(57)【要約】【課題】放熱性の向上したリニアモータおよびその製造方法を提供することにある。【解決手段】リニアモータ１００は、円筒形状の固定子１１０と、固定子１１０の内周に配置されるとともに、円筒形状の軸方向に可動な移動子１３０とを有する。固定子１１０は、円筒形状の軸方向に垂直な方向で、複数に分割された分割固定子コア１１４Ｔと、円環状に形成されるとともに、複数の分割固定子コアが組み合わされたとき形成される複数のスロット内にそれぞれ配置される固定子コイル１１４Ｃと、固定子コイル１１４Ｃを構成する素線同士の間に充填されるとともに、一つの固定子コイルを一つの分割固定子コアに加圧成型により充填固着する熱伝導性絶縁樹脂１１４Ｒとを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の固定子と、該固定子の内周に配置されるとともに、前記円筒形状の軸方向に可動な移動子とを有するリニアモータであって、
前記固定子は、
前記円筒形状の軸方向に垂直な方向で、複数に分割された分割固定子コアと、
円環状に形成されるとともに、前記複数の分割固定子コアが組み合わされたとき形成される複数のスロット内にそれぞれ配置される固定子コイルと、
前記固定子コイルを構成する素線同士の間に充填されるとともに、一つの前記固定子コイルを一つの前記分割固定子コアに加圧成型により充填固着する熱伝導性絶縁樹脂とを備えることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１記載のリニアモータにおいて、
前記熱伝導性絶縁樹脂は、樹脂に非磁性体粉末が混練されたものであることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
請求項１記載のリニアモータにおいて、
前記熱伝導性絶縁樹脂は、
前記固定子コイルを構成する素線同士の間に充填される第１の熱伝導性絶縁樹脂と、
一つの前記固定子コイルを一つの前記分割固定子コアに加圧成型により充填固着する第２の熱伝導性絶縁樹脂からなることを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
請求項３記載のリニアモータにおいて、
前記第１の熱伝導性絶縁樹脂の表面の内、前記一つの前記分割固定子コアと対向する面には、凸部が形成されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項１記載のリニアモータにおいて、
前記一つの固定子コイルは、他の一つの前記分割固定子コアに接着剤により接着されているか、熱伝導シートにより密着していることを特徴とするリニアモータ。
【請求項６】
請求項１記載のリニアモータにおいて、
前記熱伝導性絶縁樹脂は、前記電機子コイルを形成する素線から片側の前記分割固定子コアにかけて伝熱経路を構成していることを特徴とするリニアモータ。
【請求項７】
円筒形状の固定子と、該固定子の内周に配置されるとともに、前記円筒形状の軸方向に可動な移動子とを有するリニアモータにおける固定子コアの製造方法であって、
前記固定子は、
前記円筒形状の軸方向に垂直な方向で、複数に分割された分割固定子コアと、
円環状に形成されるとともに、前記複数の分割固定子コアが組み合わされたとき形成される複数のスロット内にそれぞれ配置される固定子コイルとからなり、
前記固定子コイルを構成する素線同士の間を熱伝導性絶縁樹脂で含浸する第１の工程と、
一つの前記固定子コイルを一つの前記分割固定子コアに熱伝導性絶縁樹脂を用いて加圧成型により充填固着する第２の工程とを備えることを特徴とするリニアモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータおよびその製造方法に係り、特に、鉄道および自動車等のサスペンションとして用いるに好適な円筒形状のリニアモータおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リニアモータの中でも、円筒形状のものが知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
【０００３】
一方、一般の回転電機においては、絶縁性能確保を目的として、巻線と固定子コアの間に絶縁シート（スロット絶縁、絶縁フィルム、ライナーなどとも呼ばれる）やボビンやエポキシ板や接着剤などのスロット絶縁物が配置されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８７２７２号公報
【特許文献２】特開２００３−１５８８４２号公報
【特許文献３】特開２００４−３７６１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、電動機は、通電によりコイル（巻線，電機子コイル）部で発熱する。発生した熱は、エナメル被覆・樹脂・スロット絶縁物などを介して固定子コア（固定子鉄心）に伝導され、固定子コアの表面において外部に放出される。
【０００６】
また、一般の回転電動機では、コイルは固定子コアの突極に巻回されるため、固定子コアの端部から突出したコイルエンド部が存在する。そのため、このコイルエンド部を空冷若しくは液冷することで、コイルの発熱を放出することも可能である。
【０００７】
しかしながら、円筒形状のリニアモータにあっては、コイルエンド部はなく、コイルは固定子コアに覆われた形状となっている。すなわち、半閉型円筒リニアモータとなっている。そのため、円筒形状のリニアモータの場合、コイルの発熱は、固定子コアの表面から放出されるのみである。ここで、前述のように、コイルと固定子コアとの間には、熱伝導率の低いスロット絶縁物が存在するため、放熱特性が悪いという問題があった。放熱特性が低い場合、通電電流が大きくすることができないため、高出力・コンパクト化が困難となる。
【０００８】
本発明の目的は、放熱性の向上したリニアモータおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、円筒形状の固定子と、該固定子の内周に配置されるとともに、前記円筒形状の軸方向に可動な移動子とを有するリニアモータであって、前記固定子は、前記円筒形状の軸方向に垂直な方向で、複数に分割された分割固定子コアと、円環状に形成されるとともに、前記複数の分割固定子コアが組み合わされたとき形成される複数のスロット内にそれぞれ配置される固定子コイルと、前記固定子コイルを構成する素線同士の間に充填されるとともに、一つの前記固定子コイルを一つの前記分割固定子コアに加圧成型により充填固着する熱伝導性絶縁樹脂とを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、リニアモータの放熱性を向上し得るものとなる。
【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記熱伝導性絶縁樹脂は、樹脂に非磁性体粉末が混練されたものである。
【００１１】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記熱伝導性絶縁樹脂は、前記固定子コイルを構成する素線同士の間に充填される第１の熱伝導性絶縁樹脂と、一つの前記固定子コイルを一つの前記分割固定子コアに加圧成型により充填固着する第２の熱伝導性絶縁樹脂からなるものである。
【００１２】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記第１の熱伝導性絶縁樹脂の表面の内、前記一つの前記分割固定子コアと対向する面には、凸部が形成されているものである。
【００１３】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記一つの固定子コイルは、他の一つの前記分割固定子コアに接着剤により接着されているか、熱伝導シートにより密着しているものである。
【００１４】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記熱伝導性絶縁樹脂は、前記電機子コイルを形成する素線から片側の前記分割固定子コアにかけて伝熱経路を構成するようにしたものである。
【００１５】
（７）また、上記目的を達成するために、本発明は、円筒形状の固定子と、該固定子の内周に配置されるとともに、前記円筒形状の軸方向に可動な移動子とを有するリニアモータにおける固定子コアの製造方法であって、前記固定子は、前記円筒形状の軸方向に垂直な方向で、複数に分割された分割固定子コアと、円環状に形成されるとともに、前記複数の分割固定子コアが組み合わされたとき形成される複数のスロット内にそれぞれ配置される固定子コイルとからなり、前記固定子コイルを構成する素線同士の間を熱伝導性絶縁樹脂で含浸する第１の工程と、一つの前記固定子コイルを一つの前記分割固定子コアに熱伝導性絶縁樹脂を用いて加圧成型により充填固着する第２の工程とを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、リニアモータの放熱性を向上し得るものとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、リニアモータの放熱性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１〜図９を用いて、本発明の一実施形態による円筒型リニアモータの構成及び製造方法について説明する。ここでは、円筒型リニアモータとして、鉄道および自動車等に用いられる電磁サスペンションを例にして説明する。
【００１８】
最初に、図１〜図４を用いて、本実施形態による円筒型リニアモータの構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による円筒型リニアモータの構成を示す横断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１９】
本実施形態による円筒型リニアモータ１００は、永久磁石式３相のリニアモータである。リニアモータ１００は、円筒形状の固定子１１０と、固定子１１０の内部に摺動可能に保持された円筒形状の移動子１３０とから構成される。
【００２０】
固定子１１０は、固定子ケース１１２と、固定子コア１１４と、コイル１１４Ｃと、固定子内部ケース１１８から構成される。固定子ケース１１２は有底の円筒形状であり、底部側の外端面には取り付け部１５０Ｗが固定されている。また、固定子ケース１１２の外周には、放熱のため凹凸部（図示せず）が形成されている。固定子ケース１１２の内周側には、固定子コア１１４が固定されている。固定子ケース１１２は、有底の円筒形状のものを軸方向に２分割したものを、分割面で合わせて、円筒形状としている。半割にした片方の固定子ケース１１２の中に固定子の各構成部品（後述する歯部（固定子突極）を有する分割固定子コア１１４Ｔ，コイル１１４Ｃ，補助突極１１４Ｐ）が配置された後、残りの半割の固定子ケースをかぶせて固定子が構成される。
【００２１】
固定子コア１１４は、１０個のリング状の歯部（固定子突極）を有する分割固定子コア１１４Ｔ（１１４Ｔ１，１１４Ｔ２，…，１１４Ｔ１０）と、２個のリング状の補助突極１１４Ｐ（１１４Ｐ１，１１４Ｐ２）とからなる。分割固定子コア１１４Ｔと、補助突極１１４Ｐとは、いずれも、鉄製である。
【００２２】
分割固定子コア１１４Ｔは、円筒形状の固定子コア１１４の軸方向に垂直な方向で、複数個に分割されている。分割固定子コア１１４Ｔ１が分割固定子コア１１４Ｔ２と接する面の反対側の面には、補助突極１１４Ｐ１が配置される。また、分割固定子コア１１４Ｔ１０が分割固定子コア１１４Ｔ９と接する面の反対側の面には、補助突極１１４Ｐ２が配置される。補助突極１１４Ｐ１，１１４Ｐ２は、固定子コアの両側に設けられるものであり、固定子コアの両端部における磁束の変化を滑らかにするものである。
【００２３】
隣接する分割固定子コア１１４Ｔによって形成される９個のスロット内には、９個のコイル１１４Ｃ（１１４Ｃ（Ｕ１＋），１１４Ｃ（Ｕ２−），１１４Ｃ（Ｕ３＋），１１４Ｃ（Ｖ１＋），１１４Ｃ（Ｖ２−），１１４Ｖ（Ｖ３＋），１１４Ｃ（Ｗ１＋），１１４Ｃ（Ｗ２−），１１４Ｃ（Ｗ３＋））がそれぞれ配置される。例えば、隣接する分割固定子コア１１４Ｔ１と、分割固定子コア１１４Ｔ２とによって形成されるスロット内には、コイル１１４Ｃ１が配置される。
【００２４】
以下に１１４Ｃコイル−１１４コア間の構成について説明する．
コイル１１４Ｃ（Ｕ１＋），１１４Ｃ（Ｕ２−），１１４Ｃ（Ｕ３＋）は、Ｕ相固定子コイルを構成し、コイル１１４Ｃ（Ｖ１＋），１１４Ｃ（Ｖ２−），１１４Ｖ（Ｖ３＋）は、Ｖ相固定子コイルを構成し、コイル１１４Ｃ（Ｗ１＋），１１４Ｃ（Ｗ２−），１１４Ｃ（Ｗ３＋）は、Ｗ相固定子コイルを構成する。Ｕ相コイルについて見ると、コイル１１４Ｃ（Ｕ１＋）とコイル１１４Ｃ（Ｕ３＋）とは同一方向に巻回され、同一方向に電流が流れ、コイル１１４Ｃ（Ｕ２−）は、コイル１１４Ｃ（Ｕ１＋）とは逆方向に巻回され、逆方向に電流が流れる。
【００２５】
さらに、固定子コア歯部１１４Ｔの最内周側には、矢印Ｘ方向に突出した凸部が設けられており、スロットの入口の幅が、コイル１１４Ｃの幅に比べて短くなっている。
【００２６】
次に、移動子１３０は、移動子ケース１３２と、移動子鉄心１３４と、１１個の永久磁石１３６とからなる。移動子ケース１３２は、有底の円筒形状であり、その内径は、固定子ケース１１２の外径よりも大きくなっている。また、移動子ケース１３２の底部側の外端面には取り付け部１５０Ｂが固定されている。移動子鉄心１３４は、移動子ケース１３２の底部に固定されるとともに、円筒形状である。１１個の永久磁石１３６は、リング状であるとともに、移動子鉄心１３４の外周側に互いに離間して等間隔で取り付けられている。
【００２７】
また、移動子１３０の両端側に位置する永久磁石の外周近傍には、それぞれ３個のホール素子からなる磁極位置センサ１７０Ｗ，１７０Ｂが設けられている。３個のホール素子は、それぞれ、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の磁極位置を検出する。また、固定子内部ケース１１８の移動子側の端部には、ストロークセンサ固定子１９２が設けられ、移動子１３０の移動子ケース１３２の底部には棒状のストロークセンサ移動子１９４が設けられている。ストロークセンサ固定子１９２とストロークセンサ移動子１９４とによって、ストロークセンサ１９０が構成される。ストロークセンサ１９０は、固定子１１０に対する移動子１３０のｘ方向の移動量を検出するリニアセンサであり、例えば、ポテンショメータ方式で移動量（ストローク）を検出する。また、ストロークセンサとしては、リラクタンスを利用した非接触センサでもよい。さらに、ストロークセンサは、磁極位置センサの代用にすることもでき、また、加速度センサとしても利用することが可能である。
【００２８】
上述した固定子１１０と移動子１３０とからなる円筒型リニアモータにおいて、さらに、コイル１１４Ｃに流す電流を制御して、発生する推力を制御する制御装置を備えて、電磁サスペンションが構成される。電磁サスペンションは、自動車や鉄道車両等に用いられ、取り付け部１５０Ｂは車両のボディ側に取り付けられ、取り付け部１５０Ｗは、車輪側に取り付けられる。
【００２９】
ここで、図３を用いて、各部の具体的寸法について説明する。  
図３は、図１の要部拡大図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３０】
以下に説明する各部の寸法は、自動車に用いる電磁サスペンションの場合である。固定子１１０の外径Ｒ１，固定子ケース１１２の厚さＴ１，分割固定子コア１１４Ｔの歯部の半径方向厚さＴ２，固定子コア歯部（固定子突極）１１４Ｔ２の軸方向（図１のＸ方向）の長さＬ１とするとき、分割固定子コア１１４Ｔ１，１４Ｔ３，…，１１４Ｔ９の歯部（固定子突極）の幅も同じくＬ１である。固定子コア１１４Ｔ１の歯部（固定子突極）の軸方向の長さＬ２は、固定子コア１１４Ｔ２の歯部の半分である。
【００３１】
分割固定子コア１１４Ｔ２のヨーク部の軸方向の長さＬ３とすると、他の分割固定子コア１１４Ｔ１，…，１１４Ｔ９のヨーク部の軸方向の長さも同じくＬ３である。補助突極１１４Ｐ１の軸方向の長さＬ４とすると、補助突極１１４Ｐ２の軸方向の長さも同じくＬ４である。補助突極１１４Ｐ１，１１４Ｐ２は円錐台形状であり、分割固定子コア１１４Ｔ１，１１４Ｔ１０と接する側は、円筒形状であり、円筒部の軸方向の長さＬ６とし、補助突極１１４Ｐ１の内周側の面が、軸方向となす角度θ１は、２０°である。分割固定子コア１１４Ｔの最内周側の隣接する凸部１１４ＴＴ１，１１４ＴＴ２の間隔Ｌ５とすると、他の凸部間の間隔も同じくＬ５である。
【００３２】
分割固定子コア１１４Ｔの歯部の内周面と、移動子１３０の永久磁石１３６の外周面との間の距離（空隙長）Ｇは、０．５ｍｍである。
【００３３】
次に、図４を用いて、本実施例の電磁サスペンションに用いる円筒型リニアモータの１１４Ｃコイルの巻回方法について説明する。  
図４は、本発明の一実施形態による円筒型リニアモータに用いるコイルの構成を示す平面図である。ここでは、Ｕ相コイルについて説明するが、他のＶ相，Ｗ相コイルも同様である。
【００３４】
Ｕ相コイルは、コイル１１４Ｃ（Ｕ１＋），１１４Ｃ（Ｕ２−），１１４Ｃ（Ｕ３＋）からなる。コイル１１４Ｃ（Ｕ１＋）とコイル１１４Ｃ（Ｕ３＋）とは同一方向に巻回され、同一方向に電流が流れ、コイル１１４Ｃ（Ｕ２−）は、コイル１１４Ｃ（Ｕ１＋）とは逆方向に巻回され、逆方向に電流が流れる。ここで、これらの３つのコイル１１４Ｃ（Ｕ１＋），１１４Ｃ（Ｕ２−），１１４Ｃ（Ｕ３＋）は、連続して巻回されている。このように、同相の１１４Ｃコイルを連続巻きとすることにより、１１４Ｃコイルの接続作業を少なくできるため、制作性が向上する。さらに、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相巻線は、スター（Ｙ）結線される。以上が対象となる円筒リニアモータの基本構造である。
【００３５】
次に、図５〜図８を用いて、本実施形態の円筒リニアモータにおける固定子の構成及び製造方法について説明する。  
最初に、図５を用いて、本実施形態の円筒リニアモータにおける固定子の詳細構成について説明する。  
図５は、本発明の一実施形態の円筒リニアモータにおける固定子の詳細構成を示す断面図である。図５（Ａ）は本実施形態による固定子の構成を示しており、図５（Ｂ）は比較例の固定子の構成を示している。
【００３６】
図５（Ａ），（Ｂ）では、図１に示した構成の中で、分割固定子コア１１４Ｔ２，１１４Ｔ３と固定子コイル１１４Ｃ２の付近の構成を示しているが、その左右の分割固定子コア１１４Ｔ１，１１４Ｔ３〜１１４Ｔ１０と固定子コイル１１４Ｃ１，１１４Ｃ３〜１１４Ｃ９の構成も同様である。
【００３７】
固定子コイル１１４Ｃ２は、熱伝導性絶縁樹脂１１４Ｒにより樹脂モールドされている。また、固定子コイル１１４Ｃ２は、２段階モールドにより分割固定子コア１１４Ｔ３に固着されている。また、固定子コイル１１４Ｃ２と、分割固定子コア１１４Ｔ２との間は、接着剤１１４ＡＤにより固定されている。なお、固定子コイル１１４Ｃ２の外周面の内、分割固定子コア１１４Ｔ２と対向する位置には、空隙部１１４ａ１が形成されるが、この理由については後述する。この空隙部１１４ａ１の厚さは、０．１ｍｍ程度である。
【００３８】
熱伝導性樹脂１１４Ｒは、エポキシ樹脂に、アルミナ粉末が混練された樹脂である。エポキシ樹脂は、絶縁性を有する。アルミナは、非磁性体であり、絶縁物であり、かつ、樹脂に比べて熱伝導率が高いものである。一般的なエポキシ樹脂の熱伝導率は、０．２〜０．６Ｗ／ｍＫであるの対して、アルミナ粉末が混練された熱伝導性絶縁樹脂１１４Ｒの熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ以上であり、一例を挙げると、５Ｗ／ｍＫである。
【００３９】
非磁性体であり、絶縁物であり、かつ、樹脂に比べて熱伝導率が高いものとして、アルミナに代えて、ジルコニアやシリカを用いることもできる。また、これらの組み合わせとすることもできる。また、樹脂としては、エポキシ樹脂に代えて、不飽和ポリエステル樹脂（ＢＤＣ）を用いることもできる。
【００４０】
図５（Ｂ）は、比較例として、本発明者らが試作した固定子の構成を示している。固定子コイル１１４Ｃ２は、接着剤１１４ｄ１によって固着されている。接着剤１１４ｄ１によって成形された固定子コイル１１４Ｃ２の形状は、リング状である。固定子コイル１１４Ｃ２の内周面と両端面には、エポキシ板１１４ｄ１，１１４ｄ２，１１４ｄ３がそれぞれ、接着剤１１４ｄ１によって固着されている。また、固定子コイル１１４Ｃ２の外周面には、絶縁シート１１４ｓが接着剤１１４ｄ１によって固着されている。外面をエポキシ板１１４ｄ１，１１４ｄ２，１１４ｄ３及び絶縁シート１１４ｓで覆われた固定子コイル１１４Ｃ２の一方の端面は、接着剤１１４ｄ２により、分割固定子コア１１４Ｔ２の内周面に固着される。また、固定子コイル１１４Ｃ２の他方の端面は、接着剤１１４ｄ３により、分割固定子コア１１４Ｔ３の内周面に固着される。この際、絶縁シート１１４ｓの外周と、分割固定子コア１１４Ｔ２，１１４Ｔ３の内周との間には、空隙部１１４ａ２が形成される。これは、固定子コイル１１４Ｃ２の外径が、分割固定子コア１１４Ｔ２，１１４Ｔ３の内径よりも大きいと、固定子コイル１１４Ｃ２を分割固定子コア１１４Ｔ２，１１４Ｔ３の内部に収納できないため、固定子コイル１１４Ｃ２の外径を、分割固定子コア１１４Ｔ２，１１４Ｔ３の内径よりも僅かに小さくしているからである。空隙部１１４ａ２の厚さは、０．２ｍｍ程度である。
【００４１】
図５（Ｂ）に示した比較例の固定子の構成の場合、固定子コイル１１４Ｃ２からの発熱の熱伝導経路としては、１）接着剤１１４ｄ１−エポキシ板１１４ｐ２−接着剤１１４ｐ２−分割固定子コア１１４Ｔ２，２）接着剤１１４ｄ１−エポキシ板１１４ｐ３−接着剤１１４ｐ３−分割固定子コア１１４Ｔ３，３）接着剤１１４ｄ１−絶縁シート１１４ｓ−空隙部１１４ａ２−分割固定子コア１１４Ｔ２，１１４Ｔ３がある。
【００４２】
ここで、３番目の経路は、途中に空隙部１１４ａ２があるため、他の経路よりも、伝熱性が悪いものである。第１と第２の経路についてみると、エポキシ板１１４ｐ２，１１４ｐ３の熱伝導率は、前述のように、０．２〜０．６Ｗ／ｍＫと低いものである。また、接着剤１１４ｐ１，１１４ｐ２，１１４ｐ３は、エポキシ系の接着を用いた場合、エポキシ板の熱伝導率よりも小さくなる。その理由は、硬化した接着剤の中に、ボイドが発生するからである。接着剤のボイド発生率は、試験の結果、１３〜６０％であることが判明した。従って、接着剤１１４ｐ１，１１４ｐ２，１１４ｐ３の熱伝導率は、０．２Ｗ／ｍＫよりも大幅に低下する。
【００４３】
一方、図５（Ａ）に示した本実施形態の場合、固定子コイル１１４Ｃ２からの発熱の熱伝導経路としては、１）樹脂１１４Ｒ−接着剤１１４ＡＤ−分割固定子コア１１４Ｔ２，２）樹脂１１４Ｒ−分割固定子コア１１４Ｔ３，３）樹脂１１４Ｒ−空隙部１１４ａ−分割固定子コア１１４Ｔ２がある。
【００４４】
ここで、第１の経路の熱伝導率は、途中に接着剤１１４ＡＤがあるため、０．２Ｗ／ｍＫよりも大幅に低いものである。一方、第２の経路の熱伝導率は、樹脂１１４Ｒが直接分割固定子コア１１４Ｔ３に密着しているため、１Ｗ／ｍＫ以上であり、例えば、５Ｗ／ｍＫであるため、第１の経路よりも、また、図５（Ｂ）に示した比較例に比べて、大きくできる。
【００４５】
以上の構成により、本実施形態では、コイル１１４Ｃから分割固定子コア１１４Ｔに至るまで熱伝導樹脂１１４Ｒにより連続した経路を設けることが可能となる。これにより，絶縁物境界の微小空隙や接触熱抵抗をできる限り低減し，放熱性を高めることができる。
【００４６】
次に、図６〜図８を用いて、本実施形態の円筒リニアモータにおける固定子の製造工程について説明する。  
図６〜図８は、本発明の一実施形態の円筒リニアモータにおける固定子の製造方法を示す工程図である。なお、図５と同一符号は、同一部分を示している。
【００４７】
最初に、図６を用いて、固定子コイル１１４Ｃ２の成形方法について説明する。
【００４８】
まず、表面にエナメル被覆を施した銅線をボビンなどに巻きつけソレノイド状のコイル１１４Ｃ２とする。コイル１１４Ｃ２に用いる素線（銅線）は、丸線でも平角線でもよいものである。なお、素線として自己融着線を用いて、通電加熱により、自己融着させるようにしてもよい。これにより、コイル１１４Ｃ２の成形時の型崩れを防止できる。ただし、自己融着線による自己融着時には、多少のボイドが発生する可能性がある。したがって、通電電流を特に大きくしたい場合には、自己融着線を用いない方がよいものである。一方では、自己融着線を用いることで、コイル１１４Ｃ２の成形時の型崩れを防止できるため、成形性が向上し、組立作業性が向上する。
【００４９】
次に，電機子コイル１１４Ｃ２と固定子コア１１４の間の絶縁を確保するために、電機子コイル１１４Ｃ２の表面に、熱伝導樹脂による絶縁皮膜６０２を形成する。また、絶縁皮膜６０２の表面の内、図５に示した分割固定子コア１１４Ｔ２と対向する２面に、凸部６０１を形成する。なお、絶縁被膜６０２と凸部６０１は、一体的に成形される。これを１次的な含浸とする。
【００５０】
１次含浸の手法は、トランスファーモールド，射出成型などの加圧成型とし、コイル１１４Ｃ２の間に熱伝導樹脂を浸透させる。これにより、ボイドの発生を無くし、コイル１１４Ｃ２と固定子コアの間の接触熱抵抗を低減して微小空隙をも少なくし、放熱性を向上することができる。
【００５１】
なお、凸部６０１の形状は、円筒形状としている。凸部６０１の寸法は、例えば、直径１．０ｍｍで、高さｔ１が０．１ｍｍ程度としている。なお、凸部の形状を、直方体状としてもよいものである。そのときの寸法は、例えば、１×１×０．１ｍｍ程度としてする。固定子コイル１１４Ｃ２の表面の絶縁被膜６０２の厚さｔ２は、凸部６０１の高さを含めて、０．４ｍｍ程度とする。絶縁被膜６０２と凸部６０１の厚みｔ２が電機子巻線と固定子コアの絶縁距離となるので、加電圧に応じて絶縁性を確保できるようにする。凸部６０１の間隔については、出来る限り大きく取ると、後述するコイルーコア間の本含浸時に含浸不良が発生しにくくなる。
【００５２】
コイル１１４Ｃ２に熱伝導性樹脂による絶縁被膜６０２および凸部６０１を形成しているが、固定子コアに絶縁被膜６０２および凸部６０１を形成してもよいものである。
【００５３】
また、別の絶縁性確保として、作業性を重視することを目的として１次含浸を実施せずに、スペーサなどをコイル１１４Ｃ２に貼り付け絶縁距離を確保しても良い。ただし、スペーサの接触面積分の接触熱抵抗が発生するので可能な限り小さくし、放熱性を確保すべきである。
【００５４】
次に、図７を用いて、固定子コイル１１４Ｃ２と分割固定子コア１１４Ｔ３との固着工程について説明する。
【００５５】
図６にて説明した一次含浸工程にて製作した絶縁被膜つきの固定子コイル１１４Ｃ２を、分割固定子コア１１４Ｔ３の凹部に納める。モールド金型（コイルー片側コア間を対象としてモールドされるように設計した金型；ここでは、「本含浸金型」または「二次金型」と称する）を用意する。二次金型にコイル１１４Ｃ２を納めた固定子コア１１４をはめ込み、再度、熱伝導性樹脂１１４Ｒによりコイルー片側コア間全体に樹脂含浸を施す。このときも、トランスファー成型または射出成型などの圧力の高い含浸方法を採用する。これにより、ボイドなどの絶縁不良を防ぎ接触熱抵抗の低減することができる。
【００５６】
二次成形時の樹脂含浸の経路は、図７に矢印に示すようにする。なお、矢印の向きを逆にしてもよいものである。本方式では固定子コア１１４の片側にのみ樹脂含浸を行うため、図７のように、軸方向から樹脂含浸が可能となる。
【００５７】
一般的には、両側の分割固定子コア１１４Ｔを組み込んだ後に樹脂含浸を行うと、内側から径方向に樹脂含浸するが、モータ径が大きい場合には含浸不良が多発する場合が多い。また、通常のモールド電動機（他方向開放型）においても、絶縁物や固定子コアごと樹脂含浸するので、それらが樹脂含浸時の障害物となり、コイル１１４Ｃ２間の隙間まで樹脂が含浸されないことが多々ある。これにより、ボイドや剥離が生じ易くなり放熱特性および絶縁特性が低下する。
【００５８】
それに対して、本実施形態のように、含浸過程を２段階とし、一次含浸で巻線コイルのみ対象として樹脂含浸を施すと、回転電機（他方向開放型）やリニアモータの構造に依存することなく、樹脂１１４Ｒは、固定子コイル１１４Ｃ２の隙間まで含浸し、ボイドを低減することができる。また、絶縁シート１１４Ｒなどを巻く作業がなくなるため、作業時間を短縮でき、量産することも可能である。
【００５９】
ただし、リニアモータの口出し部など電界が高く高絶縁性が求められる部分には、図５（Ｂ）に示したような絶縁シート５０３を部分的に巻回し、必要分の絶縁距離を確保してもよいものである。
【００６０】
次に、図８を用いて、固定子コア１１４Ｔの製造工程について説明する。
【００６１】
図７にて説明したような、固定子コイル１１４Ｃ２を固定子コア１１４Ｔ３の片側に固着したものを１セットとする。図８に示す例では、固定子コイル１１４Ｃ２を固定子コア１１４Ｔ３の片側に固着したものが１セットを構成する。
【００６２】
図８に示す例では、固定子コイル１１４Ｃ２を固定子コア１１４Ｔ３の片側に固着したものからなる第１のセットと、固定子コイル１１４Ｃ１を固定子コア１１４Ｔ２の片側に固着したものからなる第２のセットが図示されている。
【００６３】
固定子コイル１１４Ｃ１と固定子コア１１４Ｔ２とからなる第２のセットの中で、固定子コア１１４Ｔ２の固定子コイル１１４Ｃ１が固着されてない内面側に、固定子コイル１１４Ｃ２と固定子コイル１１４Ｔ３とからなる第１のセットの固定子コイル１１４Ｃ２が、接着剤１１４ＡＤによって接着される。
【００６４】
このとき用いる接着剤１１４ＡＤは固定に優れたものを選ぶ。伝熱性は逆側の樹脂含浸された方で確保されているので、接着剤１１４ＡＤの熱伝導率は低くても良いものである。
【００６５】
なお、接着剤１１４ＡＤに代えて、固定子コア１１４Ｔ２と固定子コイル１１４Ｃ２の間に、熱伝導シートを介在させるようにすることもできる。これにより、固定子コイル１１４Ｃ１の発熱は、固定子コア１１４Ｔ３だけでなく、固定子コア１１４Ｔ２側からも放熱することができる。図１にて説明したように、固定子コア１１４Ｔは、固定子ケース１１２の中に収納される。従って、固定子コア１１４Ｔ２と固定子コイル１１４Ｃ２の間に熱伝導シートを挟み込んだ状態で、固定子コース１１２の中に収納し、両端を固定することで、固定子コア１１４Ｔ２と固定子コイル１１４Ｃ２を密着させることができる。
【００６６】
次に、図９を用いて、本実施形態の円筒リニアモータにおける固定子コイルの温度と樹脂熱伝導率の関係について説明する。  
図９は、本発明の一実施形態の円筒リニアモータにおける固定子コイルの温度と樹脂熱伝導率の関係の説明図である。
【００６７】
図９において、横軸は固定子コイルの固定に用いる樹脂の熱伝導率を示し、縦軸は固定子コイルの温度上昇率を示している。
【００６８】
リニアモータの出力密度が５Ｗ／ｃｍ３となるためには、樹脂熱伝導率を１Ｗ／ｍＫ以上とする必要がある。本実施形態では、一次含浸および二次含浸において含浸した熱伝導樹脂として、熱伝導率が５Ｗ／ｍＫのものを用いている。これにより、温度上昇低減率を２３％とできた。
【００６９】
なお、一次含浸と二次含浸に用いる樹脂は異なってもよいものである。例えば、一次含浸にはスパイラルフローが良好な樹脂を適用することによりコイル１１４Ｃ２間に樹脂を充填しやすくし、二次含浸には熱伝導性を重視した樹脂を適用することも可能である。
【００７０】
以上の構成により、本実施形態によれば、固定子コイルから固定子コアに至るまで連続した熱伝導樹脂の伝熱経路を設けることによって、放熱性を向上することができる。その結果、従来に比べ出力密度を１０％向上できる。
【００７１】
次に、図１０を用いて、本発明の他の実施形態による円筒型リニアモータの構成及び製造方法について説明する。ここでは、円筒型リニアモータとして、鉄道および自動車等に用いられる電磁サスペンションを例にして説明する。なお、本実施形態による円筒型リニアモータの基本的な構成は、図１〜図４にて説明したものと同様である。ただし、分割固定子コアの形状が、図１や図５に示したものと異なっている。また、本実施形態の円筒リニアモータにおける固定子の製造方法は、図５〜図８にて説明したものと同様である。
【００７２】
図１０は、本発明の他の実施形態による円筒型リニアモータにおける固定子の製造方法を示す工程図である。なお、図６にて説明した工程は、本実施形態においても、同様である。
【００７３】
本実施形態では、固定子コアの分割形状は、樹脂を含浸する側のコアを大きくしている。すなわち、例えば、固定子コイル１１４Ｃ２を収納する分割固定子コアは、分割固定子コア１１４Ｔ’と、分割固定子コア１１４Ｔ”とから構成されている。分割固定子コア１１４Ｔ”は、略Ｌ字状となっており、固定子コイル１１４Ｃ２の２面において、分割固定子コア１１４Ｔ”と接触するように樹脂含浸される。その結果、樹脂が接する面積が大きくなるため、放熱性を向上することができる。なお、含浸経路が長くなるため含浸不良が生じ易くなるので注意が必要である。また、分割寸法は、図に示す例に限らず長くまたは短くなるように設定してもよいものである。
【００７４】
本実施形態によれば、固定子コイルから固定子コアに至るまで連続した熱伝導樹脂の伝熱経路を設けることによって、放熱性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施形態による円筒型リニアモータの構成を示す横断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態による円筒型リニアモータに用いるコイルの構成を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態の円筒リニアモータにおける固定子の詳細構成を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の円筒リニアモータにおける固定子の製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の一実施形態の円筒リニアモータにおける固定子の製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明の一実施形態の円筒リニアモータにおける固定子の製造方法を示す工程図である。
【図９】本発明の一実施形態の円筒リニアモータにおける固定子コイルの温度と樹脂熱伝導率の関係の説明図である。
【図１０】本発明の他の実施形態による円筒型リニアモータにおける固定子の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００７６】
１００…円筒型リニアモータ
１１０…固定子
１１２…固定子ケース
１１４…固定子コア
１１４Ｃ…コイル
１１４Ｐ…補助突極
１１４Ｒ…熱伝導性絶縁樹脂
１１４Ｔ…分割固定子コア
１１８…固定子内部ケース
１３０…移動子
【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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【図１０】
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