特許 7045144 １次部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-23

(45)【発行日】2022-03-31

(54)【発明の名称】１次部材

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20220324BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2017126013

(22)【出願日】2017-06-28

(65)【公開番号】P2018007547

(43)【公開日】2018-01-11

【審査請求日】2020-03-27

(31)【優先権主張番号】16176655.5

(32)【優先日】2016-06-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】502149218

【氏名又は名称】エテル・ソシエテ・アノニム

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100120112

【氏名又は名称】中西 基晴

(72)【発明者】

【氏名】ホセ・マヌエル・フェルナンデス・ゴンサウヴェス

(72)【発明者】

【氏名】シルヴィア・シュチュキエビッチ

【審査官】島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１５７２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２７５３３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ４１／０３

Ｈ０２Ｋ ９／１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄芯のないリニアモータの１次部材であって、該１次部材が、複数の冷却プレート（K）と、該冷却プレート（Ｋ）の間に配置された複数のコイル（Ｃ）とを備え、前記冷却プレート（Ｋ）のエッジ領域に冷却媒体を供給するための接続部材（Ａ）が延在し、該接続部材（Ａ）にそれぞれの冷却プレート（Ｋ）が接続されている１次部材において、
前記冷却プレート（Ｋ）の前記接続部材（Ａ）が、前記冷却プレート（Ｋ）に対して垂直方向に重なり合っており、１次部材（Ｐ）の端面には、前記冷却プレート（Ｋ）のための共通の接続領域（Ｂ）が生じ、該接続領域には冷却媒体のための分配ヘッド（Ｖ）が解除可能に接続されており、
前記接続部材（Ａ）が、冷却プレート（Ｋ）を収容するために単独でも十分に深いか、または向かい合った接続部材（Ａ）の凹部（Ａ５）と合わせて十分に深い凹部（Ａ５）を備えることを特徴とする鉄芯のないリニアモータの１次部材。

【請求項2】

請求項１に記載の１次部材において、
前記分配ヘッド（Ｖ）が凹部（Ｖ１）を備え、前記分配ヘッド（Ｖ）を２つの異なる方向に前記接続部材（Ａ）に接続することができるように、前記凹部に孔部（Ｖ２）および冷却媒体開口部（Ｖ３）が配置されている１次部材。

【請求項3】

請求項１または２に記載の１次部材において、
前記分配ヘッド（Ｖ）がねじ（Ｓ１）によって、前記接続部材（Ａ）の前記接続領域（Ｂ）に接続されている１次部材。

【請求項4】

請求項１から３までのいずれか一項に記載の１次部材において、
それぞれの前記冷却プレート（Ｋ）が付属の前記接続部材（Ａ）にはんだ付けされている１次部材。

【請求項5】

請求項１から４までのいずれか一項に記載の１次部材において、
前記冷却プレート（Ｋ）が、相互にはんだ付けされた２つのプレート（Ｋ２，Ｋ３）によって構成されており、該プレートが冷却媒体のための通路を備える１次部材。

【請求項6】

請求項５に記載の１次部材において、
全ての前記冷却プレート（Ｋ）の冷却媒体のための通路が等しく延在している１次部材。

【請求項7】

請求項１から６までのいずれか一項に記載の１次部材において、
２つの冷却プレート（Ｋ）の間隔が、冷却プレート（Ｋ）の両方の接続部材（Ａ）のうち、両方の冷却プレート（Ｋ）の間に配置されている一方の接続部材（Ａ）の厚さによって決定され、両方の接続部材（Ａ）のうち他方の接続部材（Ａ）が両方の冷却プレート（Ｋ）の外部に配置されている１次部材。

【請求項8】

請求項１から６までのいずれか一項に記載の１次部材において、
２つの前記冷却プレート（Ｋ）の間隔が、該冷却プレート（Ｋ）の両方の前記接続部材（Ａ）の厚さによって決定されており、両方の接続部材（Ａ）が、両方の冷却プレート（Ｋ）の間に相互に隣接して配置されている１次部材。

【請求項9】

請求項７または８に記載の１次部材において、
前記１次部材（Ｐ）の、前記接続領域（Ｂ）に向かい合った側に、スペーサ（Ｄ）が配置されており、該スペーサ（Ｄ）が、前記接続部材（Ａ）の厚さに対応する間隔をおいて２つの前記冷却プレート（Ｋ）をそれぞれ保持する１次部材。

【請求項10】

請求項９に記載の１次部材において、
前記スペーサ（Ｄ）が円筒状である１次部材。

【請求項11】

請求項１０に記載の１次部材において、
前記冷却プレート（Ｋ）が開口部（Ｋ１）を備え、前記スペーサ（Ｄ）が前記開口部（Ｋ１）に挿入可能であり、円筒軸線を中心とした９０°の回動により係止可能である１次部材。

【請求項12】

請求項１１に記載の１次部材において、
前記冷却プレート（Ｋ）の前記開口部（Ｋ１）の縁部が、前記スペーサ（Ｄ）の端部（Ｄ２）の溝に係合し、スペーサ（Ｄ）および冷却プレート（Ｋ）が、係止された状態で形状に基づいて相互に結合されている１次部材。

【請求項13】

請求項１２に記載の１次部材において、
前記冷却プレート（Ｋ）のそれぞれ外側に位置するプレート（Ｋ２）が、円形部分の形状の開口部を備え、それぞれ内側に位置するプレート（Ｋ３）がＵ字形の開口部を備える１次部材。

【請求項14】

請求項１１から１３までのいずれか一項に記載の１次部材において、
前記スペーサ（Ｄ）の面取り部（Ｄ１）が、係止された状態で前記冷却プレート（Ｋ）のエッジと同一平面上に並ぶ１次部材。

【請求項15】

極性が交互に代わる磁石からなるレールを有する２次部材と、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の１次部材とを備えるリニアモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄を含まないリニアモータの１次部材もしくはこのような１次部材を備えるリニアモータに関する。このようなリニアモータは、高精度の位置決めを必要とする用途において利点を有する。なぜなら、１次部材の鉄芯が不要であることにより、不都合なコギングトルクが防止されるからである。しかしながら、鉄芯なしに大きい動力を引き起こせるようにするためには、できるだけ大きいコイル電流が必要であり、このようなコイル電流は、コイルを良好に冷却することによってのみ得られる。

【背景技術】

【0002】

米国特許第５，９９８，８８９号明細書により、それぞれ冷却媒体によって貫流される２つの冷却プレートの間に、鉄芯のないリニアモータのコイルを配置することが知られている。このために、冷却プレートのエッジ領域には冷却媒体を供給するための接続部材が延在し、それぞれの冷却プレートはこの接続部材に接続されている。しかしながら、このような１次部材の組付けおよび製造にはかなりの手間がかかる。なぜなら、接続部材は、１次部材の向かい合った端部に位置し、したがって、冷逆媒体のための別個の供給管路および排出管路に接続される必要があるからである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許第５，９９８，８８９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、特に簡単に組付けられるリニアモータのための１次部材を形成することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この課題は、請求項１に記載の装置によって解決される。請求項１に従属する請求項によりこの装置の利点が明らかである。

【0006】

鉄芯のないリニアモータの１次部材であって、冷却プレートの間に配置された複数のコイルを備え、冷却プレートのエッジ領域には冷却媒体を供給するための接続部材が延在し、それぞれの冷却プレートはこの接続部材に接続されている。冷却プレートの接続部材は、冷却プレートに対して垂直方向に重なり合っており、１次部材の端面には、冷却プレートのための共通の接続領域が生じ、この場合、この接続領域には冷却媒体のための分配ヘッドが解除可能に接続されている。

【0007】

したがって、１次部材には単一の供給管路および単一の排出管路を介して冷却媒体（例えば水）を供給することができ、これらの管路は単一の分配ヘッドに接続される。この分配ヘッドは、冷却プレートへの冷却媒体の供給を行う。

【0008】

この場合、分配ヘッド、固定用ねじのための対応する孔部、および冷却媒体通路は、分配ヘッドを２つの異なる方向に取り付けることができるように構成されている。好ましくは、分配ヘッドは、冷却プレートの接続部材もしくは冷却プレートの接続領域を収容する凹部によっても組付けを容易にする。

【0009】

冷却プレートは、冷却媒体のための通路を備える２つのプレートによってそれぞれ構成されており、これらプレートは相互にはんだ付けされている。接続部材も冷却プレートにはんだ付けされている。このようなはんだ付け結合部は極めて長期間にわたり安定的である。冷却プレートおよび接続部材により形成された構成ユニットは、密閉性を極めて良好に前もって試験することができるので、後になってこれらのユニットから冷却媒体が漏出することは考えにくい。漏出は、むしろ分配ヘッドの領域で生じるが、この領域はメンテナンス時にアクセスしやすく、したがって、例えば接続部材と分配ヘッドとの間のシールリングを簡単に交換することができる。

【0010】

本発明のさらなる実施例および利点を図面に基づいて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】１次部材の分解図である。

【図2】１次部材の側面図である。

【図3】付属の接続部材を備える２つの冷却プレートを示す図である。

【図4】接続部材のための２つの異なる構成を示す図である。

【図5】冷却プレートの間にスペーサが挿入されたところを示す図である。

【図6】冷却媒体回路に１次部材を接続するための異なる可能性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１および図２は、本発明による１次部材Ｐを示す。図１の分解図では、１次部材Ｐの構成が特によく示されている。

【0013】

非磁性のステンレス鋼からなる２つの冷却プレートＫの間には、３つの平坦なコイルＣが配置されており、コイルＣのコイル軸線は冷却プレートＫに対して垂直方向である。コイルＣは、ポリアミドシートなどのように、絶縁耐力があるが、良好に熱を伝導する材料の層によって、冷却プレートＫに対して絶縁されている。リニアモータは、一般に３つの位相によって作動されるので、１次部材Ｐの内部には３または３の整数倍の数のコイルＣが設けられている。個々の冷却プレートＫは、上述のように、冷却媒体のための通路を備える２つのプレートＫ２，Ｋ３によってそれぞれ構成されており、これらプレートＫ２，Ｋ３は相互にはんだ付けされている。プレートＫ２，Ｋ３は図２の側面図に示されている。実施例では、それぞれ２つの冷却プレートＫおよびその間に配置された層のコイルＣが示されている。複数層のコイルＣ、および対応してより多くの冷却プレートＫをサンドイッチ状に構成することも可能である。

【0014】

好ましくは、同様に非磁性のステンレス鋼により作製された接続部材Ａがそれぞれ冷却プレートＫにはんだ付けされている。これらの接続部材Ａは、冷却プレートＫのエッジに沿って、好ましくは、１次部材Ｐの移動方向に位置するエッジに沿って延在している。接続部材Ａは冷却プレートＫの冷却通路を接続領域Ｂに接続し、この接続領域Ｂを介して冷却媒体を供給もしくは排出することができる。冷却プレートＫは、冷却プレートＫに対して垂直方向に関して重なり合っており、合同である。個々のプレートＫ２、Ｋ３にエッチングまたはフライス加工された冷却プレートＫの内部の冷却通路は同じであり（すなわち、好ましくは同様に合同であり）、全てのコイルＣのためにできるだけ良好な放熱を確保する。

【0015】

両方の冷却プレートＫの接続部材Ａは相互に並列に位置し、共通の接続領域Ｂが１次部材Ｐの端面に生じる。この共通の接続領域Ｂは、両方の冷却プレートＫの冷却媒体入口および冷却媒体出口のための開口部と、分配ヘッドＶを固定するためのねじ山を有する孔部とをそれぞれ備える。

【0016】

この分配ヘッドＶは、冷却媒体を冷却プレートＫに一様に分配する。このために、分配ヘッドＶは、シールリングＲを介して接続部材Ａのそれぞれの接続部に結合される冷却媒体出入口としての複数の冷却媒体開口部Ｖ３と、固定ねじＳ１を差し込む孔部Ｖ２とを備え、固定ねじＳ１は、接続部材Ａの対応するねじ山付き孔部にねじ込まれる。この場合、それぞれの冷却媒体開口部Ｖ３は、側方に配置されたそれぞれ２つのねじＳ１を有し、これによりシールリングＲに一様に押圧力を加えることができる。

【0017】

さらに分配ヘッドＶは、共通の接続領域Ｂを収容することができるように構成された凹部Ｖ１を備える。これにより、分配ヘッドＶの組付けが容易になる。なぜなら、凹部は、分配ヘッドＶの冷却媒体開口部Ｖ３、シールリングＲ、および孔部Ｖ２が、接続部材Ａの接続領域Ｂに対して正しく位置決めされるようにする役割を果たすからである。

【0018】

分配ヘッドＶは、凹部Ｖ１、孔部Ｖ２、および冷却媒体開口部Ｖ３に関して、分配ヘッドＶを２つの異なる方向に取り付けることができるように構成されている。したがって、２つの冷却媒体接続部Ｍには、用途に応じて２つの異なる側から供給を行うことができる。

【0019】

図２には、接続部材Ａのさらに好ましい詳細が示されている。冷却プレートＫの厚さ（冷却プレートの平面に対して垂直方向）は、製造条件として特に定義されておらず、所定の許容差がある。したがって、接続部材Ａは、それぞれの場合に冷却プレートＫの厚さを収容できる深さの凹部Ａ５を備える。この場合、図２に示すように、凹部Ａ５は、別の接続部材Ａの対応する凹部Ａ５が向かい合っている場合には冷却プレートＫの半分の厚さを収容してもよいし、または凹部Ａ５は冷却プレートＫの厚さ全てを収容してもよい。したがって、両方の冷却プレートＫの間隔は、接続部材Ａの厚さによって正確に決定されており、したがって、冷却プレートＫの正確な厚さは、１次部材Ｐの外寸のためには本質的ではない。このような１次部材Ｐは、一般にできるだけ近くで２次部材（極性が交互に代わる磁石を有する磁石レール）に沿ってガイドされるか、または２つの磁石レールの間を通ってガイドされるので、このことは重要である。

【0020】

図３は、組立前の２つの冷却プレートＫおよび冷却プレートの接続部材Ａのみを示す。次に構成部材の詳細を説明する。

【0021】

図３の両方の接続部材Ａは、１次部材Ｐの組立てを容易にする特徴を備える。図示のように、接続部材Ａはそれぞれ両側に凹部Ａ５を備え、組み立てられた場合にこれらの２つの凹部Ａ５は、冷却プレートＫの厚さが許容差範囲の上限にある場合であっても冷却プレートＫを収容するために十分なスペースを形成する。

【0022】

円筒状の突起Ａ２（例えば、対応する孔部に圧入されるピン）が、両方の接続部材Ａのいずれか一方から突出し、他方の接続部材Ａの対応する切欠きＡ３、Ａ４に係合する。このために、図示の実施例では孔部Ａ３および長孔部Ａ４が設けられている。代替的に、製造許容差を補正するために接続部材を位置決めする場合に所定の自由度を得るために、２つの長孔部を使用してもよい。このことは、共通の接続平面が生じるように両方の接続部材Ａを接続領域Ｂで整列するためには特に有効である。したがって、両方の接続部材Ａが接続領域Ｂにおいて分配ヘッドに接触するように、まず分配ヘッドＶを固定するためにねじＳ１を締め付けることができ、次いで接続部材Ａを相互に結合するためにねじＳ２を締め付けることができる。

【0023】

接続部材Ａはそれぞれ４つの孔部Ａ６を備え、これらの孔部Ａ６のうち、それぞれ連続する２つの孔Ａ６のいずれか一方がねじ山を有し、両方の接続部材Ａは、図１に示したねじＳ２によって相互に固定することができる。接続領域Ｂに向かい合って、凹部Ａ５の領域に位置する孔部Ａ６はリング状の隆起部Ａ８によって包囲されており、これにより、この領域における接続部材Ａの間隔が調節され、冷却プレートＫを収容するための凹部Ａ５が保持される。したがって、ねじＳ２を締め付ける場合に冷却プレートＫが挟まれることはない。

【0024】

１次部材Ｐを固定するために、接続部材Ａは互いに上下に位置する２つの孔部Ａ７をそれぞれ備え、これらの孔部のうちそれぞれ１つの孔部はねじ山を含む。したがって、後ろ側からナットを取り付ける必要なしに、ねじによって１次部材Ｐを一方側から顧客アプリケーションに結合することができる。これにより狭い状況において１次部材Ｐの取付けが容易になる。

【0025】

接続部材Ａには、さらに１次部材Ｐの質量を低減するためのポケットＡ１がフライス加工されている。

【0026】

冷却プレートＫには、さらに接続部材Ａに向かい合ったエッジには、スペーサＤを収容するための開口部Ｋ１が設けられている。これらのスペーサＤおよびスペーサの組付けについては以下に詳しく説明する。

【0027】

図４には、接続部材Ａを配置するための２つの異なる実施例が示されている。右側の実施例は、これまでの図面に対応している：２つの冷却プレートＫの間に、両方の冷却プレートＫのいずれか一方の接続部材Ａが位置し、他方の接続部材Ａは両方の冷却プレートの外側に位置する。１次部材Ｐの接続部材Ａの領域は、２次部材の磁石の近くをガイドされる必要がなく、一般に１次部材から突出しているので、問題はない。冷却媒体のための個々の通路は次に説明する実施形態の場合よりも大きい横断面を備えていてもよく、したがって、流体抵抗が小さくてもよい。

【0028】

図４の左側の実施例では、２つの冷却プレートＫの両方の接続部材Ａは両方の冷却プレートＫの間に位置する。したがって、１次部材Ｐは、接続領域ＢにおいてコイルＣの領域と同様に幅が狭く、このことは、幾つかの用途では構造的な利点となり得る。しかしながら、冷却通路のためにはより小さい横断面のみが使用できる。

【0029】

図５に基づいて、冷却プレートＫの間へのスペーサＤの挿入を詳細に説明する。このスペーサＤは、押圧力が加えられた場合にも、引っ張り力が加えられた場合にも、冷却プレートＫの間隔を保持する必要がある。ねじ結合部はこの箇所において１次部材Ｐから側方に突出することがあるが、特殊なスペーサＤのおかげで防止される。

【0030】

冷却プレートＫの開口部Ｋ１は、それぞれ外側に位置する冷却プレートＫのプレートＫ２においてはいずれにせよ、円形であり、冷却プレートＫのエッジと交差し、これにより円形部分の形状が生じる。スペーサＤは円筒体の基本形状を備え、円筒体の半径は、外側に位置するプレートＫ２の円形の開口部の半径に対応している。

【0031】

図５に示すように、スペーサＤの端部Ｄ２は、開口部Ｋ１に挿入できるように構成されている。スペーサの９０°の回動後には、スペーサＤの面取り部Ｄ１は冷却プレートＫのエッジと同一平面をなし、したがってスペーサＤは突出しない。この場合、面取り部Ｄ１は、外側のプレートＫ２の開口部Ｋ１の切断された円形部分に対応する。

【0032】

開口部Ｋ１およびスペーサＤの端部Ｄ２は、９０°の回動後に冷却プレートＫとスペーサＤとの間の形状に基づいた結合が生じるように構成されている。スペーサＤはこの位置で係止されており、この位置ではもはやスペーサを開口部Ｋ１から引き出すか、または側方から押し出すことはできない。このために、図示のように両方のプレートＫ２，Ｋ３の両方の開口部Ｋ１は異なる形状を備えている。すなわち、それぞれ内側に位置するプレートＫ３の開口部は、円形とは異なり、スペーサＤの端部Ｄ２の溝に対応する幅の狭いＵ字形状を有し、９０°の回動後に形状に基づいた結合が生じる。この場合、溝は、冷却プレートＫの内側のプレートＫ３の厚さに対応する幅を有する。

【0033】

同様に冷却プレートＫに対して垂直方向には、スペーサＤは冷却プレートＫから外側に突出していない。このことは、冷却プレートＫはコイルＣ、すなわち磁石を備える２次部材に近いため好ましい。

【0034】

１次部材Ｐの組付けが終了した後に、内部に位置するコイルＣの周囲のフリースペースには、良好に熱を伝導する鋳込み材が真空下に鋳込まれる。

【0035】

最後に図６は、分配ヘッドＶを１８０°だけ、回動した２つの位置で、接続部材Ａもしくは接続領域Ｂに取り付けることができることをさらに示している。真っ直ぐな、もしくは角度を付けた冷却媒体接続部Ｍと一緒に、冷却装置を取り付けるための多数の実施形態を構成することができ、これにより冷却媒体の供給部の空間的な構成に関して大きい柔軟性が生じる。分配ヘッドＶは簡単に取り外すこともでき、修理は、密閉されていない場合には、例えばシールリングＲを交換することにより簡単に行うことが可能である。

【符号の説明】

【0036】

Ａ 接続部材
Ａ１ ポケット
Ａ２ 突起
Ａ３ 孔部
Ａ４ 長孔部
Ａ５ 凹部
Ａ６ 孔部
Ａ７ 孔部
Ａ８ 隆起部
Ｂ 接続領域
Ｃ コイル
Ｄ スペーサ
Ｄ１ 端部
Ｄ２ 端部
Ｋ 冷却プレート
Ｋ１ 開口部
Ｋ２ プレート
Ｋ３ プレート
Ｍ 冷却媒体接続部
Ｐ 一次部材
Ｒ シールリング
Ｖ 分配ヘッド
Ｖ１ 凹部
Ｖ２ 孔部
Ｖ３ 冷却媒体接続部、冷却媒体出入口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】