JP4417856B2 - 往復動式モータの固定子 - Google Patents

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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 (4)

  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所定高さを有する円弧状の固定子ブロックを成形して該円弧状の固定子ブロックを放射状に複数個積層して環状に固定し、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
    前記固定子ブロックは、その内周面の弧の角が外周面の弧の角より大きく形成されて、前記各固定子ブロックの内周面の両側は接触し、各固定子ブロックの外周面の両側は離隔して渦電流遮断スリットが形成されるようにす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記載の往復動式モータの固定子。
  3. 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記載の往復動式モータの固定子構造。
  4. 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記載の往復動式モータの固定子。
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