JP3975442B2 - リニアモータ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はリニアモータに関し、さらに詳細にいえば、移動子を往復動させることができるリニアモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、圧縮機やポンプの駆動源として振動型のリニアモータを採用することが提案されている。このように圧縮機やポンプの駆動源として振動型のリニアモータを採用すれば、回転モータを駆動源とする場合に必要なクランク機構などを不要にすることができるので効率を高めることができる。
【0003】
また、振動型のリニアモータとしては、一般に磁石可動型のもの、またはコイル可動型のものが採用されている。
【0004】
図7は磁石可動型の振動型リニアモータの構成を示す概略図である。
【0005】
この振動型リニアモータは、固定子コアの内部にコイルを収容しているとともに、固定子コアの所定位置に移動子の移動を許容するスリット(歯部)を形成している。そして、図7に門形に示された移動子本体の両脚部に永久磁石を装着し、この永久磁石をスリットに挿入している。なお、移動子の動作方向を矢印で示している。また、永久磁石は、移動子本体側がS極、反対側がN極である。ただし、磁極を逆に設定してもよい。
【0006】
したがって、コイルに交流電流を供給することにより、固定子コアの歯部の磁極を周期的に反転させ、永久磁石と歯部との吸引力と反発力によって、移動子を往復運動させることができる。
【0007】
図8はコイル可動型の振動型リニアモータの構成を示す概略図である。
【0008】
この振動型リニアモータは、移動子の進入を許容する固定子コアの内部指定位置に永久磁石を装着している。そして、図8に門形に示された移動子本体の両脚部にコイルを装着している。なお、移動子の動作方向を矢印で示している。また、永久磁石は、コイルに近接する側がN極、反対側がS極である。ただし、磁極を逆に設定してもよい。
【0009】
したがって、コイルに交流電流を供給することにより、コイルを鎖交する磁束とコイルに流れる電流とのフレミング力によって、移動子を往復運動させることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
コイル可動型のものを採用した場合には、コイルの厚み、永久磁石の厚み、およびギャップが必要であるから、全体としてのギャップが大きくなり、空間中の磁束密度が低くなるので、エネルギー密度が低く推力が小さいという不都合がある。また、移動子のコイルヘの給電が困難であるという不都合がある。
【0011】
磁石可動型のものを採用した場合には、ギャップが小さく、エネルギー密度が高いため推力が大きく高効率であるが、推力と直交する方向(半径方向)に作用する力(吸引力および反発力)が大きいため、圧縮機の駆動源とした場合には、ピストンとシリンダーとが接触し、摩耗するため信頼性が低下するという不都合がある。
【0012】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、推力を大きくでき、高効率化でき、しかも高信頼性を達成することができるリニアモータを提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1のリニアモータは、互いに対向する歯部を有する各固定子コアを移動子の駆動方向及び歯部間を通過する磁束の方向に対して直交する方向に分割して永久磁石を介在させるとともに、各固定子コアにコイルを装着し、分割された固定子コアの歯部に対応して磁性部分と非磁性部分とが形成された移動子を両固定子コアの対向する歯部間に往復動可能に配置したものである。
【0014】
請求項2のリニアモータは、各歯部は移動子の移動方向に所定の間隔をおいて配置された突極を含むものであり、移動子に形成された磁性部分と非磁性部分とは、突極に対応して設定されているとともに、永久磁石を基準として一方の側と他方の側とで互いに逆に設定されたものを採用するものである。
【0015】
【作用】
請求項1のリニアモータであれば、互いに対向する歯部を有する各固定子コアを移動子の駆動方向及び歯部間を通過する磁束の方向に対して直交する方向に分割して永久磁石を介在させるとともに、各固定子コアにコイルを装着し、分割された固定子コアの歯部に対応して磁性部分と非磁性部分とが形成された移動子を両固定子コアの対向する歯部間に往復動可能に配置しているので、エネルギー密度を高めて大推力を発生することができ、磁束が移動子を貫通する構成であるため半径方向カが小さく、高信頼性を達成することができ、しかも、主磁束を発生する永久磁石を移動させないため鉄損の発生が少なく、高効率化を達成することができる。
【0016】
請求項2のリニアモータであれば、各歯部として移動子の移動方向に所定の間隔をおいて配置されたものを採用し、移動子に形成された磁性部分と非磁性部分として、突極に対応して設定されているとともに、永久磁石を基準として一方の側と他方の側とで互いに逆に設定されたものを採用するのであるから、請求項1と同様の作用を達成することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明のリニアモータの実施の形態を詳細に説明する。
【0018】
図1はこの発明のリニアモータの一実施形態を示す上面図、図2は正面図、図3は斜視図、図4は移動子の斜視図である。
【0019】
このリニアモータは、平面形状がほぼコ字状の1対の固定子コア1と、両固定子コア1の歯部間に往復動可能に位置する移動子2とを有するものである。このリニアモータは、固定子側に永久磁石を配置し、磁石力とリラクタンス力とを併用するようにしたハイブリッド型の可動鉄心形リニアモータである。
【0020】
さらに説明する。
【0021】
各固定子コア1は、電磁鋼板を積層してなるものであり、上下に分割してあるとともに、両分割部11、12どうしの中央部分間に永久磁石13を介在させてある。そして、両分割部11、12の中央部分および永久磁石13の対応部分を包囲するようにコイル14を装着してある。また、各分割部11、12の各歯部15は、所定距離だけ離れた状態で形成された1対の突極16である。
【0022】
移動子2は、全体が平板材からなっているとともに、非磁性体部分25を介して両分割部11、12に対応する部分21、22に区分されており、しかも、各部分には、1対の突極16と同時に正対する磁性体部分23および磁性体部分23どうしの間に位置する非磁性体部分24とが設けられている。また、部分21における磁性体部分23および非磁性体部分24の配置パターンと部分22における磁性体部分23および非磁性体部分24の配置パターンとが互いに逆に設定されている。
【0023】
上記の構成のリニアモータの作用を図5および図6を参照して説明する。
【0024】
コイル14に流す電流の向きを、両分割部11、12の外側において上向き、両分割部11、12の内側において下向きに設定すれば、図5中に破線および矢印で示すように磁束の流れが生じることになり、磁束の流れが生じている突極16同士の間に磁性体部分23が位置するように移動子2が移動される。
【0025】
コイル14に流す電流の向きを、両分割部11、12の外側において下向き、両分割部11、12の内側において上向きに設定すれば、図6中に破線および矢印で示すように磁束の流れが生じることになり、磁束の流れが生じている突極16同士の間に磁性体部分23が位置するように移動子2が移動される。
【0026】
したがって、コイル14に交流電流を流すことによって、移動子2を往復動させることができる。
【0027】
以上には、各分割部における磁極面を1対の磁極面で構成しているが、1つの磁極面、または3つ以上の磁極面で構成することが可能である。そして、各磁極面、磁極面どうしの間隙などのサイズを任意に設定可能である。もちろん、磁極面の数、サイズなどに応じて移動子2の磁性体部分23、非磁性体部分24を設定する。
【0028】
この構成のリニアモータを採用すれば、エネルギー密度を高めて大推力を発生することができ、磁束が移動子を貫通する構成であるため半径方向カが小さく、磨耗の可能性を大幅に低減して高信頼性を達成することができ、しかも、主磁束を発生する永久磁石を移動させないため鉄損の発生が少なく、高効率化を達成することができる。したがって、冷蔵庫やルームエアコン等用の圧縮機としてリニアモータを駆動源とする圧縮機を採用する場合に好適である。
【0029】
【発明の効果】
請求項1の発明は、エネルギー密度を高めて大推力を発生することができ、磁束が移動子を貫通する構成であるため半径方向カが小さく、高信頼性を達成することができ、しかも、主磁束を発生する永久磁石を移動させないため鉄損の発生が少なく、高効率化を達成することができるという特有の効果を奏する。
【0030】
請求項2の発明は請求項1と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のリニアモータの一実施形態を示す上面図である。
【図2】同上の正面図である。
【図3】同上の斜視図である。
【図4】移動子の斜視図である。
【図5】移動子の一方向への移動を説明する斜視図である。
【図6】移動子の反対方向への移動を説明する斜視図である。
【図7】磁石可動型の振動型リニアモータの構成を示す概略図である。
【図8】コイル可動型の振動型リニアモータの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
1 固定子コア 2 移動子
13 永久磁石 14 コイル
15 歯部 16 突極
23 磁性体部分 24 非磁性体部分

Claims (2)

  1. 互いに対向する歯部(15)を有する各固定子コア(1)を移動子の駆動方向及び歯部間を通過する磁束の方向に対して直交する方向に分割して永久磁石(13)を介在させるとともに、各固定子コア(1)にコイル(14)を装着し、分割された固定子コア(1)の歯部(15)に対応して磁性部分(23)と非磁性部分(24)とが形成された移動子(2)を両固定子コア(1)の対向する歯部(15)間に往復動可能に配置してあることを特徴とするリニアモータ。
  2. 各歯部(15)は移動子(2)の移動方向に所定の間隔をおいて配置された突極(16)を含み、移動子(2)に形成された磁性部分(23)と非磁性部分(24)とは、突極(16)に対応して設定されているとともに、永久磁石(13)を基準として一方の側と他方の側とで互いに逆に設定されている請求項1に記載のリニアモータ。
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