JP2004260924A

JP2004260924A - リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JP2004260924A
Application number: JP2003048925A
Authority: JP
Inventors: Koji Ueda; 浩司植田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】リニアアクチュエータのヨーク構造において、占積率を向上させるために薄板鋼板を周方向に配列し積層鉄心を構成したティース部とヨーク部を、別々の積層体として構成する場合の突き合わせ部分において積層鉄心の外周側の積層鋼板密度が低下し、磁気利用効率が低下。
【解決手段】ティース部３とヨーク部２は薄板鋼板９を周方向に積層したラジアル積層体からなり、そのラジアル積層体の突き合わせ部分に薄板鋼板９を介在させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばリニアモータ、リニア発電機、電磁弁などのリニアアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７を用いて、従来のリニアモータを説明する。このリニアモータは、薄板鋼板を金型で打ち抜いて型取りをしたＥ型コアを多数枚、中心軸のまわりに放射状に向けて筒状を形成させたヨーク部２０を形成させ、このヨーク部２０のスロット部２１に巻回したコイル２２を備えたインナーヨーク２３と、長方形をなす薄板鋼板を金型で打ち抜いて型取りをしたＩ型コアを多数枚、中心軸のまわりに放射状に向けて筒状を形成させたアウターヨーク２４、そしてインナーヨーク２３とアウターヨーク２４の間のギャップ部２５に永久磁石片２６・２７とこの永久磁石片２６・２７を支持する可動体２８から構成されている。なおこれら永久磁石片２６・２７は半径方向に着磁されており、その磁極の向きは例えば永久磁石片２６のインナーヨーク側がＮ極であれば、永久磁石片２７のインナーヨーク側がＳ極となるように、永久磁石片の磁極がそれぞれ反対に可動体２８に固定されている。以上の構成のリニアモータではコイル２２に電流を流すことで発生する磁束の流れは矢印で示した磁路を形成する。そのためコイル２２に流す電流の向きを切り換えることで、コイル２２から発生する磁束の流れる方向が変わり、その磁束変化に従って永久磁石片２６・２７が吸引反発を繰り返して軸方向に往復運動する。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−８６２４０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の薄板鋼板を金型で打ち抜いて型取りをしたＣ型やＥ型コアを多数枚、中心軸のまわりに放射状に向けて筒状を形成させてラジアル積層体を構成する。このラジアル積層体では、複数の薄板鋼板の主面を相対するように周方向に積層しているために、筒状態のラジアル積層体においては、隣り合う薄板鋼板は積層コア外周側の上部では重なり、隣り合う薄板鋼板は積層コア外周側の下部で離れる、又は積層コア外周側の下部で重なり上部で離れた状態を形成している。
【０００５】
このようにして隣り合う薄板鋼板を連結しながら外部積層鉄心又は内部積層鉄心を構成している。そしてＣ型やＥ型コアを一枚型で型取りした場合、前述のラジアル積層体を構成させる方式の場合は、内周側の薄板鋼板は隙間無く詰まった状態をなし、一方、外周側の薄板鋼板はコアの外径寸法に従って隣り合う薄板鋼板間の隙間が開いてくる。
【０００６】
すなわち、内周面と外周面において薄板鋼板の密度異差が生じてくる。このように密度差の生じたコアは占積率も低くなり、十分に磁束の活用がなされていない。そこで、この密度差を少なくする手段としてティース部分とヨーク部分とに分割をして、できるだけ径方向の距離を短くする手段を用いることで、内周面と外周面に生じる密度差を少なくすることが可能となる。
【０００７】
ただし、その際に生じる問題点としてティース部とヨーク部が、従来まではＣ型またはＥ型という薄板一枚型で構成されていたが、複数枚に分割される場合もあり、したがって筒状態のラジアル積層体のコアも二つ以上の部品に分割されたコア部品となる。こうして、コア部品の各々が互いに突き合わさる面における磁束の流れが複雑化して、場合によってはその突き合わせ部分で生じる磁気抵抗が問題になる。
【０００８】
本発明は、これらの課題を鑑み、ラジアル積層体の占積率を向上させるためにティース部とヨーク部にコアを分割しても、それぞれの突き合わせ部において磁気ロス（磁気抵抗）を少なくすることを可能とした薄板鋼板の積層体を用いたリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のリニアアクチュエータは、少なくとも内周面に一つのスロットを有する環状の外部積層鉄心と、前記スロットに巻線が施されるコイル部と、前記外部積層鉄心の内周面に沿って振動自在に設けられる永久磁石と、この永久磁石が支持される可動体と、前記可動体の内側に筒状の内部積層鉄心とを備えるリニアアクチュエータにおいて、前記コイル部が施される前記外部積層鉄心は、薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体から成る筒状のヨーク部と薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体から成る筒状のティース部とに分割される構成であり、前記ヨーク部と前記ティース部とが接する面に環状の薄板鋼板が挿入されることを特徴とし、前記ヨーク部と前記ティース部が接する面に環状をなす薄板鋼板が挿入されることで、それぞれの突き合わせ部において磁気ロスを少なくすることができる。
【００１０】
また、本発明のリニアアクチュエータは、少なくとも外周面に一つのスロットを有する環状の外部積層鉄心と、前記スロットに巻線が施されるコイル部と、前記内部積層鉄心の外周面に沿って振動自在に設けられる永久磁石と、この永久磁石が支持される可動体と、前記可動体の外側に筒状の外部積層鉄心とを備えるリニアアクチュエータにおいて、前記コイル部が施される前記内部積層鉄心は、薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体から成る筒状のヨーク部と薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体とから成る筒状のティース部に分割される構成であり、前記ヨーク部と前記ティース部とが接する面に環状の薄板鋼板が挿入されることを特徴とし、前記ヨーク部と前記ティース部が接する面に環状をなす薄板鋼板が挿入されることで、それぞれの突き合わせ部において磁気利用効率の低下を少なくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本件出願に係る第１の発明は、少なくとも内周面に一つのスロットを有する環状の外部積層鉄心と、前記スロットに巻線が施されるコイル部と、前記外部積層鉄心の内周面に沿って振動自在に設けられる永久磁石と、この永久磁石が支持される可動体と、前記可動体の内側に筒状の内部積層鉄心とを備えたリニアアクチュエータにおいて、前記コイル部が施される前記外部積層鉄心は、薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体から成る筒状のヨーク部と薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体から成る筒状のティース部とに分割される構成であり、前記ヨーク部と前記ティース部とが接する面に環状の薄板鋼板が挿入されることを特徴とするリニアアクチュエータである。
【００１２】
また、本件出願に係る第２の発明は、少なくとも外周面に一つのスロットを有する環状の外部積層鉄心と、前記スロットに巻線が施されるコイル部と、前記内部積層鉄心の外周面に沿って振動自在に設けられる永久磁石と、この永久磁石が支持される可動体と、前記可動体の外側に筒状の外部積層鉄心とを備えるリニアアクチュエータにおいて、前記コイル部が施される前記内部積層鉄心は、薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体から成る筒状のヨーク部と薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体とから成る筒状のティース部に分割される構成であり、前記ヨーク部と前記ティース部とが接する面に環状の薄板鋼板が挿入されることを特徴とするリニアアクチュエータである。
【００１３】
また、本件出願に係る第３の発明は、上記第１の発明・第２の発明において、さらに、環状の薄板鋼板は少なくとも一端が開放される形状であり、その開放される一端の突き合わせ形状は可動体の可動方向に対して斜めにスリットが施される特徴とするリニアアクチュエータである。
【００１４】
また、本件出願に係る第４の発明は、上記第１の発明・第２の発明において、さらに、環状の薄板鋼板は少なくとも一端が開放される形状であり、前記ティース部又は前記ヨーク部にスパイラル状に巻回されることを特徴とするリニアアクチュエータである。
【００１５】
また、本件出願に係る第５の発明は、上記第１の発明・第２の発明において、さらに、薄板鋼板の少なくとも片面に接着剤が事前に塗布されて後に、ヨーク部とティース部とが接する面に環状の前記薄板鋼板が挿入されることを特徴とするリニアアクチュエータである。
【００１６】
また、本件出願に係る第６の発明は、上記第１の発明・第２の発明において、さらに、環状の薄板鋼板は固有抵抗値の高い材料であることを特徴とするリニアアクチュエータである。
【００１７】
また、本件出願に係る第７の発明は、上記第１の発明から第６の発明のリニアアクチュエータを備える電動圧縮機である。
【００１８】
また、本件出願に係る第８の発明は、上記第７の発明の電動圧縮機を有する冷凍サイクルを備える機器である。
【００１９】
また、本件出願に係る第５の発明は、上記第１の発明から第６の発明のリニアアクチュエータを備える携帯電子機器である。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明の特徴である外部積層鉄心の構造についてそれぞれ図面を参照ながら説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１に示すように外部積層鉄心１を構成するヨーク部２は薄板鋼板Ｉ型に型取りをして、隣り合う薄板鋼板の積層コア外周側の上部をレーザ溶接で重なるようにし、その下部は溶接せず離れさせる。また、積層コア外周側の下部をレーザ溶接で重なるようにして、その上部は溶接せずに離れさせる。この状態を繰り返し、隣り合う薄板鋼板を連結させて円筒状のラジアル積層体を成す。また、外部積層鉄心１を構成するティース部３は薄板鋼板Ｉ型に型取りをして、隣り合う薄板鋼板の積層コア外周側の上部をレーザ溶接で重なるようにし、その下部は溶接せず離れさせる。また、積層コア外周側の下部をレーザ溶接で重なるようにして、その上部は溶接せずに離れさせる。
【００２２】
この状態を繰り返し、隣り合う薄板鋼板を連結させて円筒状のラジアル積層体を成す。内部積層鉄心４は薄板鋼板をＩ型に型取りをして、隣り合う薄板鋼板の積層コア外周側の上部をレーザ溶接で重なるようにし、その下部は溶接せず離れさせる。また、積層コア外周側の下部をレーザ溶接で重なるようにして、その上部は溶接せずに離れさせる。
【００２３】
この状態を繰り返し、隣り合う薄板鋼板を連結させて円筒状のラジアル積層体を成す。この外部積層鉄心１と同心円上内側に内部積層鉄心４を配置し、両者が形成するギャップ部５に、永久磁石６を保持させた振動体７を挿入する。また外部積層鉄心１のスロット部には銅線を巻き回したコイル部８を設ける。このコイル部８に電流を流し発生する磁束で振動体が軸方向に動く。
【００２４】
この様に外部積層鉄心１はコイル部８から発生する磁束を有効にティース部３から永久磁石６に作用させる必要がある。そこで、外周面で隣り合う薄板鋼板同士に隙間が生じて占積率が低くなっているティース部３外周面と接するヨーク部２の内周面との間に薄板鋼板９を介在させることによってティース部３からの磁束を有効にヨーク部２に伝えることができ、またヨーク部２からの磁束も介在する薄板鋼板９を通過して有効にティース部３に伝えることができる。
【００２５】
（実施例２）
図２に示すように内部積層鉄心１０を構成するヨーク部１１は薄板鋼板Ｉ型に型取りをして、隣り合う薄板鋼板の積層コア外周側の上部をレーザ溶接で重なるようにし、その下部は溶接せず離れさせる。また、積層コア外周側の下部をレーザ溶接で重なるようにして、その上部は溶接せずに離れさせる。
【００２６】
この状態を繰り返し、隣り合う薄板鋼板を連結させて円筒状のラジアル積層体を成す。また内部積層鉄心１０を構成するティース部１２は薄板鋼板Ｉ型に型取りをして、隣り合う薄板鋼板の積層コア外周側の上部をレーザ溶接で重なるようにし、その下部は溶接せず離れさせる。また、積層コア外周側の下部をレーザ溶接で重なるようにして、その上部は溶接せずに離れさせる。
【００２７】
この状態を繰り返し、隣り合う薄板鋼板を連結させて円筒状のラジアル積層体を成す。外部積層鉄心１３は薄板鋼板をＩ型に型取りをして、隣り合う薄板鋼板の積層コア外周側の上部をレーザ溶接で重なるようにし、その下部は溶接せず離れさせる。また、積層コア外周側の下部をレーザ溶接で重なるようにして、その上部は溶接せずに離れさせる。
【００２８】
この状態を繰り返し、隣り合う薄板鋼板を連結させて円筒状のラジアル積層体を成す。この内部積層鉄心１０と同心円上外側に外部積層鉄心１３を配置し、両者が形成するギャップ部１４に、永久磁石１５を保持させた振動体１６を挿入する。また内部積層鉄心１０のスロット部には銅線を巻き回したコイル部１７を設ける。このコイル部１７に電流を流し発生する磁束で振動体が軸方向に動く。
【００２９】
この様に内部積層鉄心１０はコイル部１７から発生する磁束を有効にティース部１２から永久磁石１５に作用させる必要がある。そこで、外周面で隣り合う薄板鋼板同士に隙間が生じて占積率が低くなっているヨーク部１１外周面と接するティース部１２の内周面との間に薄板鋼板９を介在させることによってティース部１２からの磁束を有効にヨーク部１１に伝えることができ、またヨーク部１１からの磁束も介在する薄板鋼板９を通過して有効にティース部１２に伝えることができる。
【００３０】
（実施例３）
図３に示すように薄板鋼板９は環状の少なくとも一端の突き合わせ部１８が開放した形状となっており、その開放された突き合わせ部１８が軸方向に対して斜め向きにスリットされた状態としている。一端を開放した突き合わせ部１８の形状とすることでヨーク部２または１１やティース部３または１２の組み立て公差による影響を考慮せずに取り付けることが可能となり、また軸方向と平行にスリットを設けた場合は突き合わせ部分が完全なギャップとなり、周方向で見ると磁束の分布がその部分だけ粗になるが、突き合わせ部１８を軸方向に対して斜め向きにスリットを施すことで、ギャップが周方向に分散される形となり、磁束の分布不均一も解消することができる。
【００３１】
（実施例４）
図４に示すように薄板鋼板９を細幅に加工したものをスパイラル状にヨーク部２または１１に巻回すことによって、ヨーク部２または１１やティース部３または１２の組み立て公差による影響を考慮せずに取り付けることが可能となる。
【００３２】
（実施例５）
また、前記の薄板鋼板９の少なくとも片面に接着剤が事前に塗布された材料を用いることで、組み立て時に薄板鋼板とヨーク部２または１１、ティース部３または１２への固定が容易に行うことができ、作業性が向上する。なお、接着剤は有機系や無機系のどちらを用いても問題なく、事前塗布された状態が液状であっても、また乾燥状態で外部加熱により溶融するものであっても良い。
【００３３】
（実施例６）
また、前記の薄板鋼板９の材質はヨーク部２または１１からティース部３または１２へ磁束が通り、またその逆にも磁束が流れることから、薄板鋼板９の板面方向から磁束が貫通することになるため、その磁束によって生じる渦電流を抑制する機能が必要となる。そのため、固有抵抗の高い磁性鋼板の選定が必要であり、例えば電磁鋼板、電磁ステンレス、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金などを用いることによって渦電流損を低減することができる。
【００３４】
（実施例７）
図５に本願リニアアクチュエータを使用電動圧縮機の一実施例を示す。このリニアアクチュエータを使用することで信頼性の高い電動圧縮機が得られる。また、この電動圧縮機を使用した冷凍サイクルを備えることで機器の信頼性を向上することが可能となる。
【００３５】
（実施例８）
図６に本願リニアアクチュエータを使用した携帯電子機器の一実施例を示す。図６には携帯電話の説明用の断面図が示されている。中央の基板にこのリニアアクチュエータを搭載した振動素子が使用されている。このリニアアクチュエータを使用することで信頼性の高い携帯電子機器が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
本件出願に係る発明から明らかなように、リニアアクチュエータの積層鉄心構造において、ティース部とヨーク部を分割することで占積率を向上させることによって生じる両者の突き合わせ部分に、薄板鋼板を介在させることによって磁気利用効率を低下させることなく、コアとしての占積率向上を図ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の断面図
【図２】実施例２の断面図
【図３】実施例３の薄板鋼板の外観図
【図４】実施例４の薄板鋼板の外観図
【図５】実施例７の電動圧縮機の説明図
【図６】実施例８の携帯電子機器の一実施例を示す説明図
【図７】従来の積層鉄心部断面図
【符号の説明】
１、１３外部積層鉄心
２、１１ヨーク部
３、１２ティース部
４、１０内部積層鉄心
５、１４ギャップ
６、１５永久磁石
８、１７コイル部
９薄板鋼板
１８突き合わせ部

Claims

少なくとも内周面に一つのスロットを有する環状の外部積層鉄心と、前記スロットに巻線が施されるコイル部と、前記外部積層鉄心の内周面に沿って振動自在に設けられる永久磁石と、この永久磁石が支持される可動体と、前記可動体の内側に筒状の内部積層鉄心とを備えるリニアアクチュエータにおいて、
前記コイル部が施される前記外部積層鉄心は、薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体から成る筒状のヨーク部と薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体から成る筒状のティース部とに分割される構成であり、前記ヨーク部と前記ティース部とが接する面に環状の薄板鋼板が挿入されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
少なくとも外周面に一つのスロットを有する環状の外部積層鉄心と、前記スロットに巻線が施されるコイル部と、前記内部積層鉄心の外周面に沿って振動自在に設けられる永久磁石と、この永久磁石が支持される可動体と、前記可動体の外側に筒状の外部積層鉄心とを備えるリニアアクチュエータにおいて、
前記コイル部が施される前記内部積層鉄心は、薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体から成る筒状のヨーク部と薄板鋼板が周方向に積層されるラジアル積層体とから成る筒状のティース部に分割される構成であり、前記ヨーク部と前記ティース部とが接する面に環状の薄板鋼板が挿入されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
環状の薄板鋼板は少なくとも一端が開放される形状であり、その開放される一端の突き合わせ形状は可動体の可動方向に対して斜めにスリットが施されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
環状の薄板鋼板は少なくとも一端が開放される形状であり、前記ティース部又は前記ヨーク部にスパイラル状に巻回されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
薄板鋼板の少なくとも片面に接着剤が事前に塗布されて後に、ヨーク部とティース部とが接する面に環状の前記薄板鋼板が挿入されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
環状の薄板鋼板は固有抵抗値の高い材料であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
請求項１から請求項６いずれか一項に記載のリニアアクチュエータを備える電動圧縮機。
請求項７記載の電動圧縮機を有する冷凍サイクルを備える機器。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータを備える携帯電子機器。