CN1734900A - 线性作动器、使用它的泵装置及其压缩机装置 - Google Patents

Abstract

本发明的线性作动器(1)，包括：与内轭铁(3)之间构成第1间隙(6)及第2间隙(7)的外轭铁(4)；在间隙(6、7)内具有磁铁(9)的可动体(5)，其中，外轭铁(4)及内轭铁(3)在圆周方向上配置多个，可动体(5)，具有分别配置在内轭铁(3)与外轭铁(4)之间的磁铁(9)，且在相邻的磁铁(9)之间具有将磁铁(9)的两端埋设保持且由树脂构成的磁铁保持部(52)，在该磁铁保持部(52)中，磁铁(9)具有在轴线方向上与树脂重叠的突出部(91)。本发明能提供一种即使在严酷的条件下驱动可动体、磁铁也不会从树脂层剥离、不会产生异常声音、性能下降、不会因剥离后的磁铁与层叠铁心接触而使可动体破损的线性作动器、使用它的泵装置及其压缩机装置。

Description

线性作动器、使用它的泵装置及其压缩机装置

技术领域

本发明涉及线性作动器、使用它的泵装置及其压缩机装置。

背景技术

以往，活塞在气缸内进行直线运动这样的泵装置和压缩机装置，由形成气缸的本体部、驱动活塞的线性作动器构成，作为具有线性作动器的驱动部，为了使活塞在轴线方向作往复驱动而使用线性电动机(例如，参照专利文献1)。

【专利文献1】日本专利特开2000-337725号公报

在将该线性作动器用作泵装置和压缩机装置的驱动源的场合，在工作时的环境温度上升至80℃左右的环境下，可动体以振幅4～8mm、驱动频率60～80Hz被驱动。该场合，在严酷的环境下，不断地有振动方向的应力作用于***成形或粘结固定的永磁铁组18上，故永磁铁组18有可能从树脂层剥离。当永磁铁组18从树脂层剥离时，就会产生异常声音和性能下降，最严重的情况下，剥离后的永磁铁组18与内侧层叠铁心24或外侧层叠铁心19接触，存在可动体破损的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种即使在严酷的条件下驱动可动体、磁铁也不会从树脂层剥离、不会产生异常声音、性能下降以及不会因剥离后的磁铁与内侧层叠铁心或外侧层叠铁心接触而使可动体破损的线性作动器、使用它的泵装置及其压缩机装置。

为了解决上述问题，本发明的线性作动器，包括：内轭铁；以与该内轭铁的外周面之间形成在轴线方向分离的第1间隙及第2间隙的形态配设在该内轭铁的周围的外轭铁；由将所述外轭铁、所述第1间隙、所述内轭铁、所述第2间隙、及所述外轭铁作为磁路在所述第1间隙及所述第2间隙产生交变磁场的线圈构成的驱动部；在所述内轭铁与所述外轭铁之间具有磁铁、并与所述交变磁场连动地朝轴线方向被往复驱动的可动体，其特征在于，所述外轭铁及所述内轭铁各自以相对面在圆周方向上配置多个，所述可动体，具有分别配置在所述内轭铁与所述外轭铁之间的多个所述磁铁，且在相邻的所述磁铁之间具有将所述磁铁的两端埋设保持的由树脂构成的磁铁保持部，在所述磁铁保持部中，所述磁铁具有在轴线方向上与所述树脂重叠的重叠部。

在本发明中，所述磁铁保持部，最好至少一部分进入相邻的所述内轭铁之间、及相邻的所述外轭铁之间。如此结构，能较大地构成磁铁保持部，能确保刚性。而且，相邻的内轭铁和相邻的外轭铁之间为无用空间，故线性作动器不用大型化即可。

本发明中，所述重叠部最好由朝与轴线方向交叉的方向突出的突出部构成。突出部只要朝与轴线方向交叉的方向突出，从厚度方向的表面或与厚度方向垂直的侧面，无论从何处突出都可以。

本发明中，所述磁铁是方形的薄板，所述重叠部最好由从相邻的所述磁铁相互之间的相对面朝相邻的所述磁铁方向突出的突出部构成。如此构成，从强度及节省空间的方面来看可构成平衡好的重叠部。而且，作为形成磁铁的模具可使用单纯的上下模。

本发明中，所述重叠部也可由连通所述磁铁的厚度方向的2个面的连通孔构成。

如以上说明的那样，在将磁铁的两端埋设保持的磁铁保持部中，磁铁具有在轴线方向上与树脂重叠的重叠部。因此，通过在可动体的振动方向即轴线方向上与树脂重叠的重叠部，可承受振动方向的应力。这样，除了磁铁和树脂的粘结力以外物理上也承受振动方向的应力，故即使在严酷的条件下驱动可动体，磁铁也不会从树脂层剥离。因此，可防止异常声音的产生、性能的下降及因剥离后的磁铁与内轭铁或外轭铁接触而使可动体破损的问题。

附图说明

图1(A)、(B)分别表示应用了本发明的线性作动器的主要部分的纵向剖视图及X-Y横向剖视图。

图2(A)、(B)分别表示将应用了本发明的线性作动器的一部分剖切后从斜上方看到的立体图、及将可动体的一部分剖切后从斜下方看到的立体图。

图3是表示应用了本发明的线性作动器的主要部分放大后的纵向剖视图。

图4(A)、(B)、(C)表示应用了本发明的线性作动器中使用的线圈骨架、线圈骨架与外轭铁、及线圈骨架与外轭铁的卡合部的说明图。

图5是从斜上方看到的应用了本发明的构成线性作动器的各构件的分解立体图。

图6(A)、(B)分别表示该线性作动器的动作的说明图。

图7(A)、(B)是表示应用了本发明的线性作动器中使用的其他磁铁的俯视图。

图8是表示应用了本发明的气泵装置的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的线性作动器进行说明。

(整体结构)

图1(A)、(B)分别表示应用了本发明的线性作动器的主要部分的纵向剖视图及X-Y横向剖视图。图2(A)、(B)分别表示将应用了本发明的线性作动器的一部分剖切后从斜上方看到的立体图，及将可动体的一部分剖切后从斜下方看到的立体图。图3是表示应用了本发明的线性作动器的主要部分放大后的纵向剖视图。

在图1(A)、(B)及图2(A)中，本形态的线性作动器1用于供给各种流体用的泵装置或压缩机装置等，由具有从轴线方向夹持定子侧的框架2的驱动部87、可相对于该驱动部87沿轴线L往复移动的可动体5构成。

如图1所示，在驱动部87中，在框架2的支架22中形成圆筒状的圆筒部16，一端固定在形成为环状的保持体17上的内轭铁3被固定于该圆筒部16的上端。内轭铁3呈在圆周方向上等角度间隔地配置了8片后的状态。内轭铁3具有平板状，与后述的外轭铁4的相对面(外侧)及其背面(内侧)都成为平面。

在作为框架2的一对支架21、22之间，在通过内轭铁3的相对面在轴线方向上分离的位置上构成第1及第2间隙6、7地配置的块状外轭铁4在圆周方向通过间隙86(参照图1(B))等角度间隔地安装8个。这里，外轭铁4，与内轭铁3的相对面成为平面。内轭铁3与外轭铁4的相互形成为平面状的相对面大致分开3mm而平行构成。

外轭铁4由纵向截面为U字形的上下2个的外轭铁构件41、42构成。在各个外轭铁41、42中，在其内侧朝轴线方向弯曲的部分成为借助第1及第2间隙6、7与内轭铁3相对的第1及第2相对部分410、420。在其外侧朝轴线方向弯曲的部分的端部419与429抵接。2个外轭铁构件41、42都是将多片磁性薄板以使其端面朝着内轭铁3的方向的形态立起的情况下层叠作成块状体。因此，具有外轭铁4中涡电流损失较小的优点。

另外，在外轭铁4中，具有环状的平面形状的线圈8卷绕在线圈骨架80上并配置在2个外轭铁构件41、42之间构成的空间内。线圈8的外侧由树脂制的盖板89覆盖。这里，线圈8是以覆盖8个外轭铁4整体的形态卷绕的共用的线圈。外轭铁构件41、42从位于各个线圈8的外周侧的部分通过线圈8的轴线方向的两端面在其内周侧朝轴线方向弯曲，前端侧成为上述的相对部410、420。

相对于如此构成的驱动部87，本形态中，配置有图2、图5所示的杯状的可动体5。该可动体5为树脂成形件，如图2(B)所示，包括：正8角形的底部51、从该底部51的角部分朝轴线方向立起的细长的磁铁保持部52、对相邻的磁铁保持部52的侧面进行封闭的侧壁部55。本形态的场合，所有的磁铁保持部52的侧面由侧壁部55封闭，构成为筒状。

侧壁部55，从底部51侧沿着开放端侧，使树脂壁53、磁铁9、树脂壁54一体成形。即，可动体5，形成磁铁9***形成的树脂成形件。而磁铁保持部52合计形成8处，8个磁铁9在圆周方向上等角度间隔地保持。磁铁9为厚度大致2mm的平板状，厚度方向的两个面成为平面而朝外部露出，成为与外轭铁4的相对面(外侧)、及与内轭铁3的相对面(内侧)。树脂壁53及树脂壁54的内外面形成为与磁铁9的两个相对面分别成为同一平面。

这里，磁铁9是Nd-Fe-B系的稀土类磁铁，或树脂磁铁，表面和背面分别励磁为相反的极，其平面形状形成为长方形。是厚度方向的2个面形成为平行的平面的平板，在相邻的磁铁9相互之间的相对面上各形成4个朝相邻的磁铁9方向突出地形成的作为重叠部的突出部91。

另外，如图1(B)所示，磁铁保持部52从轴线方向看时为大致三角形的平面形状，相当于三角形的顶点的部分楔状地嵌入相邻的内轭铁3之间，而与三角形的底边相当的部分进入相邻的外轭铁4之间。

如图1(A)所示，通过将如此构成的可动体5配置在驱动部87侧，使8个磁铁9分别位于内轭铁3与外轭铁4的第1及第2间隙6、7内。本形态的场合，配设在内轭铁3与外轭铁4之间的8个磁铁9全部比外轭铁4更接近内轭铁3地配置。即，内轭铁3和与该内轭铁3相对的磁铁9的相对面的距离d(参照图3)被设定为0.4mm，且外轭铁4和与该外轭铁4相对的磁铁9的相对面的距离D(参照图3)被设定为0.6mm。

(线圈骨架与外轭铁的卡合结构)

图4(A)、(B)、(C)表示应用了本发明的线性作动器中使用的线圈骨架、线圈骨架与外轭铁、及线圈骨架与外轭铁的卡合部的说明图。

本形态的线性作动器1中，线圈骨架80由筒状的筒部81、从筒部81的两端朝径向外方延伸的凸缘部85构成，通过筒部81确保线圈8与外轭铁4的第1相对部分410及第2相对部分420的绝缘。另外，通过凸缘部85确保线圈8与通过该线圈8的轴线方向的两端面的外轭铁4的绝缘。

如图3、图4(A)、(B)、(C)所示，在筒部81的内周面上，形成作为卡合部的朝向内轭铁3突出的卡合突起82，该卡合部与第1相对部分410及第2相对部分420的双方卡合，防止第1及第2相对部分410、420被磁铁9吸引而位移。

这里，如图4(C)所示，卡合突起82，由朝轴线方向突出、并与筒部81的内周面形成朝轴线方向开口的凹部821、822的突起823、824；从该突起823、824的轴线方向的中央朝内轭铁3突出的小突起825构成。

与此相对，第1相对部分410的前端部分及第2相对部分420的前端部分分别形成内周侧突起411、421；外周侧突起412、422，在这些突起411、412之间、及突起421、422之间分别形成朝轴线方向开口的凹部413、423。

因此，将第1及第2外轭铁构件41、42从轴线方向的两侧重叠在线圈骨架80上，在线圈8的外周侧，当第1及第2外轭铁构件41、42的端部419、429抵接时，则在线圈的内周侧，第1及第2外轭铁构件41、42的外周侧突起412、422嵌入卡合突起82的凹部821、822，同时第1及第2外轭铁构件41、42的凹部413、423与卡合突起82的突起823、824嵌合。而且，第1及第2外轭铁构件41、42的内周侧突起411、421的前端与卡合突起82的小突起825抵接。

这里，在线圈骨架80的圆周方向上形成8个这样的卡合突起82。即，卡合突起82以围住内轭铁3的形态配设在全周。因此，第1相对部分410及第2相对部分420即使受到磁铁9的吸引力也被线圈骨架80保持，故在径向不会位移。

(线性作动器的组装顺序及线性作动器的连接方法)

图5是从斜上方看到的应用了本发明的构成线性作动器的各构件的分解立体图。

本形态中，将线圈8和外轭铁构件41、42预先组装而成为组件10。该组件10，在线圈骨架80上卷绕线圈8后，通过在上下以跨骑线圈骨架80的状态使第1及第2外轭铁构件41、42从轴线方向的两侧重叠而形成。

按照以下步骤组装本形态的线性作动器1。即，最初将内轭铁3的一端固定在支架22的圆筒部16的上端。在所有的内轭铁3被固定后，将保持体17放入以与内轭铁3的另一端卡合。接着，将3个螺钉23放入形成于支架22上的螺孔221内，然后，从螺钉23上将上述组件10放入，将该组件10安放在支架22的规定位置。

而且，将支架21从组件10的上方加以覆盖，然后，通过圆周方向配设3处的固定螺栓90和固定螺母94将支架21、22固定。此时，组件10以被支架21、22夹持的状态固定在支架21、22上。最后，将可动体5放入内轭铁3与外轭铁4的间隙内，完成线性作动器1。

(动作)

图6(A)、(B)分别是表示该线性作动器的动作的说明图。

在本形态的线性作动器1中，在磁铁9的内侧的面励磁为S极、外侧的面励磁为N极的场合，如图6(A)、(B)所示，产生实线的箭头B1、B2所示的磁场。该状态下，当向线圈8施加交流电流时，如图6(A)所示，在电流从图纸的对面侧向跟前侧流动期间产生虚线箭头B3所示的磁场，在第1间隙6的一侧，来自磁铁9的磁场与来自线圈8的磁力线方向相同，而在第2间隙7侧，来自磁铁9的磁场与来自线圈8的磁力线的方向相反。其结果，朝轴线方向的下方(第2间隙7的一方)的力作用于磁铁9。

与此相对，如图6(B)所示，在电流从图纸的跟前侧向对面侧流动期间产生虚线箭头B4所示的磁场，在第1间隙6的一侧，来自磁铁9的磁场与来自线圈8的磁力线方向相反，而在第2间隙7侧，来自磁铁9的磁场与来自线圈8的磁力线的方向相同。其结果，朝轴线方向的上方(第1间隙6的一方)的力作用于磁铁9。

这样，对磁铁9施加的轴线方向的力的方向，与线圈8引起的交变磁场的方向相对应地替换，故与其一体的可动体5在轴线方向上振动，从安装在可动体5上的活塞130输出往复直线运动。

(其他实施形态)

上述实施形态中，重叠部利用从相邻的磁铁9相互之间的相对面朝相邻的磁铁9方向突出形成的4个突出部91构成，但突出部的个数并不局限于4个。另外，也可将相邻的磁铁9相互之间的相对面做成图7(A)所示那样的倾斜形状来构成作为重叠部的突出部92，也可如图7(B)所示，利用连通磁铁9的厚度方向的2个面的连通孔93作为重叠部。

上述实施形态中，磁铁9的两端通过***成形埋设在磁铁保持部52内，但也可通过粘结材料将磁铁9的两端粘结固定在磁铁保持部52上。

而且，上述实施形态中，磁铁9为方形的平板，厚度方向的2个面形成为平行的平面，但也可使磁铁9的两个面形成为平行的曲面。例如，也可形成为规定曲率半径的圆弧状。

(本形态的效果)

以上说明的那样，在本形态的线性作动器1中，包括：内轭铁3；以与内轭铁3的外周面之间形成在轴线方向分离的第1间隙6及第2间隙7的形态配设在内轭铁3的周围的外轭铁4；由将外轭铁4、第1间隙6、内轭铁3、第2间隙7、及外轭铁4作为磁路在第1间隙6及第2间隙7产生交变磁场的线圈8构成的驱动部87；在内轭铁3与外轭铁4之间具有磁铁9、并与交变磁场连动地朝轴线方向被往复驱动的可动体5，外轭铁4及内轭铁3以各自平面的相对面在圆周方向上配置多个，可动体5，具有分别配置在内轭铁3与外轭铁4之间的多个磁铁9，且在相邻的磁铁9之间具有将磁铁9的两端利用***成形埋设地保持并由树脂构成的磁铁保持部52，在磁铁保持部52中，磁铁9具有在轴线方向上与树脂重叠的突出部91、突出部92或通孔93。因此，通过在可动体5的振动方向即轴线方向的树脂重叠的这些重叠部可承受振动方向的应力。这样，除了磁铁9和树脂的粘结力以外物理上也承受振动方向的应力，故即使在严酷的条件下驱动可动体5，磁铁9也不会从树脂层剥离。因此，可防止异常声音的产生、性能的下降及剥离后的磁铁9与内轭铁3或外轭铁4接触而使可动体5破损的不良情况。

磁铁保持部52至少一部分进入相邻的内轭铁3之间及相邻的外轭铁4之间。故可将磁铁保持部52的壁厚做厚，确保刚性。而且，相邻的内轭铁3和相邻的外轭铁4之间为无用空间，故线性作动器1不用大型化即可。

而且，磁铁9是方形的平板，在相邻的磁铁9相互之间的相对面上、突出部91、92朝相邻的磁铁9方向突出地形成。因此，通过将重叠部由这样的突出部91、92构成，从强度及小空间化的方面来看可构成平衡好的重叠部。而且，作为形成磁铁9的模具可使用单纯的上下模。

(在泵装置及压缩机装置上的装载例)

对于应用了本发明的线性作动器1，参照图8所说明的那样，可适用于泵装置及压缩机装置。

图8是表示应用了本发明的气泵装置的剖视图。

在图8中，在本形态的气泵装置100中，工作轴110的基端侧利用垫圈152及螺母153相对于线性作动器1的可动体5连接，如图4所示，工作轴110处于贯通保持有内轭铁3的框架2的圆筒部16的状态。

具有空气吸入口171及空气排出口172的本体部侧壳体170由螺钉23固定在驱动部87的支架22的底部上，在空气吸入口171上安装有过滤器174。在壳体170的内侧配设有气缸壳120，在气缸壳120的底部的与空气吸入口171对峙的部分通过阀按压件143固定有阀141，在与空气排出口172对峙的部分通过阀按压件144固定有阀142。

气缸壳120的内部，与气缸壳120的底部之间配设有构成气缸室122的活塞130，在该活塞130的侧面安装有为了确保气缸壳120与内周侧面的气密的加压环135。

工作轴110的前端部分通过垫圈137、138及O形环136由螺母139相对于活塞130固定，通过工作轴110的振动，活塞130被朝轴线方向驱动。因此，当工作轴110通过线性作动器1朝轴线方向的基端侧(朝着图纸上方)移动时，则空气从空气吸入口171吸入气缸室122内，当工作轴110通过线性作动器1朝轴线方向的前端侧(朝着图纸下方)移动时，则气缸室122内的空气从空气排出口172排出。另外，本形态中，相对于工作轴110的振动，利用了未图示的弹簧和外装的板簧等引起的共振，即使是使用了小型的线性作动器1的气泵装置100，也能得到优良的泵特性。

Claims (7)

1.一种线性作动器，包括：内轭铁；以与该内轭铁的外周面之间形成在轴线方向分离的第1间隙及第2间隙的形态配设在该内轭铁的周围的外轭铁；由将所述外轭铁、所述第1间隙、所述内轭铁、所述第2间隙、及所述外轭铁作为磁路在所述第1间隙及所述第2间隙产生交变磁场的线圈构成的驱动部；在所述内轭铁与所述外轭铁之间具有磁铁、并与所述交变磁场连动地朝轴线方向被往复驱动的可动体，其特征在于，

所述外轭铁及所述内轭铁各自以相对面在圆周方向上配置多个，

所述可动体具有分别配置在所述内轭铁与所述外轭铁之间的多个所述磁铁，且在相邻的所述磁铁之间具有将所述磁铁的两端埋设保持的由树脂构成的磁铁保持部，在所述磁铁保持部中，所述磁铁具有在轴线方向上与所述树脂重叠的重叠部。

2.如权利要求1所述的线性作动器，其特征在于，所述磁铁保持部至少一部分进入相邻的所述内轭铁之间、及相邻的所述外轭铁之间。

3.如权利要求1或2所述的线性作动器，其特征在于，所述重叠部由朝与轴线方向交叉的方向突出的突出部构成。

4.如权利要求3所述的线性作动器，其特征在于，所述磁铁是方形的薄板，所述重叠部由从相邻的所述磁铁相互之间的相对面朝相邻的所述磁铁方向突出的突出部构成。

5.如权利要求1所述的线性作动器，其特征在于，所述重叠部由连通所述磁铁的厚度方向的2个面的连通孔构成。

6.一种泵装置，其特征在于，使用了权利要求1至5中任何1项所规定的线性作动器。

7.一种压缩机装置，其特征在于，使用了权利要求1至5中任何1项所规定的线性作动器。

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