(57)【要約】  マグネット（８）の往復運動を構成部品に伝達するため、マグネット（８）と往復運動させる構成部品間に接続されたマグネットフレーム（１０）のマグネット装着部（１２）における円周方向と軸方向に複数の渦電流防止ホール（２６）を形成し、マグネットフレームに形成された渦電流防止ホールの構成を改善することにより、渦電流が生ずるマグネットフレーム（１０）の変形を防止し、マグネットフレームの円形を精密に維持する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターステータと、該アウターステータの内周面に所定エアギャップを有して配置されるインナーステータと、それらアウターステータ及びインナーステータの何れか一つに巻回された巻線コイルと、前記アウターステータとインナーステータとの間に直線運動可能に配置されたマグネットと、該マグネットを装着するためのマグネット装着部と、往復運動させる構成部品と連結される連結部を有するマグネットフレームと、を包含する往復動式モータであって、前記マグネット装着部には、前記マグネットフレームの円周方向に流れる渦電流を遮断するための渦電流防止ホールが、該マグネットフレームの円周方向に等間隔を有して、軸方向に複数穿孔形成されることを特徴とする往復動式モータ。
【請求項２】
前記渦電流防止ホールは、パンチング作業により加工されることを特徴とする、請求項１記載の往復動式モータ。
【請求項３】
前記渦電流防止ホールは、所定直径を有する円形状の貫通ホールであることを特徴とする、請求項１記載の往復動式モータ。
【請求項４】
前記渦電流防止ホールは、多角形状の貫通ホールであることを特徴とする、請求項１記載の往復動式モータ。
【請求項５】
前記渦電流防止ホールは、楕円形状の貫通ホールであることを特徴とする、請求項１記載の往復動式モータ。
【請求項６】
前記渦電流防止ホールは、十字状の貫通ホールであることを特徴とする、請求項１記載の往復動式モータ。
【請求項７】
前記渦電流防止ホールは、前記マグネットフレームの軸方向及び円周方向にそれぞれ等間隔に整列するように穿孔形成されることを特徴とする、請求項３〜６の何れか一つに記載の往復動式モータ。
【請求項８】
前記渦電流防止ホールは、ランダムに配列されるように穿孔形成されることを特徴とする、請求項３〜６の何れか一つに記載の往復動式モータ。
【請求項９】
前記渦電流防止ホールは、前記マグネットフレームの軸方向に所定角度傾斜して配列されることを特徴とする、請求項３〜６の何れか一つに記載の往復動式モータ。
【請求項１０】
前記渦電流防止ホールは、円形状の貫通ホールと多角形状の貫通ホールとが混合して配列されることを特徴とする、請求項１記載の往復動式モータ。
【請求項１１】
前記渦電流防止ホールは、楕円形状の貫通ホールと多角形状の貫通ホールとが混合して配列されることを特徴とする、請求項１記載の往復動式モータ。
【請求項１２】
前記渦電流防止ホールは、円形状の貫通ホールと楕円形状の貫通ホールとが混合して配列されることを特徴とする、請求項１記載の往復動式モータ。
【請求項１３】
前記渦電流防止ホールは、ドリリング加工により成形されることを特徴とする、請求項１記載の往復動式モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動式モータに係るもので、詳しくは、モータの駆動時に発生する渦電流損失を最小化し、モータの寿命を延長し得る往復動式モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モータは、電気エネルギーを回転運動に変換させる回転式モータと、電気エネルギーを直線往復運動に変化させる往復動式モータとに大別される。
このとき、該往復動式モータは、アウターステータとインナーステータとが所定間隔を有して配置され、それらアウターステータとインナーステータ間にマグネットを有するロータが配置されて、前記ステータに巻回された巻線コイルに電源が印加されると、前記ステータとマグネット間の相互作用によりロータが直線往復運動を行うようになるもので、主に往復動式圧縮機に使用される。
【０００３】
図１は、このような従来の往復動式モータの構造を示した断面図である。従来の往復動式モータは、ハウジング(図示せず)に固定される円筒状のアウターステータ１０２と、該アウターステータ１０２の内周面に所定エアギャップＬを有して配置され、該アウターステータ１０２との間にフラックスが形成されるインナーステータ１０４と、前記アウターステータ１０２の内部に巻回された巻線コイル１０６と、前記アウターステータ１０２とインナーステータ１０４との間に直線運動可能に配置されたマグネット１０８と、該マグネット１０８と往復運動させようとする構成部品(図示せず)との間に配設され、前記マグネット１０８の往復運動を前記構成部品に伝達するマグネットフレーム１１０と、を包含して構成されている。
【０００４】
また、前記アウターステータ１０２は、複数枚の鉄片が積層されて円筒状に形成され、その内部に前記巻線コイル１０６が巻回され、前記インナーステータ１０４は、前記アウターステータ１０２の内周面に所定エアギャップLを有して配置され、複数枚の鉄片が積層されて円筒状に形成される。また、前記巻線コイル１０６は、外部から電源が印加されると、前記アウターステータ１０２とインナーステータ１０４間にフラックスを形成し、前記アウターステータ１０２及びインナーステータ１０４には、積層された鉄片を固定するための固定リング１２０、１２４がそれぞれ装着される。
【０００５】
また、前記マグネットフレーム１１０は、図２に示したように、前記アウターステータ１０２とインナーステータ１０４との間に往復運動自在に配置された中空円筒状に形成され、それらアウターステータ１０２とインナーステータ１０４間のエアギャップＬを最小化し得るように、その厚さを最大限薄く形成しなければならないため、通常、前記マグネットフレーム１１０は、非磁性金属材質を使用して板金成形、圧縮又はダイカストなどの成形法により製造される。
【０００６】
また、このようなマグネットフレーム１１０は、図２に示したように、前記アウターステータ１０２とインナーステータ１０４との間に位置され、一方側の円周方向に前記マグネット１０８を等間隔に装着するためのマグネット装着部１１２が延長形成され、前記マグネットフレーム１１０の他方側の円周方向に複数のエアパス１１４がそれぞれ穿孔形成され、直線往復運動させようとする構成部品(図示せず)に往復運動力を伝達する連結部１１６が延長形成されて構成される。
【０００７】
また、前記マグネット装着部１１２には、所定幅及び長さを有するマグネット１０８が円周方向に所定間隔を有して装着され、各マグネット１０８間に該マグネット１０８による渦電流損失を防止するためのスリット１１８が切削形成される。
また、前記スリット１１８は、前記マグネット１０８が直線往復運動を行うとき、前記マグネットフレーム１１０の円周方向に流れる電流のロスを遮断することで、渦電流損失によりモータの効率が低下することを防止するためのものであって、前記各マグネット１０８間に、該マグネット１０８のストローク方向に狭い幅を有する帯状に貫通形成される。
【０００８】
以下、このように構成された従来の往復動モータの作用に対して説明する。
前記巻線コイル１０６に電源が印加されると、該巻線コイル１０６の周辺にフラックスが形成され、該フラックスは、前記アウターステータ１０２及びインナーステータ１０４に沿って閉ループを形成し、それらアウターステータ１０２とインナーステータ１０４間に形成されたフラックスと前記マグネット１０８により形成されたフラックスとの相互作用により、前記マグネット１０８が軸方向に直線運動を行う。次いで、前記巻線コイル１０６に印加される電流の方向を交互に変更すると、該巻線コイル１０６のフラックス方向が転換されることで、前記マグネット１０８が直線往復運動を行う。また、前記マグネット１０８の直線往復運動により、該マグネット１０８が装着されたマグネットフレーム１１０が一緒に直線往復運動を行うことで、前記ピストンなどの構成部品が直線往復運動を行うことになる。
【０００９】
このとき、前記マグネット１０８の直線往復運動により、前記マグネットフレーム１１０の円周方向に渦電流が発生するが、前記マグネット装着部１１２に形成された前記スリット１１８により渦電流損失が低減される。
然るに、このような従来の往復動式モータにおいては、モータ駆動時に発生する渦電流損失を低減するために形成されたスリット１１８が狭い幅を有する帯状に形成されるため、成形作業時にマグネットフレーム１１０の円周方向に発生する圧縮応力によりスリット１１８が変形して形成の精度が低下し、マグネットフレーム１１０の真円度を正確に維持しにくいという不都合な点があった。
【００１０】
また、前記マグネットが直線往復運動を行うと、該マグネットの慣性により、前記マグネットフレームの長手方向に力が作用することになり、該マグネットフレーム１１０に作用する力により、前記スリット１１８の周縁部位にエッジクラックが発生するという不都合な点があった。
また、前記マグネットフレーム１１０のスリット１１８は、パンチ及びダイを利用してパンチング作業により成形されるが、該スリットの幅が狭く厚さも薄いため、パンチング作業のためのパンチも幅が狭く厚さも薄くなることで、加工中にパンチ及びダイが破損される恐れがあるという不都合な点があった。
【発明の開示】
【００１１】
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、モータ駆動時にマグネットフレーム１１０に発生する渦電流損失を最小化し得る往復動式モータを提供することを第１の目的とする。
また、本発明の第２の目的は、渦電流損失を低減するためにマグネットフレームに成形される渦電流防止ホールを穿孔形成することで、成形時のマグネットフレームの変形を防止し、該マグネットフレームの真円度を精密に維持し得る往復動式モータを提供することにある。
【００１２】
また、本発明の第３の目的は、マグネットフレームに成形される渦電流防止ホールを該マグネットフレームを補強し得るように構成することで、モータ駆動時のマグネットの往復運動により該マグネットフレームに加えられる負荷により該マグネットフレームが損傷されることを防止し得る往復動式モータを提供することにある。
また、本発明の第４の目的は、マグネットフレームに渦電流防止ホールを成形する方法を改善することで、成形機構の破損を防止して製造原価を節減し得る往復動式モータを提供することにある。
【００１３】
このような目的を達成するため、本発明に係る往復動式モータにおいては、アウターステータと、該アウターステータの内周面に所定エアギャップを有して配置されるインナーステータと、それらアウターステータ及びインナーステータ中何れか一つに巻回された巻線コイルと、前記アウターステータとインナーステータとの間に直線運動自在に配置されたマグネットと、該マグネットと往復運動させようとする構成部品との間に配設され、前記マグネットの往復運動を前記構成部品に伝達するマグネットフレームと、を包含する往復動式モータであって、前記マグネットフレームのマグネット装着部には、前記マグネットフレームの円周方向及び軸方向に複数の渦電流防止ホールが穿孔形成されることを特徴とする。
また、前記渦電流防止ホールは、パンチング作業により加工されることを特徴とする。
また、前記渦電流防止ホールは、円形状の貫通ホールであることを特徴とする。
また、前記渦電流防止ホールは、多角形状の貫通ホールであることを特徴とする。
また、前記渦電流防止ホールは、楕円形状の貫通ホールであることを特徴とする。
また、前記渦電流防止ホールは、十字状の貫通ホールであることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面に基づいて説明する。本発明による往復動式モータの複数の実施例があり、好ましい実施例を以下に記す。
図３は、本発明に係る往復動式モータの構造を示した断面図で、図示されたように、本発明に係る往復動式モータにおいては、ハウジング(図示せず)に固定される円筒状のアウターステータ２と、該アウターステータ２の内周面に所定エアギャップＭを有して配置され、該アウターステータ２との間にフラックスが形成されるインナーステータ４と、それらアウターステータ２及びインナーステータ４中何れか一つに巻回された巻線コイル６と、前記アウターステータ２とインナーステータ４との間に直線運動可能に配置されたマグネット８と、該マグネット８と往復運動させようとする構成部品(図示せず)との間に配設され、前記マグネット８の往復運動を前記構成部品に伝達するマグネットフレーム１０と、を包含して構成されている。
ここで、前記構成部品は、例えば、前記往復動式モータが往復動式圧縮機に適用される場合、圧縮作用のために直線往復運動を行うピストンに該当する。
【００１５】
また、前記アウターステータ２は、複数枚の鉄片が積層されて中空円筒状に形成され、前記インナーステータ４は、前記アウターステータ２の内周面に所定エアギャップを有して配置され、複数枚の鉄片が積層されて円筒状に形成される。また、前記巻線コイル６は、前記アウターステータ２の内周面及び前記インナーステータ４の外周面中何れか一つに巻回されて、電源が印加されると、前記アウターステータ２とインナーステータ４間にフラックスを形成する。また、前記アウターステータ及びインナーステータの両方には、積層された鉄片を固定するための固定リング１８、２０がそれぞれ装着される。
また、前記マグネット８は、前記アウターステータ２とインナーステータ４間の円周方向に複数分散されて前記マグネットフレーム１０に装着される。
【００１６】
そして、前記マグネットフレーム１０の第１の実施形態においては、図４に示したように、所定厚さを有する中空円筒状に形成され、前記アウターステータ２とインナーステータ４間のエアギャップＭに直線運動可能に配置され、前記マグネット８を装着するためのマグネット装着部１２と、該マグネット装着部１２から延長されて前記構成部品側に連結される連結部１４と、該連結部１４の円周方向に所定間隔を有して複数穿孔形成されたエアパス１６と、から構成される。
【００１７】
また、前記マグネットフレーム１０のマグネット装着部１２には、モータ駆動時に後述するマグネット８による渦電流損失を低減するための複数の渦電流防止ホール２６が穿孔形成され、それら渦電流防止ホール２６の上面に複数のマグネット８が円周方向に等間隔を有してそれぞれ装着される。
即ち、前記渦電流防止ホール２６は、前記マグネットフレーム１０が直線往復運動を行うとき該マグネットフレーム１０の円周方向に流れる電流のロスを遮断させることで、モータの効率低下を防止するためのもので、前記マグネット装着部１２にパンチングなどの作業により複数貫通形成されている。
このとき、前記各渦流防止ホール２６は、縦横両方向に等間隔を有して３列穿孔形成することで、前記マグネットの慣性により前記マグネットフレームに加えられる負荷を耐え得る強度を有するようにする。
【００１８】
また、前記渦電流防止ホール２６は、パンチング作業に限定されず、ドリリング加工又はダイカスト鋳造法などにより加工することもできる。
また、本発明に係るマグネットフレーム１０の第２の実施形態として、前記渦電流防止ホール２６を形成するとき、図５に示したように、所定直径を有する円形状の貫通ホール２８を縦・横方向間隔を考慮せずに、ジグザグ状をなすように横手方向に３列穿孔形成し、その他は第１の実施形態と同様に構成することもできる。
【００１９】
また、第２の実施形態の１変形例として、前記渦電流防止ホール３０を、図６に示したように、縦・横方向にほぼ等間隔を有してジグザグ状をなすように３列穿孔形成することもできる。また、第２の実施形態の他の変形例として、図７に示したように、所定直径を有する円形状の貫通ホール３２を前記マグネットフレーム１０の横手方向に３個及び２個ずつ交代に縦側に穿孔形成することができる。
【００２０】
また、本発明に係るマグネットフレーム１０の第３の実施形態として、渦電流防止ホールを、図８に示したように、所定大きさを有する四角形状の貫通ホール３４がマグネットフレーム１０の横手方向にほぼ縦・横等間隔を有して３列穿孔形成され、その他は第１の実施形態と同様に構成することもできる。
【００２１】
また、第３の実施形態の１変形例として、渦電流防止ホールを、図９に示したように、前記マグネットフレーム１０の円周横手方向に貫通ホール３６を２列穿孔形成することができるし、図１０に示したように、前記マグネットフレーム１０の円周横手方向に四角形状の貫通ホール３８を１列等間隔に穿孔形成することもできる。
【００２２】
また、本発明に係るマグネットフレーム１０の第４の実施形態として、渦電流防止ホールを、図１１に示したように、前記マグネット装着部１２に十字状の貫通ホール４０を横手方向に所定間隔を有して複数列穿孔形成し、その他は第１の実施形態と同様に構成することができる。
また、本発明に係るマグネットフレーム１０の第５の実施形態として、渦電流防止ホールを、図１２に示したように、前記マグネット装着部１２に楕円形状の貫通ホール４２を複数列穿孔形成し、その他は第１の実施形態と同様に構成することもできる。
【００２３】
また、本発明に係るマグネットフレーム１０の第６の実施形態として、渦電流防止ホールを、図１３に示したように、複数の楕円形状の貫通ホール４４を前記マグネットフレーム１０の横手方向に所定角度傾斜して穿孔形成し、その他は第１の実施形態と同様に構成することもできる。
また、本発明に係るマグネットフレーム１０の第７の実施形態として、渦電流防止ホールを、図１４に示したように、前記マグネット装着部１２に楕円形状の貫通ホール４６と円形状の貫通ホール４８とが混合して配列された形状に穿孔形成することができる。
また、本発明に係るマグネットフレーム１０の第８の実施形態として、渦電流防止ホールを、図１５に示したように、三角形状の貫通ホール５０が複数列等間隔又はランダムに配列されるように穿孔形成することができる。
【００２４】
ここで、前記渦電流防止ホールは、四角形状の貫通ホール及び楕円形状の貫通ホールが相互に混合されるように、又は四角形状の貫通ホール及び円形状の貫通ホールが相互に混合されるように穿孔形成することができるし、その他、多様な形態の貫通ホールが混合されるように穿孔形成することもできる。
【００２５】
以下、このように構成された本発明に係る往復動式モータの動作に対して説明する。
前記巻線コイル６に電源が印加されると、該巻線コイル６の周辺にフラックスが形成され、該フラックスは、前記アウターステータ２及びインナーステータ４に沿って閉ループを形成し、それらアウターステータ２とインナーステータ４間に形成されたフラックスと前記マグネット８により形成されたフラックスとの相互作用により、前記マグネット８が軸方向に直線運動を行う。
【００２６】
次いで、前記巻線コイル６に印加される電流の方向を交互に変更すると、該巻線コイル６のフラックス方向が転換されることで、前記マグネット８が直線往復運動を行う。且つ、該マグネット８の直線往復運動により、該マグネット８が装着されたマグネットフレーム１０が一緒に直線往復運動を行うことで、前記ピストンの構成部品が直線往復運動を行うようになる。
【００２７】
このとき、前記巻線コイル６に印加される電流の方向が交互に転換されることで、前記アウターステータ２とインナーステータ４間に流れるフラックスが変化し、前記マグネットフレーム１０の円周方向に追って渦電流が発生するが、該渦電流は、前記渦電流防止ホール２６により遮断される。
即ち、前記マグネットフレーム１０の円周方向に形成される複数の渦流防止ホール２６により、前記マグネット８の円周方向に流れる渦電流が遮断されることで、渦電流損失が最小化される。
【００２８】
ここで、前記渦流防止ホール２６は、前記マグネットフレーム１０の軸方向に所定個数配列されると共に、該マグネットフレーム１０の円周方向に配列される多様な形態に形成され、渦電流を遮断する役割の他にも、それ自体が前記マグネットフレーム１０を補強する役割をして、前記エアギャップＭを最小化するためにその厚さが薄く形成される前記マグネットフレーム１０を補強する。
また、前記渦流防止ホール２６は、パンチング作業により加工されるため、マグネットフレームに変形応力が少なく作用して、マグネットフレームの真円度を高く維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上説明したように、本発明に係る往復動式モータにおいては、モータ駆動時に発生する渦電流損失を低減するため、マグネットフレームのマグネット装着部に形成される渦電流防止ホールを、前記マグネットフレームの軸方向及び円周方向にそれぞれ複数形成することで、該マグネットフレームの円周方向に流れる渦電流を遮断して渦電流損失を最小化し得るという効果がある。
【００３０】
また、マグネットフレームの軸方向及び円周方向に多様な形態に複数穿孔形成されるすることで、該マグネットフレームの強度を強化する役割をし、該マグネットフレームの円形を精密に維持し得るという効果がある。
また、渦電流防止ホールがマグネットフレームを補強して、該マグネットフレームの厚さを薄く形成し得るようにすることで、エアギャップを最小化すると共にマグネットの往復運動によるマグネットフレームの変形及び破損を最小化し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の往復動式モータの構造を示した半断面図である。
【図２】従来の往復動式モータのマグネットフレームを示した斜視図である。
【図３】本発明に係る往復動式モータの構造を示した反断面図である。
【図４】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第１の実施形態を示した斜視図である。
【図５】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第２の実施形態を示した一部展開正面図である。
【図６】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第２の実施形態の１変形例を示した一部展開正面図である。
【図７】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第２の実施形態の他の変形例を示した一部展開正面図である。
【図８】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第３の実施形態を示した一部展開正面図である。
【図９】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第３の実施形態の１変形例を示した一部展開正面図である。
【図１０】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第３の実施形態の他の変形例を示した一部展開正面図である。
【図１１】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第４の実施形態を示した一部展開正面図である。
【図１２】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第５の実施形態を示した一部展開正面図である。
【図１３】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第６の実施形態を示した一部展開正面図である。
【図１４】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第７の実施形態を示した一部展開正面図である。
【図１５】本発明に係る往復動式モータのマグネットフレームの第８の実施形態を示した一部展開正面図である。
【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】
2005514887.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2005514887.tif 000014
【図１３】
2005514887.tif 000015
【図１４】
2005514887.tif 000016
【図１５】
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【国際調査報告】
2005514887.tif 000018
2005514887.tif 000019