(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ極及びＳ極の磁極を交互に直線状に配置した固定子と、界磁コイルを設けた移動子とを備え、移動子は樹脂材中に界磁コイルを埋め込んであるコイル可動型リニアモータにおいて、
前記移動子は、複数の界磁コイルを移動子の移動方向に略面一に並べてあり、各界磁コイルは移動方向に交差する方向の一端部と他端部とを隣り合う端部が互いに離れる方向に曲げて端部間に対峙空間を形成しており、この対峙空間を冷却風が流れる通風孔にしていることを特徴とするコイル可動型リニアモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のコイル可動型リニアモータにおける移動子の製造方法であって、界磁コイルの一端部及び他端部に曲げ部が形成されており、界磁コイルの一部を重ねるようにして隣り合わせに配置し、隣り合う界磁コイルの曲げ部が対峙する対峙空間を形成しており、対峙空間に保持棒を挿通した後、型内に配置し、型内に樹脂材を注入してモールド成形した後、保持棒を抜いて通風孔を形成したことを特徴とする移動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル可動型リニアモータ及びその移動子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、リニアモータには、界磁コイル側を固定子としマグネット側を移動子としたマグネット可動型リニアモータと、界磁コイル側を移動子としマグネット側を固定子としたコイル可動型リニアモータとがある。
【０００３】
これらのリニアモータにおいて、界磁コイルに電流を流すとコイルは電気抵抗を有するため発熱して高温になると共に、界磁コイルの温度が上昇するとその電気抵抗も大きくなってしまう性質がある。
【０００４】
従って、界磁コイルの温度が高温になると、電気抵抗が上昇してコイルに流れる電流を妨げるので、推力が低下するという不都合がある。
【０００５】
係る不都合に対して、界磁コイルの冷却を図るため、界磁コイルに空気を吹き付けたり、界磁コイルにヒートパイプを接触させたり、界磁コイルの近傍に水を流したりして、コイルの熱を外部に逃がすことが考えられるが、界磁コイルを固定子としているマグネット可動型リニアモータではともかく、界磁コイルを移動子としているコイル可動型リニアモータに適用するのは困難である。
【０００６】
一方、従来のコイル可動型リニアモータでは、図１０に示すように、界磁コイルを樹脂材に埋め込んだ移動子本体１０１と、移動子本体１０１の一側部を把持するアルミニウム製のカバー１０３を設け、このカバー１０３に、移動方向に沿って貫通する通風孔１０５を穿け、通風孔１０５に送風管１０７を接続して、移動子１０１の冷却を図っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、カバー１０３の通風孔１０５に空気を送風して移動子本体１０１を冷却する従来技術では、界磁コイルは樹脂材に埋め込まれているため、樹脂材が界磁コイルとカバー１０３との間を断熱してしまい、カバー１０３に伝達される熱量が小さく、カバー１０３の冷却を図れても界磁コイルの冷却を効果的に行うことができないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、移動子に埋め込まれた界磁コイルの冷却の向上を図ることができるコイル可動型リニアモータ及びその移動子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、Ｎ極及びＳ極の磁極を交互に直線状に配置した固定子と、界磁コイルを設けた移動子とを備え、移動子は樹脂材中に界磁コイルを埋め込んであるコイル可動型リニアモータにおいて、前記移動子は、複数の界磁コイルを移動子の移動方向に略面一に並べてあり、各界磁コイルは移動方向に交差する方向の一端部と他端部とを隣り合う端部が互いに離れる方向に曲げて端部間に対峙空間を形成しており、この対峙空間を冷却風が流れる通風孔にしていることを特徴とする。
【００１０】
この請求項１に記載の発明では、移動子には、樹脂材中に通風孔を形成しているので、通風孔に空気を流通させることにより、界磁コイルの発熱による熱を外部に排出する。従って、界磁コイルの熱を効果的に排熱でき、熱によるリニアモータの推進力の低下を防止できる。
【００１１】
しかも、移動子には樹脂材中に通風孔を形成するだけであるから、構成が簡易である。複数の界磁コイルは略面一に並べてあり、隣合う界磁コイルの端部を互いに離れる方向に曲げて形成した対峙空間を通風孔にしているので、移動子の厚みを薄くして通風路を形成することができる。
【００１２】
尚、移動子の一側部には、金属製のカバーを設けてもよいし、設けなくてもよい。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコイル可動型リニアモータにおける移動子の製造方法であって、界磁コイルの一端部及び他端部に曲げ部が形成されており、界磁コイルの一部を重ねるようにして隣り合わせに配置し、隣り合う界磁コイルの曲げ部が対峙する対峙空間を形成しており、対峙空間に保持棒を挿通した後、型内に配置し、型内に樹脂材を注入してモールド成形した後、保持棒を抜いて通風孔を形成したことを特徴とする。
【００２４】
この請求項２に記載の発明は、界磁コイルの一端及び他端に保持棒を配置して、モールド成形することにより、容易に通風孔が形成できると共に、モールド成形時に型内に界磁コイルを保持棒に吊るすことにより、成形型内に界磁コイルを浮かせることができるので、界磁コイルの周囲に略均等に樹脂材を注入できる。従って、界磁コイルの周囲における樹脂材の厚みを均等にできると共に、界磁コイルが樹脂材から外に露出するのを防止できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明するが、先ず、図１乃至図６を参照して、本発明の第１実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係るコイル可動型リニアモータの分解斜視図であり、図２は移動子本体の斜視図であり、図３は図２に示す移動子本体の正面図であり、図４は図２に示す移動子本体の縦断面図であり、図５は移動子本体の製造工程を示す図であり、図６は移動子本体の製造におけるモールド成形工程を示す斜視図である。
【００２６】
本実施の形態に係るコイル可動型リニアモータ１は、固定子３と移動子５とから構成されており、移動子５が固定子３に沿って直線状に移動可能に設けられている。
【００２７】
固定子３は、断面略コ字形状のヨーク６の内壁にＮ極及びＳ極の磁極が交互になるように、磁石７を直線状に並べて配置している。この固定子３は、対峙する磁石列９、１１間に移動子５が直線状に移動する移動空間１３を形成している。
【００２８】
移動子５は、移動子本体１５とカバー１７とを備えており、移動子本体１５は樹脂材２５中に界磁コイル１９が埋め込まれている（図４参照）。移動子本体１５は、図２に示すように、一側部２７及び他側部２９の巾が広く中間部３１が平板状であり全体としてレール形状をしている。
【００２９】
界磁コイル１９は、図５の（ａ）に示すコイル単体１９ａを複数個隣り合わせに並べると共に隣り合うコイル単体１９ａを重ねている。コイル単体１９ａは、両端部に曲げ部２１を形成しており、隣り合うコイル単体１９ａの曲げ部２１が互いに対峙空間を空けて対峙している。
【００３０】
移動子本体１５には、界磁コイル１９の発熱による熱を排出するための通風孔３３が形成されている。この通風孔３３は、一側部の横孔３５と、他側部の横孔３７と、一側部の横孔３５と他側部の横孔３７とを連通する縦孔３９とから構成されており、これらの一側部の横孔３５と他側部の横孔３７と縦孔３９とで界磁コイルの配置領域の周囲を囲んでいる。このように、通風孔３３が界磁コイル１９の周囲全体を囲むことにより、界磁コイル１９で生じる熱を通風孔３３が効果的に受けることができ、排熱効果を高めることができると共に、界磁コイル１９全体を効果的に冷却することができる。
【００３１】
通風孔３３は、断面形状が円形であり、図４に示すように、一側部の横孔３５と他側部の横孔３７とは、界磁コイル１９の曲げ部２１に挟まれて位置しており、界磁コイルの曲げ部２１から熱伝導を受け易い。しかも、本実施の形態では、界磁コイル１９の曲げ部２１は、通風孔３３内に露出しており、更に空気とコイルとが直接接触するので伝熱効率に優れている。
【００３２】
一側部の横孔３５と他側部の横孔３７とは、それぞれ移動子５の移動方向における一端面４１に開口されており、一側部の横孔３５の開口には空気供給管４３が接続されて通風孔に空気が送られている。
【００３３】
次に、移動子５の製造方法を説明する。先ず、図５の（ａ）に示すコイル単体１９ａを複数個隣り合わせに配置すると共に、各コイル単体１９ａを嵌合して界磁コイル１９を形成する。コイル単体１９ａの両端にある曲げ部２１は、交互に空間を挟むように位置し、曲げ部２１、２１間に対峙空間２３を形成する。
【００３４】
続いて、図５の（ｂ）に示すように、保持棒４５を対峙空間２３に挿入して取り付け、図６に示すように、成形型４７内に保持棒４５付きの界磁コイル１９を配置する。成形型４７には、保持棒４５の係止部４９があり、成形型内に界磁コイル１９が吊り下げられた状態になり、型内面と界磁コイルとの間に樹脂注入空間を形成する。
【００３５】
その後、成形型内に樹脂を注入し、樹脂が固まったところで、成形型４７を開くと共に保持棒４５を引き抜く。尚、図示していないが、図６において、縦方向にも縦孔３９用の棒部材を挿通しておき、樹脂が固まったところで引き抜く。
【００３６】
これにより、図２に示すように、一側部の横孔３５、他側部の横孔３７及び縦孔３９が連通する略コ字形状の通風孔３３を形成した移動子本体１５を得、次に、移動子本体１５にカバー１７を取り付けて、移動子５とする。
【００３７】
次に、本実施の形態の作用を説明する。コイル可動型リニアモータ１は、移動子５の界磁コイル１９に通電すると磁界を形成して、固定子３の磁石７の磁力の作用を受けて、移動空間１３を直線方向に移動する。
【００３８】
移動子５には、空気供給管４３から空気が通風孔３３に供給されており、界磁コイル１９で発生した熱を排熱している。即ち、通風孔３３では、一側部横孔３５、縦孔３９、他側部の横孔３７を通って、界磁コイル１９の周囲を冷却空気が流れ、界磁コイル１９で生じた熱を通風孔３３内の空気が受けて、熱交換された空気を排気する。これにより、界磁コイル１９の温度上昇が抑制され、コイルの電気抵抗の上昇を防止できるので、熱による移動子５の推進力の低下を防止し、高い推進力を維持することができる。
【００３９】
しかも、通風孔３３では、界磁コイルが露出されているので、界磁コイル１９の熱を直接受けることができ、冷却能力に優れる。また、通風孔３３は、界磁コイル１９の曲げ部２１に囲まれているので受熱量が大きく、この点でも冷却能力が高い。
【００４０】
以下に、本発明の他の実施の形態について説明するが、以下に説明する他の実施の形態では上述した実施の形態と同一部分には同一の符号を付してその部分の詳細な説明を省略し、上述した実施の形態と異なる点を主に説明する。
【００４１】
図７に示す第２実施の形態では、一側部の横孔３５と他側部の横孔３７との間に複数の補助縦孔５１を設けている点が異なる。この第２実施の形態では、更に冷却能力を高めることができる。
【００４２】
図８に示す第３実施の形態では、一側部の横孔３５と他側部の横孔３７とを連通させないでそれぞれ独立の貫通孔にすると共に、空気供給管を接続しない構成としたものである。この第３実施の形態では、移動子５が移動することにより、一側部の横孔３５と他側部の横孔３７との空気の流れが生じて、排気することになる。従って、空気供給手段が不要であるから、構成が簡易である。
【００４３】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００４４】
例えば、通風孔３３は、円形に限らず、図９に示すように、通風孔を囲む界磁コイルの配置にあわせて（ａ）に示すような五角形や（ｂ）に示すような楕円形として、受熱面積を大きくしてもよい。
【００４５】
更に、通風孔３３は、並列に複数本形成するものであって良い。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、移動子には、樹脂材中に通風孔を形成しているので、界磁コイルの熱を効果的に排熱でき、熱によるリニアモータの推進力の低下を防止できる。
【００４７】
移動子には、樹脂材中に通風孔を形成するだけであるから、構成が簡易である。
複数の界磁コイルは略面一に並べてあり、隣合う界磁コイルの端部を互いに離れる方向に曲げて形成した対峙空間を通風孔にしているので、移動子の厚みを薄くして通風路を形成することができる。
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
請求項２に記載の発明によれば、界磁コイルの一端及び他端に保持棒を配置して、モールド成形することにより、容易に通風孔が形成できると共に、モールド成形時に型内に界磁コイルを保持棒に吊るすことにより、界磁コイルの周囲における樹脂材の厚みを均等にできると共に、界磁コイルが樹脂材から外に露出するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るコイル可動型リニアモータの分解斜視図である。
【図２】移動子本体の斜視図である。
【図３】図２に示す移動子本体の正面図である。
【図４】図２に示す移動子本体の縦断面図である。
【図５】移動子本体の製造工程を示す斜視図である。
【図６】移動子本体の製造におけるモールド成形工程を示す斜視図である。
【図７】第２実施の形態に係る移動子本体の斜視図である。
【図８】第３実施の形態に係る移動子本体の斜視図である。
【図９】本実施の形態の変形例に係る通風孔の断面図である。
【図１０】従来のコイル可動型リニアモータの分解斜視図である。
【符号の説明】
１    コイル可動型リニアモータ
３    固定子
５    移動子
７    磁石
１５  移動子本体
１９  界磁コイル
２１  曲げ部
３３  通風孔
３１  軸
３５  一側部の横孔
３７  他側部の横孔
３９  縦孔
４５  保持棒
４７  成形型
【図１】
0004303414.tif 000002
【図２】
0004303414.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004303414.tif 000006
【図６】
0004303414.tif 000007
【図７】
0004303414.tif 000008
【図８】
0004303414.tif 000009
【図９】
0004303414.tif 000010
【図１０】
0004303414.tif 000011