JP2019154141A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、磁気特性の低下を抑え、かつ永久磁石の減磁耐力を向上させる界磁子を有するリニアモータを提案する。【解決手段】界磁子２と、界磁子２を挟んで設けられた複数の電機子磁極３０１と、を有し、界磁子２と電機子磁極３０１とが相対変位するリニアモータ１００において、界磁子２は、界磁子２と電機子磁極３０１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２１０と、永久磁石磁極２１０を囲む縁部を有し永久磁石磁極２１０を支持する磁極フレーム２００と、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設けられた磁性体２２０と、を有し、磁性体２２０は、前記縁部を越えて磁極フレーム２００まで延出している。【選択図】図２

Description

本発明は、リニアモータに関する。

推力発生機構を有するリニアモータは、回転機を直線状に切り開いた形状をしており、固定子と可動子の各々に構成された磁極の間に働く磁力によって、可動子に推力を発生させる。本技術分野の背景技術として、ＷＯ２０１４／０６４７８５Ａ１（特許文献１）及びＷＯ２０１１／１５５０２２Ａ１（特許文献２）に記載されたリニアモータが知られている。

特許文献１のリニアモータでは、磁石保持部材の複数の磁石保持穴に永久磁石を固着して構成している（図３１参照）。

特許文献２のリニアモータでは、永久磁石の上面及び下面のそれぞれに高透磁率部材が接着剤等を用いて設置されている（段落００２１、図３Ａおよび図３Ｂ参照）。

ＷＯ２０１４／０６４７８５Ａ１ ＷＯ２０１１／１５５０２２Ａ１

特許文献１のリニアモータは、磁石保持部材に永久磁石が接着され、永久磁石の両側に空隙を介して電機子磁極が対向配置されている。そのため、永久磁石が電機子磁極から受ける逆磁界の影響が大きく、永久磁石が減磁しやすい。

特許文献２のリニアモータは、磁石量を低減しつつ可動子（界磁子）の剛性を高めてたわみにくくするために、永久磁石の上面及び下面のそれぞれに高透磁率部材を設置している。文献中には開示されていないが、永久磁石と電機子磁極との間に高透磁率部材が設置されることで、永久磁石が電機子磁極から受ける逆磁界の影響を抑制し、減磁耐力を向上できる。しかし、高透磁率部材の表面積は永久磁石と同等以下であるため、高透磁率部材を永久磁石の表面に設置するために接着剤が用いられ、両者の間には接着層が少なからず存在する。この接着層は磁気回路における磁気抵抗となり、リニアモータの磁気特性ならびに推力特性を低下させる可能性がある。

本発明の目的は、磁気特性の低下を抑え、かつ永久磁石の減磁耐力を向上させる界磁子を有するリニアモータを提案することにある。

上記目的を達成するために、本発明のリニアモータは、
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いる。

本発明によれば、磁気特性の低下を抑え、かつ永久磁石の減磁耐力を向上させる界磁子を有するリニアモータを提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１に係るリニアモータの斜視図。 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。 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。 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。 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。 本発明との比較例（第２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。 実施例１の構成における、永久磁石磁極の不可逆減磁部位の分布を示す図。 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。 本発明との比較例（第３比較例）のリニアモータの可動子について、左右方向に対して垂直な断面を示す概略図。 実施例２に係るリニアモータの可動子について、左右方向に対して垂直な断面を示す概略図。 実施例３に係るリニアモータの可動子周辺部について、前後方向に対して垂直な断面を示す概略図。 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。 図１２Ａの圧縮機の要部を示す断面図。 実施例５に係る冷蔵庫の構成図。 実施例６に係る車両用エアサスペンションの構成図。

以下、本発明の実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。複数の実施例及び各実施例の変更例において、同様の構成要素には同様の符号を付し、説明を省略する。説明のため、互いに直交する前後、左右、及び上下方向という語を用いるが、必ずしも重力方向は下向きである必要はなく、上、右、左、前若しくは後方向又はそれ以外の方向に平行にできる。

なお、以下で説明する各実施例及び各変更例では、前後方向は可動子２の駆動方向に一致し、上下方向は永久磁石磁極２１０の磁極面（Ｓ，Ｎ極が生じる面）に垂直な方向に一致する。また、可動子２は前後方向を長手方向としており、左右方向を可動子２の幅方向と呼んで説明する場合がある。或いは、可動子２の移動方向（前後方向）に沿う方向を第１方向、第１方向に垂直な界磁子の幅方向（左右方向）に沿う方向を第２方向、第１方向及び第２方向に垂直な界磁子の厚さ方向（上下方向）に沿う方向を第３方向として説明する場合もある。

［実施例１］
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。

リニアモータ１００は、固定子１及び可動子２からなる。以降の説明では、電機子側を地面に対して静止させる固定子、界磁子側を地面に対して前後方向に移動させる可動子として説明するが、固定子と可動子とは逆の関係であっても良い。すなわちリニアモータ１００は、界磁子と電機子（電機子磁極）とが相対変位するように構成される。

≪固定子１≫
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。

電機子３は、１つ又は２つ以上を前後方向に並べることができる。また、端部部材４は、最も前側の電機子３の前側及び／又は最も後側の電機子３の後側に設けることができる。

≪コア３００≫
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。

腕部３０２は、巻線５及び可動子２の左右方向における両外側を上下方向に延設された軟磁性体であり、永久磁石磁極２１０から発せられ、磁極歯３０１に進入した磁束を、この磁極歯３０１に可動子２を介して対向する別の磁極歯３０１に導くことができる。これにより、コア３００は、磁極歯３０１と、この磁極歯３０１に対向する永久磁石磁極２１０と、この永久磁石磁極２１０に前述の磁極歯３０１が対向する側とは反対側の面で対向する磁極歯３０１と、腕部３０２と、を含む磁路を形成できる。

≪スペーサ３１０≫
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≫
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≫
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。

また、可動子２は、上下方向において２つの磁極歯３０１の間、かつ左右方向において２つの腕部３０２の間の空間に配されている。なお、永久磁石磁極２１０は上下方向に垂直な平板形状にできる。すなわち本実施例では、永久磁石磁極２１０は、上下方向の厚み寸法に対して左右方向の幅寸法及び前後方向の長さ寸法が大きい平板形状である。本実施例では、上下方向とは、磁極歯３０１と永久磁石磁極２１０の極性とが対向している方向である。

なお、上述したように、本実施例では、可動子２は界磁子によって構成される。

≪磁極フレーム２００≫
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。

空隙２００ａは磁極フレーム２００を上下方向に貫通する貫通孔として形成されており、永久磁石磁極２１０が上下方向に嵌入される嵌入部を構成する。永久磁石磁極２１０は空隙（嵌入部）２００ａを埋めるように空隙（嵌入部）２００ａに配置されることで、左右方向及び前後方向への位置ずれが防止される。磁極フレーム２００は、軟磁性体で形成しても良いし、非磁性体で形成しても良い。

なお、空隙（嵌入部）２００ａは、永久磁石磁極２１０を貼付できる凹部で構成しても良い。この凹部は上下方向における磁極フレーム２００の一端面に凹状に形成される。この凹部も永久磁石磁極２１０が嵌入される空隙（嵌入部）２００ａの一種とみなすことができる。

≪永久磁石磁極２１０≫
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≫
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。

磁性カバー２２０は、磁性体で構成される。磁性カバー２２０は、例えば、鉄を含む鉄系材料又は磁性を有するステンレスや電磁鋼板等の薄板で構成してもよいし、アモルファス金属や圧粉磁心で構成してもよい。

≪リニアモータ１００の減磁特性≫
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。

第１比較例では、実施例１における磁性カバー２２０が設けられておらず、可動子２が磁極フレーム２００と永久磁石磁極２１０のみで構成されている。図５の色の濃い部分が不可逆減磁を起こしている部位（不可逆減磁部位２１０ａ）である。不可逆減磁とは、温度や外部磁界の影響で永久磁石の磁力が不可逆的に弱まる現象であり、リニアモータ１００の推力が低下することを意味する。図５において、各永久磁石磁極２１０の中央部の色が濃くなっており、当該部位で不可逆減磁を起こしている。

図６は、本発明との比較例（第２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６では、磁極フレームは図示していない。

第２比較例では、可動子２が磁極フレーム２００と永久磁石磁極２１０と磁性体２３０とで構成され、磁性体２３０が永久磁石磁極２１０の表面に配置されている。しかし第２比較例では、磁性カバー２３０が永久磁石磁極２１０の表面のみを覆っている。図６において、各永久磁石磁極２１０の角部（端部）の色が濃くなっている。第２比較例では、第１比較例に対して不可逆減磁を起こしている部位は小さくなっているものの、永久磁石磁極２１０の角部で不可逆減磁を起こしている。

図７は、実施例１の構成における、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７では、磁極フレームは図示していない。

実施例１では、可動子２が磁極フレーム２００と永久磁石磁極２１０と磁性カバー２２０とで構成されている。実施例１では、磁性カバー２２０が永久磁石磁極２１０の上下方向の表面（端面）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ている。すなわち磁性カバー２２０は、永久磁石磁極２１０の周縁から外側にはみ出すように設けられている。図７において、各永久磁石磁極２１０に色の濃い部分はなく、不可逆減磁を起こしていない。

以上より、本実施例の構成により、永久磁石磁極の減磁耐力を向上させ、不可逆減磁に伴うリニアモータ１００の推力低下を抑制することができることが分かる。

上述したように、空隙２００ａを凹部で構成し、磁極フレーム２００を非磁性体で構成する場合、磁性カバー２２０は永久磁石磁極２１０の一端面に設けられ、永久磁石磁極２１０の他端面は非磁性体で覆われることになる。このような構成であっても、永久磁石磁極２１０の減磁耐力を向上する効果や、不可逆減磁に伴うリニアモータ１００の推力低下を抑制する効果が得られる。従って、空隙２００ａを貫通孔で構成する場合に、永久磁石磁極２１０の上下方向における片方の端面に磁性カバー２２０を設けるだけでも、永久磁石磁極２１０の減磁耐力を向上する効果や、不可逆減磁に伴うリニアモータ１００の推力低下を抑制する効果が得られる。減磁耐力の向上効果及び推力低下の抑制効果を高めるためには、永久磁石磁極２１０の上下方向における両端面に磁性カバー２２０を設けることが好ましい。

≪磁性カバー２２０の固定構造≫
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。

本実施例では、磁性カバー２２０が磁極フレーム２００の上下方向表面まで延出されているため、永久磁石磁極２１０の外側にねじ穴２００ｂを設けることができる。ねじ穴２００ｂは、左右方向において、永久磁石磁極２１０の外側の磁極フレーム２００の部分に設けているが、前後方向において、永久磁石磁極２１０の外側の磁極フレーム２００の部分に設けてもよい。すなわち、隣接する永久磁石磁極２１０の間に介在する磁極フレーム２００の部分に設けてもよい。

磁性カバー２２０を磁極フレーム２００の上下方向表面まで延出させる場合、永久磁石磁極２１０に対して左右方向に延出させてもよいし、前後方向に延出させてもよいし、左右方向及び前後方向の両方に延出させてもよい。すなわち、磁性カバー２２０は永久磁石磁極２１０に対して少なくとも左右方向又は前後方向のいずれか一方に延出させればよい。

磁性カバー２２０は、磁極フレーム２００を補強する部材としても利用することができる。この場合、磁性カバー２２０は左右方向及び前後方向の両方に延出することにより、磁極フレーム２００を補強する効果が高まる。また、磁性カバー２２０は左右方向及び前後方向の両方に延出することにより、永久磁石磁極の減磁耐力を向上させ、不可逆減磁に伴うリニアモータ１００の推力低下を抑制する効果が高まる。

なお図８は、可動子２の上側のみについて図示しているが、可動子２の下側にも同様の方法で固定することができる。

本実施例では、可動子２の下側に磁性カバー２２０を固定して、空隙２００ａに永久磁石磁極２１０を嵌入する。このとき空隙２００ａの下側には磁性カバー２２０が設けられているため、空隙２００ａに嵌入された永久磁石磁極２１０を空隙２００ａ内に支持することができる。その後、磁性カバー２２０を可動子２の上面にかぶせて、永久磁石磁極２１０を空隙２００ａ内に保持する。これにより、可動子２を簡単に組み立てることができる。

磁性カバー２２０は永久磁石磁極２１０毎に分割された構成であってもよく、複数の永久磁石磁極２１０に対応する磁性カバーを含んで磁性カバー２２０が複数に分割される構成であってもよい。

本実施例では、可動子２の上側に設けられる磁性カバー２２０及び可動子２の下側に設けられる磁性カバー２２０がそれぞれ１つの部材で構成される。すなわち磁性カバー（磁性体）２２０は、可動子（界磁子）２の第３方向（上下方向）における両端面（上面及び下面）のそれぞれに設けられ、可動子２の各端面に設けられる磁性カバー２２０のそれぞれが全ての永久磁石磁極２１０を覆う一枚のカバー部材として構成される。これにより、本実施例のリニアモータ１００は、組立工数を少なくして簡単に可動子２を組み立てることができる。

［実施例２］
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。

図９は、本発明との比較例（第３比較例）のリニアモータの可動子について、左右方向に対して垂直な断面を示す概略図である。磁極フレーム２００’の上下方向の厚さは、永久磁石磁極２１０’の上下方向の厚さよりも厚く、永久磁石磁極２１０’の上面及び下面に磁性体２３０が接着剤２４０を介して固定されている。接着剤２４０で接着された永久磁石磁極２１０’及び磁性体２３０は磁極フレーム２００に嵌入され、接着剤２４０を介して磁極フレーム２００に固定されている。

なお、第３比較例においても第２比較例と同様に、磁性カバー２３０は永久磁石磁極２１０’の表面のみを覆っている。

ここで、可動子２’の上下方向の厚さをＴ、永久磁石磁極２１０’の上下方向の厚さをＴｍ１、接着剤２４０の上下方向の厚さをＴａ、磁性体２３０の上下方向の厚さをＴｂとすると、Ｔｍ１は以下のようになる。
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。

図１０は、実施例２に係るリニアモータの可動子について、左右方向に対して垂直な断面を示す概略図である。

実施例２の構成は、以下の点を除き実施例１で説明した構成を採用することができる。磁極フレーム２００の上下方向の厚さは、永久磁石磁極２１０の上下方向の厚さよりも薄く、永久磁石磁極２１０が磁極フレーム２００から上下方向にはみ出すようにして磁極フレーム２００に嵌入されている。磁性カバー２２０は磁極フレーム２００の上面及び下面に接着剤２４０を介して固定され、永久磁石磁極２１０の上面及び下面とは直接接している。永久磁石磁極２１０は上面及び下面の磁性カバー２２０によって、上下方向に動かないよう固定されている。

ここで、可動子２の厚さをＴ、永久磁石磁極２１０の厚さをＴｍ２、磁性カバー２２０の厚さをＴｂとすると、Ｔｍ２は以下のようになる。
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。

（数１）及び（数３）より、Ｔｍ１とＴｍ２との関係は以下のようになる。
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。

（数２）及び（数４）より、Ｌｍ１とＬｍ２の関係は以下のようになる。
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。

［実施例３］
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１１は、実施例３に係るリニアモータの可動子周辺部について、前後方向に対して垂直な断面を示す概略図である。実施例３の構成は、以下の点を除き実施例１及び２で説明した構成を採用することができる。

磁極フレーム２００と永久磁石磁極２１０の上面及び下面に磁性カバー２２０が配置され、磁性カバー２２０は挟持部材２５０と磁極フレーム２００とにより上下方向から挟まれて固定されている。磁性カバー２２０により、永久磁石磁極２１０が上下方向に抜けることなく磁極フレーム２００に固定される。

挟持部材２５０は、磁極フレーム２００の左右方向における両端部（両側端部）のそれぞれに設けられるフレーム側端部取付部材である。挟持部材２５０は、磁性カバー２２０を磁極フレーム２００との間に挟み込んで保持して、永久磁石磁極２１０の空隙（嵌入部）２００ａからの抜けを防止する。

挟持部材２５０と磁性カバー２２０及び磁極フレーム２００とは圧入や焼きばめ、又は冷しばめなど、締めしろのある締りばめを用いて、固定する。あるいは、挟持部材２５０と磁性カバー２２０及び磁極フレーム２００とをすきまばめで嵌め合い、ねじ又はノックピンを用いて挟持部材２５０を磁極フレーム２００に固定してもよい。あるいは、上述したいずれかの締りばめと、ねじ又はノックピンと、を併用してもよい。

本実施例では、挟持部材２５０の上下面をすべり軸受または転がり軸受と対向して摺動するガイドレールとして用いる。すなわち、挟持部材２５０の上辺部２５０ａの上面と下辺部２５０ｂの下面とにそれぞれレール面が形成されている。挟持部材２５０でガイドレールを構成することにより、他にガイドレール部品を設ける必要が無くなり、部品点数及び組立工数を削減することができる。

さらに本実施例では、挟持部材２５０が一体（一つの部材）で構成されており、挟持部材２５０の上側のガイドレール面と下側のガイドレール面との間の距離は挟持部材２５０の加工精度のみの影響を受ける。このため、上下のガイドレール面間距離を高精度かつ一定に保つことができる。これにより本実施例では、可動子２の上下方向位置を精度よく配することができる。そのため、軸受における摺動損失を低減し、リニアモータを高効率に駆動できる。

［実施例４］
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。

本実施例の圧縮機１０００は、空気や冷媒を圧縮する気体圧縮機として用いることができ、可動子２の往復動方向について電機子３の一方側に設けた共振ばね４００及び電機子３の他方側に設けたピストン（ピストン１２００内に配置、図示せず）と、シリンダ１２００と、電磁弁１４００（１４００Ａ，１４００Ｂ）と、排気弁１５００と、ドライヤ１６００と、及びインバータ１７００と、を有する。

本実施例の圧縮機１０００では、ピストンの駆動モータがリニアモータで構成されており、可動子２が扁平な板状（平板状）を成している。また、可動子２は端部部材４の後側端部から更に後方に突き出している。

シリンダ１２００には、電機子３及び共振ばね４００を収納するケーシング１８００が取付けられている。本実施例では、ケーシング１８００の前面として端部部材４を用いているが、端部部材４の前側にケーシング１８００の前面を構成する部材を設けても良い。すなわち、端部部材４をケーシング１８００の前面部材として兼用する代わりに、端部部材４とは別に前面部材を設けてもよい。

ケーシング１８００は、筒状の側面（側面部材）１８１０と後面（後面部材、底面部材）１８２０とが別体で構成されており、前後に延在する挿通部材１８３０によって、底面１８２０がシリンダ１２００にベース板１９００を介して固定されている。これにより、側面１８１０は後面１８２０及びシリンダ１２００に挟持されている。

ケーシング１８００側から前方に向けて電極が突出し、電極の一端部に巻線５の引き出し端部が電気的に接続されている。電極の他端部はベース板１９００に形成された貫通孔（図示せず）を貫通してインバータ１７００の内部に挿入され、内部のインバータ回路と電気的に接続されている。

ベース板１９００にはガスの吸入吐出口１９１０が設けられている。また、ベース１９００には２つの電磁弁１４００Ａ，１４００Ｂが取り付けられ、各電磁弁１４００Ａ，１４００Ｂに対応してガスが流れる２つの貫通孔（ガス通路）１９２０ａ，１９２０ｂが設けられている。電磁弁１４００Ａ，１４００Ｂは三方弁であり、ガスの吸入吐出弁を構成する。一方の電磁弁１４００Ａが吸入状態にある場合、他方の電磁弁１４００ｂは吐出状態となる。一方の電磁弁１４００Ａは吸入状態において吸入吐出口１９１０から吸入したガスを、貫通孔１９２０ａを通じてケーシング１８００の内部に流す。このとき、他方の電磁弁１４００Ｂは吐出状態になっており、貫通孔１９２０ｂを通じたガスの流れを遮断する。

電磁弁１４００Ａを通じてケーシング１８００の内部に流入したガスは、可動子２と端部部材４及びベース板１９００との隙間を流れてシリンダ１２００の内部に流れ、シリンダ１２００を通じてドライヤ１６００に流れる。更に、ガスはドライヤ１６００からもう一方の電磁弁１４００Ｂを通じて吐出される。電磁弁１４００Ａ及び電磁弁１４００Ｂの吸入吐出の状態が入れ替わると、ガスの流れは上述した経路の逆を辿って流れる。シリンダ１２００では必要に応じて流入したガスの圧縮を行う。ベース板１９００の貫通孔１９２０ｂが設けられた側には、吸入吐出口１９１０に対応する位置に、図示しない吸入吐出口が設けられている。

シリンダ１２００のシリンダヘッド１２００Ａには、ドライヤ１６００がシリンダ１２００の内部と連通可能な状態で取り付けられている。

［実施例５］
図１３は、実施例５に係る冷蔵庫の構成図である。

冷蔵庫２００１は、冷蔵室２００２の前面側に左右に分割された観音開きの冷蔵室扉２００２ａを備え、製氷室２００３と、上段冷凍室２００４と、下段冷凍室２００５と、野菜室２００６との前面側に、それぞれ引き出し式の製氷室扉２００３ａ、上段冷凍室扉２００４ａ、下段冷凍室扉２００５ａ、野菜室扉２００６ａを備えている。

野菜室２００６の背面側には、機械室２０２０が設けられ、機械室２０２０に圧縮機２０２４が配置されている。また、製氷室２００３、上段冷凍室２００４、及び下段冷凍室２００５の背面側には、蒸発器室２００８が設けられ、蒸発器室２００８に蒸発器２００７が設けられている。冷蔵庫２００１では、圧縮機２０２４及び蒸発器２００７のほか、図示しない放熱器、減圧手段であるキャピラリチューブ及び三方弁等が冷媒配管で接続され、冷凍サイクル２０３０が形成されている。

本実施例では、冷蔵庫２００１の冷凍サイクル２０３０を構成する圧縮機２０２４に、上述した各実施例のいずれかのリニアモータ１００を採用する。例えば、圧縮機２０２４として実施例５の圧縮機１０００を採用するとよい。これにより、冷凍サイクル２０３０を構成する圧縮機２０２４の大形化を抑制することができる。そして冷蔵室及び冷凍室のために大きなスペースを確保することが可能になり、外形寸法を大きくすることなく大容量の冷蔵庫を提供することが可能になる。

［実施例６］
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。

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３００２は、車両３００１のボディを構成している。車体３００２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３００３が設けられている。エアサスペンション３００４は、車体３００２と各車輪３００３との間にそれぞれ設けられた４個の空気ばね３００５と、空気圧縮機３００６と、バルブユニット３００８と、コントローラ３０１１とを備える。そして、エアサスペンション３００４は、各空気ばね３００５に対して空気圧縮機３００６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３００６の駆動モータとして、上述した各実施例のいずれかのリニアモータ１００を採用する。例えば、空気圧縮機３００６として実施例５の圧縮機１０００を採用するとよい。空気圧縮機３００６は、給排管路（配管）３００７を通じてバルブユニット３００８に接続されている。バルブユニット３００８には、各車輪３００３に対して設けられた、電磁弁からなる給排バルブ３００８ａが４個設けられている。バルブユニット３００８と各車輪３００３の空気ばね３００５との間には、分岐管路（配管）３００９が設けられている。空気ばね３００５は、分岐管路３００９、バルブ３００８ａ、及び給排管路３００７を介して、空気圧縮機３００６に接続される。そして、バルブユニット３００８は、コントローラ３０１１からの信号に応じて給排バルブ３００８ａを開，閉弁させることにより、各空気ばね３００５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３００４を構成する空気圧縮機３００６の大形化を抑制することができる。そして、車両３００１における空気圧縮機３００６の搭載スペースを小さくすることができ、空気圧縮機３００６の配置の自由度が高まる。

［その他の態様］
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。

また、可動子２の上下方向それぞれに磁極歯３０１を設ける代わりに、可動子２の上下方向一方側に設ける構成でもよい。この場合、腕部３０２は、一端が軟磁性体の床面に接触してコア３００を支持することができる。

また、磁極歯３０１や腕部３０２はアモルファス金属を積層して構成してもよいし、圧粉磁心で構成してもよい。アモルファス金属を用いた場合は、磁極歯３０１や腕部３０２で発生する鉄損を低減する効果があり、圧粉磁心を用いた場合は、三次元的に任意な形状で構成することができる。

本発明は、モータ（リニアモータ）のほか、固定子１及び可動子２を相対移動させる種々の機器に適用できる。例えば、発電機、圧縮機、電磁サスペンション、位置決め装置等に用いても同様の効果が得られる。

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。

１…固定子、２…可動子（界磁子）、３…電機子、４…端部部材、５…巻線、１００…リニアモータ、２００…磁極フレーム、２００ａ…空隙（嵌入部）、２００ｂ…ねじ穴、２１０…永久磁石磁極、２２０…磁性カバー、２２０ａ…空孔、２３０…磁性体、２４０…接着剤、２５０…挟持部材、２５０ａ…上側ガイドレール、２５０ｂ…下側ガイドレール、３００…コア、３０１…磁極歯（電機子磁極）、３０２…腕部、３１０…スペーサ。

Claims (9)

1. 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いることを特徴とするリニアモータ。
2. 請求項１に記載のリニアモータにおいて、
   前記磁性体は、隣り合う前記永久磁石磁極の間に跨って設けられたことを特徴とするリニアモータ。
3. 請求項２に記載のリニアモータにおいて、
   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、前記第２方向において、前記縁部を越えて前記磁極フレームまで延出していることを特徴とするリニアモータ。
4. 請求項３に記載のリニアモータにおいて、
   前記磁性体は、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ることを特徴とするリニアモータ。
5. 請求項４に記載のリニアモータにおいて、
   前記磁性体は、前記第２方向において前記縁部を越えて前記磁極フレームまで延出した部分で、前記磁極フレームと、ねじにより固定されていることを特徴とするリニアモータ。
6. 請求項１に記載のリニアモータにおいて、
   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、
   前記磁極フレームの前記第３方向の厚さが前記永久磁石磁極の前記第３方向の厚さよりも薄く、前記磁性体と前記磁極フレームが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。
7. 請求項１に記載のリニアモータにおいて、
   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、
   前記磁極フレームの前記第２方向における両端部のそれぞれに設けられ、前記磁極フレームとの間に前記磁性体を挟み込んで保持する挟持部材と、を有することを特徴とするリニアモータ。
8. 請求項７に記載のリニアモータにおいて、
   前記挟持部材は、前記界磁子又は前記電機子磁極のいずれか一方により構成される可動子の前記第１方向における移動を案内するガイドレールを構成することを特徴とするリニアモータ。
9. 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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