JP2001251836A - リニアモータを備えた駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の磁界以外の磁界が磁気検出部に及ぶの
を阻止し、被駆動対象の位置検出を精度良く行い得るリ
ニアモータを備えた駆動装置を提供する。 【解決手段】 筐体１内で被駆動対象２ａを往復駆動す
るためのリニアモータ１０と、被駆動対象２ａに一体的
に取り付けられ、リニアモータ１０からの駆動力を伝達
するロッド部６と、磁石部２１と該磁石部２１の磁界を
検出する磁気検出部２２とを含み、被駆動対象２ａの位
置を検出する位置検出手段２０と、ロッド部６および筐
体１間に設けられ、被駆動対象２ａを往復駆動可能に弾
性支持する弾性手段７と、を備え、弾性手段７は、磁性
材料からなる複数枚の板状スプリングで構成され、被駆
動対象２ａおよびリニアモータ１０間に配設されている
と共に、位置検出手段２０は、弾性手段７を介して被駆
動対象２ａ側に配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータを備
えた駆動装置に関し、特に、リニアモータの磁界が磁気
センサの磁気検出部に及ぶのを阻止するリニアモータを
備えた駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、たとえば冷蔵庫のような冷却装置
においては、膨張した冷媒ガスを圧縮する装置として、
リニアモータによりシリンダ内でピストンを往復駆動さ
せることでガス圧縮を行なうリニアコンプレッサの開発
が進められている。

【０００３】そこで、従来のリニアコンプレッサの一例
について図を用いて説明する。図２に示すように、従来
のリニアコンプレッサでは、円筒状のケーシング１１０
の上端部および下端部にそれぞれシリンダ１１１ａ、１
１１ｂが設けられている。そのシリンダ１１１ａ、１１
１ｂ内には、ピストン１１２ａ、１１２ｂがそれぞれ嵌
挿されている。

【０００４】ピストン１１２ａ、１１２ｂのヘッドとシ
リンダ１１１ａ、１１１ｂの上壁との間には、圧縮室１
１３ａ、１１３ｂが形成されている。

【０００５】また、シリンダ１１１ａ、１１１ｂには、
圧縮室１１３ａ、１１３ｂ内のガス圧に応じて開閉する
吸入バルブ１１４ａ、１１４ｂと吐出バルブ１１５ａ、
１１５ｂが取付けられている。

【０００６】１対のピストン１１２ａ、１１２ｂは、１
本のロッド１１６の一方の端部と他方の端部にそれぞれ
連結されている。そのロッド１１６は、１対の軸受１１
７ａ、１１７ｂおよびコイルばね１１８ａ、１１８ｂに
よって、ケーシング１１０およびシリンダ１１１ａ、１
１１ｂ内を往復動自在に支持されている。

【０００７】また、リニアコンプレッサには、ピストン
１１２ａ、１１２ｂを往復駆動するためのリニアモータ
１２０が設けられている。このリニアモータ１２０はボ
イスコイルモータであって、ヨーク部１１０ａおよび永
久磁石１２１を含む固定部と、コイル１２３および円筒
状の支持部材１２４を含む可動部とを備えている。ヨー
ク部１１０ａはケーシング１１０の一部をなしている。
永久磁石１２１はヨーク部１１０ａの内周壁に固定され
ている。

【０００８】支持部材１２４の一方の端部は、永久磁石
１２１およびヨーク部１１０ａの外周壁とヨーク部１１
０ａの内周壁との間の円筒状空間に遊挿され、他方の端
部はロッド１１６の中央部に連結されている。コイル１
２３は、支持部材１２４の一方の端部に取付けられ、永
久磁石１２１に対向している。

【０００９】図３に示すように、ロッド１１６の中央に
突設したアーム２６０には、Ｎ極とＳ極が一定ピッチで
交互に着磁されたマグネット板１４２が固定されてい
る。一方、ケーシング１１０の内面に形成された凸部２
００には、マグネット板１４２に対向して、ＭＲ素子１
４１が取付けられている。ＭＲ素子１４１およびマグネ
ット板１４２によって変位センサ１４が構成されてい
る。

【００１０】上述したリニアコンプレッサでは、ピスト
ン１１２ａ、１１２ｂ、ロッド１１６、コイル１２３お
よび支持部材１２４の質量、圧縮室１１３ａ、１１３ｂ
のガスのばね定数、コイルばね１１８のばね定数等から
決まる共振周波数を有している。この共振周波数は、通
常、商用電力の周波数（たとえば６０Ｈｚ）付近に設定
される。この共振周波数でリニアモータ１２０を駆動す
ることにより、１対の圧縮室１１３ａ、１１３ｂ内で交
互にガスを圧縮することができる。従来のリニアコンプ
レッサは上記のように構成される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、変位センサ
１４のＭＲ素子１４１には、リニアモータ１２０の磁界
がＭＲ素子１４１に及ぶのを阻止するために、鉄などの
磁気遮蔽板を、マグネット板１４２に対向していないＭ
Ｒ素子１４１の裏面などに設けられている。

【００１２】一方、リニアモータ１２０の磁界には、永
久磁石１２１による直流磁界と、コイル１２３による交
流磁界とがあり、共にその磁界強度は１０Ｇ以上とな
る。

【００１３】ところが、従来の如く、ＭＲ素子１４１の
裏面に磁気遮蔽板を設けた構成では、このような磁界を
遮蔽するのに十分ではなかった。

【００１４】このため、リニアモータ１２０の磁界がＭ
Ｒ素子１４１にまで及び、ＭＲ素子１４１がマグネット
板１４２の磁界を正しく検知することができず、リニア
コンプレッサにおけるピストン１１２ａ、１１２ｂの位
置を正しく把握することができなかった。その結果、ピ
ストンの最大ストロークを良好に制御することができ
ず、リニアコンプレッサの能力を最大限に引出すことが
できなった。

【００１５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、所定の磁界以外の磁界が磁気検出部に
及ぶのを阻止し、被駆動対象の位置検出を精度良く行い
得るリニアモータを備えた駆動装置を提供することであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のリニアモータを
備えた駆動装置は、筐体内で被駆動対象を往復駆動する
ためのリニアモータと、前記被駆動対象に一体的に取り
付けられ、前記リニアモータからの駆動力を伝達するロ
ッド部と、磁石部と該磁石部の磁界を検出する磁気検出
部とを含み、前記被駆動対象の位置を検出する位置検出
手段と、前記ロッド部および筐体間に設けられ、前記被
駆動対象を往復駆動可能に弾性支持する弾性手段と、を
備え、前記弾性手段は、磁性材料からなる複数枚の板状
スプリングで構成され、前記被駆動対象およびリニアモ
ータ間に配設されていると共に、前記位置検出手段は、
前記弾性手段を介して前記被駆動対象側に配設されてい
ることを特徴とする。

【００１７】この構成を用いることにより、位置検出手
段の磁石部と磁気検出部とが、磁性材料からなる複数枚
の板状スプリングによってリニアモータの磁界が遮蔽さ
れて、磁気検出部そのものに磁界が及ぶのを阻止するこ
とができる。

【００１８】そして具体的には、前記位置検出手段を取
り囲み、前記リニアモータの磁界が前記位置検出手段に
及ぶのを阻止する磁気遮蔽部を備えている構成としても
良い。この構成を用いることにより、磁気遮蔽部によっ
て磁界が更に弱められ、侵入してくる磁界を一層効果的
に弱めることができる。

【００１９】また、前記被駆動対象は、前記ロッド部に
連結され、シリンダ内空間に圧縮室を区画形成するピス
トンで構成され、前記リニアモータは、前記ロッド部に
一体固定され、その外周に永久磁石を有する可動体を、
電磁コイル及び磁気枠からなる磁気回路の一部に形成さ
れた間隙に配設させ、該電磁コイルへの所定周波数の交
流の供給により、前記ピストンをシリンダ内で往復駆動
させ、圧縮ガスを生成する構成としても良い。この構成
によれば、リニアコンプレッサにおけるピストン位置の
検出を精度良く行うことができ、ピストンのシリンダヘ
ッド部分への衝突を回避させ、高効率で運転させること
ができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のリ
ニアモータを備えた駆動装置の一実施の形態について、
リニアコンプレッサに適用した場合を例に説明する。図
１は、リニアモータ１０と、マグネット（磁石部）２１
およびセンサ素子（磁気検出部）２２からなる位置検出
手段２０とを含むリニアコンプレッサの概略断面図であ
る。

【００２１】図において、円筒状のケーシング１の上端
部および下端部にそれぞれシリンダ１ａ、１ｂが設けら
れている。そのシリンダ１ａ、１ｂ内には、ピストン２
ａ、２ｂがそれぞれ嵌挿されている。

【００２２】ピストン２ａ、２ｂのヘッドとシリンダ１
ａ、１ｂの上壁との間には、圧縮室３ａ、３ｂが形成さ
れている。

【００２３】また、シリンダ１ａ、１ｂには、圧縮室３
ａ、３ｂ内のガス圧に応じて開閉する吸入バルブ４ａ、
４ｂと吐出バルブ５ａ、５ｂが取付けられている。

【００２４】１対のピストン２ａ、２ｂは、ロッド６の
一方の端部と他方の端部にそれぞれ連結されている。

【００２５】そして、後述するリニアモータ１０とピス
トン２ａおよび２ｂとの間にそれぞれ配設された、円板
状のサスペンションスプリング（板状スプリング）から
なる弾性手段７，８が、その中心部を貫通するロッド６
に取り付け固定されていると共に、その外周縁部がケー
シング１内壁に取り付け固定されている。これによっ
て、ピストン２ａ，２ｂおよびロッド６は、ケーシング
１およびシリンダ１ａ，１ｂ内を往復動自在に支持され
ている。ここで、弾性手段７，８は、バネ鋼からなる磁
性材料で構成されており、５枚の円板状サスペンション
スプリングが所定間隔で配設されている。

【００２６】そして、リニアモータ１０は、マグネット
可動型モータであってケーシング１の中央部に配設され
ている。そして、ヨーク部１１およびコイル１２を含む
固定部１３と、永久磁石１４および有底円筒状の支持部
材１５を含む可動部１６とを有している。

【００２７】コイル１２はヨーク部１１の内側外周壁に
固定されている。支持部材１５の一方の端部は、コイル
１２とヨーク部１１の外側内周壁の間の円筒状空間に遊
挿され、他方の端部はロッド６に連結固定されている。
永久磁石１４は支持部材１５の一方の端部に取付けら
れ、コイル１２に対向している。このリニアモータ１０
により、ロッド６を軸方向に往復駆動する。そして、リ
ニアモータ１０に対して、その径方向内部側にはロッド
６が貫通する貫通孔を有している。

【００２８】そして、リニアモータ１０に対して、ロッ
ド６の往復駆動する方向の一方の側（本実施形態例で
は、上端部側）には、筒状体としての磁気遮蔽部２３が
配置されている。磁気遮蔽部２３には、開口部２４が設
けられている。その開口部２４は、リニアモータ１０の
位置する側と反対の側に位置している。ロッド６には、
ピストン２ａ，２ｂの往復駆動に追従するアーム２５ａ
の一端側が取付けられている。

【００２９】そのアーム２５ａは、開口部２４から磁気
遮蔽部２０内の空間に延在している。そのアーム２５ａ
の他端側近傍には、マグネット２１が配設されている。

【００３０】一方、ケーシング１にはアーム２５ｂの一
端が取付けられている。アーム２５ｂの他端側は開口部
２４から磁気遮蔽部２３の空間に延びている。そのアー
ム２５ｂの他端側近傍には、マグネット２１に対向する
ようにセンサ素子２２が固定されている。

【００３１】ロッド６に固定されたアーム２５ａは、ロ
ッド６の往復駆動に追従して、磁気遮蔽部２３の空間内
で往復駆動する。したがって、アーム２５ａに固定され
たマグネット２１は、磁気遮蔽部２３の空間内に位置し
ていることになる。

【００３２】そして、このマグネット２１およびセンサ
素子２２により、ロッド６の往復駆動する方向の一方の
側に固着されたピストン２ａまたは２ｂの位置を検出す
る位置検出手段２０が構成されている。ここで、磁気遮
蔽部２３は鉄又はパーマロイからなる磁性材料で構成さ
れている。また、この位置検出手段２０は、ケーシング
１内に配設されているピストン２ａと弾性手段７との間
に配置されている。

【００３３】ここで、センサ素子２２は、従来技術とし
て前述したＭＲ素子から構成されており、マグネット２
１およびセンサ素子２２の構成およびその検出動作の原
理等については、従来技術として前述した通りであるた
め、その説明は省略する。

【００３４】上記したように、位置検出手段２０を、磁
性材料からなる複数枚のサスペンションスプリングで構
成された弾性手段７を介してピストン２ａ側に配設され
ているので、これによってリニアモータ１０の磁界が遮
蔽されて、センサ素子２２そのものに磁界が及ぶのを阻
止することができる。また、マグネット２１およびセン
サ素子２２を磁気遮蔽部２３によって取り囲んでいるの
で、この磁気遮蔽部２３によって磁界が更に弱められ、
侵入してくる磁界を一層効果的に弱めることができる。

【００３５】その結果、センサ素子２２が外部磁界の影
響を受けることなくマグネット２１の磁界を検知するこ
とができて、ピストン２ａ，２ｂの位置を正確に把握す
ることによって、ピストンの最大ストロークを制御する
ことができ、リニアコンプレッサの能力を最大限に引出
すことができる。

【００３６】尚、上記実施の形態では、リニアコンプレ
ッサのリニアモータの磁気を遮蔽する場合を例に挙げて
説明したが、リニアコンプレッサに限られず、リニアモ
ータを備えた駆動装置に広く適用することが可能であ
る。

【００３７】今回開示された上記実施の形態の説明は、
本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲
に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべ
きではない。又、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能であることは勿論である。

【００３８】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、所定の
磁界以外の磁界が磁気検出部に及ぶのが阻止されて、磁
石部の磁界を他の磁界の影響を受けることなく検知する
ことができ、検知精度を向上させることができる。従っ
て、被駆動対象の位置検出を精度良く行うことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係るリニアコンプレッ
サの概略断面図である。

【図２】 従来のリニアコンプレッサの概略面図であ
る。

【図３】 図２に示すリニアコンプレッサの部分拡大図
である。

【符号の説明】

１ ケーシング １ａ，１ｂ シリンダ ２ａ，２ｂ ピストン ３ａ，３ｂ 圧縮室 ４ａ，４ｂ 吸入バルブ ５ａ，５ｂ 吐出バルブ ６ ロッド ７，８ 弾性手段 １０ リニアモータ １１ ヨーク部 １２ コイル １３ 固定部 １４ 永久磁石 １５ 支持部材 １６ 可動部 ２０ 位置検出手段 ２１ マグネット（磁石部） ２２ センサ素子（磁気検出部） ２３ 磁気遮蔽部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体内で被駆動対象を往復駆動するため
   のリニアモータと、前記被駆動対象に一体的に取り付け
   られ、前記リニアモータからの駆動力を伝達するロッド
   部と、磁石部と該磁石部の磁界を検出する磁気検出部と
   を含み、前記被駆動対象の位置を検出する位置検出手段
   と、前記ロッド部および筐体間に設けられ、前記被駆動
   対象を往復駆動可能に弾性支持する弾性手段と、を備
   え、 前記弾性手段は、磁性材料からなる複数枚の板状スプリ
   ングで構成され、前記被駆動対象およびリニアモータ間
   に配設されていると共に、 前記位置検出手段は、前記弾性手段を介して前記被駆動
   対象側に配設されていることを特徴とするリニアモータ
   を備えた駆動装置。
2. 【請求項２】 前記位置検出手段を取り囲み、前記リニ
   アモータの磁界が前記位置検出手段に及ぶのを阻止する
   磁気遮蔽部を備えていることを特徴とする請求項１記載
   のリニアモータを備えた駆動装置。
3. 【請求項３】 前記被駆動対象は、前記ロッド部に連結
   され、シリンダ内空間に圧縮室を区画形成するピストン
   で構成され、 前記リニアモータは、前記ロッド部に一体固定され、そ
   の外周に永久磁石を有する可動体を、電磁コイル及び磁
   気枠からなる磁気回路の一部に形成された間隙に配設さ
   せ、該電磁コイルへの所定周波数の交流の供給により、
   前記ピストンをシリンダ内で往復駆動させ、圧縮ガスを
   生成することを特徴とする請求項１又は２に記載のリニ
   アモータを備えた駆動装置。