JP2004526400A - 往復動式モータ - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、往復動式モータに係るもので、詳しくは、ステータから発生する磁場の漏洩を最小化することでモータの効率を向上し得る往復動式モータに関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、前記往復動式モータは、アウターステータとインナーステータとが所定間隔を有して配置され、それらアウターステータとインナーステータとの間にマグネットを有するロータが配置されて、前記ステータに巻回された巻線コイルに電源が印加されると、前記ステータとマグネット間の相互作用により前記ロータが直線往復運動を行うモータであって、往復動式圧縮機に主に使用され、該往復動式圧縮機のピストンにロータが連結されることで、前記ピストンが往復運動を行うことになる。
【0003】
図1は、従来の往復動式モータを示した半断面図、図2は、従来の往復動式モータのロータアセンブリを示した斜視図で、図示されたように、従来の往復動式モータにおいては、ハウジングなどに固定され、電源が印加されるとフラックスを形成するステータアセンブリ102と、該ステータアセンブリ102と所定エアギャップ(air gap)を有して配置され、該ステータアセンブリ102から発生するフラックスとの相互作用により往復運動を行うロータアセンブリ104と、を包含して構成されている。
【0004】
ここで、前記ステータアセンブリ102は、複数の薄い鉄片が積層されて円筒状をなすアウターステータコア106と、該アウターステータコア106の内周面に所定エアギャップを有して配置され、複数の薄い鉄片が積層されて円筒状をなすインナーステータコア108と、前記アウターステータコア106の内部に巻回され、外部から電源が印加されると前記アウターステータコア106とインナーステータコア108間にフラックスを形成する巻線コイル110と、から構成されている。
【0005】
また、前記ロータアセンブリ104は、前記アウターステータ106とインナーステータ108間の周方向に配置される複数のマグネット112と、それらマグネット112が外周面に等間隔に装着され、往復運動させようとする構成部品(図示せず)に連結されるマグネットフレーム114と、前記マグネット112が前記マグネットフレーム114から離脱することを防止するため、前記マグネット112に覆蓋されたマグネットカバー116と、から構成されている。
【0006】
また、前記マグネットフレーム114は、図2に示したように、前記アウターステータ106とインナーステータ108との間に往復運動自在に配置され、周方向に等間隔に前記マグネット112が装着される円筒状の第1装着部120と、該第1装着部120の前記マグネット112が装着される部位の反対側の端部に同様な材料から一体に形成され、往復運動させようとする構成部品が装着される第2装着部122と、から構成されている。
【0007】
前記第1装着部120は、周面に等間隔に前記マグネット112を挿合するための複数の挿合溝124が切削形成され、前記第2装着部122は、円板状で、周方向にピストン(図示せず)などの構成部品を装着するための締結ホール126が穿孔形成されている。
【0008】
以下、このように構成された従来の往復動式モータの作用に対して説明する。
前記巻線コイル110に電源が印加されると、該巻線コイル110の周辺にフラックスが形成され、該フラックスは、前記アウターステータ106及びインナーステータ108に沿って閉ループを形成し、前記アウターステータ106とインナーステータ108間に形成されたフラックスと前記マグネット112により形成されたフラックスとの相互作用により、前記マグネット112が軸方向に直線運動を行う。次いで、前記巻線コイル110に印加される電流の方向を交互に変更すると、該巻線コイル110のフラックス方向が転換されることで、前記マグネット112が直線往復運動を行う。
また、前記マグネット112の直線往復運動により、該マグネット112が装着されたマグネットフレーム114が直線往復運動を行うことで、前記ピストンなどの構成部品が直線往復運動を行うことになる。
【0009】
ここで、前記マグネットフレーム114は、前記マグネット112が装着された状態で前記ピストンなどを往復運動させなければならず、モータの安定性を考慮して所定強度を維持すべきであるため、通常、金属材から製造され、特に、前記アウターステータ106とインナーステータ108間のエアギャップを縮小させるため、非磁性体金属を利用する。
【0010】
然るに、このような従来の往復動式モータにおいては、前記マグネットフレーム114を非磁性体金属から製造する場合、金属の特性上、伝導性はなお存在するため、前記アウターステータ106とインナーステータ108間に発生する磁場が前記マグネットフレーム114を通して漏洩されて、モータの性能を低下させるという問題点があった。
このような問題点を解決するため、前記マグネットフレームを非金属物から製造する場合、前記非金属物の特性上、金属物に比べて物性が弱いため、その厚さを薄く成形するには限界があるので、直線往復運動時に破損の憂いがあるという不都合な点があった。
また、前記マグネットフレーム114を成形するとき、該マグネットフレーム114の内部に挿合される内部鋳型から容易に抜き出すことができるように、ある程度の抜き勾配(draft)を設けなければならないため、前記アウターステータ106とインナーステータ108間のエアギャップが拡大されて、モータの効率を低下させるという不都合な点があった。
【発明の開示】
【0011】
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、マグネットフレームのマグネットが装着される部分を非金属性材料から形成して、巻線コイルから発生するフラックスの損失を最小化することで、モータの効率低下を防止し得る往復動式モータを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、往復運動させようとする構成部品が締結されるマグネットフレームの部分を、所定強度を有する金属性材料から形成することで、その厚さを薄くすると共に前記構成部品との結合強度を維持し得る往復動式モータを提供することにある。
また、本発明の更に他の目的は、前記マグネットフレームを成形するとき、抜き勾配を設ける必要のない、そのためマグネットフレームの厚さを均一に形成し得ると共に、前記アウターステータとインナーステータ間のエアギャップを縮小でき、モータの効率を向上し得る往復動式モータを提供することにある。
【0012】
このような目的を達成するため、本発明に係る往復動式モータにおいては、アウターステータコアと、該アウターステータコアの内周面に所定エアギャップを有して配置されるインナーステータコアと、それらアウターステータコア及びインナーステータコアの何れか一方に巻回された巻線コイルと、前記アウターステータコアとインナーステータコアとの間に直線移動可能に配置されたマグネットと、該マグネットと往復運動させようとする構成部品との間に配設されて、前記マグネットの往復運動を前記構成部品に伝達するマグネットフレームと、を包含する往復動式モータであって、前記マグネットフレームは、前記マグネットが装着される第1装着部と、該第1装着部に締結され、該第1装着部と異なる材料から形成され、前記構成部品が締結される第2装着部と、を包含して構成されることを特徴とする。
【0013】
また、前記往復動式モータの前記第1装着部は、非金属性材料で形成されることを特徴とする。
また、前記往復動式モータの前記第1装着部は、繊維と樹脂とを混合して作られていることを特徴とする。
また、前記往復動式モータの前記第1装着部は、円筒状で、外周方向に前記マグネットを挿入するための挿入溝が所定間隔を有して切削形成されることを特徴とする。
また、前記往復動式モータの前記第1装着部は、周方向に複数のエアパスが貫通形成されることを特徴とする。
【0014】
また、前記往復動式モータの前記第1装着部は、前記マグネットが上死点または下死点に位置されるとき、前記アウターステータの側面から、エアギャップの2倍以上の長さを有することを特徴とする。
また、前記往復動式モータの前記第2装着部は、金属性材料で形成されることを特徴とする。
また、前記往復動式モータの前記第2装着部は、板金により製造された冷間圧延鋼板を射出成形して製造されることを特徴とする。
また、前記往復動式モータの前記第2装着部は、前記第1装着部の縁部の周面に締結される円筒状で、該第1装着部と締結される部位の反対側の側面には、構成部品との締結のための複数の締結ホールが穿孔形成されることを特徴とする。
また、前記往復動式モータの前記第2装着部の周面には、複数のエアパスが貫通形成されることを特徴とする。
【0015】
また、前記往復動式モータの前記第1装着部と第2装着部とを締結するための締結手段として、前記第1装着部の前記第2装着部と対向する内周面に第1段差部を形成し、前記第2装着部の外周面に第2段差部を形成し、それら第1段差部と第2段差部とを嵌合して組立てることを特徴とする。
また、前記往復動式モータの前記第1装着部及び第2装着部は、ボルトまたは接着剤により相互結合されることを特徴とする。
また、前記往復動式モータの前記第1装着部及び第2装着部は、前記第1装着部を成形するとき、前記第2装着部をインサートモルディングして結合することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面に基づいて説明する。
図3は、本発明に係る往復動式モータの半断面図で、図示されたように、本発明に係る往復動式モータにおいては、ハウジング(図示せず)に固定される円筒状のアウターステータコア2と、該アウターステータコア2の内周面に所定エアギャップを有して配置され、該アウターステータコア2との間にフラックスを形成するインナーステータコア4と、前記アウターステータコア2の内部に巻回された巻線コイル6と、前記アウターステータコア2とインナーステータコア4との間に直線運動自在に配置されたマグネット8と、該マグネット8と往復運動させようとする構成部品(図示せず)との間に配設され、前記マグネット8の往復運動を前記構成部品に伝達するマグネットフレーム10と、を包含して構成されている。
ここで、前記構成部品は、その一例として、前記往復動式モータが往復動式圧縮機に適用される場合、圧縮作用のために直線往復運動を行うピストンを示す。
【0017】
また、前記アウターステータコア2は、複数枚の鉄片が積層されて円筒状に形成され、その内周面に前記巻線コイル6が巻回され、前記インナーステータコア4は、複数枚の鉄片が積層された円筒状に形成され、前記アウターステータコア2の内部に所定エアギャップを有して配置される。
また、前記マグネット8は、前記アウターステータコア2とインナーステータコア4間のエアギャップの周方向に複数分散されて前記マグネットフレーム10に装着され、前記マグネット8の外側には、該マグネット8の離脱を防止するためのマグネットカバー16が取付けられる。
また、前記マグネットフレーム10は、図4に示したように、前記アウターステータコア2とインナーステータコア4間のエアギャップに配置され、前記マグネット8が装着された第1装着部12と、該第1装着部12の端部に締結され、往復運動させようとする構成部品に固定され、前記第1装着部12と異なる材質から形成される第2装着部14と、を有している。
【0018】
また、前記第1装着部12は、所定厚さを有する円筒状で、外周方向に前記マグネット8を挿入するための挿入溝18が所定間隔を有して切削形成され、該挿入溝18と所定間隔を有して周方向に複数のエアパス20が貫通形成されている。
このような第1装着部12は、前記巻線コイル6により前記アウターステータコア2とインナーステータコア4との間に発生するフラックスの損失を低減し得るように、非伝導性を有する非金属性材質から形成される。特に、前記第1装着部12は、前記マグネット8を支持する強度及びフラックスの損失を考慮して、繊維と樹脂とを混合して射出成形することが好ましい。
【0019】
また、前記第2装着部14は、前記第1装着部12の縁部の周面に締結手段により締結され、該第1装着部12と同様な直径を有する円筒状で、周方向に複数のエアパス22が貫通形成され、前記第1装着部12と締結される部位の反対側の側面には、構成部品との締結のための複数の締結ホール24が穿孔形成される。
このような第2装着部14は、前記構成部品との締結及び往復運動に耐えることができる金属性材質から形成される。特に、前記第2装着部14は、製造費用を考慮して、板金により製造された冷間圧延鋼板を射出成形して製造することが好ましい。
【0020】
通常、前記マグネット8が上死点または下死点に位置されるとき、前記アウターステータコア2の側面から、該アウターステータコア2とインナーステータコア4間のエアギャップの2倍になる距離からは、磁場の影響を受けないことと知られている。
よって、前記第1装着部12の長さは、図3に示したように、前記マグネット8が最大限右側に移動されたとき、前記アウターステータコア2の側面から、前記エアギャップLの2倍になる長さMを有することが好ましい。
【0021】
ここで、前記第1及び第2装着部14は、その長さが短いため、射出成形時に抜き勾配を設けずにも鋳型から容易に分離することができる。
また、前記第1装着部12と第2装着部14とを締結するための締結手段として、前記第1装着部12の前記第2装着部14と対向する側の内周面が所定幅だけ窪んだ第1段差部26を形成し、前記第2装着部14には、前記第1段差部26に嵌合されるように、外周面が所定幅だけ窪んだ第2段差部28を形成することで、それら第1段差部26に第2段差部28を嵌合して組立てた後、ボルトや接着剤により固定させる。
【0022】
また、図5に示したように、前記締結手段の他の実施例として、前記第1装着部12の前記第2装着部14と対向する側の外周面が所定幅だけ窪んだ第1段差部32を形成し、前記第2装着部14には、前記第1段差部32に嵌合されるように、内周面が所定幅だけ窪んだ第2段差部34を形成し、それら第1段差部32に第2段差部34を嵌合して組立てた後、ボルトや接着剤により固定させる方法を適用することができる。
【0023】
その他、非金属物質の前記第1装着部12を成形するとき、金属物質の前記第2装着部14をインサートモルディングして相互結合する方法を適用することができる。
また、前記締結手段においては、円筒状の金属性材質と円筒状の非金属性材質とを相互締結し得る如何なる締結方法も使用することができる。
以下、このように構成された本発明に係る往復動式モータの作用について説明する。
【0024】
前記巻線コイル6に電源が印加されると、該巻線コイル6の周辺にフラックスが形成され、該フラックスは、前記アウターステータコア2及びインナーステータコア4に沿って閉ループを形成し、前記アウターステータコア2とインナーステータコア4間に形成されたフラックスと前記マグネット8により形成されたフラックスとの相互作用により、前記マグネット8が軸方向に直線運動を行う。
【0025】
次いで、前記巻線コイル6に印加される電圧の方向を交互に変更すると、該巻線コイル6のフラックス方向が転換されることで、前記マグネット8が直線往復運動を行う。
また、前記マグネット8の直線往復運動により、該マグネット8が装着されたマグネットフレーム10が直線往復運動を行うことで、前記ピストンなどの構成部品も直線往復運動を行うことになる。
【0026】
ここで、前記マグネット8が装着されるマグネットフレーム10の第1装着部12が非金属性材質から形成されるため、前記巻線コイル6から発生するフラックスの損失を最小化することができる。また、前記構成部品が締結されるマグネットフレーム10の第2装着部14が金属性材質から形成されるため、構成部品との締結強度を維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【0027】
以上説明したように、本発明に係る往復動式モータにおいては、マグネット8が固定されるマグネットフレーム10の第1装着部12を非金属性材料から形成して、前記巻線コイル6から発生するフラックスの損失を最小化することで、モータの効率低下を防止し得るという効果がある。
また、本発明に係る往復動式モータにおいては、往復運動させようとする構成部品と締結されるマグネットフレーム10の第2装着部14を、所定強度を有する金属性材料から形成することで、その厚さを薄くすると共に、構成部品との結合強度を維持し得るという効果がある。
【0028】
また、本発明に係る往復動式モータにおいては、前記第1装着部12及び第2装着部14が別途に射出成形された後に締結されるため、射出成形時、抜き勾配を設けずに済むので、マグネットフレーム10の厚さを均一に形成し得ると共に、前記アウターステータコア2とインナーステータコア4間のエアギャップを縮小することができて、モータの効率を向上し得るという効果がある。
また、本発明に係る往復動式モータにおいては、前記マグネットフレーム10が、金属と非金属とを相互結合して製造されるため、製造費用を節減し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】従来の往復動式モータを示した半断面図である。
【図2】従来の往復動式モータのロータフレームを示した斜視図である。
【図3】本発明に係る往復動式モータの半断面図である。
【図4】本発明に係る往復動式モータのロータフレームを示した分解斜視図である。
【図5】本発明に係る往復動式モータのロータフレームの他の実施例を示した半断面図である。
Claims (14)
- アウターステータコアと、該アウターステータコアの内周面に所定エアギャップを有して配置されるインナーステータコアと、それらアウターステータコア及びインナーステータコアの何れか一方に巻回された巻線コイルと、前記アウターステータコアとインナーステータコアとの間に直線移動可能に配置されたマグネットと、該マグネットと往復運動させようとする構成部品との間に配設されて、前記マグネットの往復運動を前記構成部品に伝達するマグネットフレームと、を包含する往復動式モータであって、
前記マグネットフレームは、
前記マグネットが装着される第1装着部と、
該第1装着部と締結され、該第1装着部と異なる材料から形成され、前記構成部品が締結される第2装着部と、
を包含して構成されることを特徴とする往復動式モータ。 - 前記第1装着部は、非金属性材料で形成されることを特徴とする、請求項1記載の往復動式モータ。
- 前記第1装着部は、繊維と樹脂とを混合して作られていることを特徴とする、請求項1記載の往復動式モータ。
- 前記第1装着部は、円筒状で、外周方向に前記マグネットを挿入するための挿入溝が所定間隔を有して切削形成されることを特徴とする、請求項2記載の往復動式モータ。
- 前記第1装着部は、周方向に複数のエアパスが貫通形成されることを特徴とする、請求項4記載の往復動式モータ。
- 前記第1装着部は、前記マグネットが上死点または下死点に位置するとき、前記アウターステータの側面から、前記エアギャップの2倍以上の長さを有することを特徴とする、請求項4記載の往復動式モータ。
- 前記第2装着部は金属性材料で形成されることを特徴とする、請求項1記載の往復動式モータ。
- 前記第2装着部は板金により製造された冷間圧延鋼板を射出成形して製造されることを特徴とする、請求項1記載の往復動式モータ。
- 前記第2装着部は、前記第1装着部の縁部の周面に締結される円筒状で、該第1装着部と締結される部位の反対側の側面には、構成部品との締結のための複数の締結ホールが穿孔形成されることを特徴とする、請求項7記載の往復動式モータ。
- 前記第2装着部の周面には複数のエアパスが貫通形成されることを特徴とする、請求項9記載の往復動式モータ。
- 前記第1装着部と第2装着部とを締結するための締結手段として、前記第1装着部の前記第2装着部と対向する内周面に第1段差部を形成し、前記第2装着部の外周面に第2段差部を形成し、それら第1段差部と第2段差部とを嵌合して組立てることを特徴とする、請求項1記載の往復動式モータ。
- 前記第1装着部と第2装着部とを締結するための締結手段として、前記第1装着部の前記第2装着部と対向する外周面に第1段差部を形成し、前記第2装着部の内周面に第2段差部を形成し、それら第1段差部と第2段差部とを嵌合して組立てることを特徴とする、請求項1記載の往復動式モータ。
- 前記第1装着部及び第2装着部は、ボルトまたは接着剤により相互結合されることを特徴とする、請求項12記載の往復動式モータ。
- 前記第1装着部及び第2装着部は、前記第1装着部を成形するとき、前記第2装着部をインサートモルディングして結合することを特徴とする、請求項1記載の往復動式モータ。
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