WO2001031767A1 - Moteur lineaire - Google Patents

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WO2001031767A1
WO2001031767A1 PCT/JP2000/007410 JP0007410W WO0131767A1 WO 2001031767 A1 WO2001031767 A1 WO 2001031767A1 JP 0007410 W JP0007410 W JP 0007410W WO 0131767 A1 WO0131767 A1 WO 0131767A1
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WO
WIPO (PCT)
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yoke
linear motor
axis
magnetic pole
inner yoke
Prior art date
Application number
PCT/JP2000/007410
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hideo Yamamoto
Koyo Shibuya
Original Assignee
Matsushita Refrigeration Company
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Refrigeration Company filed Critical Matsushita Refrigeration Company
Priority to EP00970018A priority Critical patent/EP1148620A4/en
Priority to US09/869,268 priority patent/US6657326B1/en
Priority to KR1020017007750A priority patent/KR20010086130A/ko
Publication of WO2001031767A1 publication Critical patent/WO2001031767A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

Definitions

  • the present invention relates to a moving magnet type linear motor, and aims at improving motor efficiency and simplifying manufacturing.
  • FIG. 14 is a plan sectional view of a conventional linear motor
  • FIG. 15 is a sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the inner yoke 1 is formed in a prism shape by stacking a number of thin plates 2 having a substantially rectangular shape and high magnetic permeability.
  • the yoke yoke 3 is formed in the shape of a prism by stacking a large number of thin plates 4 having a substantially rectangular shape and high magnetic permeability, and cutting out the slots 6 and 7 in the axial direction 5 to form three magnetic poles 8, 9, 10 are formed.
  • a surface of the outer yoke 3 having the magnetic poles 8, 9, 10 faces the inner yoke 1 to form a yoke block 12 with a predetermined gap 11 therebetween.
  • a pair of yoke blocks are held on the flat base 13 so as to face each other so that the inner yokes are arranged at a predetermined interval.
  • a coil 14 is wound around a central magnetic pole 9 so that different magnetic poles are alternately formed on the three magnetic poles 8, 9, and 10 of the outer yoke 3, and the coil 14 is composed of two magnetic yokes. 3 and each coil 14 is connected in parallel.
  • the movable portion 15 is composed of a pair of flat permanent magnets 16 and 17 magnetized in the direction in which the inner yoke 1 and the outer yoke 3 face each other, a permanent magnet support 18 and a shaft 19.
  • the permanent magnets 16 and 17 are fixed by permanent magnet supports 18 at predetermined intervals in the axial direction so that the magnetization directions are opposite to each other, and a gap 1 1 between the inner yoke 1 and the outer yoke 3 It is located inside.
  • the magnetic flux generated from the permanent magnet 16 passes through the air gap 11, the inner yoke 1, the air gap 11, the permanent magnet 17, the outer yoke 3, the air gap 11, returns to the permanent magnet 16, and generates a static magnetic field in the air gap 11. I do. It circulates in the plane of the thin plates 2 and 4 in the inner yoke 1 and the autarch 3.
  • the conventional structure described above has the advantage that the manufacture of the inner yoke 1 and the ferrule yoke 3 is simple.
  • the plate-like permanent magnets 16 and 17 are formed in the gap 11 between the prism-shaped inner yoke 1 and the ferrite yoke 3.
  • the shaft 19 is rotated during manufacturing, the distance between the permanent magnets 16 and 17 and the inner yoke 1 and the distance between the permanent magnets 16 and 17 and the outer yoke 3
  • the thrust of the linear motor became unstable due to the imbalance of the motor.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and the thrust of the linear motor does not become unstable and the motor efficiency is improved even when the shaft 19 is arranged with the shaft rotating during manufacturing. It is another object of the present invention to provide a linear motor whose yoke can be easily manufactured.
  • the distance between the permanent magnets 16 and 17 and the inner yoke 1 and the permanent magnets 16 and 17 and the ⁇ ⁇ As the distance between the evening yokes 3 becomes unbalanced, the force that the permanent magnets 16 and 17 are directly pulled by the inner yoke 1 or the outer yoke 3 increases, and the bearings 2 pass through the movable part 15 and the shaft 19. There was a problem that the sliding loss increased at 0.
  • Another object of the present invention is that, even when the permanent magnets are arranged in a biased manner in the inner yoke or the magnetic yoke at the time of manufacture, the force of the permanent magnets being directly drawn to the inner yoke or the magnetic yoke does not increase, and Another object of the present invention is to provide a linear motor whose yoke is easily manufactured while improving the motor efficiency.
  • a linear motor includes a cylindrical movable portion having a center axis at an intersection of XY axes, a predetermined interval in a radial direction of the movable portion, and a predetermined interval between the movable portion and the inside.
  • a rectangular thin plate with high magnetic permeability is stacked in parallel with either the X-axis or the Y-axis, and the outer side of the movable part with a predetermined interval in the radial direction of the movable part
  • the magnets are magnetized in the direction connecting the inner yoke and the outer yoke, and are held in the gap between the inner yoke and the outer yoke.
  • the present invention provides a pair of permanent magnets magnetized in a radial direction about the central axis at a predetermined interval in a direction parallel to the central axis so that the directions of magnetization are opposite to each other. It is configured to be held in the void.
  • the inner yoke is formed by stacking a number of thin plates having the same shape and the same size
  • the outer yoke is formed by stacking a plurality of thin plates having the same shape and the same size.
  • the radius of curvature of the inner peripheral surface of the rotor yoke is equal to the radius of curvature of the inner peripheral surface of the slot
  • the radius of curvature of the outer peripheral surface of the rotor yoke is equal to the radius of curvature of the outer peripheral surface of the slot.
  • the radius of curvature of the outer peripheral surfaces of the arc and the slot is larger than the radius of curvature of the inner peripheral surface.
  • the linear motor can be downsized.
  • the present invention provides an outer yoke on both sides of the outer yoke in the thin plate stacking direction of the inner yoke and a permanent magnet on a line connecting the inner peripheral ends of the outermost surfaces in the thin plate stacking direction of the yoke and the intersection of the XY axis. Is configured so that the end face of the
  • two inner yokes are arranged symmetrically in the Y axis, and both inner yokes are integrated by two inner yoke support members provided separately inside the both inner yokes in the Y axis direction.
  • the inner yoke becomes one part, and assembly can be simplified.
  • the present invention provides two auter yokes by arranging two auter yokes symmetrically with respect to the Y axis, and integrating the two yoke by two outer yoke support members provided on both outermost surfaces in the stacking direction of the thin plates. Is becoming
  • the present invention provides a cylindrical movable portion having a center axis at an intersection of the XY axes, a movable portion having a predetermined interval in a radial direction thereof, and a movable portion arranged inside the movable portion.
  • An inner yoke formed by stacking a large number of thin plates in parallel with either the X-axis or the Y-axis, and a predetermined interval in the radial direction of the movable part, arranged outside the movable part, and a substantially rectangular magnetic permeability
  • a thin plate having a large height in the same direction as the thin plate of the inner yoke, an aerarch, a flat base for holding the inner yoke and the outer yoke, and a cylinder mounted on the base so as to be located at the center of the XY axis.
  • a pair of permanent magnets magnetized in a direction connecting the inner yoke and the outer yoke are held in a gap between the inner yoke and the outer yoke, and the shaft is integrated with the movable portion.
  • a panel attached to the shaft and a piston attached to the cylinder are integrated with the movable portion.
  • the present invention provides a cylindrical movable portion having a center axis at the intersection of the XY axes, a predetermined interval in the radial direction of the movable portion, and an inner portion arranged inside the movable portion.
  • An inner yoke formed by stacking a large number of thin plates in parallel with either the X-axis or the Y-axis, and a predetermined interval in the radial direction of the movable part, arranged outside the movable part, and a substantially rectangular magnetic permeability Are formed by stacking a large number of thin plates in the same direction as the thin plate of the inner yoke.
  • the first magnetic pole, the second magnetic pole, and the third magnetic pole are formed by arranging two slots cut out in the stacking direction of the thin plates, and the first magnetic pole is wound around the second magnetic pole of the outer yoke.
  • the movable portion is made up of a pair of permanent magnets provided in the movable portion and has a cylindrical shape, the thrust of the linear motor is not affected even when the shaft is rotated during manufacturing. It does not become stable, reduces the iron loss of the inner yoke and the outer yoke, improves the motor efficiency, and simplifies the manufacture of the linear motor.
  • a pair of permanent magnets magnetized in a radial direction about the central axis are provided with a predetermined interval in a direction parallel to the central axis so that the directions of magnetization are opposite to each other, and the inner yoke and the magnetic core are fixed to each other.
  • This structure is designed to be held in the gap between the evening yokes, and even if the permanent magnets are biased in the inner yoke or the outer yoke during manufacturing, the force of the permanent magnets being directly drawn to the inner yoke or the outer yoke increases. And reduce the sliding loss in the sliding part.
  • the inner yoke is formed of a thin plate having the same shape and the same size
  • the outer yoke is formed of a thin plate having the same shape and the same size. Since the inner yoke and the outer yoke are easily manufactured, the linear motor is manufactured. Is further simplified.
  • a curvature radius of an inner peripheral surface of an outer yoke and an inner peripheral surface of a slot are equal, and a curvature of an outer peripheral surface of the outer yoke and an outer peripheral surface of a slot are equal.
  • the radius of curvature is equal, the outer radius of curvature of the outer yoke and the slot is larger than the radius of curvature of the inner peripheral surface of the outer yoke and the slot, and the linear motor can be downsized.
  • an outer peripheral portion of each outermost surface of the inner yoke in the direction of thin plate stacking is provided on a line connecting an inner peripheral portion of each outermost surface in the thin plate stacking direction of the outer yoke and an intersection of the XY axis, and a permanent magnet.
  • the end face of the magnet is configured so that the magnet end can be reduced.
  • Another embodiment of the present invention is one in which two inner yokes are arranged symmetrically in the Y-axis, and both inner yokes are integrated by two inner yoke support members provided separately in the Y-axis direction inside the inner yokes,
  • the inner yoke is one part, and assembly can be simplified.
  • the two yoke yokes are arranged symmetrically in the Y-axis, and the two yoke yokes are integrally provided by two outer yoke support members provided on both outermost surfaces in the stacking direction of the thin plates of the two yoke.
  • the yoke becomes one part, which has the effect of simplifying assembly.
  • One aspect of the present invention is a cylindrical movable part having a central axis at the intersection of the XY axes, and a substantially rectangular magnetic permeability with being disposed inside the movable part at a predetermined interval in the radial direction of the movable part.
  • a pair of movable parts are provided to be held A permanent magnet, a piston provided at the tip of a shaft integrated with the movable part and inserted into the cylinder, and a panel attached to a shaft, wherein the permanent magnet is biased toward the inner yoke or outer yoke during manufacturing. Even when it is arranged, the force that the permanent magnet is directly drawn to the inner yoke or outer yoke does not increase, so that the sliding loss between the piston and the cylinder does not increase, and the linear motor can be easily manufactured. Yes. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a plan sectional view of a linear motor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view along the X axis in FIG.
  • FIG. 3 is a plan sectional view of a linear motor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan sectional view of a linear motor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view of a thin plate constituting the inner yoke of the embodiment.
  • FIG. 6 is a front view of a thin plate constituting the outer yoke of the embodiment.
  • FIG. 7 is a front sectional view of a linear motor according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 9 is a plan sectional view of a linear motor according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view of the inner yoke according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a front view of the inner yoke of the embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view of a magnetic yoke according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a front sectional view of a linear compressor according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan sectional view of a conventional linear motor.
  • FIG. 15 is a front sectional view of a conventional linear motor. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a plan sectional view showing a first embodiment of a linear motor according to the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the X-axis in FIG.
  • the movable part 21 has a center axis at the intersection of the X and Y axes.
  • the inner yoke 22 is provided inside the movable portion 21 with a gap 38 provided at a predetermined interval in the radial direction of the movable portion 21.
  • the inner yoke 22 is a thin rectangular plate 23 having a high magnetic permeability and having an X-axis or a Y-axis. It is formed by stacking a large number in any one axial direction.
  • the outer yoke 24 is provided outside the movable part 21 with a gap 39 provided at a predetermined interval in the radial direction of the movable part 21, and the thin plate 25 having a substantially rectangular shape and high magnetic permeability is formed by the inner yoke 2.
  • the first magnetic pole 28 and the second magnetic pole 29 are formed by stacking a number of slots 26 and 27 in the stacking direction of the thin plates 25 when a large number of the thin plates 23 are stacked in the same direction.
  • the third magnetic pole 30 is formed.
  • the surface having the magnetic poles 28, 29, 30 of the outer yoke 24 is formed in a flat shape facing the inner yoke 22 so that the magnetic path 20 is formed along the surfaces of the thin plates 23, 25.
  • the base holds on 89.
  • a coil 32 is wound around a second magnetic pole 29 so that the three magnetic poles 28, 29, and 30 of the outer yoke 24 alternately form different magnetic poles.
  • the coils are individually wound around the plurality of outer yokes 24, and the respective coils 24 are electrically connected in parallel.
  • a large number of thin plates 23 and 25 constituting the inner yoke 22 and the outer yoke 24 use electromagnetic steel strip (such as Nippon Steel's 35 H440), and the saturation magnetic flux of the flat plate It has high density and low iron loss,
  • the surface is provided with an insulating film.
  • the movable portion 21 includes a pair of C-shaped or cylindrical shaped first permanent magnets 33, second permanent magnets 34, which are magnetized in a direction connecting the inner yoke 22 and the outer yoke 24, and a permanent magnet support 35.
  • the shaft consists of 36.
  • the first permanent magnet 3 3 and the second permanent magnet 3 4 are preferably Nd-Fe-B rare earth magnets, and are spaced in the direction parallel to the central axis so that the magnetization directions are opposite to each other. And fixed by a permanent magnet support 35, and disposed in a gap between the inner yoke 22 and the outer yoke 24.
  • the magnetic path 20 (indicated by a solid line) of the magnetic flux generated from the first permanent magnet 33 and the second permanent magnet 34 surrounds the slot 26 or the slot 27, and the first permanent magnet 33 , Air gap 38, inner yoke 22, air gap 38, second permanent magnet 34, air gap 39, outer yoke 24, air gap 39 return to the first permanent magnet 33, and to the air gaps 38, 39 Generates a static magnetic field.
  • the inner yoke 22 and the ferrule yoke 24 they circulate in the plane of the thin plates 23 and 25.
  • the coil 32 When an alternating current is supplied to the coil 32, different magnetic poles are alternately formed in the first magnetic pole 28, the second magnetic pole 29, and the third magnetic pole 30 in the axial direction. Due to the magnetic attraction and repulsion between the permanent magnet 33 and the second permanent magnet 34, the coil 32 has a large current and a magnetic flux density of the magnetic flux generated from the first permanent magnet 33 and the second permanent magnet 34. A thrust in the axial direction is generated in proportion to, and the shaft 36 reciprocates in synchronization with the frequency of the AC current together with the movable portion 21.
  • the movable part 21 has a cylindrical shape, and the inner yoke 22 and the magnetic yoke 24 are provided with gaps 38, 39 at predetermined intervals in the radial direction of the movable part 21.
  • the first permanent magnet 33 and the second permanent magnet 34 are magnetized from the inner yoke 22 side to the magnetic yoke 24 side.
  • the movable portion 21 has a cylindrical shape, so that the distance between the first permanent magnet 33, the second permanent magnet 34, and the inner yoke 22 is large. Therefore, the distance between the first permanent magnet 33, the second permanent magnet 34, and the outer yoke 24 does not become unbalanced, and the thrust during the linear motion does not become unstable.
  • the inner yoke 22 and the outer yoke 24 can be formed by stacking a large number of thin plates 23 and 25 having a substantially rectangular shape and high magnetic permeability, so that the linear motor can be easily manufactured.
  • the magnetic path 20 of the magnetic flux generated from the first permanent magnet 33 and the second permanent magnet 34 circulates in the plane of the thin plates 23 and 25 in the inner yoke 22 and the ferrite yoke 24.
  • the magnetic flux circulates in the plane of the thin plates 23 and 25, it tries to generate an eddy current in the direction crossing the magnetic flux.
  • This is a current proportional to the square of the magnetic flux density and proportional to the square of the thickness of the yoke material.
  • the linear motor according to the present embodiment includes a cylindrical movable portion having the center point at the intersection of the XY axes, a predetermined interval in the radial direction of the movable portion, and the inside of the movable portion.
  • An inner yoke formed by stacking a large number of rectangular thin plates having high magnetic permeability in parallel with either the X-axis or the Y-axis, and providing a predetermined interval in the radial direction of the movable portion and disposing the thin plate outside the movable portion.
  • the thin plate having a substantially rectangular shape and high magnetic permeability is placed in the same direction as the thin plate of the inner yoke.
  • a first yoke, a second yoke and a third yoke formed by arranging two slots cut out in the stacking direction of the thin plates to form a first magnetic pole, a second magnetic pole, and a third magnetic pole;
  • the inner yoke and the inner yoke are magnetized in a direction connecting the inner yoke and the magnetic yoke with a predetermined interval in a direction parallel to the central axis so that the magnetization directions are opposite to each other.
  • It is composed of a pair of permanent magnets provided in the possible part so as to be held in the gap between the evenings, and the movable part has a cylindrical shape. Rotate Even if the linear motor is installed, the thrust of the linear motor is not unstable, the motor efficiency is improved by reducing the iron loss of the inner yoke and the magnetic yoke, and the production of the linear motor is simplified. Become.
  • the inner yoke and the magnetic yoke are constituted by two sets.
  • the same effect can be obtained by constituting three or more sets.
  • FIG. 3 is a plan sectional view showing a second embodiment of the linear motor according to the present invention.
  • the X-axis sectional view of the linear motor is the same as that in Fig. 2 described above.
  • This embodiment is different from the linear motor according to the first embodiment in that a pair of C-shaped or cylindrical shaped first permanent magnets 41 and second permanent magnets 42, which are magnetized in the radial direction about the central axis, are used. I have.
  • the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 are fixed by a permanent magnet support 35 at predetermined intervals in the axial direction so that the magnetization directions are alternately opposite, and the inner yoke 2 2
  • the yoke is located in the gap between the yokes 24.
  • the plate-shaped permanent magnets 16 and 17 are arranged in parallel in the gap between the prismatic inner yoke 1 and the outer yoke 3, so that the permanent magnets 16 and If 17 is placed on the inner yoke 1, the force with which the permanent magnet is directly drawn to the inner yoke 1 increases.
  • the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 are biased toward the inner yoke 22 or the outer yoke 24 at the time of manufacture.
  • the inner yoke 22 and the outer yoke 24 can be formed by stacking a large number of thin plates 23 and 25 having a substantially rectangular shape and high magnetic permeability, so that the linear motor can be easily manufactured.
  • a pair of permanent magnets magnetized in the radial direction with the center axis as the center are separated by a predetermined distance in the direction parallel to the center axis so that the magnetization directions are opposite.
  • the permanent magnet is arranged so as to be held in the gap between the inner yoke and the outer yoke. Even when the permanent magnet is biased toward the inner yoke or the outer yoke at the time of manufacturing, the permanent magnet is kept in the inner yoke or the outer yoke. The force drawn directly to the yoke does not increase, and the sliding loss in the bearing can be reduced.
  • FIG. 4 is a plan sectional view showing a third embodiment of the linear motor according to the present invention
  • FIG. 5 is a front view of a thin plate constituting an inner yoke according to the present invention
  • FIG. 6 constitutes a magnetic yoke according to the present invention. It is a front view of a thin plate.
  • the inner yoke 50 uses a thin plate 51 having a substantially rectangular shape, a high magnetic permeability, and the same shape and the same size, and a radius R 1 of the outer peripheral surface of the inner yoke 50.
  • a large number of thin plates 51 are formed by stacking a large number of thin plates 51 in parallel with either the X-axis or the Y-axis so that the radius of the movable portion 21 is smaller than the radius R2 of the inner peripheral surface by a predetermined distance. I have.
  • the outer yoke 52 uses a thin plate 53 having a substantially rectangular shape, a high magnetic permeability, the same shape and the same dimensions, and a radius R 3 of the inner peripheral surface of the outer yoke 52 is a radius R of the outer peripheral surface of the movable portion 21.
  • a plurality of thin plates 53 are formed by using a jig or the like and stacked in the same direction as the thin plate 51 of the inner yoke so as to be larger than 4 by a predetermined distance.
  • the linear motor configured as described above is one in which an inner yoke is simply formed of thin plates of the same shape and size and stacked, and an outer yoke is simply formed of thin plates of the same shape and size and stacked. Yes, the manufacture of the inner yoke and the outer yoke is easy, which simplifies the manufacture of the linear motor.
  • the inner yoke is formed by a thin plate having the same shape and the same size
  • the outer yoke is formed by a thin plate having the same shape and the same size. Therefore, the production of the linear motor is further simplified.
  • FIG. 7 is a front sectional view showing a fourth embodiment of the linear motor according to the present invention
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line AA in FIG.
  • the outer yoke 60 uses a thin plate 61 having a substantially rectangular shape and a high magnetic permeability, and a radius of curvature R 5 of the inner peripheral surface of the outer yoke 60.
  • the radius of curvature R6 of the inner peripheral surface of the slot 62 is equal to the radius of curvature R7 of the outer peripheral surface of the outer yoke 60, and the radius of curvature R8 of the outer peripheral surface of the slot 62 is equal.
  • the radius of curvature R5 of the outer peripheral surface of the outer yoke 60 and the curvature radius of the outer peripheral surface of the slot 62 are larger than the radius of curvature R5 of the inner peripheral surface of the outer yoke 60 and the radius of curvature R6 of the inner peripheral surface of the slot 62.
  • the radius R 8 is larger.
  • the inner peripheral surface of the outer yoke 60 has a radius of curvature R 5 at the center of the XY axis.
  • the center of the radius of curvature R 6 is defined by the position of the inner peripheral surface of the slot 62 shifted from the center of the XY axis in the X-axis direction by the dimension A of the opening of the slot 62. If the outer peripheral surface of the slot 62 has the center of the XY axis as the center of the radius of curvature R8, the outer peripheral surface of the outer yoke 60 will be X from the center of the XY axis by the back dimension B of the outer yoke 60. The position shifted in the axial direction is the center of the radius of curvature R7.
  • the radius of curvature R5 of the inner peripheral surface of the outer yoke 60 is equal to the radius of curvature R6 of the inner peripheral surface of the slot, the cross section of the outer yoke 60 parallel to the X axis or the like is obtained.
  • the dimension A of the opening of the slot 62 is the same, and the radius of curvature R7 of the outer peripheral surface of the outer yoke 60 is equal to the radius of curvature R8 of the outer peripheral surface of the slot 62.
  • the back dimension B of the yoke 60 is the same even in the cross section of the yoke 60, the dimension A of the opening of the slot 62 and the size of the yoke 60 Back dimensions B are the same.
  • the shape of the coil 63 is larger at the outer radius R10 of the coil 63 than at the inner radius R9 of the coil 63, the radius of curvature R5 of the inner surface of the outer yoke 60 and the inner radius of the slot 62 are larger.
  • the coil 63 is suitable for the slot 62 because the radius of curvature R 7 of the outer yoke 60 and the radius of curvature R 8 of the outer peripheral surface of the slot 62 are larger than the radius of curvature R 6 of the peripheral surface.
  • the linear motor can be downsized.
  • the radius of curvature of the inner peripheral surface of the outer yoke is equal to the radius of curvature of the inner peripheral surface of the slot
  • the outer peripheral surface of the outer yoke has the same radius of curvature as the outer peripheral surface of the slot.
  • the outer radius of curvature of the outer yoke and the slot is larger than the radius of curvature of the inner peripheral surface, so that the linear motor can be reduced in size.
  • FIG. 9 is a plan sectional view showing a fifth embodiment of the linear motor according to the present invention.
  • the sectional front view of the linear motor is the same as that of FIG. 2 described above.
  • the linear yoke according to the second embodiment is similar to the linear yoke 65, except that the inner yoke 6 7 is formed on the line connecting the inner peripheral end C of the outermost surfaces in the stacking direction and the intersection point of the XY axis with the thin plate 6 It is configured such that the outer peripheral end point D of both outermost surfaces in the stacking direction and the end surface of the permanent magnet are located.
  • the first permanent magnet 69 and the second permanent magnet 70 are magnetized in the radial direction toward the central axis, and are provided with predetermined intervals in the axial direction so that the magnetization directions are alternately opposite to each other. It is fixed by the magnet support 35 and is disposed in a gap between the inner yoke 67 and the outer yoke 65.
  • the magnetic path 31 (shown by N • ⁇ S) of the magnetic flux generated from the first permanent magnet 69 and the second permanent magnet 70 surrounds the slot 26 or the slot 27, and the first permanent magnet 69, Air gap 38, inner yoke 67, air gap 38, second permanent magnet 70, air gap 39, iron yoke 65, return to first permanent magnet 69 through air gap 39, and air gap 38, 3 9 generates a static magnetic field.
  • the magnetic path 31 circulates in the plane of the thin plates 66 and 68 in the inner yoke 67 and the outer yoke 65, and the first permanent magnet in the first permanent magnet 69 and the second permanent magnet 70 and in the gap. 69, circulates in the radial direction toward the magnetization direction of the second permanent magnet 70, that is, toward the central axis.
  • the linear motor according to the present embodiment has two outermost surfaces in the thin-stack direction of the inner yoke on the line connecting the inner peripheral portions of the outermost surfaces of the outer yoke in the stacking direction and the intersection of the XY axis. And the end face of the permanent magnet is formed so that the magnet amount can be reduced.
  • FIG. 10 is a plan view showing an inner yoke according to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a front view.
  • the overall configuration of the linear motor is the same as in FIGS. 1 and 2 described above.
  • two inner yokes 71 are arranged symmetrically with respect to the Y axis, and two inner yoke support members are provided inside the inner yokes 7 1 so as to be separated in the Y axis direction. Both inner yokes 71 are integrated by 72.
  • a bolt hole 73 is provided in the inner yoke support member 72 and is fixed to the base 89.
  • the inner yoke becomes one part, and assembly can be simplified. Also, the management of the assembly accuracy with the movable part 21 is facilitated.
  • two inner yokes are arranged symmetrically with respect to the Y axis, and both inner yokes are integrated by two inner yoke support members provided separately in the Y axis direction inside both inner yokes.
  • the inner yoke becomes one part, and assembly can be simplified.
  • the inner yoke support member is made of a non-magnetic stainless steel such as SUS304, iron loss can be reduced and motor efficiency can be improved.
  • FIG. 12 is a plan view showing an outer yoke according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the overall configuration of the linear motor is the same as in Figs. 1 and 2 described above.
  • two outer yokes 75 are arranged symmetrically with respect to the Y-axis, and two outer yoke support members 76 provided at both outermost sides in the thin plate stacking direction of both outer yokes 75 are provided.
  • the bolt yoke support member 76 is provided with a bolt hole 77, which is fixed to the base 89.
  • the outer yoke becomes one part, and assembly can be simplified. Also, the management of the assembly accuracy with the movable part 21 is facilitated.
  • the two yoke yokes are arranged symmetrically in the Y-axis, and the two yoke support members provided on both outermost sides in the stacking direction of the thin plates of the two yoke are provided. Both yoke yokes are integrated, and the yoke is a single part, simplifying assembly.
  • the outer yoke support member is made of a non-magnetic stainless steel such as SS304, the iron loss can be reduced and the motor efficiency can be improved.
  • FIG. 13 is a front sectional view showing an eighth embodiment of the linear compressor according to the present invention.
  • the linear compressor 80 includes a cylinder 81, a piston 82 reciprocally inserted into the cylinder 81, a compression chamber 84 formed facing the head 83 of the piston 82, and a compression unit.
  • a suction valve 85 and a discharge valve 86 that open and close according to the gas pressure of the chamber 84 are provided.
  • the linear compressor 80 includes a linear motor 87 for reciprocating the piston 82 and a resonance spring 88 for supporting the piston 82 reciprocally.
  • the configuration of the linear motor 87 is the same as that of the linear motor described in the first or second embodiment, and a detailed description is omitted.
  • the magnetic flux 31 coming out of the N pole of the first permanent magnet 33 is formed by an air gap 38, an inertia 22, a gap 38, an S pole of the second permanent magnet 34, an N pole of the permanent magnet 34, and a gap. 39, return yoke 24, air gap 39 returns to S pole of permanent magnet 33, and generates a static magnetic field in air gaps 38, 39.
  • air gap 39 returns to S pole of permanent magnet 33, and generates a static magnetic field in air gaps 38, 39.
  • the linear motor 8 7 is integrated with the piston 8 2, and the piston 8 2 reciprocates in the cylinder 8 1 along with the reciprocating motion of the movable part 21 of the linear motor 87, thereby forming the linear compressor 8.
  • the mechanical sliding loss source of 0 is only between the piston 82 and the cylinder 81. Accordingly, compressor efficiency can be improved by reducing the mechanical sliding loss of the linear compressor 80.
  • the magnetic flux 31 generated from the permanent magnets 33, 34 circulates in the plane of the thin plates 23, 25 in the inner yoke 22 and the outer yoke 24.
  • an attempt is made to generate an eddy current in a direction crossing the magnetic flux 31.
  • This is a current proportional to the square of the magnetic flux density and proportional to the square of the plate pressure of the yoke material.
  • the inner yoke 22 and the yoke yoke 24 are formed by simply stacking a large number of thin plates 23 and 25, the production of the linear compressor 80 is greatly simplified.
  • the coil 32 is wound around the outer yoke 24. As described above, a configuration in which the coil 32 is wound around the inner yoke 22 is also possible. In the above description, three magnetic poles have been described, but a configuration in which the inner yoke 22 and the magnetic yoke 24, the magnets 33, 34, and the coil 32 are further connected in series in the axial direction is also possible. is there.
  • the linear motor according to the present embodiment has a cylindrical movable portion having the center point at the intersection of the XY axes, a predetermined interval in the radial direction of the movable portion, and an inner portion of the movable portion.
  • An inner yoke formed by stacking a large number of rectangular thin plates with high magnetic permeability along either the X-axis or the Y-axis, and a predetermined distance in the radial direction of the movable part and placed outside the movable part
  • An outer yoke formed by stacking a large number of substantially rectangular thin plates having high magnetic permeability in the same direction as the thin plate of the inner yoke, a flat base for holding the inner yoke and the outer yoke, and a center located on the XY axis.
  • the cylinder mounted on the base and the movable part hold a pair of C-shaped or cylindrical permanent magnets magnetized from the inner yoke side to the outer yoke side in the gap between the inner yoke and the outer yoke.
  • the piston is provided at the tip of a shaft integrated with the movable part and inserted into the cylinder, and a panel attached to the shaft. Even when the permanent magnet is arranged in the inner yoke or outer yoke, the force of the permanent magnet directly drawn to the inner yoke or outer yoke does not increase, and therefore, the sliding loss between the piston and the cylinder does not increase. Overnight production is simplified.
  • one aspect of the present invention is to provide a cylindrical movable portion having a central axis at the intersection of the XY axes and a movable portion provided with a predetermined interval in the radial direction of the movable portion.
  • An inner yoke that is formed by laminating a number of thin rectangular plates with high permeability along the X-axis or Y-axis that are arranged inside, and that are movable with a predetermined spacing in the radial direction of the movable part
  • a large number of thin rectangular plates with high permeability are arranged in the same direction as the thin plates of the inner yoke, and two slots are cut out in the stacking direction of the thin plates.
  • a base for holding the inner yoke and the outer yoke a bearing attached to the base so as to be located at the center of the shaft, and magnetized in a direction connecting the inner yoke and the outer yoke, and the direction of magnetization.
  • a pair of permanent magnets provided on the movable portion so as to be held in a space between the inner yoke and the outer yoke at predetermined intervals in a direction parallel to the central axis so as to be opposite to each other.
  • a pair of permanent magnets magnetized in a radial direction about the center axis are arranged so that the magnetization directions are opposite to each other.
  • the permanent magnet is arranged so as to be held in the gap between the inner yoke and the outer yoke at a predetermined interval in a direction parallel to the inner yoke.
  • the force with which the permanent magnet is directly pulled by the inner yoke or the outer yoke does not increase, and the sliding loss at the sliding portion can be reduced.
  • the inner yoke in the invention described in claim 1 or 2 is formed of a thin plate having the same shape and the same size, and the outer yoke is formed in the same manner. It is formed of a thin plate with the same dimensions and shape, and the manufacture of the inner yoke and the arc is easy, so that the manufacture of the linear motor is further simplified.
  • the inner peripheral surface of the outer yoke and the inner peripheral surface of the slot are equal in radius of curvature, and the outer peripheral surface of the outer yoke and the outer peripheral surface of the slot are the same.
  • the curvature radius of the surface is equal, and the outer radius of curvature of the outer yoke and the slot is larger than the inner radius of curvature of the inner yoke and the slot, thereby reducing the size of the linear motor. it can.
  • the inner yoke of the inner yoke is located on a line connecting the inner peripheral portions of both outermost surfaces in the thin plate stacking direction of the yoke and the intersection of the XY axis.
  • the outer peripheries of both outermost surfaces in the stacking direction of the sheet and the end surface of the permanent magnet are configured so that the amount of magnets can be reduced.
  • two inner yokes according to claim 1 or 2 are arranged symmetrically with respect to the Y axis, and two inner yoke support members provided separately inside the inner yokes in the Y axis direction.
  • the two yoke yokes according to the first or second aspect of the invention are arranged symmetrically with respect to the Y axis, and the two yoke are provided on both outermost surfaces in the stacking direction of the thin plates of the two yoke.
  • the outer yoke is integrated by the outer yoke support member, and the outer yoke is a single component, so that assembly can be simplified.
  • a cylindrical movable portion having a center axis at an intersection of the XY axes, a predetermined interval in a radial direction of the movable portion, and a predetermined interval in the radial direction of the movable portion.
  • a thin plate with high magnetic permeability is placed on either the X-axis or the Y-axis.
  • An inner yoke formed by stacking a large number in the axial direction, and a number of thin plates having a substantially rectangular shape and high permeability arranged in the same direction as the thin plate of the inner yoke, which are arranged outside the movable portion with a predetermined interval in the radial direction of the movable portion.
  • An arc yoke formed by stacking; a flat base holding the inner yoke and the arc yoke; a cylinder attached to the base so as to be located at the center of the XY axis; and a direction connecting the inner yoke and the outer yoke.
  • a pair of permanent magnets are provided on the movable portion so as to be magnetized and provided in the gap between the inner yoke and the outer yoke at predetermined intervals in a direction parallel to the central axis so that the directions of the magnetizations are opposite to each other. It is composed of a magnet, a piston provided at the tip of a shaft integrated with the movable part and inserted into the cylinder, and a panel attached to the shaft.

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Description

明 細 書
リニアモータ
技術分野
本発明は、 可動磁石型のリニアモータに係わり、 モータ効率の向上と 製造の簡易化を図るものである。 背景技術
近年、 リニアモータの開発が活発に行われつつある。
従来のリニアモータとしては特願平 1 0— 1 1 8 3 5 8号公報に示さ れているものがある。
以下、 図面を参照しながら上記従来のリニアモー夕を説明する。
図 1 4は従来のリニアモータの平面断面図であり、 図 1 5は図 1 4に おける A— A断面図である。
インナヨーク 1は、 略長方形状で透磁率の高い多数の薄板 2を多数積 み重ねて角柱状に形成されている。 ァゥ夕ヨーク 3は、 略長方形状で透 磁率の高い多数の薄板 4を多数積み重ねて角柱状に形成されると共に軸 方向 5にスロッ ト 6、 7を切り欠いて 3つの磁極 8、 9、 1 0を形成し ている。 ァウタヨーク 3の磁極 8、 9、 1 0を有する面をインナヨーク 1に対向して所定空隙 1 1を隔ててヨークブロック 1 2を構成している。 そして、 1組のヨークブロックがそれらのィンナヨーク同志が所定間隔 で配置されるよう対向させて平板状のベース 1 3上に保持している。 ァウタヨーク 3の 3つの磁極 8、 9、 1 0に異磁極を交互に形成する ように、 中央の磁極 9の周りにコイル 1 4が巻かれており、 コイル 1 4 は 2個のァゥ夕ヨーク 3に個別に巻かれており、 各々のコイル 1 4は並 列に接続されている。 可動部 1 5は、 インナヨーク 1 とァウタヨーク 3の対向する方向に磁 化した一対の平板状永久磁石 1 6、 1 7と、 永久磁石支持体 1 8、 シャ フト 1 9から構成されている。 永久磁石 1 6、 1 7は、 磁化の向きが交 互に逆向きになるように軸方向に所定間隔を設けて永久磁石支持体 1 8 で固定され、 インナヨーク 1 とァウタヨーク 3間の空隙 1 1内に配置さ れている。
以上のように構成されたリニアモータについて、 以下その動作を説明 する。
永久磁石 1 6から発生した磁束は、 空隙 1 1、 インナヨーク 1、 空隙 1 1、 永久磁石 1 7、 ァウタヨーク 3、 空隙 1 1 を通って永久磁石 1 6 に戻ると共に空隙 1 1に静磁界を発生する。 インナヨーク 1、 ァウタョ —ク 3中では薄板 2、 4の平面内を循環する。
そして、 コイル 1 4に交流電流が供給されると、 磁極 8、 9、 1 0に 軸方向に異磁極が交互に形成され、 可動部 1 5の永久磁石 1 6、 1 7と の磁気的吸引 · 反発作用により、 コイル 1 4を流れる電流の大きさと永 久磁石 1 6、 1 7の磁束密度に比例した推力が発生し、 可動部 1 5と共 にシャフ卜 1 9が交流電流の周波数に同期して往復運動する。
上記従来の構成は、 インナヨーク 1、 ァゥ夕ヨーク 3の製造が簡易で あるという長所がある力 平板状永久磁石 1 6、 1 7が角柱状のインナ ヨーク 1 とァウタヨーク 3間の空隙 1 1内に平行に配置されているため、 製造時にシャフト 1 9が軸回転して配置された場合、 永久磁石 1 6、 1 7とインナヨーク 1間距離と、 永久磁石 1 6、 1 7とァウタヨーク 3間 距離がアンバランスになることにより、 リニアモータの推力が不安定に なるという課題があった。 発明の開示 本発明は上記従来の課題を解消するものであり、 製造時にシャフ ト 1 9が軸回転して配置された場合においても、 リニァモー夕の推力が不安 定にならず、 且つ、 モー夕効率を向上させると共に、 ヨークの製造が簡 易なリニアモータを提供することを目的とする。
また、 製造時に永久磁石 1 6、 1 7がインナヨーク 1或いはァウタョ —ク 3に偏って配置された場合、 永久磁石 1 6、 1 7とインナヨーク 1 間距離と、 永久磁石 1 6、 1 7とァゥ夕ヨーク 3間距離がアンバランス になることにより、 永久磁石 1 6、 1 7がインナヨーク 1或いはァウタ ヨーク 3に直接引かれる力が増大し、 可動部 1 5とシャフト 1 9を介し て軸受け 2 0で摺動損失が増大するという課題があった。
本発明の他の目的は、 製造時に永久磁石がィンナヨーク或いはァゥ夕 ヨークに偏って配置した場合においても、 永久磁石がィンナヨーク或い はァゥ夕ヨークに直接引かれる力が増大せず、 且つ、 モータ効率を向上 させると共に、 ヨークの製造が簡易なリニアモータを提供することであ る。
この課題を解決するために本発明のリニアモータは、 X Y軸の交点を 中心軸とする円筒状の可動部と、 可動部の半径方向に所定間隔を設けて 可動部の内側に配置すると共に略長方形状で透磁率が高い薄板を X軸或 いは Y軸の何れか一方の軸と平行に多数積み重ねて形成したィンナョ一 クと、 可動部の半径方向に所定間隔を設けて可動部の外側に配置すると 共に略長方形状で透磁率が高い薄板をィンナヨークの薄板と同一方向に 多数積み重ねて形成したァウタヨークと、 インナヨークとァウタヨーク を結ぶ方向に磁化され、 ィンナヨークとァウタヨーク間の空隙内に保持 されるように可動部に設けられた一対の永久磁石から構成されている。 これにより、 製造時にシャフトが軸回転して配置された場合において も、リニアモータの推力が不安定になることはなく、且つィンナョ、一ゥ、 ァウタヨークの鉄損を低減させてモータ効率を向上させると共に、 リ二 ァモ一夕の製造が簡易になる。
また、 本発明は、 中心軸を中心とする半径方向に磁化した一対の永久 磁石を磁化の向きが互いに逆向きになるように中心軸に平行な方向に所 定間隔を設けてィンナヨークとァウタヨーク間の空隙内に保持するよう に構成されている。
これにより、 製造時に永久磁石がィンナヨーク或いはァウタヨークに 偏って配置した場合においても、 永久磁石がィンナヨーク或いはァゥ夕 ヨークに直接引かれる力が増大しない。
また、 本発明は、 インナヨークを同一形状同一寸法の薄板を多数積み 重ねて形成し、 ァウタヨークを同一形状同一寸法の薄板を多数積み重ね て形成している。
これにより、 リニアモー夕の製造が更に簡易になる。
また、 本発明は、 ァゥ夕ヨークの内周面とスロッ トの内周面の曲率半 径が等しく、 ァウタヨークの外周面とスロッ トの外周面の曲率半径が等 しく、 ァウタヨーク及びスロッ 卜の内周面の曲率半径よりもァゥ夕ョー ク及びスロッ 卜の外周面の曲率半径の方が大きく構成されている。
これにより、 リニアモー夕を小型化できる。
また、 本発明は、 ァゥ夕ヨークの薄板積み重ね方向の両最外側面の内 周端と X Y軸の交点を結ぶ線上に、 インナヨークの薄板積み重ね方向の 両最外側面の外周端と、 永久磁石の端面がくるように構成されている。
これにより、 磁石量を低減できる。
また、 本発明は、 インナヨーク 2個を Y軸対称に配置し、 両インナョ ーク内側に Y軸方向に分離して設けた 2個のィンナヨーク支持部材によ り両インナヨークを一体化している。
これにより、 インナヨークが 1部品となり、 組立が簡易化できる。 また、 本発明は、 ァウタヨーク 2個を Y軸対称に配置し、 両ァゥ夕ョ 一夕の薄板積み重ね方向の両最外側面に設けた 2個のァゥ夕ヨーク支持 部材により両ァウタヨークを一体化している。
これにより、 ァウタヨークが 1部品となり、 組立が簡易化できる。 また、 本発明は、 X Y軸の交点を中心軸とする円筒状の可動部と、 可 動部の半径方向に所定間隔を設けて可動部の内側に配置すると共に略長 方形状で透磁率が高い薄板を X軸或いは Y軸の何れか一方の軸と平行に 多数積み重ねて形成したィンナヨークと、 可動部の半径方向に所定間隔 を設けて可動部の外側に配置すると共に略長方形状で透磁率が高い薄板 をィンナヨークの薄板と同一方向に多数積み重ねて形成したァウタョー クと、 インナヨークとァゥ夕ヨークを保持する平板状のベースと、 前記 X Y軸の中心に位置するようにベースに取り付けたシリンダと、 ィンナ ヨークとァウタヨークを結ぶ方向に磁化した一対の永久磁石をィンナョ 一クとァウタヨーク間の空隙内に保持するように構成されており、 可動 部と一体化したシャフ卜の先端に設けると共に前記シリンダに挿入した ビストンと、 前記シャフ 卜に取り付けたパネから構成されている。
これにより、 製造時に永久磁石がィンナヨーク或いはァゥ夕ヨークに 偏って配置した場合においても、 永久磁石がィンナヨーク或いはァウタ ヨークに直接引かれる力が増大せず、 従って、 ピストンとシリンダ間の 摺動損失も増加せず、 リニアモータの製造が簡易になる。
また、 本発明は、 X Y軸の交点を中心軸とする円筒状の可動部と、 可 動部の半径方向に所定間隔を設けて可動部の内側に配置すると共に略長 方形状で透磁率が高い薄板を X軸或いは Y軸の何れか一方の軸と平行に 多数積み重ねて形成したィンナヨークと、 可動部の半径方向に所定間隔 を設けて可動部の外側に配置すると共に略長方形状で透磁率が高い薄板 を前記ィンナヨークの薄板と同一方向に多数積み重ねて形成すると共に 薄板の積み重ね方向に切り欠いたスロッ トを 2つ配することにより第 1 磁極、 第 2磁極、 第 3磁極を形成したァゥ夕ヨークと、 ァウタヨークの 第 2磁極に巻き付けると共に前記第 1磁極、 第 2磁極、 第 3磁極に異磁 極を交互に形成するコイルと、 ィンナヨークとァゥ夕ヨークを保持する ベースと、 X Y軸の中心に位置するようにベースに取り付けた軸受けと、 インナヨークとァウタヨークを結ぶ方向に磁化され、 磁化の向きが互い に逆向きになるように前記中心軸に平行な方向に所定間隔を設けてィン ナヨークとァゥ夕ヨーク間の空隙内に保持されるように前記可動部に設 けられた一対の永久磁石から構成されており、 可動部を円筒形状とした ので、 製造時にシャフトが軸回転して配置された場合においても、 リニ ァモータの推力が不安定になることはなく、 且つインナヨーク、 ァウタ ヨークの鉄損を低減してモータ効率を向上させると共に、 リニアモータ の製造が簡易になる。
本発明の他の態様は、 中心軸を中心とする半径方向に磁化した一対の 永久磁石を磁化の向きが互いに逆向きになるように中心軸に平行な方向 に所定間隔を設けてィンナヨークとァゥ夕ヨーク間の空隙内に保持する ように構成したものであり、 製造時に永久磁石がィンナヨーク或いはァ ウタヨークに偏って配置した場合においても、 永久磁石がィンナヨーク 或いはァウタヨークに直接引かれる力が増大せず、 摺動部での摺動損失 を低減させる。
本発明の他の態様は、 ィンナヨークを同一形状同一寸法の薄板で形成 し、 ァウタヨークを同一形状同一寸法の薄板で形成したものであり、 ィ ンナヨーク、 ァウタヨークの製造が容易であることから、 リニアモー夕 の製造が更に簡易になる。
本発明の他の態様は、 ァウタヨークの内周面とスロッ トの内周面の曲 率半径が等しく、 前記ァゥ夕ヨークの外周面とスロッ 卜の外周面の曲率 半径が等しく、 ァウタヨーク及びスロッ 卜の内周面曲率半径よりもァゥ 夕ヨーク及びスロッ 卜の外周面曲率半径の方が大きく構成されたもので あり、 リニアモータを小型化できる。
本発明の他の態様は、 ァウタヨークの薄板積み重ね方向の両最外側面 の内周部と X Y軸の交点を結ぶ線上に、 インナヨークの薄板積み重ね方 向の両最外側面の外周部と、 永久磁石の端面がくるように構成されたも のであり、 磁石量を低減できる。
本発明の他の態様は、 インナヨーク 2個を Y軸対称に配置し、 両イン ナヨーク内側に Y軸方向に分離して設けた 2個のィンナヨーク支持部材 により両インナヨークを一体化したものであり、 インナヨークが 1部品 となり、 組立が簡易化できる。
本発明の他の態様は、 ァウタヨーク 2個を Y軸対称に配置し、 両ァゥ 夕ヨークの薄板積み重ね方向の両最外側面に設けた 2個のァウタヨーク 支持部材により両ァゥ夕ヨークを一体化したものであり、 ァゥ夕ヨーク が 1部品となり、 組立が簡易化できるという作用を有する。
本発明の 1つの態様は、 X Y軸の交点を中心軸とする円筒状の可動部 と、 可動部の半径方向に所定間隔を設けて可動部の内側に配置すると共 に略長方形状で透磁率が高い薄板を X軸或いは Y軸の何れか一方の軸と 平行に多数積み重ねて形成したィンナヨークと、 可動部の半径方向に所 定間隔を設けて可動部の外側に配置すると共に略長方形状で透磁率が高 い薄板をィンナヨークの薄板と同一方向に多数積み重ねて形成したァゥ 夕ヨークと、インナヨークとァウタヨークを保持する平板状のベースと、 X Y軸の中心に位置するようにベースに取り付けたシリンダと、 ィンナ ヨークとァゥ夕ヨークを結ぶ方向に磁化され、 磁化の向きが互いに逆向 きになるように中心軸に平行な方向に所定間隔を設けてィンナヨークと ァウタヨーク間の空隙内に保持されるように可動部に設けられた一対の 永久磁石と、 可動部と一体化したシャフ卜の先端に設けると共に前記シ リンダに挿入したビストンと、 シャフトに取り付けたパネから構成され たものであり、 製造時に永久磁石がィンナヨーク或いはァウタヨークに 偏って配置した場合においても、 永久磁石がィンナヨーク或いはァウタ ヨークに直接引かれる力が増大せず、 従って、 ピストンとシリンダ間の 摺動損失も増加せず、 リニアモ一夕の製造が簡易になるという作用を有 する。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1実施例のリニアモー夕の平面断面図である。 図 2は、 図 1における X軸断面図である。
図 3は、 本発明の第 2実施例のリニアモータの平面断面図である。 図 4は、 本発明の第 3実施例のリニアモー夕の平面断面図である。 図 5は、 同実施例のィンナヨークを構成する薄板の正面図である。 図 6は、 同実施例のァウタヨークを構成する薄板の正面図である。 図 7は、 本発明の第 4実施例のリニアモー夕の正面断面図である。 図 8は、 図 7における A— A断面図である。
図 9は、 本発明の第 5実施例のリニアモータの平面断面図である。 図 1 0は、 本発明の第 6実施例のインナヨークの平面図である。
図 1 1は、 同実施例のインナヨークの正面図である。
図 1 2は、 本発明の第 7実施例のァゥ夕ヨークの平面図である。
図 1 3は、 本発明の第 8実施例のリニアコンプレッサーの正面断面図 である。
図 1 4は、 従来例のリニアモータの平面断面図である。
図 1 5は、 従来例のリニアモータの正面断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明によるリニアモータの実施例について、 図面を参照しな がら説明する。
(実施例 1 )
図 1は本発明によるリニアモータの第 1実施例を示す平面断面図であ り、 図 2は図 1 における X軸断面図である。
可動部 2 1は X Y軸の交点を中心軸としている。インナヨーク 2 2は、 可動部 2 1の半径方向に所定間隔の空隙 3 8を設けて可動部 2 1の内側 に配置すると共に略長方形状で透磁率が高い薄板 2 3を X軸或いは Y軸 の何れか一方の軸方向に沿って多数積み重ねて形成している。 ァウタョ ーク 2 4は、 可動部 2 1の半径方向に所定間隔の空隙 3 9を設けて可動 部 2 1の外側に配置すると共に略長方形状で透磁率が高い薄板 2 5を前 記インナヨーク 2 2の薄板 2 3と同一方向に多数積み重ねて形成すると 共に薄板 2 5の積み重ね方向に切り欠いたスロッ ト 2 6、 2 7を 2つ配 することにより第 1磁極 2 8、 第 2磁極 2 9、 第 3磁極 3 0を形成して いる。
磁路 2 0が薄板 2 3 , 2 5の面に沿って形成されるように前記ァウタ ヨーク 2 4の磁極 2 8、 2 9、 3 0を有する面をインナヨーク 2 2に対 向して平板状のベース 8 9上に保持している。
ァウタヨーク 2 4の 3つの磁極 2 8、 2 9、 3 0は異磁極を交互に形 成するように、 第 2磁極 2 9の周りにコイル 3 2が巻かれており、 コィ ル 3 2は 2個のァウタヨーク 2 4に個別に巻かれており、 各々のコイル 2 4は電気的に並列接続されている。
ここで、 インナヨーク 2 2、 ァウタヨーク 2 4を構成する多数の薄板 2 3 , 2 5は電磁鋼帯（新日本製鐵製 3 5 H 4 4 0等）を使用しており、 薄板平面の飽和磁束密度が高く、 鉄損が低い特性を有していると共に、 表面は絶縁皮膜が施されている。
可動部 2 1は、 インナヨーク 2 2とァウタヨーク 2 4を結ぶ方向に磁 化した一対の C型或いは円筒型形状の第 1永久磁石 3 3、 第 2永久磁石 3 4と、 永久磁石支持体 3 5、 シャフト 3 6から構成されている。 第 1 永久磁石 3 3、 第 2永久磁石 3 4は N d— F e— B系の希土類磁石が望 ましく、 磁化の向きが互いに逆向きになるように中心軸に平行な方向に 所定間隔を設けて永久磁石支持体 3 5で固定され、 インナヨーク 2 2と ァウタヨーク 2 4間の空隙内に配置されている。
シャフト 3 6の往復運動を円滑にする軸受 3 7は、 従来からあるリニ ァボールベアリング、 含油メタル軸受等種々の構成が選択できる。
以上のように構成されたリニアモー夕について、 以下その動作を説明 する。
第 1永久磁石 3 3、第 2永久磁石 3 4から発生した磁束の磁路 2 0 (実 線で示す） は、 スロッ ト 2 6またはスロッ ト 2 7を取り囲んで、 第 1永 久磁石 3 3、 空隙 3 8、 インナヨーク 2 2、 空隙 3 8、 第 2永久磁石 3 4、 空隙 3 9、 ァウタヨーク 2 4、 空隙 3 9を通って第 1永久磁石 3 3 に戻ると共に空隙 3 8、 3 9に静磁界を発生する。 インナヨーク 2 2、 ァゥ夕ヨーク 2 4中では薄板 2 3、 2 5の平面内を循環する。
そして、 コイル 3 2に交流電流が供給されると、 第 1磁極 2 8， 第 2 磁極 2 9、 第 3磁極 3 0に軸方向に異磁極が交互に形成され、 可動部 2 1の第 1永久磁石 3 3、 第 2永久磁石 3 4との磁気的吸引 · 反発作用に より、 コイル 3 2は電流の大きさと第 1永久磁石 3 3、 第 2永久磁石 3 4から発生した磁束の磁束密度に比例した軸方向の推力が発生し、 可動 部 2 1と共にシャフ ト 3 6が交流電流の周波数に同期して往復運動する。
ここで、 可動部 2 1を円筒形状とし、 且つィンナヨーク 2 2及びァゥ 夕ヨーク 2 4を可動部 2 1の半径方向に所定間隔の空隙 3 8、 3 9を設 けて各々可動部 2 1の内側及び外側に配置しており、第 1永久磁石 3 3、 第 2永久磁石 3 4はインナヨーク 2 2側からァゥ夕ヨーク 2 4側に磁化 している。
従って、 製造時にシャフト 3 6が軸回転して配置された場合において も、 可動部 2 1が円筒形状であるため、 第 1永久磁石 3 3、 第 2永久磁 石 3 4とインナヨーク 2 2間距離と、 第 1永久磁石 3 3、 第 2永久磁石 3 4とァウタヨーク 2 4間距離がアンバランスになることはなく、 リニ ァモ一夕の推力が不安定になることはない。
且つ、 インナヨーク 2 2、 ァウタヨーク 2 4は共に略長方形状で透磁 率が高い薄板 2 3、 2 5を多数積み重ねることで形成できることからリ ニァモータの製造が簡易である。
また、 第 1永久磁石 3 3、 第 2永久磁石 3 4から発生した磁束の磁路 2 0は、 インナヨーク 2 2、 ァゥ夕ヨーク 2 4中では薄板 2 3、 2 5の 平面内を循環する。 磁束が薄板 2 3、 2 5の平面内を循環する時に、 磁 束と交差する方向に渦電流を発生しょうとする。 これは磁束密度の 2乗 に比例しヨーク材の板厚の 2乗に比例する電流である。 インナヨーク 2 2及びァウタヨーク 2 4を透磁率が高く表面が絶縁された多数の薄板 2 3、 2 5を多数積み重ねて形成したことにより、 渦電流の発生をほとん ど無くすことができ、 鉄損が大幅に低減する。 従って、 モ一夕効率を向 上させるることができる。
以上のように本実施例のリニアモー夕は、 X Y軸の交点を中心軸とす る円筒状の可動部と、 前記可動部の半径方向に所定間隔を設けて可動部 の内側に配置すると共に略長方形状で透磁率が高い薄板を X軸或いは Y 軸の何れか一方の軸と平行に多数積み重ねて形成したィンナヨークと、 前記可動部の半径方向に所定間隔を設けて可動部の外側に配置すると共 に略長方形状で透磁率が高い薄板を前記ィンナヨークの薄板と同一方向 に多数積み重ねて形成すると共に薄板の積み重ね方向に切り欠いたスロ ットを 2つ配することにより第 1磁極、 第 2磁極、 第 3磁極を形成した ァウタヨークと、 前記ァゥ夕ヨークの第 2磁極に巻き付けると共に前記 第 1磁極、 第 2磁極、 第 3磁極に異磁極を交互に形成するコイルと、 ィ ンナヨークとァゥ夕ヨークを保持するベースと、 前記 X Y軸の中心に位 置するようにベースに取り付けた軸受けと、 インナヨークとァゥ夕ョー クを結ぶ方向に磁化され、 磁化の向きが互いに逆向きになるように前記 中心軸に平行な方向に所定間隔を設けて前記ィンナヨークとァゥ夕ョー ク間の空隙内に保持されるように前記可能部に設けられた一対の永久磁 石とから構成されたものであり、 可動部を円筒形状としたので、 製造時 にシャフトが軸回転して配置された場合においても、 リニアモー夕の推 力が不安定になることはなく、 且つインナヨーク、 ァゥ夕ヨークの鉄損 を低減してモータ効率を向上させると共に、 リニァモー夕の製造が簡易 になる。
なお、 本実施例においてはインナヨークとァゥ夕ヨークを 2組で構成 したが、 3組以上で構成しても同様の効果が得られるものである。
(実施例 2 )
図 3は本発明によるリニアモータの第 2実施例を示す平面断面図であ る。 リニアモー夕としての X軸断面図は、 前述の図 2と同様である。 本実施例は、 実施例 1によるリニアモータにおいて、 中心軸を中心と する半径方向に磁化した一対の C型或いは円筒型形状の第 1永久磁石 4 1、 第 2永久磁石 4 2から構成されている。 第 1永久磁石 4 1、 第 2永 久磁石 4 2は、 磁化の向きが交互に逆向きになるように軸方向に所定間 隔を設けて永久磁石支持体 3 5で固定され、 インナヨーク 2 2とァゥ夕 ヨーク 2 4間の空隙内に配置されている。 表 1
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従来の構成では、 表 1に示すように、 平板状永久磁石 1 6、 1 7が角 柱状のインナヨーク 1とァウタヨーク 3間の空隙内に平行に配置されて いるため、 製造時に永久磁石 1 6、 1 7がインナヨーク 1に偏って配置 された場合、 永久磁石がィンナヨーク 1に直接引かれる力が増大する。 以上のように構成されたリニアモータにおいては、表 1に示すように、 製造時に第 1永久磁石 4 1、 第 2永久磁石 4 2がインナヨーク 2 2側或 いはァウタヨーク 2 4側に偏って （X軸方向に偏って） 配置された場合 においても、 永久磁石 4 1 、 4 2がインナヨーク 2 2或いはァゥ夕ョ一 ク 2 4に直接引かれる力 （X軸方向に引かれる力） は、 X軸上の力を 1 とすれば、角度 0が大きくなるにつれて C O S Θと小さくなる。従って、 従来例の平板状磁石 1 6、 1 7と角柱状ィンナヨーク 1及びァウタョー ク 3で構成したものに比べて、 永久磁石 4 1 、 4 2がインナヨーク 2 2 或いはァウタヨーク 2 4に直接引かれる力 （X軸方向に引かれる力） は 小さくなり、 軸受け 3 7で摺動損失を低減できる。
且つ、 インナヨーク 2 2、 ァウタヨーク 2 4は共に略長方形状で透磁 率が高い薄板 2 3、 2 5を多数積み重ねることで形成できることからリ ニァモータの製造が簡易である。
以上のように本実施例のリニアモー夕は、 中心軸を中心とする半径方 向に磁化した一対の永久磁石を磁化の向きが逆向きになるように前記中 心軸に平行な方向に所定間隔を設けて前記ィンナヨークとァゥ夕ヨーク 間の空隙内に保持するように構成されたものであり、 製造時に永久磁石 がィンナヨーク或いはァウタヨークに偏って配置した場合においても、 永久磁石がィンナヨーク或いはァゥ夕ヨークに直接引かれる力が増大せ ず、 軸受けでの摺動損失を低減できる。
(実施例 3 )
図 4は本発明によるリニアモータの第 3実施例を示す平面断面図であ り、 図 5は本発明によるインナヨークを構成する薄板の正面図、 図 6は 本発明によるァゥ夕ヨークを構成する薄板の正面図である。
本実施例は、 実施例 1または 2によるリニアモー夕において、 インナ ヨーク 5 0は略長方形状で透磁率が高く同一形状同一寸法の薄板 5 1を 使用し、 インナヨーク 5 0の外周面の半径 R 1が可動部 2 1内周面の半 径 R 2より所定距離だけ小さくなるように、 ジグ等を使い薄板 5 1を X 軸或いは Y軸の何れか一方の軸に平行に多数積み重ねて形成している。 また、 ァウタヨーク 5 2は略長方形状で透磁率が高く同一形状同一寸 法の薄板 5 3を使用し、 ァゥ夕ヨーク 5 2内周面の半径 R 3が可動部 2 1外周面の半径 R 4より所定距離だけ大きくなるように、 ジグ等を使い 薄板 5 3をインナヨークの薄板 5 1 と同一方向に多数積み重ねて形成し ている。
以上のように構成されたリニアモー夕は、 ィンナヨークを同一形状同 一寸法の薄板で形成して積み重ねただけのものであり、 ァウタヨークを 同一形状同一寸法の薄板で形成して積み重ねただけのものであり、 ィン ナヨーク、 ァウタヨークの製造が容易であることから、 リニアモータの 製造が簡易になる。
以上のように本実施例のリニアモー夕は、 ィンナヨークを同一形状同 一寸法の薄板で形成し、 ァウタヨークを同一形状同一寸法の薄板で形成 したものであり、 インナヨーク、 ァゥ夕ヨークの製造が容易であること から、 リニアモータの製造が更に簡易になる。
(実施例 4 )
図 7は本発明によるリニアモータの第 4実施例を示す正面断面図であ り、 図 8は図 7における A— A断面図である。
本実施例は、 実施例 1または 2によるリニアモータにおいて、 ァウタ ヨーク 6 0は略長方形状で透磁率が高い薄板 6 1を使用し、 ァゥ夕ョー ク 6 0内周面の曲率半径 R 5とスロッ ト 6 2の内周面の曲率半径 R 6が 等しく、 ァウタヨーク 6 0外周面の曲率半径 R 7とスロッ ト 6 2の外周 面の曲率半径 R 8が等しく構成されている。 そして、 ァウタヨーク 6 0 内周面の曲率半径 R 5とスロッ ト 6 2の内周面の曲率半径 R 6よりも、 ァウタヨーク 6 0外周面の曲率半径 R 7とスロッ ト 6 2の外周面の曲率 半径 R 8の方が大きく構成されている。
すなわち、 ァウタヨーク 6 0の内周面は X Y軸の中心を曲率半径 R 5 の中心とすれば、 スロット 6 2の内周面はスロッ ト 6 2開口部の寸法 A 分だけ X Y軸の中心から X軸方向にずらした位置を曲率半径 R 6の中心 としている。 また、 スロット 6 2の外周面は X Y軸の中心を曲率半径 R 8の中心とすれば、 ァウタヨーク 6 0の外周面はァゥ夕ヨーク 6 0の背 部寸法 B分だけ X Y軸の中心から X軸方向にずらした位置を曲率半径 R 7の中心としている。
以上のように構成されたリニアモータは、 ァウタヨーク 6 0内周面の 曲率半径 R 5とスロッ卜の内周面の曲率半径 R 6が等しいことにより、 ァウタヨーク 6 0の X軸に平行などの断面においてもスロッ ト 6 2の開 口部の寸法 Aは等しく、 且つァウタヨーク 6 0の外周面の曲率半径 R 7 とスロット 6 2の外周面の曲率半径 R 8が等しいことにより、 X軸に平 行などの断面においてもァゥ夕ヨーク 6 0の背部寸法 Bは等しくなるた め、 ァウタヨーク 6 0を構成するどの薄板においてもスロッ ト 6 2の開 口部の寸法 Aとァゥ夕ヨーク 6 0の背部寸法 Bが同じである。
また、 コイル 6 3の形状はコイル 6 3内周半径 R 9よりもコイル 6 3 外周半径 R 1 0の方が大きくなるので、 ァウタヨーク 6 0内周面の曲率 半径 R 5とスロット 6 2の内周面の曲率半径 R 6よりも、 ァウタヨーク 6 0外周面の曲率半径 R 7とスロット 6 2の外周面の曲率半径 R 8の方 が大きく形成したことにより、 コイル 6 3がスロット 6 2に適切に収ま るため、 リニアモータを小型化できる。
以上のように本実施例のリニアモータは、 ァウタヨークの内周面とス ロッ卜の内周面の曲率半径が等しく、 ァウタヨークの外周面とスロット の外周面の曲率半径が等しく、 ァウタヨーク及びスロッ卜の内周面曲率 半径よりもァウタヨーク及びスロットの外周面曲率半径の方が大きく構 成されたものであり、 リニアモー夕を小型化できる。
(実施例 5 ) 図 9は本発明によるリニアモータの第 5実施例を示す平面断面図であ る。 リニアモータとしての正面断面図は、 前述の図 2と同様である。 本実施例は、 実施例 2によるリニアモ一夕において、 ァゥ夕ヨーク 6 5の薄板 6 6積み重ね方向の両最外側面の内周端 C点と X Y軸の交点を 結ぶ線上に、 インナヨーク 6 7の薄板 6 8積み重ね方向の両最外側面の 外周端 D点と、 永久磁石端面がくるように構成されている。
第 1永久磁石 6 9、 第 2永久磁石 7 0は中心軸に向けて半径方向に磁 化されており、 磁化の向きが交互に逆向きになるように軸方向に所定間 隔を設けて永久磁石支持体 3 5で固定され、 インナヨーク 6 7とァウタ ヨーク 6 5間の空隙内に配置されている。
以上のように構成されたリニアモータについてその動作を説明する。 第 1永久磁石 6 9、第 2永久磁石 7 0から発生した磁束の磁路 3 1 ( N •→Sで示す） は、 スロット 2 6またはスロット 2 7を取り囲んで、 第 1 永久磁石 6 9、 空隙 3 8、 インナヨーク 6 7、 空隙 3 8、 第 2永久磁石 7 0、 空隙 3 9、 ァゥ夕ヨーク 6 5、 空隙 3 9を通って第 1永久磁石 6 9に戻ると共に空隙 3 8、 3 9に静磁界を発生する。 磁路 3 1はィンナ ヨーク 6 7、ァウタヨーク 6 5中では薄板 6 6、 6 8の平面内を循環し、 第 1永久磁石 6 9、 第 2永久磁石 7 0中及び空隙内では第 1永久磁石 6 9、 第 2永久磁石 7 0の磁化方向、 すなわち中心軸に向けて半径方向に 循環する。
従って、磁石を無駄なく活用できることにより、磁石量を低減できる。 以上のように本実施例のリニアモータは、 ァウタヨークの薄板積み重 ね方向の両最外側面の内周部と X Y軸の交点を結ぶ線上に、 ィンナョ一 クの薄板積み重ね方向の両最外側面の外周部と、 前記永久磁石の端面が くるように構成されたものであり、 磁石量を低減できる。
(実施例 6 ) 図 1 0は本発明の第 6実施例によるィンナヨークを示す平面図であり 図 1 1は正面図である。リニアモータとしての全体構成は、前述の図 1、 図 2と同様である。
本実施例は、 実施例 1または 2によるリニアモー夕において、 2個の インナヨーク 7 1を Y軸対称に配置し、 両インナヨーク 7 1内側に Y軸 方向に分離して設けた 2個のィンナヨーク支持部材 7 2により両インナ ヨーク 7 1を一体化したものである。 ィンナヨーク支持部材 7 2にはボ ルト穴 7 3を設けており、 ベース 8 9に固定するものである。
従って、 インナヨークが 1部品となり、 組立が簡易化できる。 また、 可動部 2 1との組立精度の管理も容易になる。
以上のように本実施例のリニアモー夕は、 インナヨーク 2個を Y軸対 称に配置し、 両ィンナヨーク内側に Y軸方向に分離して設けた 2個のィ ンナヨーク支持部材により両ィンナヨークを一体化したものであり、 ィ ンナヨークが 1部品となり、 組立が簡易化できる。
なお、 前記インナヨーク支持部材を S U S 3 0 4のような非磁性ステ ンレス等で構成すれば、 鉄損を低減してモー夕効率を向上できる。
(実施例 7 )
図 1 2は本発明の第 7実施例によるァウタヨークを示す平面図である。 リニアモー夕としての全体構成は、 前述の図 1， 図 2と同様である。 本実施例は、 実施例 1または 2によるリニアモー夕において、 2個の ァウタヨーク 7 5を Y軸対称に配置し、 両ァウタヨークの薄板積み重ね 方向の両最外側に設けた 2個のァウタヨーク支持部材 7 6により両ァゥ 夕ヨーク 7 5を一体化したものである。 ァゥ夕ヨーク支持部材 7 6には ボルト穴 7 7を設けており、 ベース 8 9に固定するものである。
従って、 ァウタヨークが 1部品となり、 組立が簡易化できる。 また、 可動部 2 1との組立精度の管理も容易になる。 以上のように本実施例のリニアモー夕は、 ァゥ夕ヨーク 2個を Y軸対 称に配置し、 両ァウタヨークの薄板積み重ね方向の両最外側に設けた 2 個のァゥ夕ヨーク支持部材により両ァゥ夕ヨークを一体化したものであ り、 ァウタヨークが 1部品となり、 組立が簡易化できる。
なお、 前記ァウタヨーク支持部材を S U S 3 0 4のような非磁性ステ ンレス等で構成すれば、 鉄損を低減してモー夕効率を向上できる。
(実施例 8 )
図 1 3は本発明によるリニアコンプレッサーの第 8実施例を示す正面 断面図である。
リニアコンプレッサー 8 0はシリンダ 8 1と、 シリンダ 8 1内に往復 運動自在に挿入されたビストン 8 2と、 ピストン 8 2のへッド 8 3に面 して形成された圧縮室 8 4と、 圧縮室 8 4のガス圧に応じて開閉する吸 い込みバルブ 8 5及び吐出バルブ 8 6を備えている。
リニアコンプレッサー 8 0は、 ピストン 8 2を往復運動させるための リニアモータ 8 7と、 ピストン 8 2を往復運動自在に支持するための共 振バネ 8 8を備えている。
リニアモータ 8 7の構成については、 第 1実施例または第 2実施例に 記載のリニアモー夕と同様であり、 詳細な説明を省略する。
以上のように構成されたリニアコンプレッサー 8 0について、 以下そ の動作を説明する。
第 1永久磁石 3 3の N極から出た磁束 3 1は、 空隙 3 8、 インナョー ク 2 2、 空隙 3 8、 第 2永久磁石 3 4の S極， 永久磁石 3 4の N極， 空 隙 3 9、 ァゥ夕ヨーク 2 4、 空隙 3 9を通って永久磁石 3 3の S極に戻 ると共に空隙 3 8、 3 9に静磁界を発生する。 インナヨーク 2 2、 ァゥ 夕ヨーク 2 4中では薄板 2 3、 2 5の平面内を循環する。
そして、 コイル 3 2に交流電流が供給されると、 磁極 2 8、 2 9、 3 0に軸方向に異磁極が交互に形成され、 可動部 2 1の永久磁石 3 3、 3 4との磁気的吸引 · 反発作用により、 コイル 3 2を流れる電流の大きさ と永久磁石 3 3、 3 4の磁束密度に比例した推力が発生し、 可動部 2 1 と共にピス トン 8 2が往復運動する。 そして、 圧縮室 8 4内が低圧時に 膨張ガスが吸い込みバルブ 8 5を介して圧縮室 8 4内に吸い込まれ、 高 圧時に圧縮ガスが吐出バルブ 8 6を介して圧縮室 8 4内に吸い込まれて リニアコンプレッサー 8 0としての仕事を行うものである。
直動型のリニアモータ 8 7をピストン 8 2と一体構成とし、 リニアモ 一夕 8 7の可動部 2 1の往復運動と共にピス トン 8 2がシリンダ 8 1内 を往復運動することにより、 リニアコンプレッサー 8 0の機械的摺動損 失発生源はピストン 8 2とシリンダ 8 1間のみとなる。 従って、 リニア コンプレッサー 8 0の機械的摺動損失低減により、 コンプレッサー効率 を向上させることができる。
また、 永久磁石 3 3、 3 4から発生した磁束 3 1は、 インナヨーク 2 2、 ァウタヨーク 2 4中では薄板 2 3、 2 5の平面内を循環する。 磁束 3 1が薄板 2 3、 2 5の平面内を循環する時に、 磁束 3 1 と交差する方 向に渦電流を発生しょうとする。 これは磁束密度の 2乗に比例しヨーク 材の板圧の 2乗に比例する電流である。 インナヨーク 2 2及びァゥ夕ョ ーク 2 4を透磁率が高く表面が絶縁された多数の薄板 2 3、 2 5を多数 積み重ねて角柱状に形成したことにより、 渦電流の発生を殆ど無くすこ とができ、 鉄損が大幅に低減する。 従って、 コンプレッサー効率を向上 させるることができる。
また、 インナヨーク 2 2及びァゥ夕ヨーク 2 4を薄板 2 3、 2 5を単 純に多数積み重ねて形成したことにより、 リニアコンプレッサー 8 0の 製造が非常に簡易になる。
また、 以上の説明ではァウタヨーク 2 4にコイル 3 2を巻いた例で説 明したが、 インナヨーク 2 2にコイル 3 2を巻いた構成も可能である。 また、 以上の説明では磁極が 3個の例で説明したが、 インナヨーク 2 2及びァゥ夕ヨーク 2 4、 磁石 3 3、 3 4、 コイル 3 2を軸方向に更に 直列接続した構成も可能である。
以上のように本実施例のリニアモータは、 X Y軸の交点を中心軸とす る円筒状の可動部と、 可動部の半径方向に所定間隔を設けて可動部の内 側に配置すると共に略長方形状で透磁率が高い薄板を X軸或いは Y軸'の 何れか一方の軸方向に沿って多数積み重ねて形成したィンナヨークと、 可動部の半径方向に所定間隔を設けて可動部の外側に配置すると共に略 長方形状で透磁率が高い薄板をィンナヨークの薄板と同一方向に多数積 み重ねて形成したァウタヨークと、 ィンナヨークとァウタヨークを保持 する平板状のベースと、 前記 X Y軸の中心に位置するようにベースに取 り付けたシリンダと、 可動部はィンナヨーク側からァウタヨーク側に磁 化した一対の C型或いは円筒型形状の永久磁石をィンナヨークとァゥ夕 ヨーク間の空隙内に保持するように構成されており、 可動部と一体化し たシャフ卜の先端に設けると共に前記シリンダに挿入したビストンと、 前記シャフ卜に取り付けたパネから構成されたものであり、 製造時に永 久磁石がィンナヨーク或いはァウタヨークに偏って配置した場合におい ても、 永久磁石がィンナヨーク或いはァゥ夕ヨークに直接引かれる力が 増大せず、 従って、 ピストンとシリンダ間の摺動損失も増加せず、 リニ ァモ一夕の製造が簡易になる。
産業上の利用可能性
以上説明したように本発明の 1つの態様は、 X Y軸の交点を中心軸と する円筒状の可動部と、 可動部の半径方向に所定間隔を設けて可動部の 内側に配置すると共に略長方形状で透磁率が高い薄板を X軸或いは Y軸 の何れか一方の軸方向に沿って多数積み重ねて形成したィンナヨークと， 可動部の半径方向に所定間隔を設けて可動部の外側に配置すると共に略 長方形状で透磁率が高い薄板をィンナヨークの薄板と同一方向に多数積 み重ねて形成すると共に薄板の積み重ね方向に切り欠いたスロッ トを 2 つ配することにより第 1磁極、 第 2磁極、 第 3磁極を形成したァゥ夕ョ ークと、 ァウタヨークの第 2磁極に巻き付けると共に前記第 1磁極、 第 2磁極、 第 3磁極に異磁極を交互に形成するコイルと、 インナヨークと ァゥ夕ヨークを保持するベースと、 Χ Υ軸の中心に位置するようにべ一 スに取り付けた軸受けと、 インナヨークとァウタヨークを結ぶ方向に磁 化され、 磁化の向きが互いに逆向きになるように中心軸に平行な方向に 所定間隔を設けてィンナヨークとァウタヨーク間の空隙内に保持される ように前記可動部に設けられた一対の永久磁石とから構成されたもので あり、 可動部を円筒形状としたので、 製造時にシャフ トが軸回転して配 置された場合においても、 リニアモ一夕の推力が低下することはなく、 且つインナヨーク、 ァウタヨークの鉄損を低減してモータ効率を向上す ると共に、 リニアモータの製造が簡易になる。
また、 本発明の他の態様は、 請求項 1 に記載の発明に加えて、 中心軸 を中心とする半径方向に磁化した一対の永久磁石を磁化の向きが互いに 逆向きになるように中心軸に平行な方向に所定間隔を設けてィンナョ一 クとァウタヨーク間の空隙内に保持するように構成されたものであり、 製造時に永久磁石がィンナヨーク或いはァゥ夕ヨークに偏って配置した 場合においても、 永久磁石がィンナヨーク或いはァウタヨークに直接引 かれる力が増大せず、 摺動部での摺動損失を低減できる。
また、 本発明の他の態様は、 請求項 1 または 2に記載の発明における インナヨークを、 同一形状同一寸法の薄板で形成し、 ァウタヨークを同 一形状同一寸法の薄板で形成したものであり、 インナヨーク、 ァゥ夕ョ —クの製造が容易であることから、 リニアモータの製造が更に簡易にな る。
また、 本発明の他の態様は、 請求項 1 または 2に記載の発明における ァウタヨークの内周面と前記スロッ トの内周面の曲率半径が等しく、 ァ ウタヨークの外周面と前記スロッ 卜の外周面の曲率半径が等しく、 ァゥ 夕ヨーク及びスロッ 卜の内周面曲率半径よりも前記ァウタヨーク及びス ロッ 卜の外周面曲率半径の方が大きく構成されたものであり、 リニアモ 一夕を小型化できる。
また、 本発明の他の態様は、 請求項 1に記載の発明に加えて、 ァゥ夕 ヨークの薄板積み重ね方向の両最外側面の内周部と X Y軸の交点を結ぶ 線上に、 インナヨークの薄板積み重ね方向の両最外側面の外周部と、 永 久磁石の端面がくるように構成されたものであり、磁石量を低減できる。 また、 本発明の他の態様は、 請求項 1または 2に記載の発明における インナヨークを 2個 Y軸対称に配置し、 両インナヨーク内側に Y軸方向 に分離して設けた 2個のィンナヨーク支持部材により両ィンナヨークを 一体化したものであり、 インナヨークが 1部品となり、 組立が簡易化で さる。
また、 本発明の他の態様は、 請求項 1または 2に記載の発明における ァゥ夕ヨークを 2個 Y軸対称に配置し、 両ァウタヨークの薄板積み重ね 方向の両最外側面に設けた 2個のァウタヨーク支持部材により両ァウタ ヨークを一体化したものであり、 ァゥ夕ヨークが 1部品となり、 組立が 簡易化できる。
また、 本発明の他の態様は、 X Y軸の交点を中心軸とする円筒状の可 動部と、 可動部の半径方向に所定間隔を設けて可動部の内側に配置する と共に略長方形状で透磁率が高い薄板を X軸或いは Y軸の何れか一方の 軸方向に沿って多数積み重ねて形成したィンナヨークと、 可動部の半径 方向に所定間隔を設けて可動部の外側に配置すると共に略長方形状で透 磁率が高い薄板をィンナヨークの薄板と同一方向に多数積み重ねて形成 したァゥ夕ヨークと、 インナヨークとァゥ夕ヨークを保持する平板状の ベースと、 前記 X Y軸の中心に位置するようにベースに取り付けたシリ ンダと、 インナヨークとァウタヨークを結ぶ方向に磁化され、 磁化の向 きが互いに逆向きになるように中心軸に平行な方向に所定間隔を設けて ィンナヨークとァウタヨーク間の空隙内に保持されるように可動部に設 けられた一対の永久磁石と、 可動部と一体化したシャフ卜の先端に設け ると共に前記シリンダに挿入したビストンと、 前記シャフトに取り付け たパネから構成されたものであり、 製造時に永久磁石がィンナヨーク或 いはァウタヨークに偏って配置した場合においても、 永久磁石がィンナ ヨーク或いはァウタヨークに直接引かれる力が増大せず、 従って、 ビス トンとシリンダ間の摺動損失も増加せず、 リニアモータの製造が簡易に なる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . X Y軸の交点を中心軸とする円筒状の可動部と、 前記可動部の 半径方向に所定間隔を設けて可動部の内側に配置すると共に略長方形状 で透磁率が高い薄板を X軸或いは Υ軸の何れか一方の軸と平行に多数積 み重ねて形成したィンナヨークと、 前記可動部の半径方向に所定間隔を 設けて可動部の外側に配置すると共に略長方形状で透磁率が高い薄板を 前記ィンナヨークの薄板と同一方向に多数積み重ねて形成すると共に薄 板の積み重ね方向に切り欠いたスロッ トを 2つ配することにより、 第 1 磁極、 第 2磁極、 第 3磁極を形成したァウタヨークと、 前記ァウタョー クの第 2磁極に巻き付けると共に前記第 1磁極、 第 2磁極、 第 3磁極に 異磁極を交互に形成するコイルと、 ィンナヨークとァゥ夕ヨークを保持 するベースと、 前記 Χ Υ軸の中心に位置するようにベースに取り付けた 軸受けと、 インナヨークとァウタヨークを結ぶ方向に磁化され、 磁化の 向きが互いに逆向きになるように前記中心軸に平行な方向に所定間隔を 設けて前記ィンナヨークとァウタヨーク間の空隙内に保持されるように 前記可動部に設けられた一対の永久磁石と、 前記可動部と一体化すると 共に前記軸受けに軸支されたシャフ 卜から成るリニアモ一夕。
2 . 中心軸を中心とする半径方向に磁化した一対の永久磁石を磁化 の向きが互いに逆向きになるように前記中心軸に平行な方向に所定間隔 を設けて前記ィンナヨークとァウタヨーク間の空隙内に保持するように 構成された請求項 1記載のリニアモータ。
3 . 前記ィンナヨークを同一形状同一寸法の薄板を多数積み重ねて 形成し、 前記ァウタヨークを同一形状同一寸法の薄板を多数積み重ねて 形成した請求項 1 または 2記載のリニアモータ。
4 . 前記ァゥ夕ヨークの内周面と前記スロッ 卜の内周面の曲率半径 が等しく、 前記ァウタヨークの外周面と前記スロッ 卜の外周面の曲率半 径が等しく、 前記ァウタヨーク及びスロッ トの内周面曲率半径よりも前 記ァゥ夕ヨーク及びスロッ トの外周面曲率半径の方が大きい請求項 1ま たは 2記載のリニアモー夕。
5 . 前記ァゥ夕ヨークの薄板積み重ね方向の両最外側面の内周端と X Y軸の交点を結ぶ線上に、 前記インナヨークの薄板積み重ね方向の両 最外側面の外周端と、 前記永久磁石の端面がある請求項 2記載のリニア モータ。
6 . 前記インナヨーク 2個を Y軸対称に配置し、 両インナヨーク内 側に Y軸方向に分離して設けた 2個のィンナヨーク支持部材により両ィ ンナヨークを一体化した請求項 1または 2記載のリニアモータ。
7 . 前記ィンナヨーク支持部材を非磁性体で構成した請求項 6記載 のリニアモー夕。
8 . 前記ァウタヨーク 2個を Y軸対称に配置し、 両ァゥ夕ヨークの 薄板積み重ね方向の両最外側面に設けた 2個のァウタヨーク支持部材に より両ァウタヨークを一体化した請求項 1または 2記載のリニアモータ :
9 . 前記ァゥ夕ヨーク支持部材を非磁性体で構成した請求項 8記載 のリニアモータ。
1 0 . X Y軸の交点を中心軸とする円筒状の可動部と、 前記可動部 の半径方向に所定間隔を設けて可動部の内側に配置すると共に略長方形 状で透磁率が高い薄板を X軸或いは Y軸の何れか一方の軸と平行に多数 積み重ねて形成したィンナヨークと、 前記可動部の半径方向に所定間隔 を設けて可動部の外側に配置すると共に略長方形状で透磁率が高い薄板 を前記ィンナヨークの薄板と同一方向に多数積み重ねて形成すると共に 薄板の積み重ね方向に切り欠いたスロッ トを 2つ配することにより第 1 磁極、 第 2磁極、 第 3磁極を形成したァウタヨークと、 前記ァウタョー クの第 2磁極に巻き付けると共に前記第 1磁極、 第 2磁極、 第 3磁極に 異磁極を交互に形成するコイルと、 ィンナヨークとァウタヨークを保持 する平板状のベースと、 前記 X Y軸の中心に位置するようにベースに取 り付けたシリンダと、 ィンナヨークとァゥ夕ヨークを結ぶ方向に磁化さ れ、 磁化の向きが互いに逆向きになるように前記中心軸に平行な方向に 所定間隔を設けて前記ィンナヨークとァウタヨーク間の空隙内に保持さ れるように前記可動部に設けられた一対の永久磁石と、 可動部と一体化 したシャフ卜の先端に設けると共に前記シリンダに挿入したビストンと、 前記シャフトに取り付けたパネから構成されたリニアコンプレッサー。
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