(57)【要約】【課題】冷却管による冷却が適格に制御された電機子を提供する。【解決手段】電機子４０は、界磁子と間隔を空けて配置される。電機子４０は、方向Ｘに延在するヨーク部４２とそこから界磁子側に突出する複数のティース部４３ｇ，ｈ，iとを含む電機子コア４１と、ティース部４３ｇ，ｈ，iに巻回されるコイル４９ｇ，ｈ，iと、内部を冷媒が流れる冷却管と、を備える。溝５１ｈにはコア冷却部６１ｈが収容され、溝５１ｉにはコア冷却部６１ｉが収容され、溝５１ｈおよび溝５１ｉは、それぞれの長手方向がＺ方向を向くよう形成され、溝５１ｈの中心と溝５１ｉの中心との距離Ｐは、コア冷却部６１ｈの中心とコア冷却部６１ｉの中心との距離Ｄとは異なる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁子と間隔を空けて配置される電機子であって、
モータ駆動方向に延在するヨーク部とそこから界磁子側に突出する複数のティース部とを含むコアと、
前記ティース部に巻き回されるコイルと、
内部を冷媒が流れる冷却管と、を備え、
前記ヨーク部の前記コイルと反対側の面には複数の溝が形成され、
前記複数の溝のうちの第１の溝には前記冷却管の第１の部分が収容され、
前記複数の溝のうちの第２の溝には前記冷却管の第２の部分が収容され、
前記第１の溝および前記第２の溝は、それぞれの長手方向が略同一方向を向くよう形成され、
前記第１の溝の中心と前記第２の溝の中心との距離は、前記第１の部分の中心と前記第２の部分の中心との距離とは異なることを特徴とするリニアモータ用電機子。
【請求項２】
前記第２の溝は前記１の溝と隣接し、
前記第１の部分の中心と前記第２の部分の中心との距離は、前記第１の溝の中心と前記第２の溝の中心よりも短い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。
【請求項３】
界磁子と間隔を空けて配置される電機子であって、
モータ駆動方向に延在するヨーク部とそこから界磁子側に突出する複数のティース部とを含むコアと、
前記ティース部に巻き回されるコイルと、
内部を冷媒が流れる冷却管と、を備え、
前記ヨーク部の前記コイルと反対側の面には、それぞれの長手方向が略同一方向を向くよう複数の溝が形成され、
前記複数の溝のうちの隣接する２つの溝のそれぞれには、前記冷却管の第１の部分と前記冷却管の第２の部分が収容され、
前記第１の部分と前記第２の部分の中心間距離は、前記複数の溝のピッチよりも短いことを特徴とするリニアモータ用電機子。
【請求項４】
界磁子と間隔を空けて配置される電機子であって、
モータ駆動方向に延在するヨーク部とそこから界磁子側に突出する複数のティース部とを含むコアと、
前記ティース部に巻き回されるコイルと、
内部を冷媒が流れる冷却管と、を備え、
前記ヨーク部の前記コイルと反対側の面には複数の溝が形成され、
前記複数の溝のうちの第１の溝には前記冷却管の第１の部分が収容され、
前記複数の溝のうちの前記第１の溝に隣接する第２の溝には前記冷却管の第２の部分が収容され、
前記第１の溝および前記第２の溝は、それぞれの長手方向が略同一方向を向くよう形成され、
前記第１の部分は、前記第１の溝の前記第２の溝側の内壁に近寄った位置に収容され、
前記第２の部分は、前記第２の溝の前記第１の溝側の内壁に近寄った位置に収容されることを特徴とするリニアモータ用電機子。
【請求項５】
界磁子と間隔を空けて配置される電機子であって、
モータ駆動方向に延在するヨーク部とそこから界磁子側に突出する複数のティース部とを含むコアと、
前記ティース部に巻き回されるコイルと、
内部を冷媒が流れる冷却管と、を備え、
前記ヨーク部の前記コイルと反対側の面には複数の溝が形成され、
前記複数の溝のうちの第１の溝には前記冷却管の第１の部分が収容され、
前記複数の溝のうちの第２の溝には前記冷却管の第２の部分が収容され、
前記第１の部分と前記コイルとのモータ駆動方向に直交する方向における距離は、前記第２の部分と前記コイルとのモータ駆動方向に直交する方向における距離と異なることを特徴とするリニアモータ用電機子。
【請求項６】
前記第２の部分は、前記第１の部分よりも、冷媒の流れ方向の下流側に設けられ、
前記第２の部分と前記コイルとのモータ駆動方向に直交する方向における距離は、前記第１の部分と前記コイルとのモータ駆動方向に直交する方向における距離よりも短い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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータの固定子又は可動子として用いられる電機子に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータに用いられる電機子は、電機子コアとコイルを備える。電機子コアは駆動方向に複数設けられるティース部を有し、このティース部にコイルが巻き回される。コイルが通電により発熱すると、電機子コアの温度が上昇し、電機子の性能に悪影響を及ぼす場合がある。この対策として、その内部を冷媒が流れる冷却管により電機子コアを冷却する技術が知られている。従来では、例えば特許文献１に記載の電機子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３５６９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されるような従来のリニアモータ用電機子では、冷却管による冷却が十分に制御されておらず、改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却管による冷却が的確に制御された電機子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のリニアモータ用電機子は、界磁子と間隔を空けて配置される電機子であって、モータ駆動方向に延在するヨーク部とそこから界磁子側に突出する複数のティース部とを含むコアと、ティース部に巻き回されるコイルと、内部を冷媒が流れる冷却管と、を備える。ヨーク部のコイルと反対側の面には複数の溝が形成され、複数の溝のうちの第１の溝には冷却管の第１の部分が収容され、複数の溝のうちの第２の溝には冷却管の第２の部分が収容され、第１の溝および第２の溝は、それぞれの長手方向が略同一方向を向くよう形成され、第１の溝の中心と第２の溝の中心との距離は、第１の部分の中心と第２の部分の中心との距離とは異なる。
【０００７】
本発明の別の態様もまた、リニアモータ用電機子である。このリニアモータ用電機子は、界磁子と間隔を空けて配置される電機子であって、モータ駆動方向に延在するヨーク部とそこから界磁子側に突出する複数のティース部とを含むコアと、ティース部に巻き回されるコイルと、内部を冷媒が流れる冷却管と、を備える。ヨーク部のコイルと反対側の面には、それぞれの長手方向が略同一方向を向くよう複数の溝が形成され、複数の溝のうちの隣接する２つの溝のそれぞれには、冷却管の第１の部分と冷却管の第２の部分が収容され、第１の部分と第２の部分の中心間距離は、複数の溝のピッチよりも短い。
【０００８】
本発明のさらに別の態様もまた、リニアモータ用電機子である。このリニアモータ用電機子は、界磁子と間隔を空けて配置される電機子であって、モータ駆動方向に延在するヨーク部とそこから界磁子側に突出する複数のティース部とを含むコアと、ティース部に巻き回されるコイルと、内部を冷媒が流れる冷却管と、を備える。ヨーク部のコイルと反対側の面には複数の溝が形成され、複数の溝のうちの第１の溝には冷却管の第１の部分が収容され、複数の溝のうちの第１の溝に隣接する第２の溝には冷却管の第２の部分が収容され、第１の溝および第２の溝は、それぞれの長手方向が略同一方向を向くよう形成され、第１の部分は、第１の溝の第２の溝側の内壁に近寄った位置に収容され、第２の部分は、第２の溝の第１の溝側の内壁に近寄った位置に収容される。
【０００９】
本発明のさらに別の態様もまた、リニアモータ用電機子である。このリニアモータ用電機子は、界磁子と間隔を空けて配置される電機子であって、モータ駆動方向に延在するヨーク部とそこから界磁子側に突出する複数のティース部とを含むコアと、ティース部に巻き回されるコイルと、内部を冷媒が流れる冷却管と、を備える。ヨーク部のコイルと反対側の面には複数の溝が形成され、複数の溝のうちの第１の溝には冷却管の第１の部分が収容され、複数の溝のうちの第２の溝には冷却管の第２の部分が収容され、第１の部分とコイルとのモータ駆動方向に直交する方向における距離は、第２の部分とコイルとのモータ駆動方向に直交する方向における距離と異なる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷却管による冷却が的確に制御された電機子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る電機子が用いられるリニアモータを示す断面図である。
【図２】図１の電機子を示す斜視図である。
【図３】図１の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る電機子が用いられるリニアモータを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態に係る電機子４０が用いられるリニアモータ１０を示す断面図である。図２は、図１の電機子４０を示す斜視図である。図２では、冷却管６０を分離させた状態を示す。図３は、図１の一部を拡大して示す拡大断面図である。リニアモータ１０は、界磁子３０と、電機子４０と、を備える。界磁子３０が固定子であり、電機子４０が可動子である。
以降、界磁子３０から見て電機子４０側を上側として説明する。また、リニアモータ１０の駆動方向をＸ方向、上下方向をＹ方向、両者に直交する方向をＺ方向として説明する。
【００１４】
界磁子３０は、界磁子コア３１と、複数の磁石３３と、を含む。界磁子コア３１はＸ方向に延在する直方体状の部材である。複数の磁石３３は永久磁石である。なお、複数の磁石３３は電磁石でもよい。複数の磁石３３は、界磁子コア３１の上面３１ａに設けられる。特に、複数の磁石３３は、Ｘ方向に異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）が交互に並ぶように設けられる。
【００１５】
電機子４０は、界磁子３０と間隔を空けて配置される。電機子４０は、電機子コア４１と、コイル４９で総称されるコイル４９ａ〜４９ｉと、冷却管６０と、を含む。電機子コア４１は、櫛歯状の板状体４７を複数枚積層して形成される。板状体４７は電磁鋼板である。なお、板状体４７は、他の金属板であってもよい。
【００１６】
電機子コア４１は、ヨーク部４２と、ティース部４３で総称されるティース部４３ａ〜４３ｉと、を含む。ヨーク部４２は、Ｘ方向に延在する直方体状の部材である。ティース部４３は、ヨーク部４２から界磁子３０側（すなわちＹ方向）に突出する。ティース部４３のＸ方向の両側には、スロット部４５で総称されるスロット部４５ａ〜４５ｊが形成される。ティース部４３と、このスロット部４５とは、Ｘ方向に交互に並ぶ。各ティース部４３にはコイル４９が巻き回され、スロット部４５内にはコイル４９が収容される。
【００１７】
ヨーク部４２の上面４２ａには、溝５１で総称される溝５１ａ〜５１ｊが形成される。特に、溝５１は、スロット部４５の上方に形成される。溝５１は、ヨーク部４２をＺ方向に貫通する凹部であって、断面がＵ字状の凹部である。各溝５１は、実質的に同一の形状を有する。各溝５１は、一定の溝ピッチＰでＸ方向に並んでいる。溝５１には、冷却管６０の少なくとも一部が収容される。
【００１８】
冷却管６０は銅等の金属材料を素材とする。冷却管６０は、コア冷却部６１で総称されるコア冷却部６１ａ〜６１ｊと、連設部６３で総称される連設部６３ａ〜６３ｉとを含む。コア冷却部６１は、Ｘ方向に間隔を空けて設けられる。特に、コア冷却部６１は、溝５１の数に対応した数だけ設けられる。連設部６３は、隣り合うコア冷却部６１の端部をつなぐ。コア冷却部６１および連設部６３は、断面が円形である円筒状に形成される。もちろん、これらは、断面が多角形である角筒状、その他の形状に形成されてもよい。冷却管６０は、コア冷却部６１と連設部６３とが波状に蛇行するように形成され、その内部に連続した流路が形成される。冷却管６０は管体を曲げ加工することにより形成される。
【００１９】
コア冷却部６１ａ〜６１ｊは、それぞれ溝５１ａ〜５１ｊに収容される。コア冷却部６１ａ〜６１ｊは、Ｙ方向におけるコイル４９との距離Ｌａ〜Ｌｊがすべて同じになるよう溝５１ａ〜５１ｊに収容される。一方で、コア冷却部６１ｇ〜６１ｊは、その中心が、Ｘ方向において溝５１ｇ〜５１ｊの中心からずれた位置に収容される。別の言い方をすると、コア冷却部６１ｇ〜６１ｊは、Ｘ方向で対向する溝５１ｇ〜５１ｊの内壁のうちのいずれか一方に近寄った位置に収容される。具体的には、コア冷却部６１ｇは内壁５２ｇｂに、コア冷却部６１ｈは内壁５２ｈｂに、コア冷却部６１ｉは内壁５２ｉａに、コア冷却部６１ｊは内壁５２ｊａに近寄った位置に収容される。つまり、コア冷却部６１ｇ〜６１ｊは、それぞれコイル４９ｈ側の内壁に近寄った位置に収容される。また、コア冷却部６１ｈおよびコア冷却部６１ｉは、それらの中心間距離Ｄが、溝５１の溝ピッチＰ（すなわち隣接する溝５１ｈと溝５１ｉとの中心間距離）よりも短くなるよう収容される。
【００２０】
連設部６３ａ〜６１ｉは、Ｚ方向において電機子コア４１の外側に配置される。冷却管６０に水等の冷媒を送り込むと、その流路の流入側Ｐ１（上流側）から流出側Ｐ２（下流側）に向かうＱ方向に冷媒が流れ、コア冷却部６１内の冷媒により電機子コア４１が冷却される。
【００２１】
以上のように構成されたリニアモータ１０の動作を説明する。駆動電流がコイル４９に供給される。その駆動電流がコイル４９を流れることにより生じる磁界と磁石３３の磁界との相互作用により電機子４０に推力が発生し、Ｘ方向に電機子４０が移動する。同時に冷却管６０に冷媒を送り込みことによって、電機子コア４１ひいてはコイル４９が冷却される。
【００２２】
以上、実施の形態に係る電機子４０が用いられるリニアモータ１０について説明した。本実施の形態に係る電機子４０によれば、特定のコイル４９周辺（図３ではコイル４９ｈ周辺）のコア冷却部６１が、そのコイル４９に近接するよう溝５１に収容される。これにより、その特定のコイルを効率的に冷却することができる。つまり、コア冷却部６１のＸ方向における位置をコントロールすることによって、コア冷却部６１による冷却効果を局所的に高めることができる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態に係る電機子４０と第２の実施の形態に係る電機子との主な違いは、コア冷却部をずらす方向である。
図４は、第２の実施の形態に係る電機子１４０が用いられるリニアモータ１１０を示す断面図である。図４は図１に対応する。
【００２４】
本実施の形態では、コア冷却部６１ａ〜６１ｊは、その流路の流出側Ｐ２（すなわち冷媒の流れ方向の下流側）に近いコア冷却部６１ほど下方に位置するよう溝５１ａ〜５１ｊに収容される。すなわち、コア冷却部６１ａ〜６１ｊは、Ｙ方向におけるコイル４９との距離Ｌａ〜Ｌｊが、Ｌａ＞Ｌｂ＞Ｌｃ＞Ｌｄ＞Ｌｅ＞Ｌｆ＞Ｌｇ＞Ｌｈ＞Ｌｉ＞Ｌｊを満たすように設けられる。
【００２５】
本実施の形態に係る電機子４０によれば、コア冷却部６１は、冷媒の流れ方向の下流側のコア冷却部６１ほど下方に位置するよう溝５１内に収容される。ここで、冷却管６０を流れる冷媒は、電機子コア４１の熱を吸熱することにより、下流側に近づくほどその温度が上昇する。そのため、冷却管６０による冷却効果は、下流側に近づくほど低下する。これにより、電機子コア４１にＸ方向に温度勾配が生じ、熱膨張による反りが生じる場合がある。これに対し、上述のように、下流側に近いコア冷却部６１ほど下方に位置するよう溝５１内に収容すれば、下流側に近いコア冷却部６１ほどコイル４９に近づけることができる。すると、流出側に近くなるほどコイル４９は冷却されやすくなり、その結果、Ｘ方向の温度勾配が生じるのを低減できる。
【００２６】
以上、実施の形態に係る電機子について説明した。これらの実施の形態は例示であり、各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００２７】
（変形例１）
第１の実施の形態では、コア冷却部６１ａ〜６１ｊとコイル４９とのＹ方向における距離Ｌａ〜Ｌｊがすべて同じである場合について説明したが、これに限られない。例えば、コア冷却部６１ｇ〜６１ｊがコア冷却部６１ａ〜６１ｆよりも下方に位置するようにしてもよい。すなわち、Ｌｇ〜Ｌｊ＜Ｌａ〜Ｌｆを満たすように構成されてもよい。
（変形例２）
第１および第２の実施の形態では、溝部５１の断面がＵ字状である場合について説明したが、これに限られない。溝部５１は、断面がＶ字状、円形状、楕円形状、多角形状、その他の形状であってもよい。
（変形例３）
第１および第２の実施の形態では、電機子コア４１が積層コアである場合について説明したが、これに限られない。例えば、電機子コア４１は、フェライト等の粉末を焼結させたコアであってもよい。
【００２８】
（変形例４）
第１および第２の実施の形態では、本発明に係る電機子４０を可動子に適用した例を説明したが、固定子に適用されてもよい。固定子に適用される場合も、電機子４０は、界磁子３０である可動子と対向する電機子コア４１の側部にティース部４３が設けられ、そのティース部４３にコイル４９が巻き回される。
【００２９】
（変形例５）
第１および第２の実施の形態では、ひとつの冷却管６０により電機子コア４１を冷却する場合について説明したが、これに限られない。複数の冷却管により電機子コア４１を冷却してもよい。
【００３０】
（変形例６）
第１および第２の実施の形態では、溝５１が、ヨーク部４２をＺ方向に貫通する凹部である場合について説明したが、これに限られない。溝５１は、Ｘ方向に貫通する凹部であっても、Ｘ方向およびＺ方向と交差する方向に貫通する凹部であってもよい。
（変形例７）
第１および第２の実施の形態では、スロット部４５の上方に溝５１が形成され場合について説明したがこれに限られない。溝５１は、スロット部４５の上方に代えてまたはスロット部４５の上方に加えて、ティース部４３の上方に形成されてもよい。コイル４９とティース部４３との接触面積は、コイル４９とヨーク部４２との接触面積よりも大きいため、コイル４９が発する熱の多くはティース部４３に伝達される。したがって、本変形例によれば、ティース部４３の上方、すなわちティース部４３により近い位置に冷却管６０が配置される。そのため、コイル４９が発する熱をより効率的に冷却することができる。
【００３１】
上述した実施の形態および変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【００３２】
１０  リニアモータ、  ３０  界磁子、  ３３  磁石、  ４０  電機子、  ４１  電機子コア、  ４２  ヨーク部、  ４３  ティース部、  ４９  コイル、  ５１  溝、  ６０  冷却管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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