(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動式モータの内側固定子と外側固定子間の間を往復運動する可動子と、該可動子の外周面に配置される複数の永久磁石とから構成される往復動式モータの可動子アセンブリにおいて、
中空円筒状に形成されて、該中空円筒状の外周面の所定領域に所定面積及び深さを有する溝形状の永久磁石装着部が円周方向に所定間隔を置いて複数形成される可動子体と、
前記可動子体の各装着部にそれぞれ挿入される複数の永久磁石と、
これらの永久磁石と永久磁石の間を埋め込みながら永久磁石を巻き付けて外側の曲面を形成すると共に、これらの永久磁石を固定する繊維及び樹脂から成る混合部材と
から構成されることを特徴とする往復動式モータの可動子アセンブリ。
【請求項２】
前記混合部材は、シート状に形成されるか、又はワイヤー状に形成されて各永久磁石の外周面に巻き付けるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
【請求項３】
前記混合部材は、熱処理により塑性硬化されたことを特徴とする請求項1に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
【請求項４】
前記混合部材は、外周表面に大略円周方向の木目が形成されて所定の跡を形成することを特徴とする請求項3に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
【請求項５】
前記混合部材は、少なくとも一つの分割線が形成されることを特徴とする請求項3に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
【請求項６】
前記各永久磁石の間に樹脂を充填してそれら永久磁石間の空間を埋めることを特徴とする請求項1に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
【請求項７】
前記可動子体は、プラスチックと補強材とを混合して成形されることを特徴とする請求項1に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
【請求項８】
前記補強材は、炭素繊維又はガラス繊維から成ることを特徴とする請求項7に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
【請求項９】
前記可動子体の一方端と該端面に隣接した永久磁石間の外周面に傾斜面が形成され、該傾斜面は、可動子体の端面に傾斜するように形成されることを特徴とする請求項1に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
【請求項１０】
前記可動子体の外周面にこれらの永久磁石と所定間隔を置いて空気が通過する孔が形成され、前記混合部材の一方側が前記孔と永久磁石間の領域に位置することを特徴とする請求項1に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ。
【請求項１１】
外周面に所定面積及び深さを有する複数の溝形状の装着部が所定間隔に形成された円筒状の可動子体を製作する段階と、
前記可動子体の各装着部に永久磁石を挿入して配列する段階と、
繊維と樹脂とを混合したシート又はワイヤー状から成る混合部材を前記永久磁石に巻き付ける段階と、
塑性硬化により前記混合部材を各永久磁石に堅固に固着させる段階と、を順次行うことを特徴とする往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
【請求項１２】
前記可動子体が金属の場合には、各永久磁石を配列する前に前記可動子体を熱処理する段階を遂行することを特徴とする請求項11に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
【請求項１３】
前記可動子体が樹脂である場合、該樹脂に補強材を添加して大略成形した後、永久磁石を装着する部位を後加工により研削する可動子研削段階を遂行することを特徴とする請求項11に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
【請求項１４】
前記混合部材により永久磁石に巻き付ける前にシート又はワイヤー状の繊維を樹脂溜に引き込む段階と、該樹脂溜で繊維を樹脂と混合して巻き付ける位置に引き出す段階を遂行した後、混合部材により永久磁石を巻き付けることを特徴とする請求項11に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
【請求項１５】
前記混合部材により永久磁石に巻き付けた後、混合部材を所定の形状に維持するように固定する段階を遂行することを特徴とする請求項11に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
【請求項１６】
前記混合部材を圧着フィルムにより巻き付けて形状を維持させた状態で塑性硬化させることを特徴とする請求項15に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
【請求項１７】
前記混合部材を金型に挿合して形状を維持させた状態で塑性硬化させることを特徴とする請求項15に記載の往復動式モータの可動子アセンブリ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、往復動式モータの可動子アセンブリ及びその製造方法に係るもので、詳しくは、永久磁石を堅固で、且つ容易に固定し得る往復動式モータの可動子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
〔背景技術〕
一般に、往復動式モータは、立体的な構造を有するモータの誘導磁気場を平板状に変形させたもので、平板に形成された可動子も平板に形成され、固定子の上方に載せられて磁気場の変化に従って直線方向に運動するようにしたものである。
【０００３】
最近は、固定子を円筒状に形成された外側固定子と内側固定子とに分離して所定空隙を置いて重なるように配列して、外側固定子と内側固定子間に可動子アセンブリが運動し得るように配置し、前記外側固定子と内側固定子中、何れか一方の固定子に巻線コイルを装着し、これに対応される可動子アセンブリには永久磁石を装着することで、可動子が巻線コイルによって発生する誘導磁気場により往復動式モータの軸方向に往復運動するようにする往復動式モータが紹介されている。
【０００４】
図1に示したように、従来の往復動式モータは、誘導磁気場を形成する固定子10と、該固定子10の誘導磁気場に従って往復運動する可動子アセンブリ20とから構成されていた。
【０００５】
固定子10は、鉄片を複数積層して中空円筒状に形成し、内部に巻線コイル（C）を装着した外側固定子11と、鉄片を複数積層して中空円筒状に形成し、外側固定子11の内部に所定の空隙を置いて挿入した内側固定子12とから構成されている。
【０００６】
前記可動子アセンブリ20は、円筒状に形成して、外側固定子11と内側固定子12との間を運動し得るように配置した可動子体21と、固定子10の巻線コイル（C）に対応するように可動子体21の外周面に等間隔に装着した各永久磁石22と、これら永久磁石22を覆い被すように円筒状に形成して、これら永久磁石22の外周面に強制的に圧入した後、折曲するか、又は熔接する磁石蓋23とから構成されている。
【０００７】
図面中、符号21aは、永久磁石の装着溝である。
【０００８】
以下、このような従来の圧縮機用往復動式モータの動作について説明する。
【０００９】
即ち、巻線コイル（C）に電流が印加されると、外側固定子11と内側固定子12間に電流の方向によって交互に方向を変える誘導磁気場が形成され、該誘導磁気場の方向によって各永久磁石22が引っ張られるか、又は押し出されて可動子体21が一緒に往復運動するが、この時可動子体21にピストン（図示されず）が結合されている場合、ピストンが可動子アセンブリ20と共にシリンダー（図示されず）を往復運動して流体を圧縮するようになっていた。
【００１０】
しかし、前記のような従来の往復動式モータにおいて、図2に示したように、前記永久磁石蓋23は、円筒状に形成されるが、各永久磁石（M）は、夫々の加工誤差によって高さのhが発生し、圧入作業自体が難しいだけでなく無理な圧入により磁石が破損する恐れや、永久磁石12が可動子体から離脱する恐れがあった。
【００１１】
また、上記の問題点を勘案して永久磁石蓋23を圧入した後、スポット熔接により固定することもできるが、永久磁石蓋23が薄い板材から成り、熔接作業自体が困難で、たとえ熔接をしても熔接強度が弱く永久磁石蓋23を離脱する恐れがあり、且つ、熔接のためには可動子体21が金属の材質上で制限されるという問題点及び金属材料の使用によって磁気力を漏洩してモータの効率が低下するという問題点があった。
【００１２】
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、円筒状に形成した可動子体に永久磁石を容易に、且つ堅固に固定し得る往復動式モータの可動子アセンブリ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、永久磁石の磁気力を漏洩することを防止するように可動子体を非磁性で、非電導性の材質でも製作し得る往復動式モータの可動子アセンブリ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
〔実施例〕
以下、本発明に係る往復動式モータの可動子アセンブリの構成及びその製造方法の実施例に関し、添付図面を用いて説明する。
【００１５】
図3に示したように、本発明に係る往復動式モータの可動子アセンブリ100は、円筒状に形成され、外側固定子11と内側固定子12との間で運動し得るように配置された可動子体110と、外側固定子11の巻線コイル（C）に対応するように可動子体110の外周面に等間隔に装着された永久磁石120と、該永久磁石120を取り囲んで固定する混合部材130とから構成される。
【００１６】
また、図4に示したように、可動子体110の外周側面からの断面が、混合部材130の強度を勘案して永久磁石120の片側を基点にしてこれから離れるほど順次低くなるように傾斜面112を形成し、図3に示すように永久磁石120の他の側には可動子体110の往復運動時に流体抵抗を低減するために孔140が形成されることが好ましい。
【００１７】
また、可動子体110は、磁気的漏洩を勘案して非磁性体金属に成形されるか、より好ましくは、非磁性体で非電導性のプラスチック材質で成形し得るが、特に、プラスチック材質の場合、強度を補強するために炭素繊維又はガラス繊維を補強材として混合して成形することが好ましい。
【００１８】
更に、各永久磁石120は、円筒状の可動子体110の外周面に密着するように、正面投影時にその内周面の長さと外周面の長さとが同心の円弧状の断面状に形成し得るが、場合によっては、永久磁石装着溝111を平面に形成して各永久磁石120を長方形に形成することもできる。各永久磁石120の間には、後述する混合部材130の樹脂132を充填して各永久磁石120間の空間を埋めるようになっている。
【００１９】
また、混合部材130は、炭素繊維、ガラス繊維又はキャブラ繊維のような繊維131とエポキシ及びポリエステル又はフェノールのような樹脂132とが混合され、シート状に形成されるか、又はワイヤー状に形成される。ここで、繊維131は、複数本を所定幅だけ一方向に並べて配列するか、又は圧着力が倍加されるように「碁盤」又は「格子」状に編むこともできる。
【００２０】
混合部材130は、その硬化方式によって外周表面にほぼ円周方向に木目130aを形成して所定の跡が形成されるか、又は少なくとも一つの分割線を形成する。
【００２１】
即ち、図6に示したように、混合部材130を圧着フィルム（P）で巻いて硬化する場合には、外周面に木目130aが生じて、図7に示したように、混合部材130に金型（M）を被せて硬化させる場合には、前述した分割線130bが生じる。
【００２２】
また、混合部材130は、可動子体110の片端に備えられた孔140の周囲まで形成することが強度面で好ましい。
【００２３】
上記のように構成された本発明に係る往復動式モータの可動子アセンブリの製作過程に関し、図8乃至図10を用いて以下に説明する。
【００２４】
先ず、可動子体110が金属性材質である場合には、磁性を除去するために所定の温度で熱処理するが、非金属性材質の樹脂である場合には、その樹脂材質として炭素繊維及びガラス繊維のような補強材を添加して概略成形した後、永久磁石120を装着する部位を後加工により研削してから可動子体110の外周に永久磁石120を等間隔に配列する。
【００２５】
この時、可動子体110の外周面は永久磁石装着溝111から離れるに従いその高さを低くした傾斜面112を形成し、これにより混合部材130の厚さが厚くなり、それだけ混合部材130の強度が強くなり、各永久磁石120を一層堅固に固定することができる。
【００２６】
次いで、シート又はワイヤー状の繊維131を樹脂132が入っている樹脂溜150へ浸し、該樹脂溜150で繊維131を樹脂132と混合して混合部材130を製作した後、可動子体110に巻き付ける位置に引き出し各永久磁石120に巻き付ける。
【００２７】
ここで、混合部材130の形成は、繊維131と樹脂132とを予め混合し、ある程度乾いた状態（プリプレグ状態）で永久磁石120に巻き付けるようにする所謂「ドライ工法」又は繊維131により永久磁石120を巻き付ける直前に前記繊維131に樹脂132を含浸させる所謂「ウェット工法」を利用することもできる。
【００２８】
「ドライ工法」は、図8に示したように、各永久磁石120が装着された可動子体110を回転体（図示されず）に固定する一方、向い側には、混合部材130が巻かれた混合部材ロール200を配置し、可動子体110を回転させながらプリプレグ状態の混合部材130を各永久磁石120に巻き付ける。
【００２９】
「ウェット工法」は、図9に示したように、回転材（図示されず）に各永久磁石120が装着された可動子体110を固定する一方、向い側には繊維131が巻かれた繊維ロール300を配置し、前記可動子体110と繊維ロール300との間に樹脂132が入っている樹脂溜150を配置し、繊維131を樹脂132に先に含浸させて混合した後、直ちに可動子体110の永久磁石120に巻き付ける。
【００３０】
最後に、混合部材130が所定の形状を維持するように、該混合部材130を圧着フィルム（P）により被覆して形状を維持させた状態で熱風などの同様な硬化手段により塑性硬化させるか、又はシリコンから成る所定の形状の金型（M）に挿合して形状を維持させた状態で熱風により塑性硬化させて混合部材130を各永久磁石120を堅固に固着する。
【００３１】
この時、圧着フィルム（P）を利用して混合部材130の形状を維持させる場合に、圧着フィルム（P）の除去後に概略円周方向の木目130aが残って所定の跡を形成する一方、金型（M）を利用する場合には、上型と下型との接合部位に分割線130bが存在する。
【００３２】
このように、繊維と樹脂とが混合された混合部材を利用して永久磁石を固定し、該混合部材を硬化させて各永久磁石を可動子体に固着させることで、各永久磁石が加工誤差等により多少不均一に装着されても混合部材が硬化する時に各永久磁石の外周面を均一に圧着するため、各永久磁石を堅固で、且つ容易に固着させることができる。
【００３３】
また、永久磁石を固定させる部材が樹脂系統から成り、可動子体も非磁性体で非電導性の樹脂系統により形成することができるため、磁気力の漏洩を防止してモータの効率を向上させることができる。
【００３４】
〔産業上の利用可能性〕
以上説明したように、本発明に係る往復動式モータの可動子アセンブリ及びその製造方法において、可動子体の外周面に永久磁石を配列して繊維と樹脂とを混合した混合部材により永久磁石に巻き付けて硬化させて固定することにより、可動子体に永久磁石を堅固で、且つ容易に固定し得え、かつ、可動子体を非磁性体で非電導性の材質に成形して永久磁石の磁気力が漏洩されることを防止し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の往復動式モータを概略的に示した半断面の側面図である。
【図２】  従来の可動子アセンブリを概略的に示した半断面の正面図である。
【図３】  本発明に係る往復動式モータを概略的に示した半断面の側面図である。
【図４】  本発明に係る可動子アセンブリを拡大して示した半断面の側面図である。
【図５】  本発明に係る可動子アセンブリに対する変形例を示した詳細図である。
【図６】  本発明に係る可動子アセンブリで混合部材を硬化させる時、混合部材の形状を維持する過程を示した斜視図である。
【図７】  本発明に係る可動子アセンブリで混合部材を硬化させる時、混合部材の形状を維持する他の過程を示した斜視図である。
【図８】  本発明に係る可動子アセンブリで混合部材をワインディングする過程を示した概略図である。
【図９】  本発明に係る可動子アセンブリで混合部材をワインディングする他の過程を示した概略図である。
【図１０】  本発明に係る可動子アセンブリを製作する過程を示したフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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