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JP2009254025A - Cylindrical linear motor and its manufacturing method - Google Patents

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JP2009254025A
JP2009254025A JP2008095321A JP2008095321A JP2009254025A JP 2009254025 A JP2009254025 A JP 2009254025A JP 2008095321 A JP2008095321 A JP 2008095321A JP 2008095321 A JP2008095321 A JP 2008095321A JP 2009254025 A JP2009254025 A JP 2009254025A
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JP
Japan
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stator
linear motor
coil
divided
stator core
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008095321A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichiro Yoshitake
勇一郎 吉武
Yusuke Akami
裕介 赤見
Noriyuki Uchiumi
典之 内海
Kazuaki Shibahara
和晶 柴原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

【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
A linear motor with improved heat dissipation and a method for manufacturing the same are provided.
A linear motor 100 includes a cylindrical stator 110 and a movable element 130 that is disposed on the inner periphery of the stator 110 and that is movable in the axial direction of the cylindrical shape. The stator 110 is formed in an annular shape and a plurality of divided stator cores 114T in a direction perpendicular to the cylindrical axial direction, and is formed when a plurality of divided stator cores are combined. The stator coil 114C disposed in each of the plurality of slots is filled between the strands constituting the stator coil 114C, and one stator coil is formed into one divided stator core by pressure molding. And a thermally conductive insulating resin 114R that is filled and fixed.
[Selection] Figure 5

Description

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。   The present invention relates to a linear motor and a method for manufacturing the same, and more particularly to a cylindrical linear motor suitable for use as a suspension for railways, automobiles, and the like, and a method for manufacturing the same.

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)。   In recent years, cylindrical motors are known among linear motors (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

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)。   On the other hand, in general rotating electrical machines, an insulation sheet (also called slot insulation, insulation film, liner, etc.), slots for bobbins, epoxy plates, adhesives, etc. are used between the winding and the stator core to ensure insulation performance. An insulator is disposed (see, for example, Patent Document 3).

特開2006−87272号公報JP 2006-87272 A 特開2003−158842号公報JP 2003-158842 A 特開2004−376187号公報JP 2004-376187 A

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。   Generally, an electric motor generates heat in a coil (winding, armature coil) portion when energized. The generated heat is conducted to the stator core (stator core) through the enamel coating, resin, slot insulator, etc., and is released to the outside on the surface of the stator core.

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。   Moreover, in a general rotary electric motor, since the coil is wound around the salient pole of the stator core, there is a coil end portion protruding from the end portion of the stator core. Therefore, it is possible to release the heat of the coil by cooling the coil end part with air or liquid.

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。   However, in a cylindrical linear motor, there is no coil end portion, and the coil is covered with a stator core. That is, it is a semi-closed cylindrical linear motor. Therefore, in the case of a cylindrical linear motor, the heat generated by the coil is only released from the surface of the stator core. Here, as described above, a slot insulator having low thermal conductivity exists between the coil and the stator core, so that there is a problem that heat dissipation characteristics are poor. When the heat dissipation characteristics are low, the energization current cannot be increased, and it is difficult to achieve high output and compactness.

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。   An object of the present invention is to provide a linear motor with improved heat dissipation and a method for manufacturing the same.

(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。
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a linear motor having a cylindrical stator and a movable element that is disposed on the inner periphery of the stator and that is movable in the axial direction of the cylindrical shape. The stator is formed into a plurality of divided stator cores and an annular shape in a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical shape, and the plurality of divided stator cores are combined. The stator coils respectively disposed in a plurality of slots formed at the time of filling and the strands constituting the stator coils are filled, and one stator coil is connected to one split stator. A heat conductive insulating resin that is filled and fixed to the core by pressure molding is provided.
With this configuration, the heat dissipation of the linear motor can be improved.

(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。   (2) In the above (1), preferably, the thermally conductive insulating resin is obtained by kneading a non-magnetic powder in a resin.

(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。   (3) In the above (1), preferably, the thermally conductive insulating resin includes a first thermally conductive insulating resin filled between strands constituting the stator coil, and one fixed It is made of a second heat conductive insulating resin for filling and fixing the child coil to one of the divided stator cores by pressure molding.

(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。   (4) In the above (3), preferably, a convex portion is formed on the surface of the first thermally conductive insulating resin that faces the one divided stator core. is there.

(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。   (5) In the above (1), preferably, the one stator coil is bonded to another one of the divided stator cores with an adhesive or is in close contact with a heat conductive sheet.

(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。   (6) In the above (1), preferably, the heat conductive insulating resin constitutes a heat transfer path from a strand forming the armature coil to the split stator core on one side. .

(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。
(7) In order to achieve the above object, the present invention includes a cylindrical stator, and a movable element that is disposed on the inner periphery of the stator and that is movable in the axial direction of the cylindrical shape. A method for manufacturing a stator core in a linear motor, wherein the stator is formed in an annular shape with a plurality of divided stator cores divided in a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical shape, and The stator coils are arranged in a plurality of slots formed when a plurality of divided stator cores are combined, and the wires constituting the stator coils are impregnated with a heat conductive insulating resin. And a second step of filling and fixing one stator coil to one of the divided stator cores by pressure molding using a heat conductive insulating resin. .
With this configuration, the heat dissipation of the linear motor can be improved.

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。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat dissipation of a linear motor can be improved.

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。   Hereinafter, the configuration and manufacturing method of a cylindrical linear motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, as a cylindrical linear motor, an electromagnetic suspension used for railways, automobiles, and the like will be described as an example.

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。
First, the configuration of the cylindrical linear motor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a cylindrical linear motor according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

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。   The cylindrical linear motor 100 according to the present embodiment is a permanent magnet type three-phase linear motor. The linear motor 100 includes a cylindrical stator 110 and a cylindrical movable element 130 slidably held inside the stator 110.

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。   The stator 110 includes a stator case 112, a stator core 114, a coil 114C, and a stator inner case 118. The stator case 112 has a bottomed cylindrical shape, and a mounting portion 150W is fixed to the outer end surface on the bottom side. In addition, an uneven portion (not shown) is formed on the outer periphery of the stator case 112 for heat dissipation. A stator core 114 is fixed on the inner peripheral side of the stator case 112. The stator case 112 has a cylindrical shape obtained by dividing a cylindrical shape with a bottom into two in the axial direction, and combining them at the dividing surface. Each component of the stator (a divided stator core 114T having a tooth portion (stator salient pole) described later, a coil 114C, and an auxiliary salient pole 114P) is disposed in one half of the stator case 112. Then, the stator is constructed by covering the remaining half of the stator case.

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。   The stator core 114 includes a split stator core 114T (114T1, 114T2,..., 114T10) having ten ring-shaped teeth (stator salient poles) and two ring-shaped auxiliary salient poles 114P (114P1). 114P2). The split stator core 114T and the auxiliary salient pole 114P are both made of iron.

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。   The divided stator core 114T is divided into a plurality of parts in a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical stator core 114. An auxiliary salient pole 114P1 is disposed on the surface opposite to the surface where the divided stator core 114T1 is in contact with the divided stator core 114T2. An auxiliary salient pole 114P2 is disposed on the surface opposite to the surface where the split stator core 114T10 contacts the split stator core 114T9. The auxiliary salient poles 114P1 and 114P2 are provided on both sides of the stator core, and smooth the change in magnetic flux at both ends of the stator core.

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。   Nine coils 114C (114C (U1 +), 114C (U2-), 114C (U3 +), 114C (V1 +), 114C (V2−) are included in nine slots formed by the adjacent divided stator cores 114T. ), 114V (V3 +), 114C (W1 +), 114C (W2-), 114C (W3 +)). For example, the coil 114C1 is disposed in a slot formed by the adjacent divided stator core 114T1 and the divided stator core 114T2.

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。
The configuration between the 114C coil and 114 core will be described below.
Coils 114C (U1 +), 114C (U2-), 114C (U3 +) constitute a U-phase stator coil, and coils 114C (V1 +), 114C (V2-), 114V (V3 +) are V-phase stator coils. The coils 114C (W1 +), 114C (W2-), and 114C (W3 +) constitute a W-phase stator coil. Looking at the U-phase coil, the coil 114C (U1 +) and the coil 114C (U3 +) are wound in the same direction, current flows in the same direction, and the coil 114C (U2-) is opposite to the coil 114C (U1 +). Winding in the direction, current flows in the opposite direction.

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。   Further, a convex portion protruding in the direction of the arrow X is provided on the innermost peripheral side of the stator core tooth portion 114T, and the width of the slot entrance is shorter than the width of the coil 114C.

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。   Next, the mover 130 includes a mover case 132, a mover iron core 134, and eleven permanent magnets 136. The mover case 132 has a bottomed cylindrical shape, and the inner diameter thereof is larger than the outer diameter of the stator case 112. A mounting portion 150 </ b> B is fixed to the outer end surface on the bottom side of the mover case 132. The mover iron core 134 is fixed to the bottom of the mover case 132 and has a cylindrical shape. The eleven permanent magnets 136 have a ring shape and are attached to the outer peripheral side of the mover iron core 134 at regular intervals while being spaced apart from each other.

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。   In addition, magnetic pole position sensors 170W and 170B each including three Hall elements are provided in the vicinity of the outer periphery of the permanent magnet positioned on both ends of the mover 130. The three Hall elements detect the U-phase, V-phase, and W-phase magnetic pole positions, respectively. A stroke sensor stator 192 is provided at the end of the stator inner case 118 on the mover side, and a rod-shaped stroke sensor mover 194 is provided at the bottom of the mover case 132 of the mover 130. . The stroke sensor 190 is constituted by the stroke sensor stator 192 and the stroke sensor mover 194. The stroke sensor 190 is a linear sensor that detects the amount of movement of the mover 130 with respect to the stator 110 in the x direction. For example, the stroke sensor 190 detects the amount of movement (stroke) by a potentiometer method. The stroke sensor may be a non-contact sensor using reluctance. Furthermore, the stroke sensor can be substituted for the magnetic pole position sensor, and can also be used as an acceleration sensor.

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。   In the cylindrical linear motor including the stator 110 and the mover 130 described above, an electromagnetic suspension is configured by further including a control device that controls the current flowing through the coil 114C to control the generated thrust. The electromagnetic suspension is used for automobiles, railway vehicles, and the like, the attachment portion 150B is attached to the vehicle body side, and the attachment portion 150W is attached to the wheel side.

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。
Here, the specific dimension of each part is demonstrated using FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts.

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。   The dimension of each part demonstrated below is a case of the electromagnetic suspension used for a motor vehicle. Stator 110 outer diameter R1, stator case 112 thickness T1, split stator core 114T tooth thickness radial direction T2, stator core teeth (stator salient pole) 114T2 axial direction (FIG. 1) , 114T9, the width of the tooth portions (stator salient poles) of the divided stator cores 114T1, 14T3,..., 114T9 is also L1. The axial length L2 of the tooth portion (stator salient pole) of the stator core 114T1 is half of the tooth portion of the stator core 114T2.

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。   When the axial length L3 of the yoke portion of the divided stator core 114T2 is assumed, the axial lengths of the yoke portions of the other divided stator cores 114T1, ..., 114T9 are also L3. When the axial length L4 of the auxiliary salient pole 114P1 is assumed, the axial length of the auxiliary salient pole 114P2 is also L4. The auxiliary salient poles 114P1 and 114P2 have a truncated cone shape, and the side in contact with the divided stator cores 114T1 and 114T10 has a cylindrical shape, the axial length L6 of the cylindrical portion, and the inner salient side of the auxiliary salient pole 114P1. The angle θ1 that the surface makes with the axial direction is 20 °. Assuming that the interval L5 between the adjacent convex portions 114TT1 and 114TT2 on the innermost peripheral side of the divided stator core 114T is the same, the interval between the other convex portions is also L5.

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。   The distance (gap length) G between the inner peripheral surface of the tooth portion of the split stator core 114T and the outer peripheral surface of the permanent magnet 136 of the mover 130 is 0.5 mm.

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。
Next, the winding method of the 114C coil of the cylindrical linear motor used for the electromagnetic suspension of the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a coil used in the cylindrical linear motor according to the embodiment of the present invention. Here, the U-phase coil will be described, but the same applies to other V-phase and W-phase coils.

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。   The U-phase coil includes coils 114C (U1 +), 114C (U2-), and 114C (U3 +). The coil 114C (U1 +) and the coil 114C (U3 +) are wound in the same direction, current flows in the same direction, and the coil 114C (U2-) is wound in the opposite direction to the coil 114C (U1 +). Current flows in the direction. Here, these three coils 114C (U1 +), 114C (U2-), 114C (U3 +) are continuously wound. In this way, by making the in-phase 114C coil continuously wound, the connection work of the 114C coil can be reduced, so that the productivity is improved. Further, the U-phase, V-phase, and W-phase three-phase windings are star (Y) connected. The above is the basic structure of the target cylindrical linear motor.

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。
Next, the structure and manufacturing method of the stator in the cylindrical linear motor of this embodiment will be described with reference to FIGS.
Initially, the detailed structure of the stator in the cylindrical linear motor of this embodiment is demonstrated using FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the stator in the cylindrical linear motor according to the embodiment of the present invention. FIG. 5A shows the configuration of the stator according to the present embodiment, and FIG. 5B shows the configuration of the stator of the comparative example.

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。   5A and 5B show the configuration in the vicinity of the split stator cores 114T2 and 114T3 and the stator coil 114C2 in the configuration shown in FIG. The configurations of 114T1 and 114T3 to 114T10 and the stator coils 114C1 and 114C3 to 114C9 are the same.

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。   The stator coil 114C2 is resin-molded with a heat conductive insulating resin 114R. The stator coil 114C2 is fixed to the split stator core 114T3 by a two-stage mold. The stator coil 114C2 and the split stator core 114T2 are fixed by an adhesive 114AD. Note that a gap 114a1 is formed in the outer peripheral surface of the stator coil 114C2 at a position facing the split stator core 114T2. The reason for this will be described later. The gap 114a1 has a thickness of about 0.1 mm.

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。   The thermally conductive resin 114R is a resin in which alumina powder is kneaded with an epoxy resin. The epoxy resin has an insulating property. Alumina is a non-magnetic material, is an insulator, and has a higher thermal conductivity than resin. The thermal conductivity of a general epoxy resin is 0.2 to 0.6 W / mK, whereas the thermal conductivity of the thermally conductive insulating resin 114R in which alumina powder is kneaded is 1 W / mK or more, An example is 5 W / mK.

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。   Zirconia or silica can be used instead of alumina as a non-magnetic material, an insulator, and a material having a higher thermal conductivity than that of the resin. A combination of these can also be used. Further, as the resin, an unsaturated polyester resin (BDC) can be used instead of the epoxy resin.

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。   FIG. 5B shows a configuration of a stator prototyped by the present inventors as a comparative example. The stator coil 114C2 is fixed by an adhesive 114d1. The shape of the stator coil 114C2 formed by the adhesive 114d1 is a ring shape. Epoxy plates 114d1, 114d2, and 114d3 are respectively secured to the inner peripheral surface and both end surfaces of the stator coil 114C2 by an adhesive 114d1. In addition, an insulating sheet 114s is fixed to the outer peripheral surface of the stator coil 114C2 with an adhesive 114d1. One end surface of the stator coil 114C2 whose outer surface is covered with the epoxy plates 114d1, 114d2, 114d3 and the insulating sheet 114s is fixed to the inner peripheral surface of the divided stator core 114T2 by an adhesive 114d2. The other end surface of the stator coil 114C2 is fixed to the inner peripheral surface of the split stator core 114T3 by an adhesive 114d3. At this time, a gap 114a2 is formed between the outer periphery of the insulating sheet 114s and the inner periphery of the divided stator cores 114T2 and 114T3. This is because if the outer diameter of the stator coil 114C2 is larger than the inner diameter of the split stator cores 114T2 and 114T3, the stator coil 114C2 cannot be accommodated inside the split stator cores 114T2 and 114T3. This is because the outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the split stator cores 114T2 and 114T3. The thickness of the gap 114a2 is about 0.2 mm.

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。   In the case of the configuration of the stator of the comparative example shown in FIG. 5B, the heat conduction path for heat generation from the stator coil 114C2 is as follows: 1) Adhesive 114d1-epoxy plate 114p2-adhesive 114p2-split stator core 114T2, 2) Adhesive 114d1-epoxy plate 114p3-adhesive 114p3-split stator core 114T3, 3) Adhesive 114d1-insulating sheet 114s-gap 114a2-split stator core 114T2, 114T3.

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。   Here, the third path has a gap 114a2 in the middle, and therefore has a lower heat transfer property than the other paths. Looking at the first and second paths, the thermal conductivity of the epoxy plates 114p2 and 114p3 is as low as 0.2 to 0.6 W / mK as described above. Further, the adhesives 114p1, 114p2, and 114p3 are smaller than the thermal conductivity of the epoxy plate when epoxy-based adhesive is used. The reason is that voids are generated in the cured adhesive. The void generation rate of the adhesive was found to be 13 to 60% as a result of the test. Accordingly, the thermal conductivity of the adhesives 114p1, 114p2, 114p3 is significantly lower than 0.2 W / mK.

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。   On the other hand, in the case of the present embodiment shown in FIG. 5A, the heat conduction path of heat generated from the stator coil 114C2 is 1) resin 114R-adhesive 114AD-divided stator core 114T2, 2) resin 114R- There are divided stator cores 114T3, 3) resin 114R, gap 114a and divided stator core 114T2.

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。   Here, the thermal conductivity of the first path is much lower than 0.2 W / mK because the adhesive 114AD is present in the middle. On the other hand, the thermal conductivity of the second path is 1 W / mK or higher because the resin 114R is in direct contact with the split stator core 114T3, and is, for example, 5 W / mK, which is higher than that of the first path. Also, it can be made larger than the comparative example shown in FIG.

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。   With the above configuration, in this embodiment, it is possible to provide a continuous path from the coil 114C to the split stator core 114T by the heat conductive resin 114R. As a result, the minute gaps at the boundary of the insulator and the contact thermal resistance can be reduced as much as possible and the heat dissipation can be improved.

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。
Next, the manufacturing process of the stator in the cylindrical linear motor of this embodiment is demonstrated using FIGS.
6-8 is process drawing which shows the manufacturing method of the stator in the cylindrical linear motor of one Embodiment of this invention. The same reference numerals as those in FIG. 5 indicate the same parts.

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。   First, a method for forming the stator coil 114C2 will be described with reference to FIG.

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。   First, a copper wire having an enamel coating on its surface is wound around a bobbin or the like to form a solenoidal coil 114C2. The strand (copper wire) used for the coil 114C2 may be a round wire or a flat wire. Note that a self-bonding wire may be used as the element wire and self-bonding may be performed by energization heating. Thereby, the shape loss at the time of shaping | molding of coil 114C2 can be prevented. However, some voids may be generated during self-bonding by the self-bonding line. Therefore, it is better not to use the self-bonding wire when it is desired to increase the energization current. On the other hand, by using the self-bonding wire, it is possible to prevent the deformation of the coil 114C2 when it is formed, so that formability is improved and assembly workability is improved.

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。   Next, in order to ensure insulation between the armature coil 114C2 and the stator core 114, an insulating film 602 made of a heat conductive resin is formed on the surface of the armature coil 114C2. Moreover, the convex part 601 is formed in two surfaces facing the division | segmentation stator core 114T2 shown in FIG. The insulating coating 602 and the convex portion 601 are integrally formed. This is the primary impregnation.

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。   The primary impregnation method is pressure molding such as transfer molding or injection molding, and a heat conductive resin is infiltrated between the coils 114C2. Thereby, generation | occurrence | production of a void is eliminated, the contact thermal resistance between the coil 114C2 and a stator core can be reduced, a micro space | gap can also be decreased, and heat dissipation can be improved.

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。   Note that the convex portion 601 has a cylindrical shape. The dimensions of the convex portion 601 are, for example, a diameter of 1.0 mm and a height t1 of about 0.1 mm. In addition, it is good also considering the shape of a convex part as a rectangular parallelepiped shape. The dimensions at that time are, for example, about 1 × 1 × 0.1 mm. The thickness t2 of the insulating coating 602 on the surface of the stator coil 114C2 is about 0.4 mm including the height of the convex portion 601. Since the thickness t2 of the insulating coating 602 and the convex portion 601 is an insulation distance between the armature winding and the stator core, insulation can be ensured according to the applied voltage. When the interval between the convex portions 601 is set as large as possible, it is difficult for impregnation defects to occur during main impregnation between the coil core described later.

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。   Although the insulating coating 602 and the convex portion 601 are formed of the heat conductive resin on the coil 114C2, the insulating coating 602 and the convex portion 601 may be formed on the stator core.

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。   In order to secure another insulating property, a spacer or the like may be attached to the coil 114C2 without securing the primary impregnation for the purpose of emphasizing workability, thereby securing an insulating distance. However, since a contact thermal resistance corresponding to the contact area of the spacer is generated, it should be made as small as possible to ensure heat dissipation.

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。   Next, a fixing process between the stator coil 114C2 and the divided stator core 114T3 will be described with reference to FIG.

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。   The stator coil 114C2 with an insulating coating manufactured in the primary impregnation step described with reference to FIG. 6 is placed in the recess of the split stator core 114T3. A mold mold (a mold designed so as to be molded between the cores on one side of the coil; here referred to as “main impregnation mold” or “secondary mold”) is prepared. The stator core 114 in which the coil 114C2 is housed in the secondary mold is fitted, and the entire coil-one-side core is impregnated with the heat conductive resin 114R again. Also at this time, a high pressure impregnation method such as transfer molding or injection molding is employed. Thereby, insulation defects such as voids can be prevented and the contact thermal resistance can be reduced.

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。   The path of resin impregnation during secondary molding is as shown by the arrows in FIG. Note that the direction of the arrow may be reversed. In this method, since resin impregnation is performed only on one side of the stator core 114, resin impregnation is possible from the axial direction as shown in FIG.

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。   Generally, when resin impregnation is performed after the split stator cores 114T on both sides are assembled, resin impregnation is performed in the radial direction from the inside. However, when the motor diameter is large, impregnation defects often occur. Also, in an ordinary mold motor (open in the other direction), since the insulator and the stator core are impregnated with resin, they often become obstacles during resin impregnation and the resin is not impregnated up to the gap between the coils 114C2. is there. As a result, voids and peeling are likely to occur, and heat dissipation characteristics and insulation characteristics are degraded.

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。   On the other hand, as in this embodiment, if the impregnation process is made into two stages and the resin impregnation is applied only to the winding coil by primary impregnation, it depends on the structure of the rotating electric machine (other-direction open type) or linear motor. In addition, the resin 114R can be impregnated up to the gap between the stator coils 114C2 to reduce voids. In addition, since the work of winding the insulating sheet 114R or the like is eliminated, the work time can be shortened and mass production is possible.

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。   However, an insulating sheet 503 as shown in FIG. 5 (B) is partially wound around a portion where the electric field is high and high insulation is required, such as a lead portion of a linear motor, to ensure a necessary insulation distance. Is also good.

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。   Next, the manufacturing process of the stator core 114T will be described with reference to FIG.

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。   A set in which the stator coil 114C2 is fixed to one side of the stator core 114T3 as described in FIG. In the example shown in FIG. 8, a stator coil 114C2 fixed to one side of the stator core 114T3 constitutes one set.

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。   In the example shown in FIG. 8, a first set consisting of a stator coil 114C2 fixed to one side of a stator core 114T3 and a second set consisting of a stator coil 114C1 fixed to one side of a stator core 114T2. A set is shown.

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。   In the second set of the stator coil 114C1 and the stator core 114T2, the stator coil 114C2 and the stator coil 114T3 are formed on the inner surface of the stator core 114T2 where the stator coil 114C1 is not fixed. The first set of stator coils 114C2 is bonded by an adhesive 114AD.

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。   The adhesive 114AD used at this time is selected to be excellent in fixing. Since the heat conductivity is ensured by the resin impregnated on the opposite side, the thermal conductivity of the adhesive 114AD may be low.

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。   In place of the adhesive 114AD, a heat conductive sheet may be interposed between the stator core 114T2 and the stator coil 114C2. Thereby, the heat generated by the stator coil 114C1 can be radiated not only from the stator core 114T3 but also from the stator core 114T2 side. As described with reference to FIG. 1, the stator core 114 </ b> T is housed in the stator case 112. Therefore, the stator core 114T2 and the stator coil 114C2 are fixed to each other by being housed in the stator course 112 with the heat conductive sheet sandwiched between the stator core 114T2 and the stator coil 114C2. It can be adhered.

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。
Next, the relationship between the temperature of the stator coil and the resin thermal conductivity in the cylindrical linear motor of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the relationship between the temperature of the stator coil and the resin thermal conductivity in the cylindrical linear motor of one embodiment of the present invention.

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。   In FIG. 9, the horizontal axis indicates the thermal conductivity of the resin used for fixing the stator coil, and the vertical axis indicates the temperature increase rate of the stator coil.

リニアモータの出力密度が5W/cm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。 In order for the output density of the linear motor to be 5 W / cm 3 , the resin thermal conductivity needs to be 1 W / mK or more. In this embodiment, as the heat conductive resin impregnated in the primary impregnation and the secondary impregnation, those having a thermal conductivity of 5 W / mK are used. As a result, the temperature rise reduction rate was 23%.

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。   The resin used for the primary impregnation and the secondary impregnation may be different. For example, it is possible to easily fill the resin between the coils 114C2 by applying a resin having a good spiral flow for the primary impregnation, and it is also possible to apply a resin that places importance on thermal conductivity for the secondary impregnation.

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。   With the above configuration, according to the present embodiment, heat dissipation can be improved by providing a continuous heat transfer path of the heat conductive resin from the stator coil to the stator core. As a result, the output density can be improved by 10% compared to the conventional case.

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。   Next, the configuration and manufacturing method of a cylindrical linear motor according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, as a cylindrical linear motor, an electromagnetic suspension used for railways, automobiles, and the like will be described as an example. The basic configuration of the cylindrical linear motor according to the present embodiment is the same as that described with reference to FIGS. However, the shape of the split stator core is different from that shown in FIGS. Moreover, the manufacturing method of the stator in the cylindrical linear motor of this embodiment is the same as what was demonstrated in FIGS.

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。   FIG. 10 is a process diagram showing a method for manufacturing a stator in a cylindrical linear motor according to another embodiment of the present invention. In addition, the process demonstrated in FIG. 6 is the same also in this embodiment.

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。   In the present embodiment, the stator core is divided into a larger shape on the side impregnated with resin. That is, for example, the split stator core that houses the stator coil 114C2 includes a split stator core 114T ′ and a split stator core 114T ″. The split stator core 114T ″ is substantially L-shaped. The two surfaces of the stator coil 114C2 are impregnated with the resin so as to come into contact with the divided stator core 114T ″. As a result, the area in contact with the resin is increased, so that the heat dissipation can be improved. It should be noted that the impregnation failure is likely to occur because the impregnation path is long, and the division dimension is not limited to the example shown in the figure, and may be set to be long or short.

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。
According to this embodiment, heat dissipation can be improved by providing a continuous heat transfer path of the heat conductive resin from the stator coil to the stator core.

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。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cylindrical linear motor according to an embodiment of the present invention. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 図1の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 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。It is a top view which shows the structure of the coil used for the cylindrical linear motor by one Embodiment of this invention. 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。It is sectional drawing which shows the detailed structure of the stator in the cylindrical linear motor of one Embodiment of this invention. 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。It is process drawing which shows the manufacturing method of the stator in the cylindrical linear motor of one Embodiment of this invention. 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。It is process drawing which shows the manufacturing method of the stator in the cylindrical linear motor of one Embodiment of this invention. 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。It is process drawing which shows the manufacturing method of the stator in the cylindrical linear motor of one Embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing of the relationship between the temperature of the stator coil and resin thermal conductivity in the cylindrical linear motor of one Embodiment of this invention. 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。It is process drawing which shows the manufacturing method of the stator in the cylindrical linear motor by other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Cylindrical linear motor 110 ... Stator 112 ... Stator case 114 ... Stator core 114C ... Coil 114P ... Auxiliary salient pole 114R ... Thermal conductive insulating resin 114T ... Split stator core 118 ... Stator inner case 130 ... Movement Child

Claims (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。
A linear motor having a cylindrical stator and a movable element arranged on the inner periphery of the stator and movable in the axial direction of the cylindrical shape,
The stator is
A split stator core divided into a plurality of parts in a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical shape;
A stator coil formed in an annular shape and disposed in a plurality of slots formed when the plurality of divided stator cores are combined; and
A heat conductive insulating resin that is filled between the strands constituting the stator coil and that fixes and fixes one of the stator coils to one of the divided stator cores by pressure molding. Features a linear motor.
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。
The linear motor according to claim 1,
The linear motor according to claim 1, wherein the heat conductive insulating resin is obtained by kneading a non-magnetic powder in a resin.
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。
The linear motor according to claim 1,
The thermally conductive insulating resin is
A first thermally conductive insulating resin filled between the strands constituting the stator coil;
A linear motor comprising a second thermally conductive insulating resin that fills and fixes one stator coil to one divided stator core by pressure molding.
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。
The linear motor according to claim 3,
A convex portion is formed on a surface of the surface of the first thermally conductive insulating resin that faces the one divided stator core.
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。
The linear motor according to claim 1,
The linear motor according to claim 1, wherein the one stator coil is adhered to another one of the divided stator cores with an adhesive or in close contact with a heat conductive sheet.
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。
The linear motor according to claim 1,
The linear conductive motor characterized in that the heat conductive insulating resin forms a heat transfer path from a strand forming the armature coil to the split stator core on one side.
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。
A method for manufacturing a stator core in a linear motor having a cylindrical stator and a movable element that is arranged on an inner periphery of the stator and is movable in the axial direction of the cylindrical shape,
The stator is
A split stator core divided into a plurality of parts in a direction perpendicular to the axial direction of the cylindrical shape;
A stator coil formed in an annular shape and disposed in a plurality of slots formed when the plurality of divided stator cores are combined,
A first step of impregnating between the strands constituting the stator coil with a heat conductive insulating resin;
And a second step of filling and fixing one of the stator coils to one of the divided stator cores by pressure molding using a heat conductive insulating resin.
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