JP7344813B2 - リニアモータ及びリニアモータを搭載した圧縮機、並びにこの圧縮機を備えた冷蔵庫及び車両用エアサスペンション - Google Patents

Description

本発明は、リニアモータ及びリニアモータを搭載した圧縮機、並びにこの圧縮機を備えた冷蔵庫及び車両用エアサスペンションに関する。

推力発生機構であるリニアモータは、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。このような技術として例えば特許文献１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、上下方向に空間を介して対向する二つの磁極歯からなる磁極歯組が前後方向に二つ並んでおり、上側磁極歯と下側磁極歯は磁性体（以後アームと呼称）でつながって第１の磁気回路を構成している。そして、前後に並んだ磁極歯組が磁性体（以後ブリッジと呼称）でつながって第２の磁気回路を構成している。なお、以後の説明では第１の磁気回路に沿う磁束を横磁束と呼称し、第２の磁気回路に沿う磁束を縦磁束と呼称する。

特許文献１のリニアモータでは、上下の磁極歯の外周表面から磁極歯の先端方向に向かいかつ可動子の進行方向に沿ったスリットを設けることで、特に縦磁束によって生じる渦電流路を分断または長くしている。また、特許文献１のリニアモータでは、スリットの幅及び間隔を変えることにより、縦磁束と横磁束の量を変えるようにしている。と述べられている。なお、スリット深さは巻線深さよりも大きくなるように設定されている。

特開２０１５－２０８１７３号公報

特許文献１のリニアモータでは、渦電流路を分断するためのスリットが横磁束のループまでも分断する位置に配置されており、左右端部のスリットより外側の部分のみが横磁束の磁気回路となっている。渦電流路を分断するためには多数のスリットを間隔を狭くして配置する必要があるため、横磁束の磁気回路が狭くなる。その結果、横磁束に対する磁気抵抗が大きくなり、横磁束量が低減して推力が低下してしまう。逆に、横磁束の磁気抵抗を小さくするためにスリットの間隔を広げた場合、渦電流の流れる領域が広がって電気抵抗が低下するために渦電流が増加し、渦電流損の増加や推力の低下を引き起こす。また、スリット深さが巻線深さよりも大きいことにより、ブリッジ部のコアを積層鋼板で構成している場合にブリッジ部のコアがスリットによって分断され、複数の小さいコアに分かれてしまう。その結果、前後の磁極歯の間にブリッジを固定するための取付作業が複雑化したり、取付精度が悪化したりする。

本発明の目的は、リニアモータの推力低下の抑制と、渦電流損の低減を両立させるリニアモータ及びリニアモータを搭載した圧縮機、並びにこの圧縮機を備えた冷蔵庫及び車両用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に本発明のリニアモータは、界磁子と、前記界磁子の移動方向に電磁鋼板が積層されて構成された複数の電機子磁極を有し、前記界磁子の移動方向に対して平行方向及び直交方向に磁気回路を形成し、前記複数の電機子磁極が前記界磁子の進行方向に並んで備えられたリニアモータにおいて、前記電機子磁極には、前記界磁子との対向面の位置から反対向面側に延び、前記電機子磁極の外周表面の位置よりも対向面側の範囲内において形成されると共に、前記電磁鋼板を貫通した複数の第１スリットを設け、前記複数の第１スリットは、前記界磁子の移動方向と直交し前記電機子磁極の幅方向となる左右方向に並んで設けられ、前記界磁子との対向面の位置から反対向面側に延びた長さが異なるように設けたことを特徴とする。

本発明によれば、推力低下を抑制し、かつ渦電流損を低減させるリニアモータ及びリニアモータを搭載した圧縮機、並びにこの圧縮機を備えた冷蔵庫及び車両用エアサスペンション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である。 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。 実施例１に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。 実施例１に係るリニアモータのコアの前後方向に対して垂直な断面図である。 実施例１と比較した比較例１であるスリットなしリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。 実施例１と比較した比較例２である従来スリットリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。 実施例１、比較例１及び比較例２において、巻線に交流電流を通電し、可動子を前後方向に動かした時の可動子に発生する推力の比較結果を示す図である。 実施例１、比較例１及び比較例２において、巻線に交流電流を通電し、可動子を前後方向に動かした時のコア及びブリッジに発生する渦電流損の比較結果を示す図である。 実施例２に係るリニアモータの斜視図である。 実施例２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。 実施例２に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。 実施例２に係るリニアモータのコアの前後方向に対して垂直な断面図である。 実施例２との比較例１であるスリットなしリニアモータのブリッジとコアの渦電流分布を矢印ベクトルで示す図である。 実施例２のブリッジとコアの渦電流分布を矢印ベクトルで示す図である。 実施例２、比較例１及び比較例２において、巻線に交流電流を通電し、可動子を前後方向に動かした時の可動子に発生する推力の比較結果を示す図である。 実施例２、比較例１及び比較例２において、巻線に交流電流を通電し、可動子を前後方向に動かした時のコア及びブリッジに発生する渦電流損の比較結果を示す図である。 実施例３に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。 実施例３に係るリニアモータのコアの前後方向に対して垂直な断面図である。 実施例４に係るリニアモータの斜視図である。 実施例４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。 実施例４に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。 比較例のブリッジの上下方向に垂直な断面の模式図である。 実施例４のブリッジの上下方向に垂直な断面の模式図である。 比較例のブリッジの模式図である。 実施例４のブリッジの模式図である。 実施例５に係るリニアモータを用いた圧縮機を示す斜視図である。 図２６の圧縮機の要部を示す断面図である。 実施例６に係る冷蔵庫の構成図である。 実施例７に係る車両用エアサスペンションの構成図である。

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方向、左右方向、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が重力方向と平行であることを許容する。

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の移動（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、すなわち界磁子と電機子磁極とが相対変位する方向を第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。

図１乃至図８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前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。

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、可動子２（界磁子）と電機子３とが相対変位するように構成され、可動子２（界磁子）の移動方向に対して平行方向及び直交方向に磁気回路を形成される。
〔固定子１の構成〕
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を有し、コア３００には上下に磁極歯３０１（電機子磁極）があり、それぞれ巻線５が巻回されている。ブリッジ部３１０は、軟磁性体または非磁性体からなり、複数のコア３００はブリッジ部３１０で繋いで構成されている。電機子３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の構成〕
コア３００は、可動子２を上下方向から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をつなぐアーム部３０２とを有する。磁極歯３０１及びアーム部３０２は、例えば、電磁鋼板を前後方向（可動子２の移動方向）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。

アーム部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、アーム部３０２と、を含む磁路を形成できる。この磁路を通る磁束を横磁束と呼称する。
〔ブリッジ部３１０の構成〕
ブリッジ部３１０は、軟磁性体又は非磁性体で形成することができる。ブリッジ部３１０を軟磁性体で構成した場合は、隣接するコア３００を流れる磁束を通過させる磁気回路とすることができる。ブリッジ部３１０は、例えば、打ち抜いた電磁鋼板を前後方向（可動子２の移動方向）に積層して構成できる。このため、２つのコア３００の間にブリッジ部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。この磁路を通る磁束を縦磁束と呼称する。また、貫通ボルト６により端部部材４の間を締め付けることで、ブリッジ部３１０が前後に隣接するコア３００とともに固定される。
〔端部部材４の構成〕
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６等の固定部材により、コア３００及びブリッジ部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の構成〕
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と磁極歯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、隣り合う永久磁石磁極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つのアーム部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形成することができる。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と可動子２の永久磁石磁極２１０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の構成〕
磁極フレーム２００は、永久磁石磁極２１０を嵌装する空隙２０１を複数備えたはしご状に形成している。永久磁石磁極２１０は空隙２０１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２０１の縁部を有し、永久磁石磁極２１０を支持する。

空隙２０１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）２０１を埋めるように空隙（嵌入部）２０１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。また、永久磁石磁極２１０と空隙（嵌入部）２０１との接触面に接着剤を塗布することなどにより、上下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）２０１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）２０１の一種とみなすことができる。
〔永久磁石磁極２１０の構成〕
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。
〔スリット３２０の構成〕
図４は、実施例１に係るリニアモータ１００のコア３００の前後方向に対して垂直な断面図である。

磁極歯３０１（電機子磁極）には、上下方向に延びた複数のスリット３２０（第１スリット）が設けられている。複数のスリット３２０は、可動子２（界磁子）に対して上下に位置する磁極歯３０１のそれぞれに設けられている。複数のスリット３２０は、磁極歯３０１の先端から上下方向に延びており、高さの異なる複数のものが左右に並んで配置されている。換言すると、複数のスリット３２０（第１スリット）は、可動子２（界磁子）との対向面の位置から反対向面側の方向に延びており、磁極歯３０１の外周表面の位置よりも対向面側の範囲内において形成されている。すなわち、可動子２（界磁子）との対向面の位置から反対向面側の方向に延びた複数のスリット３２０は、磁極歯３０１の外周表面の位置までは到達しないように形成されている。また、複数のスリット３２０は、磁極歯３０１を構成する電磁鋼板を前後方向に貫通するように形成されている。

さらに、複数のスリット３２０は、可動子２（界磁子）の移動方向と直交し磁極歯３０１の幅方向となる左右方向に並んで設けられ、可動子２（界磁子）との対向面の位置から反対向面側の方向に延びた長さが異なっている。磁極歯３０１の左右方向の外側に位置するスリット３２０は、磁極歯３０１の左右方向の内側に位置するスリット３２０よりも長くしている。換言するとスリット３２０の高さは、左右方向内側から外側に向かって徐々に高くなるようにしている。

そして、図４の矢印で示すように、一方の磁極歯３０１の先端から入ってアーム部３０２を通り他方の磁極歯３０１の先端へと通じる横磁束のループが、左右端部のスリットよりも外側の部分だけでなく、スリットの内側の部分においても形成される。その結果、横磁束が増加し、モータの推力が増加する。本実施例のスリットは特に、ブリッジ部３１０を非磁性体で形成した横磁束重視型のリニアモータにおいて優れた効果が得られる。
〔比較例１におけるリニアモータ１００’の構成〕
図５は、本発明の実施例１と比較した比較例１であるスリットなしリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。スリットなしリニアモータ１００’の構成は、磁極歯３０１にスリット３２０が設けられていない点を除き、実施例１と同様である。
〔比較例２におけるリニアモータ１００”の構成〕
図６は、本発明の実施例１と比較した比較例２である特許文献１に記載のリニアモータ（従来スリットリニアモータと呼称）の前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。

従来スリットリニアモータ１００”の構成は、磁極歯３０１の先端（可動子２との対向面の位置）からスリット３２０が設けられていない点と、磁極歯３０１の外周表面から磁極歯３０１の先端の手前まで同じ長さのスリット３３０が設けられている点と、ブリッジ部３１０の外周表面からスリット３３０が設けられている点を除き、実施例１と同様である。
〔リニアモータの推力と渦電流損の比較〕
図７は、実施例１、比較例１及び比較例２において、巻線５に交流電流を通電し、可動子２を前後方向に動かした時の可動子２に発生する推力の比較結果を示す図である。図８は、実施例１、比較例１及び比較例２において、巻線５に交流電流を通電し、可動子２を前後方向に動かした時のコア３００及びブリッジ部３１０に発生する渦電流損の比較結果を示す図である。いずれも比較例１を基準とした比で示している。

図７の縦軸は推力比（Thrust force ratio）を示しており、比較例１の構成における推力比を1.0としている。また、図８の縦軸は渦電流損失比（Eddy current loss ratio）を示しており、比較例１の構成における渦電流損失比を1.0としている。

図７に示すように、ブリッジ部３１０に磁性体を用いた場合において、比較例１に対して比較例２及び実施例１の推力は増加している。これは、スリットを設けたことにより、図８に示すように比較例２及び実施例１の渦電流損が低減し、推力に寄与する有効磁束が増加したためである。一方、ブリッジ部３１０に非磁性体を用いた場合は、比較例２の推力が低減している。これは、ブリッジ部３１０が非磁性体の場合は縦磁束成分が非常に小さくなり、主に横磁束成分が推力に寄与するが、前述のように比較例２のスリットは横磁束を妨げるように配置されているため、推力低下が生じている。一方、実施例１ではスリットが横磁束を妨げないように配置されており、推力低下がほとんど生じていない。

以上のように実施例１によれば、推力低下を抑制し、かつ渦電流損を低減させるリニアモータを提供することができる。

図９乃至図１６を参照して、本発明の実施例２に係るリニアモータについて、説明する。図９は、実施例２に係るリニアモータの斜視図である。図１０は、実施例２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１１は、実施例２に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。図１２は、実施例２に係るリニアモータ１００のコア３００の前後方向に対して垂直な断面図である。

実施例２の構成は、以下の点を除き実施例１と同様であり、以下の本実施例に係る構成を除いて実施例１で説明した構成を採用することができる。

本実施例の磁極歯３０１には、可動子２との対向面の位置（磁極歯３０１の先端）から上下方向である反対向面側に延びた複数のスリット３２０（第１スリット）に加え、コア３００の上下に位置する外周表面の位置から可動子２との対向面に向かって延びた複数のスリット３２１（第２スリット）が設けられている。複数のスリット３２０（第１スリット）と複数のスリット３２１（第２スリット）とは、上下方向において互いが対向するように設けられている。

コア３００の外周表面の位置から延びた複数のスリット３２１（第２スリット）は、可動子２（界磁子）との対向面の位置までは形成されていない。また、複数のスリット３２１は、コア３００を構成する電磁鋼板を前後方向に貫通するように形成されている。

さらに、複数のスリット３２１は、可動子２（界磁子）の移動方向と直交し磁極歯３０１（電機子磁極）の幅方向となる左右方向に並んで設けられ、コア３００の外周表面（上下方面）から可動子２との対向面に向かって延びた長さが異なっている。磁極歯３０１の左右方向の外側に位置するスリット３２１は、磁極歯３０１の左右方向の内側に位置するスリット３２１よりも短くしている。換言するとスリット３２１の高さは、左右方向内側から外側に向かって徐々に低くなるようにしている。

スリット３２０の高さを左右方向内側から外側に向かって徐々に高くし、スリット３２１の高さを左右方向内側から外側に向かって徐々に低くすることで、図１２の矢印で示すように、一方の磁極歯３０１の先端から入ってアーム部３０２を通り他方の磁極歯３０１の先端へと通じる横磁束のループが、左右端部のスリットよりも外側の部分だけでなく、スリットの内側の部分においても形成される。その結果、横磁束が増加し、モータの推力が増加する。

図１３は、本発明の実施例２との比較例１であるスリットなしリニアモータのブリッジ部３１０とコア３００の渦電流分布を矢印ベクトルで示す図である。図１４は、本発明の実施例２のブリッジ部３１０とコア３００の渦電流分布を矢印ベクトルで示す図である。

図１３において、比較例１のブリッジ部３１０ならびにコア３００内には大きな渦が発生し、渦電流損が大きく発生している。これに対し、図１４の実施例２のブリッジ部３１０ならびにコア３００では、渦電流のループを切断するようにスリット３２０、３２１が配置され、渦電流損の発生が低減される。

図１５は、実施例２、比較例１及び比較例２において、巻線５に交流電流を通電し、可動子２を前後方向に動かした時の可動子２に発生する推力の比較結果を示す図である。図１６は、実施例２、比較例１及び比較例２において、巻線５に交流電流を通電し、可動子２を前後方向に動かした時のコア３００及びブリッジ部３１０に発生する渦電流損の比較結果を示している。いずれも比較例１を基準とした比で示している。

図１５の縦軸は推力比（Thrust force ratio）を示しており、比較例１の構成における推力比を1.0としている。また、図１６の縦軸は渦電流損失比（Eddy current loss ratio）を示しており、比較例１の構成における渦電流損失比を1.0としている。

図１６に示すように、実施例２ではスリットを設けたことにより渦電流損が比較例１の半分以下に低減するとともに、図１５に示すように、実施例２の推力は横磁束を妨げないようにスリットを配置したことにより、比較例１の推力と比べて最大５％近く増加している。

また図１４に示すように、ブリッジ部３１０のスリット３２１は、ブリッジ上部からブリッジ下部の手前までに形成されているため、スリット３２１によってブリッジ部３１０が分断されることがなく、貫通ボルト６により前後の磁極歯の間にブリッジを固定することが容易であり、取付精度も損なわれない。

以上のように実施例２によれば、推力低下を抑制し、かつ渦電流損を低減させるリニアモータを提供することができる。

図１７及び図１８を参照して、本発明の実施例３に係るリニアモータについて、説明する。図１７は、実施例３に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。図１８は、実施例３に係るリニアモータ１００のコア３００の前後方向に対して垂直な断面図である。

実施例３の構成は、以下の点を除き実施例１と同様であり、以下の本実施例に係る構成を除いて実施例１で説明した構成を採用することができる。

本実施例の磁極歯３０１には、可動子２との対向面の位置（磁極歯３０１の先端）から上下方向となる反対向面側に延びた複数のスリット３２０（第１スリット）と、コア３００の上下表面（磁極歯３０１の外周表面）から可動子２との対向面に向かって延びた複数のスリット３２１（第２スリット）とが、左右方向において互い違いに配置されている。さらに、スリット３２０の高さを左右方向外側よりも内側の方を高くしている。その結果、磁極歯３０１の左右方向の内側に位置するスリット３２０の一部とスリット３２１の一部は、左右方向から見て互いが重なるようになっている。

スリット３２０の長さを左右方向外側よりも内側の方を長くすることで、U１８の矢印で示すように、磁極歯３０１内の磁束のうち、左右方向外側の磁束はアーム部３０２を通って他方の磁極歯３０１へとループをなす横磁束となる。また、左右方向内側の磁束はブリッジ部３１０を通って前後方向に隣接した磁極歯３０１へと導かれる縦磁束となる。このように、スリット高さを調整することで横磁束と縦磁束の配分を設計することができる。また、左右方向中央部でスリット３２０とスリット３２１との間の左右方向の間隔が狭まり、渦電流の低減効果が増大する。

以上のように実施例３によれば、推力低下を抑制し、かつ渦電流損を低減させるリニアモータを提供することができる。

図１９乃至図２５を参照して、本発明の実施例４に係るリニアモータについて、説明する。図１９は、実施例４に係るリニアモータの斜視図である。図２０は、実施例４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２１は、実施例４に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。

実施例４の構成は、以下の点を除き実施例１と同様であり、以下の本実施例に係る構成を除いて実施例１で説明した構成を採用することができる。

本実施例の電機子３におけるブリッジ部３１０は、例えば、凸型に打ち抜いた電磁鋼板を左右方向に積層し、中央の凸部３１１をモータの内側に向けた配置にして構成する。

コア３００の上下には、ブリッジ部３１０を配置するための溝部３０３を設けている。

ブリッジ部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。ブリッジ部３１０は、例えば、凸型に打ち抜いた電磁鋼板を左右方向（可動子２の進行方向と直交方向）に積層し、中央の凸部３１１をモータの内側に向けた配置にして構成できる。複数の磁極歯３０１間に備えられるブリッジ部３１０は、複数の磁極歯３０１における可動子２の反対向面側の端部位置を超えるように伸長されている。実施例４においては、ブリッジ部３１０は、複数のコア３００の外周表面まで伸長されている。このため、２つのコア３００の間にブリッジ部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。また、貫通ボルト６により端部部材４の間を締め付けることで、ブリッジ部３１０の中央の凸部３１１が前後に隣接するコア３００からの軸力を受け、ブリッジ部３１０が固定される。
〔ブリッジ内の磁束の流れ〕
図２２は、比較例のブリッジの上下方向に垂直な断面の模式図である。ブリッジ部３１０は、複数の電磁鋼板３１０１が前後方向に積層されている。各電磁鋼板３１０１は、母材３１０２と、その両表面にコーティングした絶縁被膜３１０３で構成されている。母材３１０２は磁性体であるが、絶縁被膜３１０３は非磁性体である。比較例では、ブリッジ内の磁束は前後方向に発生するため、前後方向に積層された多数の非磁性層を貫通することとなる。その結果、ブリッジ内の磁気抵抗が大きくなり、発生する磁束量が低下し、推力の低下を引き起こしている。

これに対し実施例４は以下の通りである。図２３は、実施例４のブリッジの上下方向に垂直な断面の模式図である。ブリッジ部３１０は、複数の電磁鋼板３１０１が左右方向に積層されている。各電磁鋼板３１０１は、母材３１０２と、その両表面にコーティングした絶縁被膜３１０３で構成されている。母材３１０２は磁性体であるが、絶縁被膜３１０３は非磁性体である。実施例４でも、ブリッジ内の磁束は前後方向に発生するため、ブリッジ内の磁束は、磁気抵抗の高い絶縁被膜３１０３の中ではなく、磁気抵抗の低い母材３１０２の中を貫通する。したがって、比較例と比べて、実施例４ではブリッジ内の発生磁束量が増大し、推力を向上することができる。
〔ブリッジ内の渦電流特性〕
図２４は、比較例のブリッジの模式図である。比較例では、ブリッジ内の磁束は前後方向に積層された電磁鋼板の平面に対して垂直に貫通するため、磁束が交番する時に電磁鋼板の平面内に渦電流のループが発生する。電磁鋼板の平面内の電気抵抗は小さいため、電磁鋼板に大きな渦電流損を生じる。

図２５は、実施例４のブリッジの模式図である。実施例４では、電磁鋼板が左右方向に積層されており、ブリッジ内の磁束は電磁鋼板の平面に平行である。積層された電磁鋼板は、絶縁被膜で互いに電気的に絶縁されているため、磁束が交番する時に生じる渦電流がごく小さく抑えられ、渦電流損を非常に小さくできる。渦電流損はリニアモータの推力特性を低下させる要因であるため、比較例と比べて実施例４では推力特性を向上することができる。

以上説明したように、実施例４によれば、推力を向上し、かつ渦電流損を低減させるブリッジ部を有するリニアモータを提供することができる。

図２６は、本発明の実施例５に係るリニアモータを用いた圧縮機を示す斜視図である。図２７は、図２６の圧縮機の要部を示す断面図である。

実施例５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（シリンダ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。

実施例５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。圧縮機１０００を駆動する駆動モータとしては、上述した実施例１～４のいずれかのリニアモータ１００を採用する。

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。実施例５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１８１０（側面部材）と後面１８２０（後面部材、底面部材）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、後面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、ベース板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によれば、推力を向上し、かつ渦電流損を低減させたリニアモータを用いるようにしているので、省エネルギー性に優れた圧縮機を提供することができる。

図２８は、実施例６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。

実施例６では、冷蔵庫２００１の冷凍サイクル２０３０を構成する圧縮機２０２４に、上述した実施例１～４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によれば、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、実施例６によれば、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できる。さらに、実施例６によれば、推力を向上し、かつ渦電流損を低減させた圧縮機を用いるようにしているので、省エネルギー性に優れた冷蔵庫を提供することができ
る。

図２９は、実施例７に係る車両用エアサスペンションの構成図である。実施例７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。

実施例７では、空気圧縮機３００６の駆動モータとして、上述した実施例１～４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３００９（配管）が設けられている。空気ばね３００５は、分岐管路３００９、給排バルブ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。

実施例７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。さらに、実施例７によれば、推力を向上し、かつ渦電流損を低減させた空気圧縮機を用いるようにしているので、燃費の悪化を抑制した車両用エアサスペンションを提供することができる。
〔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、アーム部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やアーム部３０２、ブリッジ部３１０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やアーム部３０２、ブリッジ部３１０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、６…貫通ボルト、１００…リニアモータ、２００…磁極フレーム、２１０…永久磁石磁極、３００…コア、３０１…磁極歯（電機子磁極）、３０２…アーム部、３０３…溝部、３１０…ブリッジ部、３１１…中央の凸部、３２０、３２１、３３０…スリット、１０００…圧縮機、２００１…冷蔵庫、３００４…エアサスペンション

Claims (9)

1. 界磁子と、前記界磁子の移動方向に電磁鋼板が積層されて構成された複数の電機子磁極を有し、前記界磁子の移動方向に対して平行方向及び直交方向に磁気回路を形成し、前記複数の電機子磁極が前記界磁子の進行方向に並んで備えられたリニアモータにおいて、
   前記電機子磁極には、前記界磁子との対向面の位置から反対向面側に延び、前記電機子磁極の外周表面の位置よりも対向面側の範囲内において形成されると共に、前記電磁鋼板を貫通した複数の第１スリットを設け、
   前記複数の第１スリットは、前記界磁子の移動方向と直交し前記電機子磁極の幅方向となる左右方向に並んで設けられ、前記界磁子との対向面の位置から反対向面側に延びた長さが異なるように設けた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、
   前記複数の第１スリットは、前記電機子磁極の左右方向の外側に位置するスリットを、前記電機子磁極の左右方向の内側に位置するスリットよりも長くしたことを特徴とするリニアモータ。
3. 請求項１又は２に記載のリニアモータにおいて、
   前記電機子磁極には、前記電機子磁極の外周表面の位置から前記界磁子との対向面に向かって延びた複数の第２スリットを設けた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、
   前記複数の第２スリットは、前記電機子磁極の左右方向の外側に位置するスリットを、前記電機子磁極の左右方向の内側に位置するスリットよりも短くしたことを特徴とするリニアモータ。
5. 請求項３に記載のリニアモータにおいて、
   前記複数の第１スリットと前記複数の第２スリットとは、前記電機子磁極の左右方向において互い違いに配置されたことを特徴とするリニアモータ。
6. 界磁子と、前記界磁子の移動方向に電磁鋼板が積層されて構成された複数の電機子磁極を有し、前記界磁子の移動方向に対して平行方向及び直交方向に磁気回路を形成し、前記複数の電機子磁極が前記界磁子の進行方向に並んで備えられたリニアモータにおいて、
   前記電機子磁極には、前記界磁子との対向面の位置から反対向面側に延び、前記電機子磁極の外周表面の位置よりも対向面側の範囲内において形成されると共に、前記電磁鋼板を貫通した複数の第１スリットを設け、
   前記複数の電機子磁極間には、前記界磁子の進行方向と直交方向に積層された電磁鋼板からなるブリッジ部が備えられ、
   前記ブリッジ部は、前記複数の電機子磁極における前記界磁子の反対向面側の端部位置を超えるように伸長させたことを特徴とするリニアモータ。
7. 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を備えた圧縮機において、
   前記駆動モータとして前記請求項１乃至６の何れか１項に記載のリニアモータを備えたことを特徴とする圧縮機。
8. 冷蔵室、冷凍室を備え、圧縮機の駆動により冷凍サイクルが動作することで冷却される冷蔵庫において、
   前記圧縮機として、請求項７に記載の圧縮機を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
9. 車体と車輪との間に備えられた空気ばねと、前記空気ばねに圧縮空気を給排する空気圧縮機とを備えた車両に搭載される車両用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７に記載の圧縮機を備えたこと特徴とする車両用エアサスペンション。

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