WO2020235492A1

WO2020235492A1 - リニアモータ及びこのリニアモータを用いたリニア圧縮機、並びにリニア圧縮機を用いたエアサスペンション

Info

Publication number: WO2020235492A1
Application number: PCT/JP2020/019478
Authority: WO
Inventors: 小山　昌喜; 智弘小松; 鈴木　達也; 瑛人大畠
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2020-11-26
Also published as: JP2020191713A; JP7252056B2

Abstract

本発明の課題は、小型化を図りつつ、摺動部品の交換作業性を向上させ、長寿命化を図ることのできるリニアモータを提供することである。　永久磁石８Ｂを有する界磁子と、コア７Ａに巻回されたコイル７Ｂを有する電機子７とを有し、前記界磁子又は電機子７は固定子であり、電機子７又は前記界磁子は前記固定子に挟まれた空隙を往復移動する可動子８であるリニアモータ５であって、可動子８は移動方向の中央部に形成された作動部８Ａ１と、作動部８Ａ１の外側であって移動方向に延びて設けられたシャフト９Ａとを備え、シャフト９Ａを保持し、ネジ１８によって前記固定子に取付けられる取付部材９Ｄと、シャフト９Ａと摺動すると共に取付部材９Ｄの内部に保持されたガイド摺動部材９Ｃを備えた。このガイド摺動部材９Ｃはシャフト９Ａから着脱可能とした。

Description

リニアモータ及びこのリニアモータを用いたリニア圧縮機、並びにリニア圧縮機を用いたエアサスペンション

　本発明は、リニアモータ及びこのリニアモータを用いたリニア圧縮機、並びにリニア圧縮機を用いたエアサスペンションに関する。

　例えば、機器組込み型空気圧縮機は、圧縮空気を動力源として使用する機器や高圧力の空気を使用する機器に用いられているものであり、小型・軽量であり、かつ長寿命で低コストであることが要求される。

　圧縮機の形式としては、リニアモータを用いてピストンを直動駆動する方式のレシプロ型圧縮機（リニア圧縮機）がある。リニア圧縮機は、駆動力を伝達するためのクランク機構を持たないため小型・軽量の点で有利であり、かつ、モータ可動子を支持する軸受部（ガイド）には圧縮反力が直接作用しないため、長寿命にも有利である。

　リニア圧縮機に使用されるリニアモータの支持構造に関しては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載の技術がある。

　特許文献１には、シャフト１１の中央部周面に界磁部１２を着設させた可動子１０と、シャフト１１の両端部に設けられた軸受部１４，１５と、シャフト１１の中央部及び界磁部１２を内部に収容してその両端部が軸受部１４，１５に接続されている円筒体１６とを有する可動子ユニット１が開示されている。また、特許文献１の図１５には、可動子５０を支持する軸受部材７１，７２がケース体７３，７４の両端に配置され、ケース体７３，７４の外側からビス７５で固定される構成が開示されている。

　特許文献２には、可動子６を第１の部材３０と第２の部材５とで構成し、第２の部材５は第１の部材３０にねじ８で固定されると共に、ローラベアリング１と接触するようにしてケース９に収納した構成が開示されている。

国際特許公開ＷＯ２０１４／０８４１５６特開２００３－２４４９２５号公報

　機器組込み型空気圧縮機は、長時間連続運転が行われるため、消耗する摺動部品の摩耗が問題となる。この為、圧縮機では摺動部品を定期的に交換して使用されることが一般的に行われており、リニア圧縮機においてもガイド等の摺動部品が交換できることが求められる。

　また、部品交換に伴う交換作業時間を短縮し、メンテナンス性を向上させることは交換作業コストの低減につながるため、コスト低減の観点から簡便に交換できることが求められる。このため、モータを分解することなく摺動部品が交換可能である構造とすることが必要となる。

　特許文献１に記載の技術においては、ケース体３，４，７３，７４の外側に配置した軸受部品（軸受部１４，１５、軸受部材７１，７２）の交換作業については考慮されていなかった。例えば、可動子１０，５０に圧縮機のピストンを取り付けた際には、ピストン側に設けた軸受部品（軸受部１４，１５、軸受部材７１，７２）がピストンを含む圧縮機構部で覆われてしまい、軸受部品（軸受部１４，１５、軸受部材７１，７２）を容易に取り外すことができない。このため、特許文献１に記載の技術においては、軸受部品（軸受部１４，１５、軸受部材７１，７２）の交換作業性が悪かった。

　また、特許文献２に記載の技術においては、摩耗する第２の部材５は第１の部材３０にねじ８で固定されるので、第２の部材５の交換にあたっては、第１の部材３０、すなわち可動子６全体をケース９から取り外す必要があり、軸受部品の一部を構成する第２の部材５の交換作業性が悪かった。

　本発明の目的は、小型化を図りつつ、摺動部品の交換作業性を向上させ、長寿命化を図ることのできるリニアモータ及びこのリニアモータを用いたリニア圧縮機、並びにリニア圧縮機を用いたエアサスペンションを提供することにある。

　上記目的を達成するための1つの態様として本発明は、永久磁石を有する界磁子と、磁極に巻回されたコイルを有する電機子とを有し、前記界磁子又は前記電機子の一方は固定子であり、前記電機子又は前記界磁子の他方は前記固定子に挟まれた空隙を往復移動する可動子であるリニアモータであって、前記可動子は前記リニアモータで駆動される機器が接続される作動部と、前記作動部の外側であって移動方向に延びて設けられた軸部材とを備え、前記軸部材を保持し、固定手段によって前記固定子に取付けられる取付部材と、前記軸部材と摺動すると共に前記取付部材の内部に保持された摺動部材を備え、前記摺動部材は着脱可能としたことを特徴とする。

　本発明によれば、小型化を図りつつ、摺動部品の交換作業性を向上させ、長寿命化を図ることにできるリニアモータ及びこのリニアモータを用いたリニア圧縮機、並びにリニア圧縮機を用いたエアサスペンションを提供することにある。

本発明の第１実施例に係るリニアモータの構成を示す全体斜視図である。図１のＺ軸に垂直な断面図である。図１に示すリニアモータの分解斜視図である。図１に示すリニアモータの支持部材の断面図である。図１に示すリニアモータの変形例に係る分解斜視図である。本発明の第２実施例に係るリニア圧縮機の構成を示すＹ軸に垂直（Ｘ軸に平行）な断面図である。本発明の第２実施例に係るリニア圧縮機の構成を示すＺ軸に垂直（Ｘ軸に平行）な断面図である。本発明の第２実施例に係るリニア圧縮機の構成を示す分解斜視図である。本発明の第３実施例に係るリニア圧縮機を用いた車両用エアサスペンションの構成図である。

　以下、図面を用いて、本発明のリニアモータ及びリニア圧縮機、並びにエアサスペンションに係る実施例について、説明する。

　本発明に係る圧縮機は、直動式のリニアモータを用いたレシプロ型圧縮機（リニア圧縮機）であり、空気圧縮機として用いるのに好適な圧縮機である。

　なお本実施例では、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が各図に示すように定義される。Ｘ軸は可動子８の長手方向に沿う方向に定義され、可動子８の移動方向に沿う。Ｙ軸は平板状を成す可動子８の平板面に対して垂直方向に定義され、Ｘ軸に直交する。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向に定義される。したがって、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は相互に直交する。また、Ｙ軸方向は可動子８の厚み方向であり、Ｚ軸方向は可動子８の幅方向である。さらに、可動子８の移動方向（Ｘ軸方向）に基づいて、リニアモータ５の固定子（以下の実施例では電機子７）に対して圧縮機構部１１側を前側と称し、その反対側（バネ１０が配置される側）を後ろ側と称して説明する場合がある。

　図１は本発明の第１実施例に係るリニアモータの構成を示す全体斜視図である。図２は図１のＺ軸に垂直な断面図である。図３は図１に示すリニアモータの分解斜視図である。図４は図１に示すリニアモータの支持部材の断面図である。

　リニアモータ５は、電機子７（固定子）と、可動子８（界磁子）とを含んで構成される。リニアモータ５には、一対の電機子７と、平板状の可動子８とが設けられている。一対の電機子７は、可動子８を挟んで設けられ、各電機子７は、例えば積層された電磁鋼板により形成され、図２中のＸ軸方向に離間した複数のコア７Ａ（磁極）と、各コア７Ａにそれぞれ巻回して設けられた複数のコイル７Ｂと、これらのコア７Ａおよびコイル７Ｂを予備組立て状態でＸ軸方向から保持する複数の保持体７Ｃと、隣接するコア７Ａの間で磁気回路を形成するブリッジ７Ｄと、により構成されている。

　一方、可動子８は、一対の電機子７間に挟まれた状態でモータケース６Ａの軸方向（Ｘ軸方向）に延びた長方形状の平板体（平板部材）として形成されている。即ち、可動子８は、リニアモータ５の中心軸線に沿って軸方向（Ｘ軸方向）に延び、その両側に一対の電機子７が配置されている。可動子８は電機子７（固定子）に挟まれた空隙を軸方向（Ｘ軸方向）に移動する。また、可動子８は、磁性材料を用いて平板状に形成されたヨーク８Ａと、ヨーク８Ａの表面および裏面に平板状に配置された複数の永久磁石８Ｂとによって構成されている。すなわち、可動子８は、は磁界を発生させる界磁子を構成している。ヨーク８Ａの一部（移動方向の中央部）は保持体７Ｃから突出しており、作動部８Ａ１が形成される。この作動部８Ａ１は、リニアモータ５で駆動される機器が接続される部分となる。本実施例では、永久磁石８ＢはＹ軸方向の両端面がそれぞれ平坦面で構成され、一方の平坦面（一端面）がヨーク８Ａの表面側に、他方の平坦面（他端面）がヨーク８Ａの裏面側に配置されている。永久磁石８Ｂは、図２に示すように四角形の板体として形成され、合計３枚の永久磁石８Ｂが可動子８の長さ方向（Ｘ軸方向）に離間して配設されている。永久磁石８Ｂの磁化方向はＹ軸方向となっている。

　電機子７の各コア７Ａは、可動子８と対向する端面が磁極となり、各コイル７Ｂへの通電によって励磁される。電機子７の各コア７Ａと可動子８の各永久磁石８Ｂとは、各コイル７Ｂへの通電によって両者間に磁気的な吸引力と反発力とが発生し、これにより、可動子８は、Ｙ軸方向に配置された一対の電機子７間でＸ軸方向に往復移動を繰返すように駆動される。

　また、電機子７と可動子８との間には、軸受として機能する一対の支持部材９が、複数組設けられている。各組の支持部材９は、可動子８がその長さ方向（Ｘ軸方向）に移動可能に支持している。支持部材９は、可動子８に設けられた円柱状のシャフト９Ａ（軸部材）と、電機子７両端の保持体７Ｃに備え付けられたガイド部９Ｂとから構成され、ガイド部９Ｂには円筒状のガイド摺動部材９Ｃ（摺動部材）と、ガイド摺動部材９Ｃを保持するための取付部材９Ｄが取り付けられている。ガイド摺動部材９Ｃ（摺動部材）と取付部材９Ｄとは、シャフト９Ａ（軸部材）に対して長さ方向（Ｘ軸方向）に着脱可能となっている。また、ガイド摺動部材９Ｃ（摺動部材）と取付部材９Ｄは着脱可能となっている。ガイド摺動部材９Ｃ（摺動部材）の着脱方向（Ｘ軸方向）は、永久磁石８Ｂの磁化方向（Ｙ軸方向）と直交している。

　ガイド部９Ｂは、可動子８が往復移動する際、ヨーク８Ａを案内するために設けられている。そのため、ガイド部９Ｂの中央部に面する内側の面は、ヨーク８Ａ（可動子８）が移動するのを許容するように切欠かれている。円筒状のガイド摺動部材９Ｃは、円柱状のシャフト９Ａの外周を覆うように形成される。取付部材９Ｄは、ガイド摺動部材９Ｃの外周を覆うように収納する。シャフト９Ａは作動部８Ａ１の外側であって移動方向に延びて設けられている。本実施例ではシャフト９Ａを作動部８Ａ１の両外側に設けているので、可動子８の動作を安定することができる。さらにシャフト９Ａは取付部材９Ｄを貫通し、ガイド摺動部材９Ｃを介して取付部材９Ｄに支持される。取付部材９Ｄは複数のネジ１８等の固定手段によってガイド部９Ｂに取付けられる。そして、取付部材９Ｄは保持体７Ｃに取付けられ固定される。

　可動子８がＸ軸方向に駆動されると、可動子８と共にシャフト９Ａが駆動され、ガイド摺動部材９Ｃとの間で摺動する。この支持部材９により、可動子８はＹ軸方向、Ｚ軸方向への移動を規制される。本実施例では可動子８側には棒状形状のシャフト９Ａを用い、固定子側に円筒形状のガイド摺動部材９Ｃを用いており、電機子７の両端の保持体７Ｃに片側２個、合計４個配置している。ガイド摺動部材９Ｃにはポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）等軟質の樹脂材料を用いているので、シャフト９Ａとガイド摺動部材９Ｃとの摺動性が良い。

　また、シャフト９Ａには硬質の焼入れ鋼を用い、ガイド摺動部材９Ｃには円筒形状で軟質の樹脂材料を用いている。支持部材９にはボールベアリングを用いた直動ガイドやコロ形状の転がり軸受、あるいは断面が平板形状やＣ字型形状のすべり軸受を用いることができるが、円筒形状のすべり軸受材は回転軸受でも使用されるものであるため流通量が圧倒的に多く、円筒形状の摺動材を用いることにより、他の形状に比べ大幅なコスト低減が可能となる。また、この構成にすることにより、ガイド摺動部材９Ｃは長期の摩擦摺動により摩耗損傷が発生した場合に、硬質のシャフト９Ａを損傷させることなく、専らガイド摺動部材９Ｃのみが摩耗することとなる。このため、支持部材９のメンテナンスに際してガイド摺動部材９Ｃのみを交換すればよい。

　次に本実施例に係るリニア圧縮機の支持部材の交換について説明する。図３及び図４に示すように、ガイド摺動部材９Ｃは取付部材９Ｄに取り付けられ、ガイド摺動部材９Ｃを備えた取付部材９Ｄはガイド部９Ｂを介して電機子７の保持体７Ｃに固定される。取付部材９Ｄはガイド摺動部材９Ｃの取付位置を規定し、固定するために段差９Ｄ１が設けられた突き当て形状となっており、ガイド摺動部材９Ｃの円筒端面を保持体７Ｃ（ガイド部９Ｂ）との間で挟み込む構成となっている。交換に際しては、４個の支持部材９の取付部材９Ｄを一つずつ取り外して、ガイド摺動部材９Ｃを交換する。可動子８には、リニアモータ５で駆動される機器が接続される作動部８Ａ１とは別にシャフト９Ａが備えられ、このシャフト９Ａがガイド摺動部材９Ｃ内を摺動する。

　本実施例では、ガイド摺動部材９Ｃの交換にあたり、作動部８Ａ１とは別に備えられたシャフト９Ａと摺動するガイド摺動部材９Ｃを交換するようにしているので、リニアモータ５を分解することなく、また、可動子８の軸芯をずらすことなく摺動部品の交換が可能となる。モータ自体を分解し、可動子８を固定子から取り外す必要がないため、消耗部品である摺動部品の交換が容易に行え、短時間での交換作業時間が可能となる。

　さらに本実施例では、ガイド摺動部材９Ｃ（摺動部材）をＸ軸方向に着脱可能として永久磁石８Ｂの磁化方向であるＹ軸方向と直交するようにしているので、交換作業に磁性体を用いても永久磁石８Ｂの吸着される虞を低減することができる。

　さらにまた、本実施例では、可動子８の往復動方向（Ｘ軸方向）の端は、電機子７（固定子）に囲まれていないので、ガイド摺動部材９Ｃ（摺動部材）の交換作業のスペースを確保し易い。

　ここで、本実施例ではガイド摺動部材９Ｃに円筒形状の樹脂材料を用いたが、変形例として図５に示すようなつば付き形状（つば部９Ｃ１）の軸受材を用いてもよい。この場合、つば部９Ｃ１でガイド摺動部材を挟み込むことができるので固定がより堅固になる。また、裏金付きの巻きブッシュ軸受を使用することも可能である。

　また、本実施例では、固定子と成すものを電機子７で構成し、可動子８と成すものを界磁子で構成したが、固定子と成すものを界磁子で構成し、可動子８と成すものを電機子７で構成するようにしても良い。

　次に本発明の第２実施例について説明する。図６は本発明の第２実施例に係るリニア圧縮機の構成を示すＹ軸に垂直（Ｘ軸に平行）な断面図である。図７は本発明の第２実施例に係るリニア圧縮機の構成を示すＺ軸に垂直（Ｘ軸に平行）な断面図である。図８は本発明の第２実施例に係るリニア圧縮機の構成を示す分解斜視図である。第２実施例においては、第１実施例で説明したリニアモータを空気圧縮機等の圧縮機に用いている。

　リニア圧縮機は、リニアモータ５と、シリンダ１２およびピストン１３を有する圧縮機構部１１と、バネ１０とを含んで構成されている。リニアモータ５は、電機子７のコイル７Ｂに電流を流すことにより、可動子８を軸方向に往復動させて、圧縮機構部１１のピストン１３を可動子８と同じ方向に駆動して往復動させるものである。このために、圧縮機構部１１はリニアモータ５の一端側（前側）に配置されている。また圧縮機構部１１では、ピストン１３がシリンダ１２内を往復動することにより圧縮室１２Ｂ内の空気が圧縮される。

　リニアモータ５は、リニア圧縮機における圧縮機構部１１の駆動源として設けられている。リニアモータ５は、筒状の外殻を構成するケーシング６と、ケーシング６内に配設された電機子７、可動子８、およびバネ１０（１０Ａ，１０Ｂ）とを含んで構成される。すなわちリニアモータ５は、ピストン１３に連結されて往復動する可動子８と、可動子８とともに振動（共振）可能なバネ１０と、可動子８との間で磁気力を作用させて可動子８を駆動する固定子（本実施例では電機子７）と、を含んで構成される。バネ１０はリニアモータ５と共に、ピストンを駆動する。ピストン１３と可動子８は、可動子８の作動部８Ａ１で連結される。

　リニアモータ５のケーシング６は、モータケース６Ａとリニアベース６Ｂとケース端板６Ｃとにより構成されている。ケーシング６は、リニアモータ５の固定子（電機子７）を一端部側に収容し、他端部に空気の吸込口２４を有し、固定子（電機子７）と吸込口２４との間にバネ１０を収容するバネ収容空間が構成される。

　モータケース６Ａの内部には、電機子７のほか、可動子８およびバネ１０が収容されている。モータケース６Ａの一端側（圧縮機構部１１が設けられた側、前端側）にはリニアベース６Ｂが設けられている。またモータケース６Ａの他端側（後端側）には、その開口を塞ぐようにケース端板６Ｃが設けられている。また、ケース端板６Ｃは端板支持部材６Ｄによりリニアモータ５に取り付けられている。

　バネ１０は、リニアモータ５の他端側（後側）に位置して、モータケース６Ａ内に設けられている。バネ１０は、一端側が電機子７の他端（後端）側に支持されるバネ１０Ａと、一端側が可動子８の他端（後端）側に設けられた連結具８Ｃに支持されるバネ１０Ｂとの、２組のバネにより構成される。バネ１０Ａの他端側は連結具８Ｃに支持され、バネ１０Ｂの他端側はケース端板６Ｃに支持される。バネ１０Ａ及びバネ１０ＢはＸ軸方向に伸縮し、バネ１０Ａの他端側及びバネ１０Ｂの一端側が連結具８ＣとともにＸ軸方向に移動可能に構成されている。可動子８は基本的にヨーク８Ａと永久磁石８Ｂとによって構成されるが、連結具８Ｃを可動子８の要素とみなしてもよい。

　バネ１０は、圧縮コイルバネにより構成され、常時圧縮された状態で設置されている。可動子８がＸ軸方向で往復動するのに伴って、バネ１０は、バネ１０Ａとバネ１０Ｂとが交互にＸ軸方向（バネの軸方向）に伸縮するように、弾性的に撓み変形される。バネ１０（１０Ａ，１０Ｂ）は可動子とともに振動可能な共振バネを構成する。

　本実施例のリニア圧縮機の圧縮機構部１１は、シリンダ１２、ピストン１３、吸込弁１４、シリンダヘッド１７および吐出弁１６等を含んで構成されている。圧縮機構部１１は、リニアモータ５の可動子８が往復動することにより、ピストン１３がＸ軸方向で前，後に往復動するように駆動され、これにより、圧縮室１２Ｂ内で空気（外気）を圧縮して圧縮空気（即ち、作動気体）を発生させるものである。

　シリンダ１２は、その一端側（Ｘ軸方向の前側）がヘッドプレート１５により閉塞され、その他端側（Ｘ軸方向の後側）がリニアベース６Ｂに固定された状態で取付けられている。シリンダ１２は、例えばアルミニウム材料を用いて円筒状に形成されている。

　ピストン１３は、シリンダ１２内に、Ｘ軸方向に摺動可能に挿嵌されている。このピストン１３は、シリンダ１２内を非圧縮室１２Ａと圧縮室１２Ｂとに画成する可動隔壁を構成している。ピストン１３の外周には、圧縮室１２Ｂの圧縮空気が非圧縮室１２Ａに流入するのを抑制するライダーリング１３Ｃが備えられている。ライダーリング１３Ｃはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の材料で構成されている。ピストン１３には吸込孔１３Ｄを開閉可能に覆う吸込弁１４が設けられている。また、ピストン１３は連結具１３Ａにより可動子８の作動部８Ａ１に連結されている。これにより、ピストン１３は、リニアモータ５（モータケース６Ａ）の軸線方向、即ちＸ軸方向でシリンダ１２に対して摺動変位するように設けられ、可動子８の往復動に連動してシリンダ１２内を往復動する。換言すると、ピストン１３は、リニアモータ５の可動子８の移動方向（Ｘ軸）において軸線上に配置されている。

　ヘッドプレート１５は、シリンダ１２の一端を閉塞するようにシリンダ１２の一端側に設けられている。ヘッドプレート１５には、シリンダ１２の圧縮室１２Ｂと連通する吐出孔１５Ｂと、吐出孔１５Ｂを開閉可能に覆う吐出弁１６と、が設けられている。

　吸込弁１４は、圧縮機構部１１の吸込行程で吸込孔１３Ｄを開いて圧縮室１２Ｂを吸込空間である非圧縮室１２Ａに連通させ、圧縮行程では吸込孔１３Ｄを閉鎖して圧縮室１２Ｂ内を非圧縮室１２Ａに対して遮断する。逆に、吐出弁１６は、圧縮機構部１１の吸込行程で吐出孔１５Ｂを閉鎖して圧縮室１２Ｂを吐出空間１９側に対して遮断し、圧縮行程では吐出孔１５Ｂを開いて圧縮室１２Ｂ内を吐出空間１９に対して連通させる。

　シリンダヘッド１７は、ヘッドプレート１５と一緒にシリンダ１２の一端を閉塞するようにシリンダ１２の一端側（リニアモータが設けられる側とは反対側の端部側）に配設されている。またシリンダヘッド１７は吐出空間１９に連通する吐出口１７Ｂを有する。

　一方、モータケース６Ａの他端側に設けられたケース端板６Ｃには、空気の吸込口２４が設けられている。この吸込口２４は、圧縮機構部１１の吸込行程において、外部からモータケース６Ａの内部空間に空気を吸込ませるものである。モータケース６Ａ内は非圧縮室１２Ａと連通しており、吸込まれた空気はリニアモータ５の隙間を通って非圧縮室１２Ａに到達する。吸込口２４には、モータケース６Ａの外部側において、サイレンサや吸気フィルタを接続する場合もある。

　本実施例におけるリニア圧縮機の可動子８の支持部材９について以下説明する。可動子８を支持し、軸受として機能する一対の支持部材９は、リニアモータ５のバネ側の保持体７Ｃに設けられており、リニアモータ５のシリンダ側にはピストン１３が設けられている。各組の支持部材９は、可動子８がその長さ方向（Ｘ軸方向）に移動可能に支持している。

　リニアモータ５のバネ側の保持体７Ｃに設けられた支持部材９は、可動子８に取り付けられたシャフト９Ａと、電機子７両端の保持体７Ｃに備え付けられたガイド部９Bとから構成され、ガイド部９Ｂにはガイド摺動部材９Ｃと、ガイド摺動部材９Ｃを保持するための取付部材９Ｄが取り付けられている。可動子８がＸ軸方向に駆動されると、可動子８と共にシャフト９Ａが駆動され、ガイド摺動部材９Ｃとの間で摺動する。この支持部材９により、可動子８はＹ軸方向、Ｚ軸方向への移動を規制される。

　本実施例では、可動子８側には棒状のシャフト９Ａを用いており、固定子側には円筒形状のガイド摺動部材９Ｃを用いており、シャフト９Ａ及びガイド摺動部材９Ｃはリニアモータ５のバネ側の保持体７Ｃに２個配置されている。２個の支持部材９はそれぞれ、バネ１０Ａ及びバネ１０Ｂの間に配置され、バネ１０Ａ，バネ１０Ｂ及び可動子８の作動部８Ａ１に干渉しない位置にあり、かつ、モータケース６Ａのすぐ内側に配置される。

　リニアモータ５のシリンダ側支持部材はピストン１３の一部を用いて形成される。換言すると、リニアモータ５のシリンダ側にはシャフト９Ａが備えられていない。本実施例においてシャフト９Ａに相当する駆動部材はピストン１３となり、ピストン１３にガイド摺動部材９Ｃに相当するライダーリング１３Ｃが取り付けられ、シリンダ１２との間で摺動する。このライダーリング１３Ｃ（ピストン側のガイド摺動部材９Ｃ）とシリンダ１２からなる支持部材により、可動子８はＹ軸方向、Ｚ軸方向への移動を規制される。

　ガイド摺動部材９Ｃにはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等軟質の樹脂材料を用いている。このため、ガイド摺動部材９Ｃは長期の摩擦摺動により摩耗損傷が発生した場合に、硬質のシャフト９Ａまたはシリンダ１２内周面を損傷させることなく、専らガイド摺動部材９Ｃ（ライダーリング１３Ｃ）のみが摩耗することとなる。このため、支持部材９のメンテナンスに際してガイド摺動部材９Ｃ（ライダーリング１３Ｃ）のみを交換すればよい。

　次に本実施例に係るリニア圧縮機の支持部材の交換について説明する。図８において、シリンダ１２はシリンダヘッド１７、ヘッドプレート１５と共にリニアベース６Ｂにボルトで固定されており、これらを外すことでピストン１３が露出する。ライダーリング１３Ｃ（ガイド摺動部材）はピストン１３表面の溝に沿って巻かれており、このライダーリング１３Ｃを交換する。なお、ピストン１３にはシリンダ側面からの圧縮流体の漏れを防ぐためにピストンリングが別に設けられている。

　バネ側のガイド摺動部材９Ｃの交換にあたって、まずモータケース６Ａを取外す。モータケース６Ａはケース端板６Ｃに取り付けられているが、ケース端板６Ｃは端板支持部材６Ｄによって支持されているので、モータケース６Ａを外した場合であってもバネ１０は外れず、可動子８は動くことがない。この状態で２個の支持部材９が現れるので、取付部材９Ｄを一つずつ取り外して、ガイド摺動部材９Ｃを交換する。

　本実施例によれば、上記のように摺動部品の交換を行うことにより、モータを分解することなく、また、可動子８の軸芯をずらすことなく摺動部品の交換が可能となる。

　また、本実施例によれば、モータ自体を分解し、可動子８を固定子から取り外す必要がないため、消耗部品である摺動部品の交換が容易に行え、短時間での交換作業時間が可能となる。

　本実施例においては、バネ側に取付部材９Ｄ及びガイド摺動部材９Ｃを備えるようにしたが、圧縮機構部１１側に備えるようにしても良い。その場合、取付部材９Ｄ及びガイド摺動部材９Ｃは圧縮機構部１１との干渉を避けるために、可動子８の移動方向において、ピストンを覆うシリンダ１２よりも外周側に配置すると良い。この構成においても耗部品である摺動部品の交換が容易に行え、短時間での交換作業時間が可能となる。

　次に本発明の第３実施例について説明する。図９は本発明の第３実施例に係るリニア圧縮機を用いた車両用エアサスペンションの構成図である。

　本実施例では、４輪自動車等の車両に、車両用エアサスペンションを搭載した場合を例に挙げて説明する。

　車体３２は、車両３１のボディを構成している。車体３２の下側には、左右の前輪と左右の後輪とからなる合計４個の車輪３３が設けられている。本実施例では走行中の衝撃を緩和する緩衝器として、空気を利用したエアサスペンション３４を備えている。エアサスペンション３４は、車体３２と各車輪３３との間にそれぞれ設けられた４個の空気バネ３５と、空気圧縮機３６（リニア圧縮機）と、バルブユニット３８と、コントローラ４０とを備えている。そして、エアサスペンション３４は、各空気バネ３５に対して空気圧縮機３６から圧縮空気が給排されることにより、車高調整を行う。

　本実施例では、空気圧縮機３６として、第２実施例のリニア圧縮機を利用している。空気圧縮機３６は、給排管路（配管）３７を通じてバルブユニット３８に接続されている。バルブユニット３８には、各車輪３３に対して設けられた電磁弁からなる給排バルブ３８ａが４個設けられている。バルブユニット３８と各車輪３３の空気バネ３５との間には、分岐管路（配管）３９が設けられている。空気バネ３５は、分岐管路３９、給排バルブ３８ａ、及び給排管路３７を介して、空気圧縮機３６に接続される。そして、バルブユニット３８は、コントローラ４０からの信号に応じて給排バルブ３８ａを開閉させることにより、各空気バネ３５に対して圧縮空気を給排し、車高調整を行う。

　本実施例では、エアサスペンション３４を構成する空気圧縮機３６の大形化を抑制することができる。そして、車両３１における空気圧縮機３６の搭載スペースを小さくすることができ、空気圧縮機３６の配置の自由度が高まる。

　本実施例によれば、圧縮機の型式として往復動型（レシプロ型）圧縮機の中でも直動式のリニアモータを用いたレシプロ型圧縮機（リニア圧縮機と呼ぶ）とすることで、クランク機構が必要なく、圧縮機（リニア圧縮機）をより小型化、軽量化することができる。

　また本実施例によれば、圧縮機内消耗部品である摺動部品を簡略な形状で、かつ容易に交換可能とし、また交換作業を簡易に行うことができることから、長寿命で低コストであり、メンテナンス作業性の良い圧縮機を提供することができる。

　なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　５…リニアモータ、６…ケーシング、７…電機子（固定子）、８…可動子、８Ａ…ヨーク、８Ａ１…作動部、９…支持部材、９Ａ…シャフト、９Ｃ…ガイド摺動部材、１０，１０Ａ，１０Ｂ…バネ、１１…圧縮機構部、１２…シリンダ、１３…ピストン、１３Ｂ…ピストンリング、１３Ｃ…ライダーリング、１７…シリンダヘッド、１８…ネジ、３４…エアサスペンション、３５…空気バネ、３６…空気圧縮機（リニア圧縮機）。

Claims

　永久磁石を有する界磁子と、
　磁極に巻回されたコイルを有する電機子とを有し、
　前記界磁子又は前記電機子の一方は固定子であり、
　前記電機子又は前記界磁子の他方は前記固定子に挟まれた空隙を往復移動する可動子であるリニアモータであって、
　前記可動子は前記リニアモータで駆動される機器が接続される作動部と、
　前記作動部の外側であって移動方向に延びて設けられた軸部材とを備え、
　前記軸部材を保持し、固定手段によって前記固定子に取付けられる取付部材と、
　前記軸部材と摺動すると共に前記取付部材の内部に保持された摺動部材を備え、
　前記摺動部材は着脱可能としたことを特徴とするリニアモータ。
　請求項１において、
　前記軸部材は、前記作動部の両外側に設けられたことを特徴とするリニアモータ。
　請求項１において、
　前記可動子は平板状に形成されたことを特徴とするリニアモータ。
　請求項３において、
　前記軸部材は円柱状に形成され、前記摺動部材は前記軸部材の外周を覆うように円筒状に形成されたことを特徴とするリニアモータ。
　請求項１において、
　前記固定子と前記取付部材との間には、前記可動子の移動を案内するガイド部が設けられていることを特徴とするリニアモータ。
　請求項５において、
　前記ガイド部は中央部に面する内側の面が、前記可動子が移動するのを許容するように切欠かれていることを特徴とするリニアモータ。
　ピストン及びシリンダを備える圧縮機構部と、前記ピストンを駆動するバネと、前記バネと共に前記ピストンを駆動するリニアモータとを備えたリニア圧縮機であって、
　前記リニア圧縮機は、請求項１乃至６の何れか１項のリニアモータを備えたことを特徴とするリニア圧縮機。
　請求項７において、前記取付部材は、前記可動子の移動方向において、前記バネ及び前記可動子と干渉しない位置に配置したことを特徴とするリニア圧縮機。
　請求項７において、
　前記取付部材は、前記可動子の移動方向において、前記シリンダよりも外周側に配置したことを特徴とするリニア圧縮機。
　空気バネと、前記空気バネに対して圧縮空気を給排する空気圧縮機とを備えたエアサスペンションにおいて、
　前記空気圧縮機として、請求項８に記載のリニア圧縮機を備えたことを特徴とするエアサスペンション。