(57)【要約】【課題】リニアアクチュエータのヨーク構造において、薄板鋼板をＣ型やＥ型に型取りをしたコアを周方向に配列し外部積層鉄心を構成したものを組み立てる際、内部積層鉄心との同心度すなわちギャップ部の間隔を高精度に保つことや、モータコアの構造体としての剛性を確保することが困難であるという課題があった。【解決手段】外部積層鉄心は薄板鋼板を周方向に積層したラジアル積層体からなり、そのラジアル積層体両端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが環状をなして形成されており、その環状をなした突起もしくは環状をなした凹みに対応した環状の突起もしくは凹みを有した中空円形端板を嵌合させることで、ラジアル積層体を容易に組み立てることができるとともに、モータコアの構造体としての剛性や寸法精度を確保することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも内周面に一つのスロットを有する環状の外部積層鉄心と、前記スロットに巻線を施したコイル部と、前記外部積層鉄心の内周面に沿って振動する永久磁石と、この永久磁石を支持する可動体と、前記可動体の内側に筒状の内部積層鉄心とを備えたリニアアクチュエータにおいて、前記コイル部を施した前記外部積層鉄心は薄板鋼板を周方向に積層したラジアル積層体からなり、そのラジアル積層体両端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが環状をなして形成されており、その環状をなした突起もしくは凹みに対応した環状の突起もしくは凹みを有した中空円形端板を嵌合させたことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記外部積層鉄心において、薄板鋼板を周方向に積層したラジアル積層体からなる筒状のヨーク部と薄板鋼板を周方向に積層したラジアル積層体からなる筒状のティース部に分割した構成で、前記筒状のヨーク部両端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが形成され、また前記筒状のティース部片端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが形成され、またはヨーク部とティース部のどちらか一方の端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが形成されたことを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記中空円形端板は非磁性体であることを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記中空円形端板は固有抵抗値の高い材料であることを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４いずれか一項に記載のリニアアクチュエータを使用した電動圧縮機。
【請求項６】
請求項５記載の電動圧縮機を使用した冷凍サイクルを備えた機器。
【請求項７】
請求項１から請求項４いずれか一項に記載のリニアアクチュエータを備えた携帯電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばリニアモータ、リニア発電機、電磁弁などのリニアアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５を用いて、従来のリニアモータを説明する。このリニアモータは、薄板鋼板を金型で打ち抜いて型取りをしたＥ型コアを多数枚、中心軸のまわりに放射状に向けて筒状を形成させたヨーク部２０を形成させ、このヨーク部２０のスロット部２１に巻回したコイル２２を備えたインナーヨーク２３と、長方形をなす薄板鋼板を金型で打ち抜いて型取りをしたＩ型コアを多数枚、中心軸のまわりに放射状に向けて筒状を形成させたアウターヨーク２４、そしてインナーヨーク２３とアウターヨーク２４の間のギャップ部２５に永久磁石片２６、永久磁石片２７とこの永久磁石片２６、永久磁石片２７を支持する可動体２８から構成されている。なおこれら永久磁石片２６、永久磁石片２７は半径方向に着磁されており、その磁極の向きは例えば永久磁石片２６のインナーヨーク側がＮ極であれば、永久磁石片２７のインナーヨーク側がＳ極となるように、永久磁石片の磁極がそれぞれ反対に可動体２８に固定されている。以上の構成のリニアモータではコイル２２に電流を流すことで発生する磁束の流れは矢印で示した磁路を形成する。そのためコイル２２に流す電流の向きを切り換えることで、コイル２２から発生する磁束の流れる方向が変わり、その磁束変化に従って永久磁石片２６、永久磁石片２７が吸引反発を繰り返して軸方向に往復運動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の薄板鋼板を金型で打ち抜いて型取りをしたＣ型やＥ型コアを多数枚、中心軸のまわりに放射状に向けて筒状を形成させたラジアル積層体では、複数の薄板鋼板の主面を相対するように周方向に積層し、筒状態としたラジアル積層体であって、隣り合う薄板鋼板は積層コア外周側の上部で重なり下部で離れる、または、積層コア外周側の下部で重なり上部で離れた形態で、隣り合う薄板鋼板を連結しながら外部積層鉄心もしくは内部積層鉄心を構成している。この状態ではこれら外部積層鉄心または内部積層鉄心は柔軟性を有したラジアル積層体であり、モータを構成するコア部分としての剛性や寸法精度は十分必要とする性能が得られない。そのためモータのコア部分としての外部積層鉄心もしくは内部積層鉄心を形成するためには、例えば最外周を円筒状のフレームで覆うなどして柔軟性を有したラジアル積層体を形状規制し強度や寸法精度を確保することが必要であったが、ラジアル積層体の最外径をフレーム内径に精度良く嵌合させることは非常に困難であり、また組み立てにおいてもフレーム内周面に隙間無く沿わせることが必要なため、内径側から外径側への張りなど調整することが困難であった。
【０００４】
本発明は、これらの課題を鑑み、ラジアル積層体を容易に組み立てることができるとともに、構造体としての剛性や寸法精度を確保した薄板鋼板の積層体を用いたリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は少なくとも内周面に一つのスロットを有する環状の外部積層鉄心と、前記スロットに巻線を施したコイル部と、前記外部積層鉄心の内周面に沿って振動する永久磁石と、この永久磁石を支持する可動体と、前記可動体の内側に筒状の内部積層鉄心とを備えたリニアアクチュエータであって、前記コイル部を施した前記外部積層鉄心は薄板鋼板を周方向に積層したラジアル積層体からなり、そのラジアル積層体両端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが環状をなして形成されており、その環状をなした突起もしくは凹みに対応した環状の突起もしくは凹みを有した中空円形端板を嵌合させることで、ラジアル積層体を容易に組み立てることができるとともに、構造体としての剛性や寸法精度を確保することができる。
【０００６】
また本発明は、少なくとも内周面に一つのスロットを有する環状の外部積層鉄心において、薄板鋼板を周方向に積層したラジアル積層体からなる筒状のヨーク部と薄板鋼板を周方向に積層したラジアル積層体からなる筒状のティース部に分割した構成で、前記筒状のヨーク部両端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが形成され、また前記筒状のティース部両端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが形成され、またはヨーク部とティース部のどちらか一方の端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが形成されており、その環状をなした突起もしくは凹みに対応した環状の突起もしくは凹みを有した中空円形端板を嵌合させることで、ラジアル積層体を容易に組み立てることができるとともに、構造体としての剛性や寸法精度を確保することができ、またヨーク部とティース部が分離していることから、中空円形端板を基準に各部材を順次組み上げることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本件発明は、少なくとも内周面に一つのスロットを有する環状の外部積層鉄心と、前記スロットに巻線を施したコイル部と、前記外部積層鉄心の内周面に沿って振動する永久磁石と、この永久磁石を支持する可動体と、前記可動体の内側に筒状の内部積層鉄心とを備えたリニアアクチュエータにおいて、前記コイル部を施した前記外部積層鉄心は薄板鋼板を周方向に積層したラジアル積層体からなり、そのラジアル積層体両端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが環状をなして形成されており、その環状をなした突起もしくは凹みに対応した環状の突起もしくは凹みを有した中空円形端板を嵌合させたものである。
【０００８】
また、前記外部積層鉄心において、薄板鋼板を周方向に積層したラジアル積層体からなる筒状のヨーク部と薄板鋼板を周方向に積層したラジアル積層体からなる筒状のティース部に分割した構成で、前記筒状のヨーク部両端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが形成され、また前記筒状のティース部片端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが形成され、またはヨーク部とティース部のどちらか一方の端面に少なくとも一箇所の突起もしくは凹みが形成し、その環状をなした突起もしくは凹みに対応した環状の突起もしくは凹みを有した中空円形端板を嵌合させたものである。
【０００９】
また、中空円形端板の材質を非磁性体で構成したものである。
【００１０】
また、中空円形端板の材質を固有抵抗値の高い材料で構成したものである。
【００１１】
また、本願のリニアアクチュエータを使用し電動圧縮機としたものである。
【００１２】
また、前記電動圧縮機を使用し冷凍サイクルを備えた機器としたものである。
【００１３】
また、前記リニアアクチュエータを備え携帯電子機器としたものである。
【００１４】
【実施例】
次に本発明の特徴である外部積層鉄心の構造についてそれぞれ図面を参照して説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１に示すように外部積層鉄心１は薄板鋼板をＥ型に型取りをして、隣り合う薄板鋼板の積層コア外周側の上部をレーザ溶接で重なるようにし、その下部は溶接せず離れさせる。次にこの鋼板と次の鋼板のコア外周側の下部をレーザ溶接で重なるようにして、その上部は溶接せずに離れさせる。この状態を繰り返し、隣り合う薄板鋼板を連結させて円筒状のラジアル積層体をなす。内部積層鉄心４は薄板鋼板をＩ型に型取りをして、隣り合う薄板鋼板の積層コア外周側の上部をレーザ溶接で重なるようにし、その下部は溶接せず離れさせる。また、積層コア外周側の下部をレーザ溶接で重なるようにして、その上部は溶接せずに離れさせる。この状態を繰り返し、隣り合う薄板鋼板を連結させて円筒状のラジアル積層体をなす。この外部積層鉄心１と同心円上内側に内部積層鉄心４を配置し、両者が形成するギャップ部５に、永久磁石２を保持させた振動体３を挿入する。また外部積層鉄心１のスロット部には銅線を巻回したコイル部６を設ける。このコイル部６に電流を流し発生する磁束で振動体が軸方向に動く。このように外部積層鉄心１と内部積層鉄心４で形成されるギャップ部５は永久磁石２を保持させた振動体３が可動するため、このギャップ部５は均等なギャップを形成する必要がある。ところがこの外部積層鉄心１は前述のように薄板鋼板を周方向に積層したラジアル積層体の状態ではモータのコアとして柔軟性があり、内周面側に永久磁石２を保持した振動体３と内部積層鉄心４を配置するためには、均等なギャップが確保できるように、内周面の真円度および直角度を出すことが必要となる。そこで、中空円形端板７に設けた環状の突起部８は外部積層鉄心１の両端面に設けた環状の凹み９が嵌合することで、周方向の位置が規制されて真円を形成するとともに、中空円形端板７の上端面と外部積層鉄心１の下端面が対向する面において直角方向の位置規制と、構造体としての剛性を持たせることができる。なお、中空円形端板７に設けた環状の突起部８は、環状の凹みでもよく、その際は嵌合する相手方の外部積層鉄心１の両端面に設けた環状の凹み９は突起形状としてもよい。
【００１６】
（実施例２）
図２に示すように外部積層鉄心１８は薄板鋼板をＴ型に型取りして隣り合う薄板鋼板の積層コア外周側の上部をレーザ溶接で重なるようにし、その下部は溶接せず離れさせる。また、積層コア外周側の下部をレーザ溶接で重なるようにして、その上部は溶接せずに離れさせる。この状態を繰り返し、隣り合う薄板鋼板を連結させて円筒状のラジアル積層体であるヨーク部１０と、Ｌ型に型取りして隣り合う薄板鋼板の積層コア外周側の上部をレーザ溶接で重なるようにし、その下部は溶接せず離れさせる。また、積層コア外周側の下部をレーザ溶接で重なるようにして、その上部は溶接せずに離れさせる。この状態を繰り返し、隣り合う薄板鋼板を連結させて円筒状のラジアル積層体であるティース部１１およびティース部１２で構成する。ヨーク部１０はその端面に凹み１６が設けてあり、またティース部１１およびティース部１２は凹み１７がそれぞれの端側に設けてある。これら凹みは中空円形端板１３に設けてある突起１４と突起１５に嵌合する構造になっている。まず、中空円形端板１３の突起１４はヨーク部１０の凹み１６と嵌合される。また、中空円形端板１３の突起１５はティース部１１およびティース部１２の凹み１７と嵌合される。これらを中空円形端板１３の突起１４および突起１５を基準として組み上げることによって、それぞれの部材が同心円上に精度良く組み立てられると同時に、二枚の中空円形端板ですべての位置が規制されることから、構造体としての強度も確保することができる。なお、ヨーク部１０の凹み１６やティース部１１およびティース部１２の凹み１７は両方が突起の形状であっても良く、また凹みと突起の組み合わせでも良く、その際は嵌合する相手方の中空円形端板１３に設けた突起１５は、相手方の形状と嵌合できる形状をなしている。
【００１７】
（実施例３）
また、前記の中空円形端板７および中空円形端板１３に非磁性材料を用いることによって、磁気回路上振動体３を可動させるのに必要となる領域以外に磁束が引き寄せられないようにでき、磁気利用効率を低下することなく、積層鉄心としての組み立て精度や剛性を向上することができる。
【００１８】
（実施例４）
また、前記中空円形端板７および中空円形端板１３に固有抵抗の高い材料を用いることによって、コイル部６から発生する磁界によって生じる渦電流を抑制することができる。
【００１９】
（実施例５）
図３に本願リニアアクチュエータを使用した電動圧縮機の一実施例を示す。このリニアアクチュエータを使用することで信頼性の高い電動圧縮機が得られる。また、この電動圧縮機を使用した冷凍サイクルを備えることで機器の信頼性を向上することが可能となる。
【００２０】
（実施例６）
図４に本願リニアアクチュエータを使用した携帯電子機器の一実施例を示す。図４には携帯電話の説明用の断面図が示されている。中央の基板にこのリニアアクチュエータを搭載した振動素子が使用されている。このリニアアクチュエータを使用することで信頼性の高い携帯電子機器が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
前記実施例から明らかなように、本発明に係るリニアアクチュエータの積層鉄心構造については、外部積層鉄心の端面に環状の突起または環状の凹みを設け、その部分と嵌合する環状をなす凹みまたは環状をなす突起を設けた中空円形端板とを組み合わせることによって、内部積層鉄心との同心度すなわちギャップ部の間隔を高精度に保つことができるとともに、構造体としての剛性を確保することができるという効果を有する。
【００２２】
また、このリニアアクチュエータを使用することで信頼性の高い電動圧縮機が得られる。また、この電動圧縮機を使用した冷凍サイクルを備えることで機器の信頼性を向上することが可能となる。
【００２３】
また、このリニアアクチュエータを使用することで信頼性の高い携帯電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るリニアアクチュエータの積層鉄心部分の断面図
【図２】本発明の実施例２に係るリニアアクチュエータの外部積層鉄心部分をヨーク部とティース部に分割した積層鉄心部分の断面図
【図３】本発明の実施例５に係る本願リニアアクチュエータを使用した電動圧縮機の説明図
【図４】本発明の実施例６に係るリニアアクチュエータを使用した携帯電子機器の一実施例を示す説明図
【図５】従来の積層鉄心部断面図
【符号の説明】
１　外部積層鉄心
７　中空円形端板
８　突起部
９　凹み
【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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