JP2004519986A - 往復動式モータの可動子アセンブリ及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、往復動式モータの可動子アセンブリ及びその製造方法に係るもので、内側固定子と外側固定子間の空間に配置される可動子体と、該可動子体の外周面に固定されて前記内側固定子と外側固定子間の誘導磁気場方向に従って可動子体と共に往復運動する各永久磁石と、それら永久磁石に巻き付けて固定するように繊維及び樹脂から成る混合部材を含む往復動式モータの可動子アセンブリを可動子体の外周面に永久磁石を等間隔に配列する段階と、繊維と樹脂とが混合されてシート又はワイヤー状から成る混合部材により前記各永久磁石を取り囲む段階と、塑性硬化により混合部材が永久磁石を堅固に固着させる段階を遂行して製作することで、可動子体に永久磁石を堅固で、且つ容易に固定し得え、かつ、可動子体を非磁性体で非電導性材質に成形して永久磁石の磁気力が漏洩されることを防止することができる。

Description

【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、往復動式モータの可動子アセンブリ及びその製造方法に係るもので、詳しくは、永久磁石を堅固で、且つ容易に固定し得る往復動式モータの可動子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
〔背景技術〕
一般に、往復動式モータは、立体的な構造を有するモータの誘導磁気場を平板状に変形させたもので、平板に形成された可動子も平板に形成され、固定子の上方に載せられて磁気場の変化に従って直線方向に運動するようにしたものである。
【０００３】
最近は、固定子を円筒状に形成された外側固定子と内側固定子とに分離して所定空隙を置いて重なるように配列して、外側固定子と内側固定子間に可動子アセンブリが運動し得るように配置し、前記外側固定子と内側固定子中、何れか一方の固定子に巻線コイルを装着し、これに対応される可動子アセンブリには永久磁石を装着することで、可動子が巻線コイルによって発生する誘導磁気場により往復動式モータの軸方向に往復運動するようにする往復動式モータが紹介されている。
【０００４】
図１に示したように、従来の往復動式モータは、誘導磁気場を形成する固定子１０と、該固定子１０の誘導磁気場に従って往復運動する可動子アセンブリ２０とから構成されていた。
【０００５】
固定子１０は、鉄片を複数積層して中空円筒状に形成し、内部に巻線コイル（Ｃ）を装着した外側固定子１１と、鉄片を複数積層して中空円筒状に形成し、外側固定子１１の内部に所定の空隙を置いて挿入した内側固定子１２とから構成されている。
【０００６】
前記可動子アセンブリ２０は、円筒状に形成して、外側固定子１１と内側固定子１２との間を運動し得るように配置した可動子体２１と、固定子１０の巻線コイル（Ｃ）に対応するように可動子体２１の外周面に等間隔に装着した各永久磁石２２と、これら永久磁石２２を覆い被すように円筒状に形成して、これら永久磁石２２の外周面に強制的に圧入した後、折曲するか、又は熔接する磁石蓋２３とから構成されている。
【０００７】
図面中、符号２１ａは、永久磁石の装着溝である。
【０００８】
以下、このような従来の圧縮機用往復動式モータの動作について説明する。
【０００９】
即ち、巻線コイル（Ｃ）に電流が印加されると、外側固定子１１と内側固定子１２間に電流の方向によって交互に方向を変える誘導磁気場が形成され、該誘導磁気場の方向によって各永久磁石２２が引っ張られるか、又は押し出されて可動子体２１が一緒に往復運動するが、この時可動子体２１にピストン（図示されず）が結合されている場合、ピストンが可動子アセンブリ２０と共にシリンダー（図示されず）を往復運動して流体を圧縮するようになっていた。
【００１０】
しかし、前記のような従来の往復動式モータにおいて、図２に示したように、前記永久磁石蓋２３は、円筒状に形成されるが、各永久磁石（Ｍ）は、夫々の加工誤差によって高さのｈが発生し、圧入作業自体が難しいだけでなく無理な圧入により磁石が破損する恐れや、永久磁石１２が可動子体から離脱する恐れがあった。
【００１１】
また、上記の問題点を勘案して永久磁石蓋２３を圧入した後、スポット熔接により固定することもできるが、永久磁石蓋２３が薄い板材から成り、熔接作業自体が困難で、たとえ熔接をしても熔接強度が弱く永久磁石蓋２３を離脱する恐れがあり、且つ、熔接のためには可動子体２１が金属の材質上で制限されるという問題点及び金属材料の使用によって磁気力を漏洩してモータの効率が低下するという問題点があった。
【００１２】
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、円筒状に形成した可動子体に永久磁石を容易に、且つ堅固に固定し得る往復動式モータの可動子アセンブリ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、永久磁石の磁気力を漏洩することを防止するように可動子体を非磁性で、非電導性の材質でも製作し得る往復動式モータの可動子アセンブリ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
〔実施例〕
以下、本発明に係る往復動式モータの可動子アセンブリの構成及びその製造方法の実施例に関し、添付図面を用いて説明する。
【００１５】
図３に示したように、本発明に係る往復動式モータの可動子アセンブリ１００は、円筒状に形成され、外側固定子１１と内側固定子１２との間で運動し得るように配置された可動子体１１０と、外側固定子１１の巻線コイル（Ｃ）に対応するように可動子体１１０の外周面に等間隔に装着された永久磁石１２０と、該永久磁石１２０を取り囲んで固定する混合部材１３０とから構成される。
【００１６】
また、図４に示したように、可動子体１１０の外周側面からの断面が、混合部材１３０の強度を勘案して永久磁石１２０の片側を基点にしてこれから離れるほど順次低くなるように傾斜面１１２を形成し、図３に示すように永久磁石１２０の他の側には可動子体１１０の往復運動時に流体抵抗を低減するために孔１４０が形成されることが好ましい。
【００１７】
また、可動子体１１０は、磁気的漏洩を勘案して非磁性体金属に成形されるか、より好ましくは、非磁性体で非電導性のプラスチック材質で成形し得るが、特に、プラスチック材質の場合、強度を補強するために炭素繊維又はガラス繊維を補強材として混合して成形することが好ましい。
【００１８】
更に、各永久磁石１２０は、円筒状の可動子体１１０の外周面に密着するように、正面投影時にその内周面の長さと外周面の長さとが同心の円弧状の断面状に形成し得るが、場合によっては、永久磁石装着溝１１１を平面に形成して各永久磁石１２０を長方形に形成することもできる。各永久磁石１２０の間には、後述する混合部材１３０の樹脂１３２を充填して各永久磁石１２０間の空間を埋めるようになっている。
【００１９】
また、混合部材１３０は、炭素繊維、ガラス繊維又はキャブラ繊維のような繊維１３１とエポキシ及びポリエステル又はフェノールのような樹脂１３２とが混合され、シート状に形成されるか、又はワイヤー状に形成される。ここで、繊維１３１は、複数本を所定幅だけ一方向に並べて配列するか、又は圧着力が倍加されるように「碁盤」又は「格子」状に編むこともできる。
【００２０】
混合部材１３０は、その硬化方式によって外周表面にほぼ円周方向に木目１３０ａを形成して所定の跡が形成されるか、又は少なくとも一つの分割線を形成する。
【００２１】
即ち、図６に示したように、混合部材１３０を圧着フィルム（Ｐ）で巻いて硬化する場合には、外周面に木目１３０ａが生じて、図７に示したように、混合部材１３０に金型（Ｍ）を被せて硬化させる場合には、前述した分割線１３０ｂが生じる。
【００２２】
また、混合部材１３０は、可動子体１１０の片端に備えられた孔１４０の周囲まで形成することが強度面で好ましい。
【００２３】
上記のように構成された本発明に係る往復動式モータの可動子アセンブリの製作過程に関し、図８乃至図１０を用いて以下に説明する。
【００２４】
先ず、可動子体１１０が金属性材質である場合には、磁性を除去するために所定の温度で熱処理するが、非金属性材質の樹脂である場合には、その樹脂材質として炭素繊維及びガラス繊維のような補強材を添加して概略成形した後、永久磁石１２０を装着する部位を後加工により研削してから可動子体１１０の外周に永久磁石１２０を等間隔に配列する。
【００２５】
この時、可動子体１１０の外周面は永久磁石装着溝１１１から離れるに従いその高さを低くした傾斜面１１２を形成し、これにより混合部材１３０の厚さが厚くなり、それだけ混合部材１３０の強度が強くなり、各永久磁石１２０を一層堅固に固定することができる。
【００２６】
次いで、シート又はワイヤー状の繊維１３１を樹脂１３２が入っている樹脂溜１５０へ浸し、該樹脂溜１５０で繊維１３１を樹脂１３２と混合して混合部材１３０を製作した後、可動子体１１０に巻き付ける位置に引き出し各永久磁石１２０に巻き付ける。
【００２７】
ここで、混合部材１３０の形成は、繊維１３１と樹脂１３２とを予め混合し、ある程度乾いた状態（プリプレグ状態）で永久磁石１２０に巻き付けるようにする所謂「ドライ工法」又は繊維１３１により永久磁石１２０を巻き付ける直前に前記繊維１３１に樹脂１３２を含浸させる所謂「ウェット工法」を利用することもできる。
【００２８】
「ドライ工法」は、図８に示したように、各永久磁石１２０が装着された可動子体１１０を回転体（図示されず）に固定する一方、向い側には、混合部材１３０が巻かれた混合部材ロール２００を配置し、可動子体１１０を回転させながらプリプレグ状態の混合部材１３０を各永久磁石１２０に巻き付ける。
【００２９】
「ウェット工法」は、図９に示したように、回転材（図示されず）に各永久磁石１２０が装着された可動子体１１０を固定する一方、向い側には繊維１３１が巻かれた繊維ロール３００を配置し、前記可動子体１１０と繊維ロール３００との間に樹脂１３２が入っている樹脂溜１５０を配置し、繊維１３１を樹脂１３２に先に含浸させて混合した後、直ちに可動子体１１０の永久磁石１２０に巻き付ける。
【００３０】
最後に、混合部材１３０が所定の形状を維持するように、該混合部材１３０を圧着フィルム（Ｐ）により被覆して形状を維持させた状態で熱風などの同様な硬化手段により塑性硬化させるか、又はシリコンから成る所定の形状の金型（Ｍ）に挿合して形状を維持させた状態で熱風により塑性硬化させて混合部材１３０を各永久磁石１２０を堅固に固着する。
【００３１】
この時、圧着フィルム（Ｐ）を利用して混合部材１３０の形状を維持させる場合に、圧着フィルム（Ｐ）の除去後に概略円周方向の木目１３０ａが残って所定の跡を形成する一方、金型（Ｍ）を利用する場合には、上型と下型との接合部位に分割線１３０ｂが存在する。
【００３２】
このように、繊維と樹脂とが混合された混合部材を利用して永久磁石を固定し、該混合部材を硬化させて各永久磁石を可動子体に固着させることで、各永久磁石が加工誤差等により多少不均一に装着されても混合部材が硬化する時に各永久磁石の外周面を均一に圧着するため、各永久磁石を堅固で、且つ容易に固着させることができる。
【００３３】
また、永久磁石を固定させる部材が樹脂系統から成り、可動子体も非磁性体で非電導性の樹脂系統により形成することができるため、磁気力の漏洩を防止してモータの効率を向上させることができる。
【００３４】
〔産業上の利用可能性〕
以上説明したように、本発明に係る往復動式モータの可動子アセンブリ及びその製造方法において、可動子体の外周面に永久磁石を配列して繊維と樹脂とを混合した混合部材により永久磁石に巻き付けて硬化させて固定することにより、可動子体に永久磁石を堅固で、且つ容易に固定し得え、かつ、可動子体を非磁性体で非電導性の材質に成形して永久磁石の磁気力が漏洩されることを防止し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来の往復動式モータを概略的に示した半断面の側面図である。
【図２】
従来の可動子アセンブリを概略的に示した半断面の正面図である。
【図３】
本発明に係る往復動式モータを概略的に示した半断面の側面図である。
【図４】
本発明に係る可動子アセンブリを拡大して示した半断面の側面図である。
【図５】
本発明に係る可動子アセンブリに対する変形例を示した詳細図である。
【図６】
本発明に係る可動子アセンブリで混合部材を硬化させる時、混合部材の形状を維持する過程を示した斜視図である。
【図７】
本発明に係る可動子アセンブリで混合部材を硬化させる時、混合部材の形状を維持する他の過程を示した斜視図である。
【図８】
本発明に係る可動子アセンブリで混合部材をワインディングする過程を示した概略図である。
【図９】
本発明に係る可動子アセンブリで混合部材をワインディングする他の過程を示した概略図である。
【図１０】
本発明に係る可動子アセンブリを製作する過程を示したフローチャートである。

Claims (17)

1. 往復動式モータの内側固定子と外側固定子間の間を往復運動する可動子と、該可動子の外周面に配置される複数の永久磁石とから構成される往復動式モータの可動子組立体において、
   前記永久磁石を支持する永久磁石装着部及び前記可動子の変形を防止するために前記装着部端部と前記可動子の端部間に所定の長さが更に確保された中空円筒状の可動子体と、
   前記可動子の装着部に装着されて、前記可動子の外周面に装着される複数の永久磁石と、
   それら永久磁石に巻き付けて固定するように繊維及び樹脂から成る混合部材と から構成されることを特徴とする往復動式モータの可動子アセンブリ。
2. 前記混合部材は、シート状に形成されるか、又はワイヤー状に形成されて各永久磁石の外周面に巻き付けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
3. 前記混合部材は、熱処理により塑性硬化されたことを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
4. 前記混合部材は、外周表面に大略円周方向の木目が形成されて所定の跡を形成することを特徴とする請求項３に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
5. 前記混合部材は、少なくとも一つの分割線が形成されることを特徴とする請求項３に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
6. 前記各永久磁石の間に樹脂を充填してそれら永久磁石間の空間を埋めることを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
7. 前記可動子体は、プラスチックと補強材とを混合して成形されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
8. 前記補強材は、炭素繊維又はガラス繊維から成ることを特徴とする請求項７に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
9. 前記可動子体は、永久磁石を基点にしてこれから離れるほど順次低くなるように傾斜を形成されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
10. 前記混合部材は、可動子体の片側に備えられた孔の周囲まで形成されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
11. 可動子体の外周に各永久磁石を等間隔に配列する段階と、
    繊維と樹脂とを混合したシート又はワイヤー状から成る混合部材により前記永久磁石に巻き付ける段階と、
    塑性硬化により混合部材を各永久磁石に堅固に固着させる段階とを順次行うことを特徴とする往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
12. 前記可動子体が金属の場合には、各永久磁石を配列する前に前記可動子体を熱処理する段階を遂行することを特徴とする請求項１１に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
13. 前記可動子体が樹脂である場合、該樹脂に補強材を添加して大略成形した後、永久磁石を装着する部位を後加工により研削する可動子研削段階を遂行することを特徴とする請求項１１に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
14. 前記混合部材により永久磁石に巻き付ける前にシート又はワイヤー状の繊維を樹脂溜に引き込む段階と、該樹脂溜で繊維を樹脂と混合して巻き付ける位置に引き出す段階を遂行した後、混合部材により永久磁石を巻き付けることを特徴とする請求項１１に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
15. 前記混合部材により永久磁石に巻き付けた後、混合部材を所定の形状に維持するように固定する段階を遂行することを特徴とする請求項１１に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
16. 前記混合部材を圧着フィルムにより巻き付けて形状を維持させた状態で塑性硬化させることを特徴とする請求項１５に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
17. 前記混合部材を金型に挿合して形状を維持させた状態で塑性硬化させることを特徴とする請求項１５に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。

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