JPH05336703A - リニアモータの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、フレ−ム５で固定された鉄心６と
コイル７から成るリニアモ−タの一次側可動子の鉄心６
の両側面よりコイル端部７ａ、７ｂを覆う冷却ダクト８
ａ、８ｂと、冷却ダクト８ａ、８ｂに取り付けられる送
風機２ａ、２ｂと、冷却ダクト８ａ、８ｂをオリフィス
４ａ、４ｂを介して連結させる連結ダクトと、連結ダク
ト３に設けられ、送風機２ａ、２ｂの異常を検知するセ
ンサ−１０とから構成される。 【効果】 本発明によれば、リニアモ−タの冷却装置の
設置面積を大きくすることなく２つの送風機の異常を１
つのセンサ−で検知が可能になるとともにコイルの冷却
を確実にし、コイルの焼損を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両を駆動するリニア
モータを送風機により強制冷却するリニアモータの冷却
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、大都市などへの中央集中に伴い、
大量輸送の交通機関として地下鉄等の限られた空間内で
の車両輸送が注目されており、またその交通機関の駆動
方式として車両用リニアモータの開発、研究が進んでい
る。

【０００３】電動機の駆動によって走行する車両は、車
輪とレールとの粘着によって推進力を得ている。これに
対して、リニアモータの駆動によって走行する車両は車
輪とレールとの粘着には無関係に車両の推進力を得てい
る。

【０００４】したがってリニアモータの駆動による車
両、例えばリニアモータ駆動電気車は、車輪の空転・滑
走や機械的騒音などの問題がなくなり、また高加速、高
減速が得られるなど多くの利点がある。またリニアモー
タの採用により車両の小形化やモータのメンテナンスフ
リーなどが可能になる。

【０００５】ここでリニアモータ駆動電気車の駆動原理
について図６を用いて説明する。

【０００６】図６はリニアモータ駆動電気車の正面図で
ある。

【０００７】リニアモータは原理的には回転形誘導電動
機と同じである。リニアモ−タ１次側の可動子１は回転
形誘導電動機と同様に鉄心６とコイル７との組み合わせ
で構成され、偏平な形状をしている。一方、２次側の回
転子に相当するリアクションプレート23はアルミ板と鉄
板をはり合わせて構成されている。

【０００８】リニアモータ駆動電気車は、２次側のリア
クションプレート23を車両21の軌道22間に設置し、また
１次側の可動子１である鉄心６やコイル７を車両21下部
の台車に装架し、これらの電磁相互作用を推進源として
走行する。

【０００９】ところでリニアモータ１次側の可動子１の
コイル７は、車両21を駆動するため大電流が供給され、
多くの熱を発散している。したがってリニアモータの信
頼性の向上や長期間の運用のためには、コイル７の発熱
をおさえ、焼損を防ぐことが必要である。このためリニ
アモータ１次側の可動子１に冷却装置を設けている。冷
却装置には、自冷方式と電動送風機を用いた強制空冷方
式がある。

【００１０】自冷方式は、電動送風機を用いないため保
守が不要であるが、冷却効率を向上させるために冷却装
置自体が大きくなる欠点がある。

【００１１】一方強制冷却方式は、電動送風機の保守が
必要であるが、電動送風機により送り込まれる冷却風を
コイル７端部に沿って導く冷却風路を設けるだけで良
く、冷却装置を小形にできる。

【００１２】ところで、リニアモ−タ１次側の可動子１
は車両21の下部に装架されるため、冷却装置を設置する
面積に制限がある。従って、強制冷却方式の方が設置面
積が小さく適している。

【００１３】ここで、強制空冷方式を用いた従来のリニ
アモータの冷却装置について、同じく図６を参照して説
明する。リニアモータ１次側の可動子１は多数の細長い
けい素鋼板を積層した鉄心６とコイル７とから構成され
ている。コイル７は、鉄心６の長手方向と直交し、鉄心
６の側面に沿って設けられたスロットに収められてい
る。そしてコイル７端部は鉄心６の両側面より外部に露
出している。

【００１４】一方、リニアモータの冷却装置は送風機と
冷却ダクトによって構成される。冷却ダクトは、鉄心６
の両側面より露出したコイル７の各端部を覆い、鉄心６
の長手方向に沿って冷却風路を形成している。また各冷
却ダクトにはそれぞれ送風機が取り付けられ、送風機に
よって外部から冷却風を吸い込み、そして各冷却ダクト
に冷却風を送り込みコイル７を冷却している。

【００１５】上記した従来のリニアモータの冷却装置
は、鉄心６の両側面より外部に露出したコイル７端部を
それぞれ別々に冷却しており、それぞれが独立した送風
機と冷却ダクトとを有している。

【００１６】したがって、いずれか一方の送風機が故障
すると、故障した方のコイル７端部が冷却されなくな
り、そのままコイル７に電流が流れるとコイル７が焼損
する恐れがあった。

【００１７】このようなコイル７の焼損を防ぐために、
図５のように送風機２ａ，２ｂとコイル７とを結ぶ中間
部分の冷却ダクト12a,12b に、風速センサーや圧力セン
サーを取り付け、送風機２ａ，２ｂの異常を検知する方
法がある。

【００１８】なお、図５は従来のリニアモータ１次側の
可動子の冷却装置にセンサーを取り付けた状態を示す横
正面図である。

【００１９】なお風速センサーはスイッチと受風板で構
成される。スイッチ部分は冷却ダクト12a,12b の外に設
けられ、コイル７の通電回路に接続される。受風板は冷
却ダクト12a,12b 内に挿入される。そして冷却ダクト12
a,12b 内に冷却風が送られると、その風によって受風板
が押し上げられ水平方向に動き、スイッチを作動させ
る。そしてスイッチの作動でコイル７に電流を供給す
る。

【００２０】また圧力センサーは、冷却ダクト12a,12b
内の圧力を検出する高圧側検出部と大気圧を検出する低
圧側検出部とで構成される。圧力センサーは、冷却ダク
ト12a,12b 内の圧力と冷却ダクト12a,12b 外の圧力とを
比較し、両者の差が設定圧力以下になった場合にスイッ
チを作動させ、コイル７への電流供給を遮断する。

【００２１】これらのセンサー10を冷却ダクト12a,12b
に設けることによって、送風機の故障などで送風が停止
した場合に、送風機の故障を検知でき、リニアモータの
コイル７への通電回路を遮断するなどして、コイル７の
焼損を防ぐことが可能になる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来のリニアモ−タの
冷却装置では、コイル７端部を収容している部分の冷却
ダクトに空間の余裕がないため、センサ10を取り付ける
場合は図５のようにセンサ10取り付け用の冷却ダクト12
ａ，12ｂを追加しなければならない。

【００２３】このため冷却ダクトの長さは約200 〜250m
m 延びてしまう。しかし冷却装置の設置面積には制約が
あり、特に冷却ダクトが横幅方向に長くなると取り付け
が極めて困難になる。また送風機２ａ，２ｂや冷却ダク
トからなる２つの冷却系統が各々独立した構成のため、
センサ10も２個必要になる。

【００２４】本発明は、上記欠点を除去し、冷却装置の
設置面積が大きくならず、また１個のセンサによって２
つの送風機の異常を検知でき、コイルの冷却を確実に
し、コイルの焼損を防ぐリニアモータの冷却装置を提供
することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のリニアモータの冷却装置は、車両の軌道間
に設置されるリニアモータの２次側と所定の間隙をもっ
て、前記車両の下部にリニアモータの１次側が設けら
れ、このリニアモータの１次側を構成する鉄心の両側に
露出するコイルの各端部に沿って冷却風路を個別に形成
する冷却ダクトと、この冷却ダクトに取り付けられ、前
記冷却風路に冷却風を個別に送り込む送風手段と、前記
冷却風路を連結する連結ダクトと、この連結ダクトに設
けられ、前記連結ダクト内の空気状態の変化を検知する
センサーとを具備している。

【００２６】また前記連結ダクトに、通風抵抗を高くす
るしぼり手段で検出領域を形成し、この検出領域に前記
センサを設けている。

【００２７】

【作用】上述した構成によれば、送風手段が両方とも正
常に動作している場合、送風手段は外部から冷却風を吸
い込み、この冷却風を各々に連通している冷却ダクトに
送り込む。そして冷却風は冷却ダクトを通り、コイル端
部を冷却する。この時、各々の冷却ダクト内は一定の圧
力に保たれ、また連結ダクト内も所定の圧力に保持され
る。したがって連結ダクト内の空気状態に変化がないの
で、センサは作動せず、コイルに電流が供給される。

【００２８】一方、２つの送風手段のうちいずれか一方
が故障すると、故障した送風手段に接続する冷却ダクト
に風が送り込まれなくなり、冷却ダクト内の圧力が急激
に下がる。これに伴い正常に動作している送風手段から
冷却風の一部が連結ダクトを通って他方の冷却ダクトに
送り込まれる。

【００２９】このとき、正常に動作している送風手段に
接続する冷却風の流路が増えることになるが、送風手段
はブロア特性により決まった風量しか送り出せない。し
たがって送り込まれる冷却風による圧力は全体的に減少
する。この冷却風による圧力の減少を、連結ダクト内の
空気状態の変化としてセンサが検知して作動し、コイル
への電流供給を遮断する。

【００３０】また、２つの送風手段が両方とも故障した
場合、それぞれの冷却ダクト内の圧力が急激に減少し、
同時に連結ダクト内の圧力も急激に減少する。このよう
な変化を、連結ダクト内の空気状態の変化としてセンサ
が検知し、コイルへの電流供給を遮断する。これにより
コイルの焼損を防止できる。

【００３１】また前記連結ダクトに、通風抵抗を高くす
るしぼり手段で検出領域を形成し、この検出領域に前記
センサを設けている場合は、２つの送風機のうちいずれ
か一方が故障したとき、各々の冷却ダクト内の空気状態
のつりあいがなくなる。この結果、正常に動作している
送風手段からの冷却風の一部が、自分に近い方のしぼり
手段を通過して検出領域に流れ込み、さらにもう一方の
しぼり手段を通って故障した送風機の側の冷却ダクトに
送り込まれる。このとき検出領域内の空気状態はしぼり
手段によって急激に変化する。センサはこの変化を検知
して作動し、コイルへの電流供給を遮断する。

【００３２】２つの送風機がともに故障すると、各々の
冷却ダクト内の圧力が急激に減少し、連結ダクト内の圧
力も減少する。このとき検出領域内の空気状態も急激に
変化する。センサはこの変化を検知して、コイルへの電
流供給を遮断する。これによりコイルの損傷を防止でき
る。

【００３３】

【実施例】本発明の一実施例を図１及び図２を参照して
詳細に説明する。

【００３４】図１は本発明のリニアモータの冷却装置の
平面図であり、図２は図１の横正面図である。

【００３５】リニアモータ１次側の可動子１はフレーム
５に固定される鉄心６とコイル７から構成される。

【００３６】鉄心６の両側面より露出している左右のコ
イル端部７ａ，７ｂは、鉄心６の長手方向に分布し、個
別の冷却ダクト８ａ，８ｂによって別々に覆われてい
る。冷却ダクト８ａ，８ｂは鉄心６の長手方向に沿って
形成され、各コイル端部７ａ，７ｂを個別に冷却する冷
却風路を形成している。また各冷却ダクト８ａ，８ｂの
一端には、各冷却風路に個別に冷却風を送り込む送風手
段として送風機２ａ，２ｂが設けられる。

【００３７】また２つの冷却ダクト８ａ，８ｂを連結す
る連結ダクト３には、通風抵抗を高くするしぼり手段と
してオリフィス４ａ，４ｂが設けられ、２つのオリフィ
ス４ａ，４ｂの間に検出領域を形成している。したがっ
て両冷却ダクト８ａ、８ｂの冷却風路は、オリフィス４
ａ，４ｂで形成された検出領域を通して連結される。ま
た連結ダクト３内の検出領域の上部には圧力センサー10
が設置される。

【００３８】なお冷却ダクト８ａ，８ｂの各々の他端の
下部には、冷却ダクト８ａ，８ｂを通ってきた冷却風を
排出する排出口９ａ，９ｂが設けられる。

【００３９】ここで連結ダクト３の構成を図３を用いて
説明する。なお図３では図１および図２と同一部分には
同一番号を付してある。

【００４０】図３（ａ）は連結ダクトの周辺の平面図で
あり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は
（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【００４１】図３（ｂ）に示すように、連結ダクト３内
には、２枚のオリフィス４ａ，４ｂに挟まれて検出領域
が形成され、その両端は左右の冷却ダクト８ａ，８ｂの
冷却風路に連結している。また冷却ダクト８ａ，８ｂの
一端にフランジ８ａ′，８ｂ′を設け、このフランジ８
ａ′，８ｂ′に送風機２ａ，２ｂが取り付けられる。上
記したように送風機２ａと冷却用ダクト８ａで構成され
る冷却系統と、送風機２ｂと冷却ダクト８ｂで構成され
る冷却系統とは、それぞれ独立した冷却系統を構成して
いる。しかし両冷却系統は連結ダクト３によって互いに
結合されている。また連結ダクト３内の検出領域の上部
には圧力センサー10が設置される。なお圧力センサー10
の高圧側検出部10ａは検出領域内に開口し、連結ダクト
３内の検出領域の圧力を検出する。一方、圧力センサー
10の低圧側検出部10ｂは大気中に開口し、外気の圧力を
検出する。

【００４２】なお、図３（ｃ）に示すように、オリフィ
ス４ａ，４ｂは、冷却風が通過する時、圧力が半分以下
になる程度のしぼり、つまり穴４ａ′，４ｂ′を各々に
あけて形成している。

【００４３】次に上述した構成を有するリニアモータの
冷却装置の動作について説明する。送風機２ａ，２ｂが
運転を開始すると、外部より冷却風を吸い込み、この冷
却風を冷却ダクト８ａ，８ｂへ送り込む。冷却風は、図
２の破線のように冷却ダクト８ａ，８ｂを通って発熱し
たコイル７のコイル端部７ａ，７ｂを冷却し、各々の排
出口９ａ，９ｂから外部に排出される。

【００４４】ところで２つの送風機２ａ，２ｂが両方と
も正常に動作している場合、２つの送風機２ａ，２ｂは
同一性能であるので、左右の冷却ダクト８ａ，８ｂ内の
圧力は一定に保たれ、また連結ダクト３内の空気の圧力
も所定の圧力に保たれる。

【００４５】この時、圧力センサー10は、その高圧側検
出部10ａでは所定圧力に保たれている連結ダクト３の検
出領域内の圧力を検知し、低圧側検出部10ｂでは大気圧
を検知する。そして２つの送風機２ａ，２ｂが正常の場
合、両検出部で検出される圧力の差が設定圧力よりも大
きいため、圧力センサー10のスイッチは作動せず、コイ
ル７への電流の供給を継続する。

【００４６】次に、いずれか一方の送風機、例えば送風
機２ａが故障すると、冷却ダクト８ａへの送風が停止
し、冷却ダクト８ａ内の空気の圧力が低下する。

【００４７】すると、正常に動作している送風機２ｂか
ら冷却ダクト８ｂへ送り込まれる冷却風の一部が，図３
（ｂ）の破線に示すように、オリフィス４ｂからオリフ
ィス４ａを通り抜け冷却ダクト８ａへ流れ込む。

【００４８】このとき、送風機２ｂからオリフィス４ｂ
を通り連結ダクト３の検出領域へ流れ込む冷却風の圧力
は、オリフィス４ｂによって通風抵抗を受け、検出領域
内で大幅に減少する。この結果、検出領域内の圧力は２
つの送風機２ａ，２ｂが正常に動作している時に比較し
て急激に低下する。

【００４９】このため、圧力センサー10の高圧側検出部
10ａで検知される圧力と低圧側検出部10ｂで検知される
圧力との差が減少する。そして、その差が設定圧力以下
になると圧力センサー10のスイッチが作動して、コイル
７への通電を遮断する。

【００５０】また、２つの送風機２ａ，２ｂが同時に故
障した場合、２つの送風機２ａ，２ｂはいずれも送風を
停止する。このため、冷却ダクト８ａ，８ｂの圧力は急
激にさがり、連結ダクト３の検出領域内の圧力も急激に
下がる。

【００５１】したがって圧力センサー10の高圧側検出部
10ａと低圧側検出部10ｂとで検出される圧力の差が減少
し、圧力センサー10のスイッチが作動し、コイル７への
通電を遮断する。

【００５２】上記したようにリニアモータ１次側の可動
子１を構成するコイル７の両端部７ａ，７ｂに対し冷却
風路を冷却ダクト８ａ，８ｂで別個に形成し、各冷却風
路を連結ダクト３で連通している。したがって、２つの
送風機２ａ，２ｂのうちいずれか一つが故障しても、正
常に運転している送風機から送られる冷却風の一部が、
連結ダクト３を通して、故障した送風機側の冷却ダクト
へ流れ込み、コイル７の急激な温度上昇を防ぐことが可
能になる。

【００５３】また、連結ダクト３内に２個のオリフィス
４ａ，４ｂで挟まれた検出領域を形成し、その部分に圧
力センサー10を設けている。したがって２つの送風機２
ａ，２ｂのうちどちらかが故障して、正常に運転してい
る送風機から冷却風の一部が検出領域に流れてきても、
オリフィス４ａ，４ｂによってしぼられるため、検出領
域内の圧力は上昇せず低下したままになる。このような
圧力の低下を、圧力センサー10は検出領域の空気状態の
変化として確実に検出でき、コイル７への通電を遮断で
きる。このためコイル７の温度上昇による焼損を防ぐこ
とができ、さらにリニアモータ１次側の可動子１全体の
信頼性の向上が図れる。

【００５４】また圧力センサー10を連結ダクト３内の検
出領域に設けので、１つの圧力センサー10で２つの送風
機２ａ，２ｂの異常を検出できる。

【００５５】なお連結ダクト３を設ける位置は２つの送
風機２ａ，２ｂを結ぶ部分であり、この部分はその構造
上からこれまで構成部品などが設置されない空間であ
り、この部分に連結ダクト３を設けても、冷却装置の設
置面積が増加することもない。従って、本発明によれば
リニアモータの冷却装置の設置面積を大きくすることな
く、１つのセンサによって２つの送風機の異常を検出す
ることができ、コイルを確実に冷却でき、同時にコイル
の焼損を防ぐことができる。

【００５６】次に本発明のリニアモータの冷却装置を構
成する連結ダクトの他の例について図４を用いて説明す
る。

【００５７】図４（ａ）は、連結ダクト周辺の平面図で
あり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

【００５８】リニアモータ１次側の可動子１を構成する
鉄心（図示せず。）を、その両側からフレーム５ａ，５
ｂで固定しているが、そのフレーム５ａ，５ｂの一端を
鉄心の長手方向に延伸させ、その延伸部分で連結ダクト
11ｃを構成し、フレーム５ａ，５ｂ間を連結している。
この場合、冷却ダクト11ａ，11ｂと連結ダクト11ｃとが
一体化した構造になる。

【００５９】またフレーム５ａ，５ｂを延伸した部分に
しぼり用の穴５ａ′，５ｂ′をあけ、オリフィス４ａ，
４ｂを形成している。また先の実施例同様に連結ダクト
11ｃ部分には圧力センサー10を設けている。

【００６０】このような構成の連結ダクトをリニアモー
タの冷却装置に設けた場合も、先の実施例と同様に２つ
の送風機２ａ，２ｂのうちいずれか一方が故障したとき
に、連結ダクト11ｃ内の圧力が減少する。したがって２
つの送風機２ａ，２ｂの故障を１つのセンサー10で検知
でき、またコイル７への通電を遮断できる。

【００６１】また連結ダクト11ｃを、フレーム５ａ，５
ｂを延伸して構成しているので、リニアモータ一次側の
可動子１と連結ダクト11ｃとの一体化がはかれ、連結ダ
クト11ｃの構成が簡単になる。また従来の冷却装置の一
部を改造するだけで本発明の構成が実現でき、製造が簡
略化できる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リニアモータの冷却装置の設置面積を大きくすることな
く、１つのセンサーで２つの送風機の異常を検知でき、
コイルの冷却が確実に行え、またコイルの焼損を防ぐこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリニアモータの冷却装置の一実施例を
示す平面図である。

【図２】本発明のリニアモータの冷却装置の一実施例を
示す横正面図である。

【図３】本発明のリニアモータの冷却装置の一実施例の
連結ダクトを説明する図で、（ａ）は連結ダクトの周辺
を含む平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）
は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】本発明のリニアモータの冷却装置に用いられる
連結ダクトの他の例を説明する図で、（ａ）はその周辺
を含む平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

【図５】従来のリニアモータの冷却装置を示す横正面図
である。

【図６】リニアモータ駆動電気車を説明する正面図であ
る。

【符号の説明】

１…リニアモータの１次側可動子 ２ａ，２ｂ…送風機 ３…連結ダクト ４ａ，４ｂ…オリフィス ５，５ａ，５ｂ…フレーム ６…鉄心 ７，７ａ，７ｂ…コイル ８ａ，８ｂ…冷却ダクト ９ａ，９ｂ…排出口 10…圧力センサー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の軌道間に設置されるリニアモータ
   の２次側と所定の間隙をもって、前記車両の下部にリニ
   アモータの１次側が設けられ、このリニアモータの１次
   側を構成する鉄心の両側に露出するコイルの各端部に沿
   って冷却風路を個別に形成する冷却ダクトと、この冷却
   ダクトに取り付けられ、前記冷却風路に冷却風を個別に
   送り込む送風手段と、前記冷却風路を連結する連結ダク
   トと、この連結ダクトに設けられ、前記連結ダクト内の
   空気状態の変化を検知するセンサーとを具備してなるこ
   とを特徴とするリニアモータの冷却装置。
2. 【請求項２】前記連結ダクトに、通風抵抗を高くするし
   ぼり手段で検出領域を形成し、この検出領域に前記セン
   サを設けたことを特徴とする請求項１記載のリニアモ−
   タの冷却装置。