(57)【要約】【課題】  安定した固定強度が得られ、コンパクトでありさらに解体性にも優れるコイルおよび永久磁石固定手段を備えたアクチュエータを提供すること。【解決手段】  コイル２２をヨーク２１（積層コア）に固定する止め板３５を備え、該止め板３５は、永久磁石２４を弾性力によってヨーク２１に固定する押さえ部３８を備える。詳細には止め板３５のひとつの縁部には、たわむことで弾性力を生ずる前記押さえ部３８が形成され、ヨーク２１には、同縁部の他の部位が嵌め込まれる溝３０ａと、止め板３５の他の縁部が嵌め込まれる溝３０ｂとを備え、止め板３５は、ヨーク２１に設けられた各溝３０ａ、３０ｂに嵌め込まれた状態で、コイル２２をヨーク２１に固定するとともに、押さえ部３８がたわんで永久磁石２４をヨーク２１に押しつける。【選択図】      図１
2005130646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子とを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータにおいて、
前記コイルを前記積層コアに固定する止め板を備え、
該止め板は、前記永久磁石を弾性力によって前記積層コアに固定する押さえ部を備えていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記積層コアには、前記止め板の一つの縁部が部分的に嵌め込まれる第１の溝と、前記止め板の他の縁部が嵌め込まれる第２の溝とを備え、
前記止め板の前記一つの縁部に、たわむことで弾性力を生ずる前記押さえ部と、前記第１の溝にはめ込まれる嵌合部とが形成され、
前記止め板は、前記積層コアに設けられた前記各溝に嵌め込まれることにより前記コイルを前記積層コアに固定するとともに、前記押さえ部がたわんで前記永久磁石を前記積層コアに押しつけて固定することを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記止め板が「く」の字形をなし、
前記積層コアには、前記止め板の中央の嶺部が嵌め込まれる溝が形成され、
該止め板の両方の先端部には、たわむことで弾性力を生ずる前記押さえ部と、前記コイルを押さえるコイル固定部とが形成され、
前記止め板は、前記溝に前記嶺部が嵌め込まれた状態で、前記コイル固定部が前記コイルを前記積層コアに押しつけて固定するとともに、前記押さえ部がたわんで前記永久磁石を前記積層コアに押しつけて固定することを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアアクチュエータは、バネを併用し共振させることによって少ない損失で駆動できることから、コンプレッサモータ等として利用されている。そして、このリニアアクチュエータを用いたコンプレッサは高効率である等優れた性能を発揮できることから、冷蔵庫や冷凍庫、あるいはエアコンディショナ用としての利用が期待されている。
【０００３】
リニアアクチュエータとしては、ボイスコイルモータがある。このボイスコイルモータは、永久磁石により作られた磁界の中でコイルに電流を流すことによりコイルに生じる力で駆動を行うもので、コイルを含む可動子が動く可動コイル型とも呼ばれている。また、上記可動コイル型のものに対し、永久磁石とコイルとを入れ替えた構造であって永久磁石を含む可動子が動く可動磁石型と呼ばれるものもある。
【０００４】
上記のリニアアクチュエータには、可動コイル型、可動磁石型に限らず、可動子を往復動可能に支持するボールブッシュ等の滑り軸受が使用されているものがある。ボールブッシュは、棒状のシャフトを、そのシャフトを内側に挿嵌されたブッシュにより軸方向に移動可能に支持する構造となっている。
【０００５】
リニアアクチュエータの例を図７に示して説明する。
図７のリニアアクチュエータは、可動子７１と、可動子７１の周囲に配置された固定子７２と、自らが弾性変形することにより可動子７１を固定子７２に対して往復動可能に支持する２枚の板バネ７３とを備えている。
【０００６】
可動子７１は円柱状をなし、軸方向に往復移動するシャフト８１と、シャフト８１を内側に挿嵌されてシャフト８１の軸方向の途中位置に固定された可動磁極としての鉄片８２とを備えている。
固定子８２は、ヨーク９１と、可動子７１を間に挟むように配置され、ヨーク９１の内側に固定された一対のコイル９２，９３とを備えている。コイル９２は、ヨーク９１に内側に突き出すように形成された磁極部９１ａに巻き胴９６が取り付けられ、この巻き胴９６に金属線９７が多重に巻き付けられて構成されている。コイル９３は、固定子７１を挟んで磁極部９１ａと相対する位置に形成された磁極部９１ｂに同じく巻き胴９６が取り付けられ、この巻き胴９６に金属線９７が多重に巻き付けられて構成されている。
【０００７】
磁極部９１ａの可動子７１に向かう先端面には、永久磁石９４，９５が、シャフト８１の軸方向に配列されて固定されている。磁極部９１ｂの可動子７１に向かう先端面にも、永久磁石９４，９５が、シャフト８１の軸方向に配列されて固定されている。これら永久磁石９４，９５は、同軸同径同長をなす円筒状のフェライトリング磁石からなるもので、互いに軸線方向に隣り合った状態で並べられている。
【０００８】
２枚の板バネ７３は、シャフト８１の軸方向に離間し、ヨーク９１を間に挟んで配置されている。各板バネ７３は、可動子７１をシャフト８１の先端側および後端側の２箇所で保持し、自らが弾性変形することによって可動子７１をシャフト８１の軸方向に往復動可能に支持している。
【０００９】
上記のように構成されたリニアアクチュエータの作動の仕方について説明する。コイル９２，９３に交流電流（正弦波電流、矩形波電流）を流すと、コイル９２，９３に所定方向の電流が流れる状態では、磁束が、永久磁石９４においてＳ極からＮ極に導かれることにより、ヨーク９１の外周部、磁極部９１ａ、永久磁石９４、鉄片８２、シャフト８１、ヨーク９１の外周部の順に循環する磁束ループが形成される。その結果、可動子７１には、シャフト８１の後端から先端に向かう軸方向に力が作用し、可動子７１はその力に押されて同方向に移動する。一方、コイル９２，９３に上記所定方向とは逆方向の電流が流れる状態では、磁束が、永久磁石９５においてＳ極からＮ極に導かれることにより、ヨーク９１の外周部、磁極部９１ａ、永久磁石９５、鉄片８２、シャフト８１、ヨーク９１の外周部の順に循環する磁束ループが形成される。その結果、可動子７１には、シャフト８１の先端から後端に向かう軸方向に力が作用し、可動子７１はその力に押されて同方向に移動する。
可動子７１は、交流電流によるコイル９２，９３への電流の流れの方向が交互に変化することにより以上の作動を繰り返し、固定子７２に対してシャフト８１の軸方向に往復動することになる。
【特許文献１】特開２００３−２５０２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
リニアアクチュエータにおいては、永久磁石およびコイルを固定するための手段として、安定した固定強度で固定できること、コンパクトであること、さらに安価であること、という条件を満たす必要である。
従来においては永久磁石及びコイルは接着により固定されているが、接着では固定強度（接着強度）の安定化が困難であり、作業性も悪いという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、安定した固定強度が得られ、コンパクトでありさらに解体性にも優れるコイルおよび永久磁石固定手段を備えたアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明においては上記の課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に記載の発明は、可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子とを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータにおいて、前記コイルを前記積層コアに固定する止め板を備え、該止め板は、前記永久磁石を弾性力によって前記積層コアに固定する押さえ部を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、止め板がコイルを固定するとともに、止め板の弾性力により永久磁石をも固定する。止め板はアクチュエータの空き空間に収まるように構成する。解体時には止め板をとりはずすことで、コイルおよび永久磁石を容易に取り外すことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリニアアクチュエータにおいて、前記積層コアには、前記止め板の一つの縁部が部分的に嵌め込まれる第１の溝と、前記止め板の他の縁部が嵌め込まれる第２の溝とを備え、前記止め板の前記一つの縁部に、たわむことで弾性力を生ずる前記押さえ部と、前記第１の溝にはめ込まれる嵌合部とが形成され、前記止め板は、前記積層コアに設けられた前記各溝に嵌め込まれることにより前記コイルを前記積層コアに固定するとともに、前記押さえ部がたわんで前記永久磁石を前記積層コアに押しつけて固定することを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、止め板の一つの縁部を、一部分だけ独立してたわむことができるようにして押さえ部とする。押さえ部が形成されていない部位（嵌合部）と止め板の他の縁部とを積層コアの溝にそれぞれ嵌め込むと共に、押さえ部をたわませて積層コアの所定位置に配置された永久磁石を押しつけ、固定する。解体時には止め板を溝から取り外せばよい。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のリニアアクチュエータにおいて、前記止め板が「く」の字形をなし、前記積層コアには、前記止め板の中央の嶺部が嵌め込まれる溝が形成され、該止め板の両方の先端部には、たわむことで弾性力を生ずる前記押さえ部と、前記コイルを押さえるコイル固定部とが形成され、前記止め板は、前記溝に前記嶺部が嵌め込まれた状態で、前記コイル固定部が前記コイルを前記積層コアに押しつけて固定するとともに、前記押さえ部がたわんで前記永久磁石を前記積層コアに押しつけて固定することを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、先端部の一部に形成された押さえ部をたわませて積層コアに配置された永久磁石を押しつけ、先端部の他の部位は、コイル固定部として、コイルに対して押しつけられて該コイルを固定する。解体時には止め板を溝から取り外せばよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、止め板によってコイルを安定して固定することができ、押さえ部の弾性によって永久磁石を安定した固定強度で固定することができる。また積層コア内の空間を有効利用することでコンパクトであり、モータサイズが大きくならない。また、解体性にも優れ、解体した部品をそのまま再利用可能である。さらに、接着に比べて作業性に優れるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係るリニアアクチュエータの第１実施形態について、図を用いて説明する。なお、以下においては、固定子の要部の構造について説明し、可動子については説明を省略する。
図１に示したリニアアクチュエータ１の固定子２は、不図示のシャフトの軸方向から見ると外形が円形をなし内側が筒抜けになったヨーク（積層コア）２１と、可動子を間に挟むように配置され、ヨーク２１の内側に固定された一対のコイル２２，２３とを備えている。図２にヨーク２１の正面図を示した。図におけるヨーク２１の内側下部には、ヨーク２１の中心軸に向かって突き出すように磁極部２１ａが形成されており、コイル２２が有する巻き胴２６が取り付けられている（図１）。この巻き胴２６に金属線２７が多重に巻き付けられてコイル２２が構成されている。同様にヨーク２１の内側上部には、磁極部２１ａと相対する位置に磁極部２１ｂが形成されており、コイル２３が有する巻き胴２６が取り付けられている。この巻き胴２６に金属線２７が多重に巻き付けられてコイル２３が構成されている。
【００２０】
さらにヨーク２１の構成を具体的に説明すると、図２において符号３０、３１は磁極部２１ａの両側に設けられたコイル２２を収容するコイル収容部である。磁極部２１ｂの両側にも同様にコイル収容部３２，３３が設けられている。各コイル収容部３０，３１，３２，３３の磁極部２１ａ、２１ｂ側の側壁には、溝３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ（第１の溝）が設けられている。各コイル収容部３０，３１，３２，３３の外径側の側壁には、溝３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ（第２の溝）が設けられている。溝３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａと溝３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの位置は、各コイル収容部３０，３１，３２，３３にコイル２２，２３が収容された場合にコイル２２，２３に隠れずにわずかに露出する位置となっている。
【００２１】
磁極部２１ａ、２１ｂの可動子に向かう先端面には、それぞれ永久磁石２４が配設されている。図１のように、これら永久磁石２４はそれぞれ同軸同径同長をなす円筒状のフェライトリング磁石２４ａ、２４ｂが軸線方向に隣り合った状態で組み合わせられたものである。これら永久磁石２４ａ、２４ｂは、軸線方向に直交する方向に磁極を並べたラジアル異方性のもので、互いの磁極の並びを逆にしている。具体的には、永久磁石２４ａは、Ｎ極が外径側に、Ｓ極が内径側に配置されており、他方の永久磁石２４ｂは、Ｎ極が内径側に、Ｓ極が外径側に配置されている。
図２のように磁極部２１ａ、２１ｂの先端面に配設された永久磁石２４の両端縁２４ｃは、コイル２２、２３よりもヨーク２１内側に突き出た状態となっている。
【００２２】
図１において、符号３５、３６は止め板であり、コイル２２をコイル収容部３０，３１に固定するとともに、永久磁石２４を磁極部２１ａの先端面に押さえつけている。
本止め板３５の詳細な構成について図３を用いて説明する。なお、止め板３６の構成は止め板３５と同じであり、以下においては止め板３５について説明する。
止め板３５の一つの縁部３７には、該縁部３７から止め板３５の中央部に向かってスリット３７ａ、３７ｂが形成されている。スリット３７ａ、３７ｂに挟まれた間の部位が、たわむことで弾性力を生ずる押さえ部３８とされている。スリット３７ａ、３７ｂに対して両側の部位は、溝３０ａに嵌め込まれる嵌合部３９ａ、３９ｂとなっている。スリット３７ａ、３７ｂが形成されていることで、押さえ部３８は嵌合部３９ａ、３９ｂと独立してたわむことができるようになっている。また縁部３７と対向する他の縁部は溝３０ｂに嵌め込まれる嵌合部４０となっている。
【００２３】
次に本リニアアクチュエータの組み立てについて説明する。まずコイル２２をコイル収容部３０，３１に収容し、永久磁石２４を磁極部２１ａの先端面に配置する。次に止め板３５の嵌合部３９ａ、３９ｂを溝３０ａに嵌め込み、止め板３５の他縁の嵌合部４０を溝３０ｂに嵌め込む。これによりコイル２２が固定される。また、このときコイル２２の端面よりも突き出た永久磁石２４の縁部２４ｃを、押さえ部３８と磁極部２１ａとの間で挟み込む。そして押さえ部３８は弾性力によって永久磁石２４を磁極部２１ａに固定する。
換言すると、止め板３５の固定の際に、押さえ部３８が永久磁石２４の縁部２４ｃと干渉するようにその寸法が設定されている。
また、止め板３６も止め板３５と同様に、溝３１ａ、３１ｂに嵌め込まれ、コイル２２と永久磁石２４の他側の縁部２４ｃを固定する。
なお図示は省略したが、図面の上方のコイル２３および磁極部２１ｂの先端面に設けられた永久磁石２４についても、止め板２５，２６と同一の構造の他の二つの止め板によって固定される。
【００２４】
以上のように、本実施形態のリニアアクチュエータにおいては、止め板３５，３６によってコイル２２，２３をコイル収容部３０，３１、３２，３３に安定した強度で固定することができ、かつ、永久磁石２４を安定した強度で固定することができる。また止め板３５，３６はアクチュエータの空き空間に設置されるから、モータサイズを大きくすることもない。また、止め板３５，３６を溝３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ…に嵌め込むだけでよいから作業性がよく、さらに解体時には止め板３５，３６を溝からはずせば容易に解体することができ、解体した部品をそのまま再利用することができる。
【００２５】
次に、本発明に係るリニアアクチュエータの第２実施形態について、図を用いて説明する。なお、以下においては、上記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態においては、上記第１実施形態の計４枚の止め板３５，３６にかえて、図４，図５の一対の止め板５０，５１が用いられる。以下、止め板５０について詳細に説明するが、止め板５１も同一の構造であり、説明を省略する。
止め板５０は、「く」の字形に形成された弾性体（板バネ）であり、図面における下方の先端部５２には、該先端部５２から止め板５０の中央部に向かってそれぞれ二つのスリット５２ａ、５２ｂが形成されている。
スリット５２ａ、５２ｂに挟まれた間の部位は、たわむことで弾性力を生ずる押さえ部５４とされている。スリット５２ａ、５２ｂに対して両側の縁部は、後述のようにコイル２２を押さえつけるコイル固定部５５ａ、５５ｂとなっている。スリット５２ａ、５２ｂが形成されていることで、押さえ部５４はコイル固定部５５ａ、５５ｂと独立してたわむことができるようになっている。
なお、図面における上方の先端部５３側も先端部５２と同じ構成となっており、スリットが形成され、押さえ部が設けられている。
【００２６】
ヨーク２１の内壁両側には、両コイル２２，２３に対して中間の位置に、止め板５０，５１の中央部の嶺部５６が嵌め込まれる溝５８、５９が設けられている。
なお、本第２実施形態のヨーク２１の構造は第１実施形態のヨーク２１と同じであるが、第１の実施形態を実現するためには溝５８、５９は必要ない。同様に第２の実施形態を実現するためには溝３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂは必要ない。しかしこれら溝が設けられていても余分なスペースが必要となるものではなく、双方の実施形態が可能となるという利点がある。
【００２７】
次に、本リニアアクチュエータの組み立てについて説明する。まずコイル２２をコイル収容部３０，３１に収容し、永久磁石２４を磁極部２１ａの先端面に配置する。次に止め板５０の嶺部５６を溝５８に嵌め込み、また、止め板５０のコイル固定部５５ａ、５５ｂの先端を溝３０ａに嵌め込む。このときコイル２２の端面よりも突き出た永久磁石２４の縁部２４ｃを、押さえ部５４と磁極部２１ａとの間で挟み込む。これにより永久磁石２４は押さえ部５４の弾性力によって磁極部２１ａに固定される。
換言すると、止め板５０の固定の際に、押さえ部５４が永久磁石２４の縁部２４ｃと干渉するようにその寸法が設定されている。
また、コイル固定部５５ａ、５５ｂは、コイル２２に接触し、止め板５０の弾性力によってコイル２２を固定する。
また、止め板５１も止め板５０と同様に、溝３１ａ、５９に嵌め込まれ、コイル２２と永久磁石２４の他側の縁部２４ｃを固定する。
さらに、図示は省略したが、図面上方においても、止め板５０，５１の他側の先端部が溝３２ａ、３３ａにはめ込まれ、コイル２３と永久磁石２４が固定される。
【００２８】
次に、コイル固定部５５ａ、５５ｂについてより詳細に説明する。自然状態におけるコイル固定部５５ａ、５５ｂを図６の符号５５ａ′、５５ｂ′として示した。自然状態では、コイル固定部５５ａ′、５５ｂ′の先端からわずかに内側の部位は図の符号Ａ′のように外方に膨出している。縁部５５ａ、５５ｂの先端を溝３０ａに嵌め込む際に膨出部Ａ′を符号Ａのように押さえ込みつつ止め板５０をはめ込む。したがってはめ込まれた状態では、符号Ａの部位がＡ′の状態に復元すべく弾性力Ｆ１をコイル２２に与える。これによりコイル２２が固定される。
また押さえ部５４はたわみによる弾性力Ｆ２を永久磁石２４に与え、永久磁石２４が押さえ部５４と磁極部２１ａとの間に固定される。
【００２９】
以上のように、本実施形態のリニアアクチュエータにおいては、止め板５０，５１によってコイル２２，２３をコイル収容部３０，３１、３２，３３に安定した強度で固定することができ、かつ、永久磁石２４を安定した強度で固定することができる。また止め板５０，５１はアクチュエータの空き空間に設置されるから、モータサイズを大きくすることもない。また、止め板５０，５１を溝５８，５９に嵌め込むだけでよいから作業性がよく、さらに解体時には止め板５０，５１を溝からはずせば容易に解体することができ、解体した部品をそのまま再利用することができる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、コイル固定部５５ａ、５５ｂは膨出部Ａがコイル２２を押さえつけて固定している。このような膨出部Ａを上記第１実施形態に対して適用してもよい。
また、本実施形態ではコイル固定部５５ａ、５５ｂの先端が溝３０ａにはめ込まれている。しかし、止め板５０の弾性力のみでコイル固定部５５ａ、５５ｂがコイル２２，２３に押しつけられるようにすれば、コイル固定部５５ａ、５５ｂの先端が溝３０ａにはめ込まれてなくともよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態として示したリニアアクチュエータの固定子の斜視図である。
【図２】同リニアアクチュエータのヨーク正面図である。
【図３】同リニアアクチュエータの固定子の組み立てについて説明した斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態として示したリニアアクチュエータの固定子の斜視図である。
【図５】同リニアアクチュエータの固定子の組み立てについて説明した斜視図である。
【図６】同リニアアクチュエータの止め板の固定状態について示した部分正面図である。
【図７】従来のリニアアクチュエータについて説明した斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  リニアアクチュエータ
２  固定子
２１  ヨーク（積層コア）
２２、２３  コイル
３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ  溝（第１の溝）
３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ  溝（第２の溝）
２４  永久磁石
３５、３６  止め板
３７  縁部
３８  押さえ部
３９ａ、３９ｂ  嵌合部
５０，５１  止め板
５４  押さえ部
５５ａ、５５ｂ  コイル固定部
５６  嶺部
５８、５９  溝
【図１】
2005130646.tif 000003
【図２】
2005130646.tif 000004
【図３】
2005130646.tif 000005
【図４】
2005130646.tif 000006
【図５】
2005130646.tif 000007
【図６】
2005130646.tif 000008
【図７】
2005130646.tif 000009