(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に中央室が形成されている密封された金属ケースと、
中央室の内部に配置された積層スタックと、
積層スタックの内部に配置されたコイル組立体とを含み、
前記積層スタックおよびコイル組立体を冷却するために中央室が非導電性流体を供給流動されている第一冷却チャンネルと第二冷却チャンネルを内部に備え、
上記第一冷却チャンネルは、上記非導電性流体を第一入口ポートから該第一冷却チャンネルに沿って第一出口ポートへ流し、
上記第二冷却チャンネルは、上記非導電性流体を第二入口ポートから該第二冷却チャンネルに沿って第二出口ポートへ上記第一冷却チャンネルとは反対方向に流して、
上記第一冷却チャンネルと第二冷却チャンネルとで双方向冷却を行うことを特徴とするリニアモーター用アーマチュア。
【請求項２】
上記中央室は、上記コイル組立体及び上記積層スタックと協働して上記第一冷却チャンネル及び上記第二冷却チャンネルを該コイル組立体及び該積層スタックの周囲に形成することを特徴とする請求項１に記載のリニアモーター用アーマチュア
【請求項３】
上記第一冷却チャンネル及び上記第二冷却チャンネルは、上記積層スタック及び上記コイル組立体の積層方向に沿って、上記非導電性流体を互いに相反する方向に流すことを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモーター用アーマチュア。
【請求項４】
上記第一冷却チャンネル及び上記第二冷却チャンネルは、上記金属ケースの長手方向に沿って、上記非導電性流体を互いに相反する方向に流すことを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモーター用アーマチュア。
【請求項５】
上記第一入口ポート及び上記第二出口ポートは、上記金属ケースの長手方向の一側に設けられる一方、
上記第一出口ポート及び上記第二入口ポートは、上記金属ケースの長手方向の他側に設けられ、
上記金属ケースには、上記第一冷却チャンネル及び上記第二冷却チャンネルによる上記非導電性流体の反対方向の流れを隔離すべく、上記第一入口ポートと上記第二出口ポートとの間に流れ制限部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載のリニアモーター用アーマチュア。
【請求項６】
上記第一入口ポート及び上記第二出口ポートは、上記金属ケースの長手方向の一側に設けられる一方、
上記第一出口ポート及び上記第二入口ポートは、上記金属ケースの長手方向の他側に設けられ、
上記金属ケースには、上記第一冷却チャンネル及び上記第二冷却チャンネルによる上記非導電性流体の反対方向の流れを隔離すべく、上記第一出口ポートと上記第二入口ポートとの間に流れ制限部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載のリニアモーター用アーマチュア。
【請求項７】
上記金属ケースは、上記中央室を密封するカバーを備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載のリニアモーター用アーマチュア。
【請求項８】
上記金属ケースから延設されると共に湿気に対して密封された、上記コイル組立体に電気コネクタを取り付けるための機械的取付け部をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１つに記載のリニアモーター用アーマチュア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリニアモーターに係わり、特にアーマチュアが冷却のために油のような非導電性流体を供給流動されている完全封入されたリニアモーターアーマチュアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの製造応用例においては、加工装置を駆動するのに線形力の発生を必要としている。従来の交流（Ａ／Ｃ）および直流（Ｄ／Ｃ）モーターは軸線のまわりに回転トルクを発生し、この回転トルクはそれらの応用例で使用できるようにするには線形力に変換しなければならない。このような変換は数ある設計のなかでスクリューおよびナット、滑車およびケーブル、またはラックおよびピニオンによって行われている。これらの設計は、それらの部材が比較的早期に摩耗してしまう傾向のあること、またそれらが高い線形速度を発生できないことが問題である。
【０００３】
リニアモーターは電気入力に応じて線形力を直接に発生することも知られている。典型的に、リニアモーターは磁性部材の極面に形成されている溝の付近に発生する可変磁気抵抗を利用する。磁性材料で作られたアーマチュアは内部に巻線を有しており、溝で形成されるような極面に沿って位置から位置へと段階的に推進されるか、またはこの代わりに磁性部材が可動とされ、アーマチュアが静止される。
【０００４】
このような設計では、アーマチュア部分は通常は、積層スタック内部に配置されてエポキシブロックで囲まれたコイルを含んでいる。冷却管がエポキシブロックに接近して典型的に備えられて、アーマチュアから熱を奪うように成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなリニアモーターが発生することのできる力は、モーターのアーマチュア巻線での抵抗加熱によって制限される。通常使用される銅製の冷却管はエポキシ製ケースの内部に機械的に保持されることを必要とし、エポキシ材自体がコイル組立体に対して断熱材として作用することから、多少とも制限されたアーマチュア冷却能力を与えることになる。熱放散が減少されることによって、リニアモーターの性能は不利な影響を受け、また前進能力も減退される。したがって、冷却容量を増大した改良されたアーマチュア設計の提供が望まれるのである。
【０００６】
このような設計による他の問題点は、エポキシ材のモールド成形がアーマチュアの製造を困難にすることである。エポキシ材は典型的には別のモールド型の内部でコイルおよび積層スタックの周囲に典型的にモールド成形される。その後モールド型から取外されて修正され、そのモールド型は次のモールド成形作業に備えて浄化される。これらの段階は操作過程を必要とし、これが製造費用を増大させる。したがって、ワイヤーハーネスはエポキシ材のモールド成形およびエポキシブロックの研磨時に典型的に濡れて損傷を生じることになる。
【０００７】
先行技術の設計による他の欠点は、リニアモーターの運転時にエポキシブロックから延在するワイヤーハーネスが典型的には保護されず、損傷や湿気に対して露出されることである。ワイヤーハーネスの損傷は装置にかなりの運転休止をもたらすことになりかねない。
【０００８】
先行技術の設計によるさらに他の欠点は、そのような設計がアーマチュアの一端から他端へ向かって冷却流体が流れるような単一流れの冷却構造に典型的に限定されることである。この構造では、冷却流体はそれがアーマチュアの他端へ至るまでの時間において実質的に加熱されることになり、それ故に不均質な冷却が行われることになる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、密封された金属ケース内に完全に封入されたアーマチュアを有し、非導電性流体が積層スタックと直接に接触する状態でケース内部を循環されて、その積層スタックおよびコイル組立体を冷却するように成されたリニアモーターを提供することにより、上述で参照した先行技術のリニアモーターの欠点を解決する。先行技術のエポキシブロックを排除することにより冷却効率は著しく向上され、これがモーターの線形推進能力を改善する。この構造においては、密封された金属ケースは機械的な取付けと関連して、コイルに湿気が触れてモーターをショートすなわち短絡させてしまうことを防止する。
【００１０】
さらに詳しくは、本発明は内部に中央室を有する密封された金属ケースを含むリニアモーター用アーマチュアを提供する。積層スタックは中央室の内部に配置され、少なくとも一つのコイルが積層スタックの内部に配置される。中央室は非導電性流体を供給流動されて、積層スタックおよびコイルを直接冷却するようになされる。
【００１１】
本発明の他の概念はリニアモーター用アーマチュアの製造方法を提供することであり、この方法は、（１）内部に中央室が形成された密封可能な金属ケースを準備する、（２）少なくとも一つのコイルおよび積層スタックを中央室の内部に取付ける、（３）中央室を密封する、そして（４）積層スタックおよびコイル組立体を冷却するために中央室と通じた非導電性流体の供給源を準備することを含む。好ましい実施例において、この方法は、中央室を通して双方向冷却を行うように冷却油を反対方向に流すことをさらに含む。
【００１２】
したがって本発明の目的は、性能の向上のために積層スタックを横断して非導電性流体を流すことでコイルおよび積層スタックを冷却することによって熱放散が向上された改良されたリニアモーター用アーマチュアを提供することである。
【００１３】
本発明は、内部に中央室が形成されている密封された金属ケースと、中央室の内部に配置された積層スタックと、積層スタックの内部に配置されたコイル組立体とを含むリニアモーター用アーマチュアが対象であって、前記積層スタックおよびコイル組立体を冷却するために中央室が非導電性流体を供給流動されている第一冷却チャンネルと第二冷却チャンネルを内部に備え、上記第一冷却チャンネルは、上記非導電性流体を第一入口ポートから該第一冷却チャンネルに沿って第一出口ポートへ流し、上記第二冷却チャンネルは、上記非導電性流体を第二入口ポートから該第二冷却チャンネルに沿って第二出口ポートへ上記第一冷却チャンネルとは反対方向に流して、上記第一冷却チャンネルと第二冷却チャンネルとで双方向冷却を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、上記中央室は、上記コイル組立体及び上記積層スタックと協働して上記第一冷却チャンネル及び上記第二冷却チャンネルを該コイル組立体及び該積層スタックの周囲に形成するものとする。
【００１５】
さらに、上記第一冷却チャンネル及び上記第二冷却チャンネルは、上記積層スタック及び上記コイル組立体の積層方向に沿って、上記非導電性流体を互いに相反する方向に流すものとする。
【００１６】
また、上記第一冷却チャンネル及び上記第二冷却チャンネルは、上記金属ケースの長手方向に沿って、上記非導電性流体を互いに相反する方向に流すものとする。
【００１７】
さらに、上記第一入口ポート及び上記第二出口ポートは、上記金属ケースの長手方向の一側に設けられる一方、上記第一出口ポート及び上記第二入口ポートは、上記金属ケースの長手方向の他側に設けられ、上記金属ケースには、上記第一冷却チャンネル及び上記第二冷却チャンネルによる上記非導電性流体の反対方向の流れを隔離すべく、上記第一入口ポートと上記第二出口ポートとの間に流れ制限部が形成されているものとする。
【００１８】
また、上記第一入口ポート及び上記第二出口ポートは、上記金属ケースの長手方向の一側に設けられる一方、上記第一出口ポート及び上記第二入口ポートは、上記金属ケースの長手方向の他側に設けられ、上記金属ケースには、上記第一冷却チャンネル及び上記第二冷却チャンネルによる上記非導電性流体の反対方向の流れを隔離すべく、上記第一出口ポートと上記第二入口ポートとの間に流れ制限部が形成されているものとする。
【００１９】
また、上記金属ケースは、上記中央室を密封するカバーを備えるものとする。
【００２０】
さらに、上記金属ケースから延設されると共に湿気に対して密封された、上記コイル組立体に電気コネクタを取り付けるための機械的取付け部をさらに含むものとする。
【００２１】
本発明の上述の目的および他の目的および利点は、添付図面に関連して以下の本発明を実施する最良形態の詳細な説明から容易に明白となる。
【００２２】
図１および図２を参照すれば本発明によるリニアモーター用アーマチュア１０が示されている。このリニアモーター用アーマチュア１０は密封された金属ケース１２を含み、この金属ケース１２はアルミニウムまたは鋼製であるのが好ましく、内部に中央室１４を形成されている。中央室１４はカバー１６で密封されており、このカバー１６はボルト１８，２０でケース１２に取付けられており、ボルト１８，２０は開口２２，２４をそれぞれ通して延在されている。カバー１６はケース１２に接着または溶接されることもできる。中央室１４の内部にはコイル組立体２６が配置され、このコイル組立体２６は積層スタック２８の内部に配置されている。
【００２３】
ワイヤーハーネスを通してコイル組立体２６に電流を与えるために、機械的取付け部３２，３４が備えられている。これらの機械的取付け部３２，３４はコイル組立体２６に対するワイヤーハーネスの湿気防止取付けを容易に行えるようにする。
【００２４】
エチレングリコールまたは冷却油３０のような非導電性流体が中央室１４の内部の積層スタック２８およびコイル組立体２６の周囲を循環されて、そのコイル組立体２６を冷却するようになされる。冷却油３０は冷却油ポート３８，４０を経て中央室１４に流入し、流出する。
【００２５】
ケース１２は図３〜図６に一層明確に示されている。図示されるように、ケース１２はコイル組立体２６および積層スタック２８を収容するための中央室１４を含む。ケース１２は複数のライザーすなわち足４２も含んでいる。足４２はケース１２の底部４８に溶接されており、それぞれのコイル２６がアタッチメント取付け穴５０によってケース１２に固定されている。
【００２６】
図７に示されるように、中央室１４はコイル組立体５２（すなわちコイル組立体２６および積層スタック２８）と協働して第一および第二の冷却チャンネル５４，５６をコイル組立体５２の周囲に形成し、これによりコイル組立体５２から熱を奪うように成される。図３および図７に示されるように、第一流動チャンネル５４は入口ポート６０からチャンネル５４に沿って出口ポート６２へ延在している。第二流動チャンネル５６は冷却油を入口ポート６４から出口ポート６６へ運ぶ。このように、双方向冷却流れが形成され、これはアーマチュアの長さを横断して均等な冷却を行う。図３に示されるように、取付け部７０，７２が例えば図７に示された入口ポート６０および出口ポート６６と連通されて備えられる。
【００２７】
図７にさらに示されるように、アーマチュア１０の取扱いのためにアイボルト穴７４，７６が備えられている。
【００２８】
上述構造において、ケース１２の流れ制限部分７８，８０が双方向の流れを容易にさせるために、反対方向の冷却油の流れを隔離している。これらの部分７８，８０の一つが解除されるならば、流動チャンネル５４，５６は連結されて一つのチャンネルとして作用することになり、油はアーマチュア１０の同一側にて流入および流出を行うようになされる。
【００２９】
本発明は油を流動チャンネル５４，５６に供給流動させることでコイル組立体５２を直接に冷却して熱放散を向上させる。この線形は熱放散の問題点および先行技術で使用されているエポキシブロックの他の欠点を軽減する。さらに、機械的な取付け部３２，３４はコイル組立体に対する電気コネクタの湿気のない取付けを容易にする。さらに、金属ケースを中央室カバー１６で密封することで、アーマチュア１０に対する湿気の侵入は防止され、これによりコイルがショートすなわち短絡することは防止される。
【００３０】
本発明はまた線形アーマチュアの製造方法も提供し、この接続方法は、（１）内部に中央室が形成された密封可能な金属ケースを準備する、（２）少なくとも一つのコイルおよび積層スタックを中央室の内部に取付ける、（３）中央室を密封する、そして（４）コイルを冷却するために中央室と通じた非導電性流体の供給源を準備することを含む。好ましい実施例において、この方法は、双方向冷却を行うように冷却油を反対方向に流すことをさらに含む。この方法は少なくとも二つの湿気に対して密封された機械的取付け部を金属ケースに備えて電気コネクタをコイルに密封状態で取付けできるようにすることをさらに含む。
【００３１】
コイル組立体５２での直接的な冷却油による熱放散を行わせることで、また双方向冷却を行うことで、熱放散が向上されて性能向上が達成される。
【００３２】
本発明を遂行するための最良形態を詳細に説明したが、本発明の関係する当業者には特許請求の範囲の欄に記載された範囲に含まれる様々な代替設計および本発明を実施する代替実施例が認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるリニアモーターの概略的構成を示す部分分解側面図。
【図２】  図１に示されたアーマチュアの長手方向断面図。
【図３】  本発明によるモーターケース組立体の平面図。
【図４】  図３のモーターケース組立体の端面図。
【図５】  図３のモーターケース組立体の側面図。
【図６】  図３のモーターケース組立体の底面図。
【図７】  本発明によるアーマチュアの平面図。
【図８】  図７のアーマチュアの端面図。
【図９】  図７のアーマチュアの側面図。
【符号の説明】
１０  リニアモーター用アーマチュア
１２  金属ケース
１４  中央室
１６  カバー
２６  コイル組立体
２８  積層スタック
３０  冷却油
３２，３４  機械的取付け部
５２  コイル組立体
５４，５６  冷却チャンネル
６０，６２  冷却油の入口および出口ポート
７０，７２  取付け部
【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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