JP7092521B2 - リニアモータおよび圧縮機 - Google Patents
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Description
界磁子と、前記界磁子を挟んで設けられた複数の電機子磁極と、を有し、前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位するリニアモータにおいて、
前記界磁子は、前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位する方向に沿って配列された複数の永久磁石磁極と、前記永久磁石磁極を囲む縁部を有し前記永久磁石磁極を支持する磁極フレームと、前記永久磁石磁極の前記電機子磁極との対向面に接するようにして設けられた磁性体と、を有し、
前記磁性体は、前記縁部を越えて前記磁極フレームまで延出しており、
前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位する方向を第1方向、前記第1方向に垂直な前記界磁子の幅方向に沿う方向を第2方向、前記第1方向及び前記第2方向に垂直な前記界磁子の厚さ方向に沿う方向を第3方向とした場合に、
前記磁性体は、隣り合う前記永久磁石磁極の間に跨って、前記界磁子の前記第3方向における両端面のそれぞれに設けられると共に、前記界磁子の各端面に設けられる前記磁性体のそれぞれが全ての前記永久磁石磁極を覆う一枚のカバー部材として構成され、
前記磁極フレームの前記第3方向の厚さは、前記永久磁石磁極の前記第3方向の厚さよりも薄く、前記永久磁石磁極が前記磁極フレームの前記第3方向における両端面からはみ出すようにして前記磁極フレームに嵌入され、
前記磁性体と前記磁極フレームとは、前記磁極フレームの前記第3方向における両端面と前記永久磁石磁極の前記対向面に接する前記磁性体との間に形成される隙間に配設した接着剤により固定されている。
図1乃至図4を参照して、本発明の実施例1に係るリニアモータについて、説明する。図1は、実施例1に係るリニアモータの斜視図である。図2は、実施例1に係るリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。図3は、実施例1に係るリニアモータの可動子の左右方向に対して垂直な断面図である。図4は、実施例1に係るリニアモータの可動子の上方向から見た図である。
固定子1は、電機子3と、電機子3の前側及び後側それぞれに配置された端部部材4と、巻線5と、を備える。電機子3は、軟磁性体のコア300及びスペーサ310を有し、複数のコア300は軟磁性体のスペーサ310で繋いで構成されている。これにより、複数のコア300及びスペーサ310を含む磁路を形成できるようにしている。コア300には上下に磁極歯(電機子磁極)301があり、それぞれ巻線5が巻回されている。
コア300は、可動子2を挟んで対向配置された磁極歯301と、これら2つの磁極歯301をつなぐ腕部302とを有する。磁極歯301及び腕部302は、例えば、電磁鋼板を前後方向に積層して構成できる。磁極歯301には巻線5を巻回している。
スペーサ310は、隣接するコア300を流れる磁束を通過させることができる。スペーサ310は、例えば、電磁鋼板を前後方向に積層して構成できる。このため、2つのコア300の間にスペーサ310を配した電機子3は、永久磁石磁極210の前後方向間隔等の設計に応じて、隣り合う2つのコア300及び永久磁石磁極210を含む磁路を形成できる。
端部部材4は、軟磁性体又は非磁性体で形成することができる。端部部材4は、前後方向に延在する貫通ボルト等(図示せず)の固定部材により、コア300及びスペーサ310とともに固定されている。また、端部部材4には図示しない軸受等の支持部材が配置され、可動子2を支持している。
可動子2は、前後方向を長手方向としている。可動子2は、前後方向に複数の永久磁石を固定する非磁性体または軟磁性体からなる磁極フレーム200と、磁極フレーム200に設けられた永久磁石磁極210と、永久磁石磁極210及び磁極フレーム200の上側及び下側に配置された磁性カバー220を有している。本実施例の可動子2は、永久磁石磁極210を3個固定した態様である。複数の永久磁石磁極210は、界磁子により構成される可動子2と電機子磁極301により構成される固定子1とが相対変位する方向に沿って配列される。永久磁石磁極210は、3個以上でも以下でも良い。永久磁石磁極210はそれぞれ上下方向に磁化され、隣り合う磁極210の上面は、N極とS極とが、交互になるように配されている。
磁極フレーム200は、永久磁石磁極210を嵌装する空隙200aを複数備えたはしご状にすることができる。永久磁石磁極210は空隙200aに嵌入されることで、左右方向及び前後方向に抜けることなく、磁極フレーム200に固定される。磁極フレーム200は、永久磁石磁極を囲む、空隙200aの縁部を有し、永久磁石磁極210を支持する。
永久磁石磁極210は、ネオジム磁石等の希土類磁石で構成してもよいし、フェライト磁石等、他の素材による永久磁石を用いてもよい。
磁性カバー220は、可動子2の上下方向の表面にあって、永久磁石磁極210の上下方向の表面のみならず、磁極フレーム200の上下方向表面まで延出され、磁極フレーム200及び永久磁石磁極210の両方の上面及び下面で各々接するように設けられている。すなわち磁性カバー220は、永久磁石磁極210の電機子磁極301との対向面に接するようにして、磁極フレーム200の永久磁石磁極210を囲む空隙200aの縁部を越えて磁極フレーム200まで延出している。
図5は、本発明との比較例(第1比較例)について、永久磁石磁極の不可逆減磁部位の分布を示す図である。図5では、磁極フレームは図示していない。
図8は、実施例1における、可動子に磁性カバーを固定する構造を示す斜視図である。ねじ穴200bを持つ磁極フレーム200の空隙(嵌入部)200aに永久磁石磁極210を嵌入後、空孔220aを持つ磁性カバー220を可動子2の上面にかぶせて、ねじ240を用いて磁性カバー220を磁極フレーム200に締結する。
図9乃至図10を参照して、磁性カバー220の固定構造について説明する。
Tm1=T-2×(Ta+Tb) …(数1)
また、磁極フレーム200’の空隙(嵌入部)200a’の前後方向の長さをL、永久磁石磁極210’の前後方向の長さをLm1、接着剤240の前後方向の長さをLaとすると、Lm1は以下のようになる。
Lm1=L-2×La …(数2)
上述した(数2)及び(数3)は第3比較例に関する数式である。
Tm2=T-2×Tb …(数3)
また、磁極フレーム200の空隙(嵌入部)200aの前後方向の長さをL、永久磁石磁極210の前後方向の長さをLm2とすると、Lm2は以下のようになる。
Lm2=L …(数4)
上述した(数3)及び(数4)は実施例2に関する数式である。
Tm2>Tm1 …(数5)
すなわち、実施例2の構成により、第3比較例の構成と比べて永久磁石磁極210の上下方向の厚さを厚くすることができる。その結果、実施例2の方が永久磁石磁極210の減磁耐力を向上させられるとともに、リニアモータの推力も向上できる。
Lm2>Lm1 …(数6)
すなわち、実施例2の構成により、第3比較例の構成と比べて永久磁石磁極210の前後方向の長さを長くすることができる。その結果、実施例2の方がリニアモータの推力を向上できる。
図11を参照して、磁性カバー220の固定構造について説明する。
図12Aは、本発明に係るリニアモータを用いた圧縮機の実施例(実施例4)を示す斜視図である。図12Bは、図12Aの圧縮機の要部を示す断面図である。
図13は、実施例5に係る冷蔵庫の構成図である。
図14は、実施例6に係る車両用エアサスペンションの構成図である。
各実施例では、電機子3を固定して界磁子(可動子2)が移動するムービングマグネット型を例示したが、界磁子を固定して電機子3を移動するムービングコイル型でもよい。
Claims (2)
- 界磁子と、前記界磁子を挟んで設けられた複数の電機子磁極と、を有し、前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位するリニアモータにおいて、
前記界磁子は、前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位する方向に沿って配列された複数の永久磁石磁極と、前記永久磁石磁極を囲む縁部を有し前記永久磁石磁極を支持する磁極フレームと、前記永久磁石磁極の前記電機子磁極との対向面に接するようにして設けられた磁性体と、を有し、
前記磁性体は、前記縁部を越えて前記磁極フレームまで延出しており、
前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位する方向を第1方向、前記第1方向に垂直な前記界磁子の幅方向に沿う方向を第2方向、前記第1方向及び前記第2方向に垂直な前記界磁子の厚さ方向に沿う方向を第3方向とした場合に、
前記磁性体は、隣り合う前記永久磁石磁極の間に跨って、前記界磁子の前記第3方向における両端面のそれぞれに設けられると共に、前記界磁子の各端面に設けられる前記磁性体のそれぞれが全ての前記永久磁石磁極を覆う一枚のカバー部材として構成され、
前記磁極フレームの前記第3方向の厚さは、前記永久磁石磁極の前記第3方向の厚さよりも薄く、前記永久磁石磁極が前記磁極フレームの前記第3方向における両端面からはみ出すようにして前記磁極フレームに嵌入され、
前記磁性体と前記磁極フレームとは、前記磁極フレームの前記第3方向における両端面と前記永久磁石磁極の前記対向面に接する前記磁性体との間に形成される隙間に配設した接着剤により固定されていることを特徴とするリニアモータ。 - シリンダと前記シリンダの内側で往復動するピストンとを備えると共に、前記ピストンを駆動する駆動モータとして請求項1に記載したリニアモータを備えたことを特徴とする圧縮機。
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