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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenmotor, und insbesondere einen Kolbenmotor, der es ermöglicht, die Produktivität und den Zusammenbau eines Magneten zu verbessern.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Im allgemeinen weist ein Kolbenmotor einen Magnetfluß in einer planen Ausbildung auf, und eine bewegliche Einheit zwischen einem äußeren Ständer und einem inneren Ständer bewegt sich linear gemäß einer Veränderung des Magnetflusses.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, beinhaltet der herkömmliche Kolbenmotor einen äußeren Ständer 11, der durch radiales Schichten mehrerer Blechlamellen 14 zu einer Außenseite einer Wicklungsspule 15 eine zylindrische Form aufweist, einen inneren Ständer 12, der in einer inneren Umfangsfläche des äußeren Ständers 11 an einem bestimmten Luftspalt von einer inneren Umfangsfläche des äußeren Ständers 11 angeordnet ist und durch radiales Schichten mehrerer Blechlamellen 13 eine zylindrische Form aufweist, und eine bewegliche Einheit 20, die zwischen dem äußeren Ständer 11 und dem inneren Ständer 12 angeordnet ist und sich linear hin- und herbewegt.
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Die bewegliche Einheit 20 beinhaltet einen Magnetrahmen 21, der zwischen dem äußeren Ständer 11 und dem inneren Ständer 12 angeordnet ist, mehrere Magneten 22, die entlang des Umfangs des Magnetrahmens 21 eingerichtet sind, und einen Haltering 23 zum Befestigen des Magneten 22 an dem Magnetrahmen 21.
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Wie in 3 gezeigt, ist der Magnetrahmen 21 zylinderförmig ausgebildet und aus edelstahlbasierten Materialien (SUS) hergestellt. Mehrere Nute 21a mit einer vorgegebenen Tiefe sind zur Anbringung der Magneten 22 darin jeweils entlang eines äußeren Umfangs des Magnetrahmens 21 ausgespart.
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Der Haltering 23 ist aus dünnen Metallmaterialien hergestellt und drückt jeden der äußeren Umfänge mehrerer Magneten 22 zusammen, um dadurch mehrere Magneten 22 an einer äußeren Umfangsfläche des Magnetrahmens 21 zu befestigen. Zudem sind mehrere Schlitze 23a zum Unterbrechen eines Wirbelstroms an der äußeren Umfangsfläche des Halterings 23 ausgebildet.
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Die bewegliche Einheit 20 wird folgendermaßen zusammengebaut. Während mehrere Magneten 22 durch einen Klebstoff in die Nute 21a, die in der äußeren Umfangsfläche des Magnetrahmens 21 ausgespart sind, geklebt werden, werden sie jeweils durch Einschieben in die Nute 21a befestigt. Dann wird der Haltering 23 zum Umspannen des äußeren Umfangs der Magneten 22 eingeschoben, und beide Enden des Halterings 23 werden zum Befestigen der Magneten 22 gebogen.
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Beim herkömmlichen Kolbenmotor ist, wenn ein externer Strom an die Wicklungsspule 15 angelegt ist, ein Magnetfluß um die Wicklungsspule 15 ausgebildet. Der Fluß bildet durch Fließen zum inneren Ständer 12 entlang eines Wegs des äußeren Ständers 11 und Fließen zu einem anderen Weg des äußeren Ständers 11 eine Art geschlossene Schleife aus. Und da die Magneten 22 gemäß einer Richtung des Flusses geschoben und gezogen werden, bewegt sich der Magnetrahmen 21 linear hin und her.
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Da jedoch beim herkömmlichen Kolbenmotor mehrere Magneten 22 separat am Magnetrahmen 21 eingerichtet sein sollten, nachdem sie individuell gefertigt wurden, ist der Zusammenbauvorgang der Magneten 22 kompliziert, wodurch eine Erzeugnisproduktivität herabgesetzt ist.
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Zudem sind die Magneten 22 über den Haltering 23 befestigt, um regelmäßige Intervalle zwischen mehreren Magneten 22, die am Magnetrahmen 21 befestigt sind, beizubehalten. Daher ist wegen der Benutzung des Halterings 23 die Anzahl der Teile erhöht, was die Fertigungskosten erhöht und den Zusammenbauvorgang kompliziert.
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Aus der
EP 1 089 418 A1 als nächstliegender StdT ist ein Kolbenmotor bekannt, der ein Paar Ständer und einen zylindrischen Magneten aufweist, der zwischen dem Ständer angeordnet und linear hin und her bewegbar ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Kolbenmotor bereitzustellen, dessen Herstellung leichter und kostengünstiger wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kolbenmotor mit folgenden Merkmalen: einen äußeren und einen inneren Ständer; und einen zylindrischen Magneten, der als einzelner Körper ausgebildet ist, einen Rahmen, an dem der Magnet angebracht ist und der zwischen den Ständern angeordnet ist und sich mit dem Magneten linear hin- und herbewegt, wobei der Magnet mehrere Schlitze aufweist, die sich über mehr als die Hälfte der Breite des Magneten erstrecken, und die zu jeweils beiden Seiten des Magneten offen sind, wobei die Schlitze, die zu einer Seite der beiden Seiten des Magneten geöffnet sind, und die Schlitze, die zu einer anderen Seite geöffnet sind, abwechselnd ausgebildet sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verstehen der Erfindung bereitzustellen, und die in der Beschreibung enthalten sind und ein Bestandteil von ihr bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der Erfindung zu erklären.
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Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht, die den herkömmlichen Kolbenmotor zeigt;
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2 eine vergrößerte Schnittansicht, die eine bewegliche Einheit des Kolbenmotors von 1 zeigt;
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3 eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die die bewegliche Einheit des Kolbenmotors von 1 zeigt;
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4 eine Schnittansicht, die einen Kolbenmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine vergrößerte Schnittansicht, die eine bewegliche Einheit des Kolbenmotors von 4 zeigt;
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6 eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die die bewegliche Einheit des Kolbenmotors von 4 zeigt; und
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7 eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine bewegliche Einheit eines Kolbenmotors gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird im folgenden detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die in den beiliegenden Zeichnungen beispielhaft dargestellt sind.
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Wie in 4 und 5 gezeigt, beinhaltet ein Kolbenmotor gemäß der vorliegenden Erfindung einen äußeren Ständer 111, der durch radiales Schichten mehrerer Blechlamellen 114 auf einer Außenseite einer Wicklungsspule 115 eine zylindrische Form aufweist, einen inneren Ständer 112, der in einer inneren Umfangsfläche des äußeren Ständers 111 an einem bestimmten Luftspalt von einer inneren Umfangsfläche des äußeren Ständers 111 angeordnet ist und durch radiales Schichten mehrerer Blechlamellen 113 eine zylindrische Form aufweist, und eine bewegliche Einheit 120, die zwischen dem äußeren Ständer 111 und dem inneren Ständer 112 angeordnet ist und sich linear hin- und herbewegt.
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Wie in 6 gezeigt, beinhaltet die bewegliche Einheit 120 einen Magnetrahmen 121, der zwischen dem äußeren Ständer 111 und dem inneren Ständer 112 angeordnet ist, und einen zylindrischen Magneten 122, der als einzelner Körper ausgebildet ist und auf einer äußeren Umfangsfläche des Magnetrahmens 121 eingerichtet ist.
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Der Magnetrahmen 121 ist zylinderförmig ausgebildet, und eine Nut 121a mit einer vorgegebenen Tiefe ist zur Anbringung der Magneten 122 darin entlang eines äußeren Umfangs des Magnetrahmens 121 ausgespart. Zudem sind mehrere Durchgangslöcher 121b vorzugsweise um den Magnetrahmen 121 ausgebildet, um einen Widerstand zu reduzieren, der während der Bewegung des Magnetrahmens 121 erzeugt ist.
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Der Magnet 122 ist durch Einschieben in die Nut 121a befestigt, und der Magnet 122 kann durch Einfügen eines Klebstoffs zwischen den Magneten 122 und die Nut 121a stabiler in der Nut 121a befestigt sein.
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Ein Inndurchmesser des Magneten 122 ist so ausgebildet, daß er im wesentlichen identisch mit einem Außendurchmesser der Nut 121a ist, was beim stabilen Befestigen des Magneten 122 in der Nut 121a durch Einschieben vorteilhaft ist. In diesem Fall ist der Magnet 122 vorzugsweise mit einem elastischen Material ausgebildet.
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Indessen ist zumindest ein Schlitz 122a im äußeren Umfang des Magneten 122 in einer axialen Richtung des Magneten 122 ausgebildet, d. h. in der Richtung, in der sich die Baugruppe des Magnetrahmens 121 und des Magneten 122 linear hin- und herbewegt, um einen Wirbelstrom zu unterbrechen. Eine Länge des Schlitzes 122a ist kürzer als eine Breite des Magneten 122 in der Richtung, in der sich der Magnet 122 linear hin- und herbewegt, und mehrere Schlitze sind vorzugsweise in einer Umfangsrichtung des Magneten 122 in denselben Intervallen ausgebildet.
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Die Schlitze 122a sind in Richtung auf eine Seite, die dem Magnetrahmen 121 zugekehrt ist, bzw. in Richtung auf eine andere Seite, die einer Seite gegenüber liegt, welche dem Magnetrahmen 121 zugekehrt ist, geöffnet. Hierbei sind die Schlitze, die zu einer Seite des Magneten 122 geöffnet sind, und die Schlitze, die zu einer anderen Seite des Magneten 122 geöffnet sind, abwechselnd ausgebildet, was eine effektive Art und Weise zum Aufrechterhalten der Intensität des Magneten 122 ist.
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Nicht beschränkt auf einen derartigen Bau können jedoch alle der Schlitze 122a, wie in 7 gezeigt, in Richtung auf eine Seite, die dem Magnetrahmen 121 zugekehrt ist, oder in Richtung auf eine andere Seite, die der Seite gegenüberliegt, welche dem Magnetrahmen 121 Indessen ist zumindest ein Schlitz 122a im äußeren Umfang des Magneten 122 in einer axialen Richtung des Magneten 122 ausgebildet, d. h. in der Richtung, in der sich die Baugruppe des Magnetrahmens 121 und des Magneten 122 linear hin- und herbewegt, um einen Wirbelstrom zu unterbrechen. Eine Länge des Schlitzes 122a ist kürzer als eine Breite des Magneten 122 in der Richtung, in der sich der Magnet 122 linear hin- und herbewegt, und mehrere Schlitze sind vorzugsweise in einer Umfangsrichtung des Magneten 122 in denselben Intervallen ausgebildet.
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Die Schlitze 122a sind in Richtung auf eine Seite, die dem Magnetrahmen 121 zugekehrt ist, bzw. in Richtung auf eine andere Seite, die einer Seite gegenüber liegt, welche dem Magnetrahmen 121 zugekehrt ist, geöffnet. Hierbei sind die Schlitze, die zu einer Seite des Magneten 122 geöffnet sind, und die Schlitze, die zu einer anderen Seite des Magneten 122 geöffnet sind, abwechselnd ausgebildet, was eine effektive Art und Weise zum Aufrechterhalten der Intensität des Magneten 122 ist.
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Nicht beschränkt auf einen derartigen Bau können jedoch alle der Schlitze 122a, wie in 7 gezeigt, in Richtung auf eine Seite, die dem Magnetrahmen 121 zugekehrt ist, oder in Richtung auf eine andere Seite, die der Seite gegenüberliegt, welche dem Magnetrahmen 121 zugekehrt ist, geöffnet sein. Um den Magneten 122 leicht durch Einschieben in dem Magnetrahmen 121 zu befestigen, sind die Schlitze 122a in diesem Fall vorzugsweise in die Richtung geöffnet, die dem Magnetrahmen 121 zugekehrt ist.
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Bei dem Kolbenmotor mit einem derartigen Bau gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Zusammenbau der beweglichen Einheit einfach durch Befestigen des zylindrischen Magneten 122 durch Einschieben in den Magnetrahmen 121 fertiggestellt.
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Da der Magnetrahmen 121 mit der Nut 121a versehen ist, ist der zylindrische Magnet 122 dabei in die Nut 121a eingeschoben, damit er fest an der Nut befestigt ist.
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Zudem sind, da die Schlitze 122a am äußeren Umfang des Magneten 122 ausgebildet sind, wenn der Magnet 122 am Magnetrahmen 121 eingerichtet ist, die Schlitze 122a zu einem bestimmten Grad gespreizt. Daher kann der Magnet 122 leicht am Magnetrahmen 121 angebracht sein.
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Wenn beim Kolbenmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ein externer Strom an die Wicklungsspule 115 angelegt ist, ist ein Magnetfluß um die Wicklungsspule 115 ausgebildet. Der Fluß bildet durch Fließen zum inneren Ständer 112 entlang eines Wegs des äußeren Ständers 111 und Fließen zu einem anderen Weg des äußeren Ständers 111 eine Art geschlossene Schleife aus. Und da der Magnet 122 gemäß einer Richtung des Flusses geschoben und gezogen wird, bewegt sich der Magnet 122 linear hin und her. Dabei ist ein Wirbelstrom im Magneten 121 erzeugt, wobei jedoch ein solcher Wirbelstrom durch die Schlitze 122a, die am Magneten 122 ausgebildet sind, unterbrochen ist. Daher ist ein Verlust, der durch den Wirbelstrom bewirkt ist, verhindert.
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Beim Kolbenmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist, da ein zylindrischer Magnet, der als einzelner Körper ausgebildet ist, in einen zylindrischen Magnetrahmen eingeschoben ist, im Vergleich zum herkömmlichen Kolbenmotor, bei dem mehrere Magneten individuell gefertigt und separat in einem äußeren Umfang eines Magnetrahmens befestigt sind, der Herstellungsvorgang des Magneten und der Zusammenbauvorgang des Magneten einfach, wodurch die Produktivität erhöht ist.
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Zudem ist der Kolbenmotor gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem zylindrischen Magneten versehen, der als einzelner Körper ausgebildet ist. Dementsprechend ist ein separates Teil zum Befestigen von Magneten an einem Magnetrahmen wie etwa ein Haltering des Stands der Technik unnötig, so daß die Produktionskosten reduziert sein können.
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Zur Erzielung dieser und anderer Vorteile und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben, ist ein Kolbenmotor bereitgestellt, umfassend ein Paar Ständer und einen zylindrischen Magneten, der als einzelner Körper ausgebildet ist und zwischen den Ständern angeordnet ist, zum linearen Hin- und Herbewegen, wobei der Magnet einstückig in einer zylindrischen Form ausgebildet ist.
