(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、当該電線は外径（ｄ）と断面形状を有し、前記スロット（２、１７、４３）は、スリット（７、４９）を通して外側に開いていて、当該スリット（７、４９）の領域において前記電線の断面形状に合致する支承面（１１）を有するスロット壁（６、１８、３２、４８）を備え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。
【請求項２】
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に記載のリニアモータ用の縦長ステータ。
【請求項３】
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又は２記載のリニアモータ用の縦長ステータ。
【請求項４】
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又は２記載のリニアモータ用の縦長ステータ。
【請求項５】
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４に記載のリニアモータ用の縦長ステータ。
【請求項６】
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（３２、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又は２記載のリニアモータ用の縦長ステータ。
【請求項７】
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６に記載のリニアモータ用の縦長ステータ。
【請求項８】
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６または７に記載のリニアモータ用の縦長ステータ。
【請求項９】
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８のいずれかに記載のリニアモータ用の縦長ステータ。
【請求項１０】
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９に記載のリニアモータ用の縦長ステータ。
【請求項１１】
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１０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。
【発明の詳細な説明】
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（magnetic 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 alternating 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（half-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38.9mmのとき、スリット７の幅は最も狭い個所で約33mm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１１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180°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２２、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２４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４１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４３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３２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195 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。
【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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