JP2005198497A - 往復動式モータの固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造容易で、生産性を向上させ、さらにモータの効率を向上させる往復動式のモータの固定子を提供すること。
【解決手段】 往復動式モータの固定子を、巻線コイルを具備した第１固定子１１０と、粉末を利用した粉末冶金法により成形され、該第１固定子１１０と所定間隙を置いて挿入される第２固定子１２０と、を包含して構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、往復動式モータの固定子に係るもので、詳しくは、固定子の効率及び生産性を向上し得る往復動式モータの固定子に関するものである。

一般に、モータは、圧縮機、洗濯機、扇風機のような多くの電機電子製品の駆動源として使われ、産業一般で広く用いられている。モータは、電気エネルギーの供給を受けて運動エネルギーに変換させる役割をする。このようなモータはその種類が多様であるが、電気エネルギーが回転運動力に変換される回転モータと、電気エネルギーが直線運動力に変換される往復動式モータと、に大別される。

一般に、直線運動が要求される状況では別途の装置を必要としなく、直線運動を実現し得る往復動式モータがより適切であると言える。

従来の往復動式モータの１例においては、図８に示したように、フラックスを形成する固定子組立体１０と、該固定子組立体１０のフラックスにより直線に往復運動する可動子組立体２０と、を包含して構成されている。

また、前記固定子組立体１０は、可動子組立体２０の外側に位置するように円筒状に形成された外側固定子１１と、該外側固定子１１の内側に一定のコア間距離tを置いて配置され、円筒状に形成される内側固定子１２と、を包含して構成されている。

また、前記外側固定子１１は、フラックスの変化を発生させる環状のコイル３０の外周面に円周方向に沿って"コ"状の薄珪素鋼板を積層して形成する。

且つ、前記可動子組立体２０は、前記外側固定子１１と前記内側固定子１２間の間隙で動き得るように配置される可動子体２１と、該可動子体２１の外周面に等間隔を置いて固定される複数のマグネット２２と、を包含して構成されている。

図９は、従来の往復動式モータの内側固定子を示した斜視図である。 前記内側固定子１２は、図示したように、長方形状の薄珪素鋼板を製作して円周方向に積層して形成する。図面中、符号１３は固定リングである。

以下、このように構成された往復動式モータは次のように動作する。巻回されたコイル３０に電流が印加されると、該コイル３０の周辺にフラックスが形成される。該フラックスは、外側固定子に沿って内側固定子１２に流れてから再び外側固定子に流れる閉ループを形成する。この時、前記コイル３０により形成されるフラックス上に前記可動子組立体２０のマグネット２２が置いてあるため、該マグネット２２が巻回された前記コイル３０のフラックスと相互作用してフラックス方向によって押されたり引っ張られたりしながら前記可動子体２１が直線に往復運動する。

然るに、従来の往復動式モータの内側固定子においては、渦電流損を減らして磁束が通過する断面積を広めるために薄板を一枚ずつ円周方向に積層する方法を取った。この方式は、製造が難しいだけではなく生産費も過大になるという不都合な点があった。

本発明は、従来の不都合な点に鑑みて成されたもので、容易に製造でき、生産性を向上させ、さらにモータの効率を向上させる往復動式モータの固定子を提供することを目的とする。

このような本発明の目的を達成するため、本発明に係る往復動式モータの固定子においては、巻線コイルを具備した第１固定子と、粉末を利用した粉末冶金法により成形され、該第１固定子と所定間隙を置いて挿入される第２固定子と、を包含して構成されることを特徴とする。

このように構成された本発明に係る往復動式モータの固定子は、次のような作用効果がある。

巻線コイル３００に電源を印加して第１固定子１１０と第２固定子１２０間にフラックスが形成されると、該第１固定子１１０と第２固定子１２０間の間隙に置かれた可動子組立体２００がフラックスの方向に沿って動きながら持続的に往復運動する。

ここで、コイル３００を具備していない第２固定子を粉末を利用した粉末冶金法により成形する。このように製造する内側固定子は、数百枚の薄珪素鋼板を放射状に積層することに比べて、一つに形成するか又は複数の固定子モジュール又は固定子ブロックを積層して形成することで、組立時の製造工程が簡単になり、往復動式モータの生産費用を大きく節減し得るという効果がある。

また、各第２固定子を一体型に製造したり厚いモジュール又はブロックに製造することで、磁束の通過断面積が拡大されてモータの効率を向上させるという効果がある。

以下、本発明に係る往復動式モータの固定子の構造を、図面に基づいて詳細に説明する。従来技術と同様な事項に対しては説明を省略する。

本発明に係る往復動式モータの第１実施形態においては、図１に示したように、フラックスを形成する固定子組立体１００と、該固定子組立体１００のフラックスにより直線に往復運動する可動子組立体２００と、を包含して構成されている。

また、前記固定子組立体１００は、巻線コイル３００を具備した第１固定子１１０と、粉末を利用した粉末冶金法により成形され、該第１固定子１１０と所定間隙tを置いて挿入される第２固定子１２０と、を包含して構成される。

また、前記第１固定子１１０は、フラックス（flux）の変化を発生させる環状のコイル３００の外周面に円周方向に沿って"コ"状の薄珪素鋼板を積層して形成される。

また、前記可動子組立体２００は、前記第１固定子１１０と前記第２固定子１２０間の間隙で動くように配置される可動子体２１０と、該可動子体２１０の外周面に等間隔に固定される複数のマグネット２２０と、を包含して構成されている。

本発明の第１実施形態に係る往復動式モータの第２固定子１２０においては、図２に示したように、粉末を利用した粉末冶金法により一体型の固定子体１２１が円筒状に形成される。

また、前記粉末は、軟磁性複合材料（Soft Magnet Composite（以下、SMCと略称する））であることが好ましい。該SMCはメタル粉末の一種であって、モータなどの電磁気システムに応用するために電気的、磁気的特性を向上させた磁性物質であって、磁性体粉末を絶縁コーティング材で覆って圧縮したものである。

粉末冶金法は、金属粉やその化合物の粉末を高温で加熱すると固まる現象を利用し、独特の性質を有した材料や一定形態の製品を作る加工技術をいう。

且つ、本発明の第２の実施形態に係る往復動式モータの第２固定子１２０においては、図３に示したように、一体になった円筒状の固定子体１２１の外周面に軸方向に分割された複数の渦電流遮断スリット１２２を形成する。場合によっては前記固定子体１２１の内周面に渦電流遮断スリット１２２を形成することもできる。該渦電流遮断スリット１２２は、渦電流による損失を減らすために軸方向に形成される。

本発明の第３の実施形態に係る往復動式モータの第２固定子１２０においては、図４に示したように、所定高さを有する円筒状の固定子モジュール１２３を軸方向に複数個積層して形成することができる。この時、前記固定子モジュール１２３は、積層された後に円周方向に配置されたリベット孔１２４を通してリベット１２５に固定される。

本発明の第４の実施形態に係る往復動式モータの第２固定子においては、図５に示したように、 所定高さを有する円筒状の固定子モジュール１２３を軸方向に複数個積層して形成し、その外周面に渦電流遮断スリット１２２を軸方向に形成する。場合によっては、固定子モジュール１２３の内周面に渦電流遮断スリット１２２を形成することもできる。前記固定子モジュール１２３は、積層された後に円周方向に配置されたリベット孔１２４を通してリベット１２５に固定される。

本発明の第５の実施形態に係る往復動式モータの第２固定子１２０においては、図６に示したように、円弧状の固定子ブロック１２６を形成して該固定子ブロック１２６を放射状に積層してその両側面を固定リング１３５により固定する。該固定リング１３５と結合するために固定子ブロック１２６の軸断面には、固定リング１３５と対応する位置に固定リング挿入溝１３３が形成される。

また、前記固定子ブロック１２６は、その内周面弧の角と外周面弧の角とを夫々相違するように形成して各固定子ブロック１２６間の隙間に渦電流遮断スリット１２２が形成されるようにする。即ち、内周面弧の角が外周面弧の角より大きい。

本発明の第６の実施形態に係る往復動式モータの第２固定子１２０においては、図７に示したように、円弧状の固定子ブロック１２６を形成し、該固定子ブロック１２６を放射状に積層してその両側面を固定リング１３５により固定する。第５の実施形態と相違する点は、前記固定子ブロック１２６の内周面弧の角と外周面弧の角とが同一に形成されていて、固定子ブロックの間で密着され、渦電流遮断スリット１２２を前記固定子ブロック１２６の外周面に別途に形成する。前記固定リング１３５と結合するため、前記固定子ブロック１２６の軸断面には固定リング１３５と対応する位置に固定リング挿入溝１３３が形成される。

本発明に係る往復動式モータの第１の実施形態を図示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る往復動式モータの第２固定子を示した斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る往復動式モータの第２固定子を示した斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る往復動式モータの第２固定子を示した斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る往復動式モータの第２固定子を示した斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係る往復動式モータの第２固定子を示した斜視図である。 本発明の第６の実施形態に係る往復動式モータの第２固定子を示した斜視図である。 従来の往復動式モータの１例を示した断面図である。 従来の往復動式モータの内側固定子を示した斜視図である。

符号の説明

固定子組立体 １００
第１固定子 １１０
第２固定子 １２０
可動子組立体 ２００
巻線コイル ３００

Claims (14)

1. 巻線コイルを具備した第１固定子と、
   粉末を利用した粉末冶金法により成形され、該第１固定子と所定間隙を置いて挿入される第２固定子と、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の固定子。
2. 前記第２固定子を成形する粉末は軟磁性複合材料であることを特徴とする請求項１記載の往復動式モータの固定子。
3. 前記第２固定子は、一体型の円筒状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の往復動式モータの固定子。
4. 前記第２固定子は、一体型の円筒状に形成され、その外周面に軸方向に分割された複数の渦電流遮断スリットが形成されたことを特徴とする請求項１記載の往復動式モータの固定子。
5. 巻線コイルを具備した第１固定子と、
   粉末を利用した粉末冶金法により所定高さを有する円筒状の固定子モジュールを成形してこれを軸方向に複数個積層して固定し、前記第１固定子と所定間隙を置いて挿入される第２固定子と、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の固定子。
6. 前記第２固定子を成形する粉末は軟磁性複合材料であることを特徴とする請求項５記載の往復動式モータの固定子。
7. 前記固定子モジュールは、リベット孔が円周上に複数配置され、これを貫通するリベットに固定されることを特徴とする請求項５記載の往復動式モータの固定子。
8. 前記固定子モジュールは、軸方向に分割された複数の渦電流遮断スリットをその外周面に形成することを特徴とする請求項５記載の往復動式モータの固定子。
9. 巻線コイルを具備した第１固定子と、
   粉末を利用した粉末冶金法により所定高さを有する円弧状の固定子ブロックを成形してこれを放射状に複数個積層して固定し、前記第１固定子と所定間隙を置いて挿入される第２固定子と、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の固定子。
10. 前記第２固定子を成形する粉末は軟磁性複合材料であることを特徴とする請求項９記載の往復動式モータの固定子。
11. 前記固定子ブロックは、その軸断面に固定リング挿入溝が形成され、固定リングが圧入固定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の固定子構造。
12. 前記固定子ブロックは、内周面の弧の角と外周面の弧の角とが相違するように形成し、各固定子ブロック間に渦電流遮断スリットを形成することを特徴とする請求項９記載の往復動式モータの固定子構造。
13. 前記固定子ブロックは、内周面の弧の角が外周面の弧の角より大きく形成し、各固定子ブロック間に渦電流遮断スリットを形成することを特徴とする請求項９記載の往復動式モータの固定子構造。
14. 前記固定子ブロックは、軸方向に分割された複数の渦電流遮断スリットをその外周面に形成することを特徴とする請求項９記載の往復動式モータの固定子。

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