製造コストの低減と共にリニアモータ全体のコンパクト化を図ることも可能となる。
【００２４】
また、本発明に係るリニアモータのコイル装置の製造方法は、Ｉ字状の電磁鋼板が積層された鉄心とその凹部に巻回されたコイルとからなる複数個の電機子を整列配置させたリニアモータのコイル装置の製造方法において、Ｉ字状の複数枚の電磁鋼板を積層し、接着または溶接してコア状に形成した鉄心の凹部に絶縁材を介してコイルを複数層に巻回して個別電機子を形成するステップと、前記電機子のコイル巻付け部を覆う幅を少なくとも有する扁平中空状の扁平冷却管を隣り合う前記電機子の間隙を埋めるように前記電機子のコイル部の外周寸法に合わせて、かつ前記電機子の取付ピッチに合わせて連続するＳ字状に折り返して冷却部材を成形するステップと、前記電機子の少なくとも１つを電機子取付ベースの所定箇所に仮固定するステップと、前記仮固定された電機子に折り返された扁平冷却管間の間隙の開放している方向から差し込み、そして所要数の前記電機子を順次残る間隙に挿入するステップと、前記扁平冷却管の一端を前記ベースの所定箇所に固定すると共に、前記複数個の電機子をＳ字状の折り返し部分に挿入した状態でＩ字状の鉄心の底部寸法を基準長として整列配置させて所定の取付け位置に固定するステップと、前記扁平冷却管の他端を所定の取付箇所に位置決めして固定するステップとからなることを特徴としている。
【００２５】
このようなステップにより扁平冷却管を複数列設されているＩ字状の電機子の隣接する２つの間隙に密着した状態で隙間なく配設することができ、スペース的に限られた部分に冷却効率の良い構造の扁平冷却管を手際よく配設することができ、作業効率を大幅に向上させることができると共に、鉄心，コイル，扁平冷却管を限局された狭隘な空間にコンパクトに収納することができ、リニアモータの電機子側に無駄な空間を生じさせないようにして、固定側，移動体側の何れに用いられてもリニアモータ全体の小型化を図れる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るリニアモータのコイル装置およびその製造方法の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の好適な実施形態に係るリニアモータのコイル装置およびその製造方法を示す平面図であり、ベースプレート上に取り付けられた電機子と冷却部材との全体的な構成が示されている。
【００２７】
図１において、リニアモータ１０は、ベースプレート１１上に取り付けられた電機子１２と冷却部材としての扁平冷却配管２０とを備えており、電機子１２の鉄心１３はＩ字状の例えば珪素鋼板からなる電磁鋼板を積層して溶接または接着することにより構成されている。電機子１２の詳細な構成は図３に示されており断面Ｉ字状の鉄心１３の凹部に絶縁材１５を被覆した上からコイル１４を巻回することにより個々の電機子１２が構成されている。
【００２８】
Ｉ字状の鉄心１３は、図２および図３に示すように、上下両端が幅広になっており隣接する基部１３ａ同士を互いに接するようにして、ねじ１９によりベースプレート１１に取り付けられている。この基部１３ａの高さ（図中、Ｈ１で示す）は隣接する基部の間に発生する磁力線がこの部分を通過するときに、磁束が飽和しない程度の高さに設定されている。また、鉄心１３の上端部１３ｂはできるだけ幅広に形成されているが、ベースプレート１１に取り付けられたときに隣同士の鉄心の隙間が電機子１２に対向配置される磁石板の永久磁石との間隔の２倍程度になるように形成されている。このようにして、隣接する鉄心１３間で磁束がショートするのを防止しながら鉄心の上下端の幅をできるだけ広くすることによりトルクリップルを減少させるようにしている。また、鉄心１３の底面部位の所定箇所には、この鉄心１３をベースプレート１１にねじ止めするためのタップ孔１３ｃが形成されている。
【００２９】
前記電機子１２は、鉄心１３の中間部分のくびれた凹部に成型品である前記絶縁材１５を嵌め込んでからコイル１４が巻回されており、巻線機により１つ１つの鉄心１３にコイル１４を巻回するので、所定の巻線数で高密度にかつ所定の厚さで巻回することができ、個々の電機子１２の電磁特性が可及的に一定の値となるように形成される。このように、１つ１つの鉄心１３にコイル１４を高密度に巻回することにより、このリニアモータの推力が３個の鉄心毎にコイルを巻回する図７に示した従来のリニアモータの推力よりも減少する割合を小さくすることができる。
【００３０】
絶縁材１５は、２枚１組の略Ｕ字形状の成形品であり、鉄心１３の長尺方向の両端から鉄心１３の凹部形状に沿うように差し込まれて、鉄心の凹部を覆うように位置決めされた後、巻線機によりコイル１４を巻回することにより１つの電機子１２が形成される。したがって、絶縁材１５の断面形状は、図３に示されるように鉄心１３の凹部に沿うようにその上部側および下部側においてコイル１４と鉄心１３の基部１３ａ、上部１３ｂのそれぞれの内向側のテーパ面を電気的に絶縁するために、上下に散開する形状となっている。絶縁材１５は薄く成形できると共に熱伝導性が良く、電気的に確実な絶縁性を有するように、例えば液晶ポリマー樹脂等により成形されていることが望ましい。
【００３１】
各鉄心１３に巻回されたコイル１４が、３相式である場合には、モータ駆動装置のＵ，Ｖ，Ｗの３相線のうちの何れかの相の線が１つの鉄心に巻回され、これらＵ相，Ｖ相またはＷ相のコイルがＵ，Ｖ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗ…と順に配列され、３相線に並列に結線される。この３相線は、３相ケーブルとしてコイル側リニアモータの外側に引き出されるか、コイル側リニアモータに固定された端子台に接続されて、モータ駆動装置のＵ，Ｖ，Ｗの３相線に接続される。さらに、ケーブル端子を取り付けるようにしても良い。一方、コイルの他端側は１つに纏められてモータ本体内で接続されている。
【００３２】
次に、本発明の１つの特徴としての冷却部材について説明する。冷却部材としての扁平冷却配管２０は、図１に示すように、Ｓ字状に連続的に折り曲げられた蛇行状の扁平配管となっており、その両端２０ａ，２０ｂは第１のマニホールド２１と第２のマニホールド２２に溶接されて配管されている。扁平冷却配管２０は、例えば自動車のラジエータに用いられるものを採用することができ、図３および図６に示すように、断面が扁平で内部に多数の冷却液を循環させるための透孔２５が扁平冷却配管２０の幅方向の全てにわたって形成されている。
【００３３】
したがって、従来のパイプ形状の配管と比較して配管内を流す冷却液量を充分に取ることができると共に発熱体に接する表面積を広く取ることができる。扁平冷却配管２０の両端はマニホールド２１，２２の所定高さ位置に設けられた長孔に挿入された状態でろう付けされており、透孔２５はマニホールド２１，２２の配管孔に冷却液が流通可能なように連通されている。このように、その長尺方向に連通すると共に互いに平行する多数の孔を有する扁平冷却配管２０を用いることにより、マニホールドの一方から供給される冷却液が一方向に淀みなく配管内を流れ他方のマニホールドから排出され効率的な冷却が図れる。
【００３４】
電機子１２のコイル１４の周りには絶縁材１６が巻かれている。この絶縁材は例えば接着剤が塗布された絶縁材１５と同様のフィルムまたは絶縁紙テープが使用される。この絶縁材１６は、後述する組立工程において扁平冷却配管２０の間に電機子１２を挿入し固定するときにコイルのエナメル塗料の損傷を防ぎ、扁平冷却配管２０と電機子１２との密着性を高める。また、ベースプレート１１には、電機子１２の鉄心１３を固定するためのねじ１９（図２参照）用の孔１８が所定の位置に複数穿設されている。
【００３５】
以上のように構成された、鉄心１３とコイル１４とを含むコイル側リニアモータはこれら全体を樹脂によりモールドしている。モールド樹脂は、例えば熱硬化性樹脂であるエポキシ系樹脂が用いられ、このエポキシ系樹脂は、後述するモールド工程の際に溶融してコイル１４と扁平冷却配管２０との間に浸透した後、反応硬化したときにコイルや配管等の金属に対して優れた接着性を有している。それに加えて、電気的な絶縁性も高く、かつ機械的強度も大きいばかりでなく寸法安定性もあり、高温となってもこれらの特性の低下は少ないことが確認されている。電機子１２を扁平冷却配管２０に挿入する際に電機子１２に損傷を与える虞が無い挿入方法を採用すれば、このエポキシ系樹脂によるモールドを完璧に行なうことにより、前記絶縁材１６を設ける必要がなくなる。
【００３６】
次に、上記構成を有するリニアモータのコイル装置の製造方法について主として図５に従い詳細に説明する。まず、それぞれがＩ字状の複数枚の電磁鋼板を積層させてから接着または溶接によりコア状に形成した後タップ孔１３ｃを加工した鉄心１３を複数個、３相により駆動する場合には３の倍数個用意する。図５に示す製造方法においては、鉄心は９個用意されている。この鉄心１３のそれぞれの凹部に絶縁材（図３の符号１５）を嵌めこんだ後、巻線機によりそれぞれの単相コイル１４を複数層に巻回して複数の９個の個別電機子１２を形成する。このとき、コイル１４を鉄心１３に巻回した後で、図３に示されるように、コイル１４の外周側にも絶縁材１６を巻き付けておく。
【００３７】
扁平冷却配管２０を図５に示す所要の寸法形状に予備成形した後、配管２０の両端を溶接等の固定手段により第１および第２のマニホールド２１，２２に設けられた長孔に固定する。このマニホールド２１と扁平冷却配管２０の高さ方向の固定位置は、配管２０をベース１１上に取付けて電機子１２の鉄心１３をベース１１に固定するときに、鉄心１３の基部１３ａと配管２０とが衝突しない高さすなわち図３のＨ１より上方の高さ位置である。
【００３８】
次に、ベース１１の両端の位置に電機子１２をネジ１９により仮止めして取付ける。そして、先に仮止めされた電機子１２に合せて両端にマニホールドが取付けられた扁平冷却配管２０を側面方向から移動させて略所定の位置に位置決めする。次に、残りの７つの電機子を順次図中の上方側に開放された３つの蛇行部分に３つの電機子１２を挿入し、図中の下方側に開放された４つの蛇行部分に４つの電機子１２を挿入していく。この冷却部材の蛇行部分は成形機により予めコイル外周の寸法に成形されており、挿入した複数個の電機子１２を長手方向に整列させる案内として働き、挿入後はそれぞれの電機子は矩形板状のベースプレート１１上の所定位置に位置決めされる。この状態でＩ字状の鉄心１３の底部寸法を基準長として整列配置された状態となっている。ベース１１に穿設された孔１８の位置と鉄心１３の固定用のタップ孔１３ｃと一致している。
【００３９】
このとき、電機子１２を図中の上下両方向から扁平冷却配管２０の蛇行部分に挿入するのは、図３に示すように鉄心１３の基部１３ａと先端部１３ｂが扁平冷却配管２０の蛇行部分よりも幅広の形状となっているからである。扁平冷却配管２０の蛇行部分の幅が、鉄心１３の凹部にコイル１４を巻回した電機子１２コイル１４の幅よりも同じか僅かに広めになるように蛇行部分が折り返されている。扁平冷却配管２０は可塑性の材質で作られているが僅かな弾力性を有しており、コイル挿入時に幅を調整することもでき電機子１２のコイルに損傷を与える虞がない。また、１つ１つの電機子１２は、コイル１４が単独で一定の厚さになるように正確に巻回されているので、コイルの巻幅が一定となるコイル１４の側面の大部分が扁平冷却配管２０に接することになる。
【００４０】
その後、必要に応じて扁平冷却配管２０の各部が個別の電機子１２のコイル１４の側面に確実に対接するように扁平冷却配管２０の位置を直し、マニホールド２１をベースプレート１１に固定する。そして、全ての電機子１２を所定の位置にネジにより固定する。次に図５に示すように、折り返し部材２３を取付けた後に折り返し部材２３の箇所から矢印のように当板を用いて大きく折り曲げると、第２のマニホールド２２側の配管２０が、下側から挿入した４つの電機子１２の挿入口を塞ぐような位置になり、マニホールド２２はベースプレート１１の、図中の右下隅に固定される。このように扁平冷却配管２０を折り返し部材２３から折り返してベースプレート１１の同じ側に配管する。
【００４１】
図６は、ここまでのステップで組み立てられたリニアモータの外観を示す斜視図であり、図５の矢印VIの方向から眺め、一部切り欠いて示したものである。扁平冷却配管２０は、電機子１２のコイル１４に密着するようにして隣接する電機子１２間を縫うように蛇行して設けられている。このような構造によれば、コイル１４に冷却部材が当接していない箇所は蛇行部分の一方側の開放箇所のみということになる。蛇行部分の他方側の開放箇所は、折り返し部材２３により折り返されてきて第２のマニホールド２２（図６では図示せず）に連通する扁平冷却配管により開放箇所を塞がれるような状態になっているので、この部分は問題なく冷却される。なお、開放されている側に別途同種の扁平配管を用いて外周を包囲するようにすれば一層冷却効果が期待できる。
【００４２】
次に、コイル１４の一端を１ヶ所に纏めて接続し、他端を３相線にそれぞれ並列に接続する。３相線の入力側（供給側）は後の工程によりモールドされるので少し余裕を持たせて長めの３相ケーブル線としてコイル側リニアモータの外側に出されている。このようにして組み立てられたコイル側リニアモータに型枠が載せられて、鉄心１３の上端部１３ｂの上面が埋没するまでモールド樹脂が注入されると、上記の３相ケーブル線を除いてコイル１４、扁平冷却配管２０が樹脂に浸漬される。この状態で加熱すると、モールド樹脂が溶融して流動性を呈し、やがて反応固化することになる。例えば、上記モールド樹脂では５０℃程度から流動性を呈してコイル１４と扁平冷却配管２０の間に樹脂が浸透する。その後、１５０℃程度にまで加熱すると樹脂が熱により硬化してコイル１４や扁平冷却配管２０に接着される。
【００４３】
以上のようにしてモールドされたリニアモータは、冷却された後にフライス盤等により所定の寸法になるように上面を切除し、鉄心１３の上面を露出させる。コイル１４の３相ケーブル線は、そのまま３相ケーブル線として外に出しておくか、または、コイル側リニアモータに取り付ける端子台（図示せず）に接続してリニアモータとして用いられることになる。
【００４４】
以上のようにして組み立てられた本発明に係るリニアモータにおいて、コイル１４で発生した熱が扁平冷却管に伝導する様子について図４を参照しながら説明する。図４は、図３と同一構成に対してコイル１４で発生した熱が太線矢印のようにして冷却部材に伝搬し、冷却されていく様子を示している。図４において、コイル１４で発生した熱は、まず横方向に矢印のように電機子１２の外側に向かって伝導し、扁平冷却配管２０の孔２５を流れる冷媒によって冷却される。またコイル４で発生した熱は、鉄心１３の本体内部にも伝導するが、鉄心１３はＩ字状の形状をしているために、基部１３ａや上端部１３ｂの方向に徐々に伝導し、扁平冷却配管２０の上下の端部側で鉄心１３の基部１３ａと上端部１３ｂとに最も近接している部分でも熱の伝導が行なわれている。
【００４５】
このように、コイル１４の表面側全体を扁平冷却配管２０が覆うような構成となっているので、コイル１４の冷却は最も効率良く行なわれることになるが、さらに、鉄心１３の本体内部方向に伝導された熱や鉄心で発生した熱も、鉄心１３の基部１３ａや上端部１３ｂの幅広の部分を介して扁平冷却配管２０に伝えられるので、鉄心１３の冷却も効率よく行なわれることになり、電機子１２全体として極めて優れた冷却効果を発揮することができる。
【００４６】
なお、上記実施形態の説明においては、３相同期形リニアモータを例にとって説明したが、同期制御のために対向する永久磁石列の位置を検出してフィードバックを行なう検出手段については、従来と同様の構成により実施することができる。また、移動体が永久磁石列を備えず、単に誘導体である誘導形リニアモータにおいてもコイル側リニアモータと同様な構成とすることができる。
【００４７】
以上詳細に説明したように本発明に係るリニアモータのコイル装置によれば、鉄心にコイルを巻回し製作された電機子をコイルの外周形状寸法にあわせて予め成形された可塑性の扁平冷却管の蛇行部分の間に挿入して組み付けることができるので、コイルをＩ字状の鉄心の凹部に可能な限り高密度にかつ所定の幅で巻回することができると共に、このコイルおよび珪素鋼板の鉄心の上下両端部にまでわたって扁平冷却管が略々全面で当接することになり、コイルの発熱をより効果的に冷却することができると共に、これによりリニアモータの推力を低下させることがなく、トルクリップルやコギングの発生も防止することができる。また、鉄心の上端を幅広に形成しても組立の際の支障がないので、鉄心の上面を最大限に広げることができる。
【００４８】
また、本発明によるリニアモータのコイル装置の製造方法によれば、扁平冷却管を複数列設されているＩ字状の電機子の隣接する２つの間隙に密着した状態で隙間なく配設することができ、スペース的に限られた部分に冷却効率の良い構造の扁平冷却管を手際よく配設することができ、コイルに損傷を与える虞なく作業効率を大幅に向上させることができると共に、鉄心，コイル，扁平冷却管を限局された狭隘な空間にコンパクトに収納することができ、リニアモータの電機子側に無駄な空間を生じさせないようにして、固定側，移動体側の何れに用いられてもリニアモータ全体の小型化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるリニアモータの概略構成を示す平面図。
【図２】図１に示されたリニアモータの正面図。
【図３】１つの個別電機子を冷却管と併せて示す拡大断面図。
【図４】本発明の第１実施形態におけるコイルで発生した熱の冷却配管への伝達を示す部分拡大断面図。
【図５】本発明の第２実施形態に係るリニアモータの製造方法を示す分解平面図。
【図６】図５の矢印VI方向から見たリニアモータを示す斜視図。
【図７】従来のリニアモータ用冷却装置の構成を示す正面図。
【図８】図７のVIII−VIII線切断の第１の構成の冷却管を示す平面図。
【図９】図７のVIII−VIII線切断の第２の構成の冷却管を示す平面図。
【符号の説明】
１１    ベースプレート
１２    電機子
１３    鉄心
１３ａ  基部
１３ｂ  先端部
１３ｃ  タップ孔
１４    コイル
１５    絶縁材
１８    孔
２０    扁平冷却管
２０ａ  一端
２０ｂ  他端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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