(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外周ヨークと前記外周ヨークの内側に所定空隙を隔てて配置される筒状の内周ヨークを有するリニアモータの固定子であって、
前記内周ヨークは柱状の保持部材、
前記保持部材の外面に形成された複数の取付面に夫々固定される複数個の積層ブロック体とを備え、
前記各積層ブロック体は中心に向かって凸状に屈曲した磁性鋼板を放射方向に積層して形成されることを特徴とする、リニアモータの固定子。
【請求項２】
前記各積層ブロック体を構成する前記磁性鋼板は断面形状が円弧状、く字状若しくはコ字状に屈曲形成されている、請求項１記載のリニアモータの固定子。
【請求項３】
前記保持部材は磁性体で構成される、請求項１または２記載のリニアモータの固定子。
【請求項４】
前記積層ブロック体はビスまたは接着剤により前記保持部材の前記取付面に夫々固定される、請求項１ないし３のいずれかに記載のリニアモータの固定子。
【請求項５】
筒状の外周ヨークと前記外周ヨークの内側に所定空隙を隔てて配置される筒状の内周ヨークを有するリニアモータの固定子であって、
前記内周ヨークはその周辺部に中心に対して放射状に設けられる複数の略平行なスリット状の穴を有する磁性鋼板、および
前記磁性鋼板を積層して得る貫通した複数の穴を有する柱状の積層体を備えることを特徴とする、リニアモータの固定子。
【請求項６】
筒状の外周ヨークと前記外周ヨークの内側に所定空隙を隔てて配置される筒状の内周ヨークを有するリニアモータの固定子であって、
前記内周ヨークはその周辺部に中心に対して放射状に設けられる複数の略平行なスリット状の貫通した穴を有する柱状の磁性金属体から成ることを特徴とする、リニアモータの固定子。
【請求項７】
前記内周ヨークの前記貫通した複数の穴にさらに磁性材料を含む、請求項５または６記載のリニアモータの固定子。
【請求項８】
前記磁性材料は合成樹脂材に磁性粉末を混入してなる、請求項７記載のリニアモータの固定子。
【請求項９】
筒状の外周ヨークと前記外周ヨークの内側に所定空隙を隔てて配置される筒状の内周ヨークを有するリニアモータの固定子において、
（ａ）前記内周ヨークは外面に取付面を複数個形成した柱状の保持部材を製作する工程、
（ｂ）湾曲した磁性薄板を放射方向に積層して形成される複数個の積層ブロック体を製作する工程、
（ｃ）前記保持部材の前記取付面に前記複数個の積層ブロック体を夫々固定する工程とを備えることを特徴とする、リニアモータの固定子の製造方法。
【請求項１０】
筒状の外周ヨークと前記外周ヨークの内側に所定空隙を隔てて配置される筒状の内周ヨークを有するリニアモータの固定子において、
（ａ）前記内周ヨークはその周辺部に中心に対して放射状に設けられる複数の略平行なスリット状の穴を有した磁性鋼板を製作する工程、および
（ｂ）前記磁性鋼板を軸方向に積層して複数の穴が貫通するように固定して柱状の積層体を製作する工程とを備えることを特徴とする、リニアモータの固定子の製造方法。
【請求項１１】
（ｃ）前記貫通している複数の穴に磁性材料を充填する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１０記載のリニアモータの固定子の製造方法。
【請求項１２】
筒状の外周ヨークと前記外周ヨークの内側に所定空隙を隔てて配置される筒状の内周ヨークを有するリニアモータの固定子において、
（ａ）前記内周ヨークは柱状の磁性金属体を製作する工程、および
（ｂ）前記磁性金属体に軸方向の中心に対してその周辺部に放射状に配置されかつ軸方向に貫通する複数の略平行なスリット状の穴を製作する工程とを備えることを特徴とする、リニアモータの固定子の製造方法。
【請求項１３】
（ｃ）前記貫通する複数のスリット状の穴に磁性材料を充填する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１２記載のリニアモータの固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、リニアモータの固定子およびその製造方法に関し、特にたとえば往復動式圧縮機を駆動するリニアモータの固定子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種リニアモータは、例えば特開平１０−１４６０３７号公報［Ｈ０２Ｋ  ３３／１８］に開示されている。このモータは、図１１の（ａ）および（ｂ）に概略を示す様に、巻鉄心からなる筒状の外周ヨーク１と、この外周ヨーク１と所定空隙を隔てて外周ヨーク１の内側に設けた巻鉄心からなる筒状の内周ヨーク２と、外周ヨーク１と内周ヨーク２の端面に密着して外周ヨーク１と内周ヨーク２を接続一体化する積層鋼板からなる一対のサイドヨーク３、３と、外周ヨーク１の内側に固着した永久磁石４と、この永久磁石４と内周ヨーク２間の空隙５に配置した可動コイル６と、この可動コイル６を支持するコイル支持体７と接続一体化し内周ヨーク２内を軸方向に変位するシャフト８とから構成されている。
【０００３】
すなわち、リニアモータの固定子を構成する外周ヨーク１、内周ヨーク２はいずれも巻鉄心で形成され、またこれら両ヨーク１、２の端面に密着して接続一体化するサイドヨーク３は積層鋼板で形成されているので、渦電流による損失を低減し、その結果モータ効率が向上する利点はある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構造においても、外周ヨーク１および内周ヨーク２が巻鉄心により構成されている関係で、磁束が鋼板に対して直角に流れる部分が円周前面とサイドヨークとの接合付近で生じることになり、渦電流損が大きくなり、また組み立て製造が非常に煩雑で面倒となりコスト的にも高くなるという新たな問題がある。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、組み立て製造が容易でコスト的にも安価となり、しかも渦電流損を低減して効率の良いリニアモータの固定子およびその製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、筒状の外周ヨークと外周ヨークの内側に所定空隙を隔てて配置される筒状の内周ヨークを有するリニアモータの固定子であって、内周ヨークは柱状の保持部材、保持部材の外面に形成された複数の取付面に夫々固定される複数個の積層ブロック体とを備え、各積層ブロック体は中心に向かって凸状に屈曲した磁性鋼板を放射方向に積層して形成されることを特徴とする、リニアモータの固定子である。
【０００７】
また、この発明は、筒状の外周ヨークと外周ヨークの内側に所定空隙を隔てて配置される筒状の内周ヨークを有するリニアモータの固定子であって、内周ヨークはその周辺部に中心に対して放射状に設けられる複数の略平行なスリット状の穴を有する磁性鋼板、および磁性鋼板を積層して得る貫通した複数の穴を有する柱状の積層体を備えることを特徴とする、リニアモータの固定子である。
【０００８】
また、この発明は、筒状の外周ヨークと外周ヨークの内側に所定空隙を隔てて配置される筒状の内周ヨークを有するリニアモータの固定子において、（ａ）内周ヨークは外面に取付面を複数個形成した柱状の保持部材を製作する工程、（ｂ）湾曲した磁性薄板を放射方向に積層して形成される複数個の積層ブロック体を製作する工程、（ｃ）保持部材の取付面に複数個の積層ブロック体を夫々固定する工程とを備えることを特徴とする、リニアモータの固定子の製造方法である。
【０００９】
さらに、この発明は、筒状の外周ヨークと外周ヨークの内側に所定空隙を隔てて配置される筒状の内周ヨークを有するリニアモータの固定子において、（ａ）内周ヨークはその周辺部に中心に対して放射状に設けられる複数の略平行なスリット状の穴を有した磁性鋼板を製作する工程、および（ｂ）磁性鋼板を軸方向に積層して複数の穴が貫通するように固定して柱状の積層体を製作する工程とを備えることを特徴とする、リニアモータの固定子の製造方法である。
【００１０】
【作用】
筒状の外周ヨークとこの外周ヨークと所定空隙を隔ててその内側に配置される筒状の内周ヨークとでリニアモータの固定子を構成する場合、特に外周ヨークの内側に位置する内周ヨークを、柱状の保持部材の各取付面に中心に向かって湾曲した磁性鋼板を放射状に積層して形成される複数個のブロック体を固定してなるもので、従来技術の応用により製造も容易かつ安価に行うことができ、しかも渦電流による損失も低減できる。また、中心に対してその周辺部に放射状に設けられる複数のスリット状の穴を形成した磁性鋼板を軸方向に積層して固定すると共に貫通している複数の穴に磁性材料を充填して内周ヨークとなる柱状積層体を構成する場合も同様である。
【００１１】
【発明の効果】
この発明によれば、中心に対して凸状に屈曲した磁性鋼板を放射方向に積層して形成される積層ブロック体若しくは中心に対してその周辺部に放射状に複数のスリット状の穴を有する磁性鋼板を軸方向に積層して形成される積層体を配置してリニアモータの固定子を製造できるので、渦電流損の低減は勿論のこと、固定子の寸法精度の向上、および製造コストの低減が可能となるものである。
【００１２】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明により一層明らかとなろう。
【００１３】
【実施例】
この発明による実施例を図１〜図１０に基づいて、以下に説明する。
まず、図１の（ａ）に示す第１実施例のムービングマグネット（ＭＭ）型リニアモータ１０は、固定部１２とこの固定部１２に対して図示矢印で示す水平方向に移動可能な可動部１４とから構成する。固定部１２は、ステンレス等の非磁性体で形成される正８角形の外筒１６ａおよび円形の内筒１６ｂとで構成する有底ドーナツ状の固定子収納ケース１６と、この収納ケース１６に収納保持される固定子１８を含む。
【００１４】
固定子１８は、磁性鋼板を周方向に積層して形成する正８角形状の外周ヨーク２０、２０、…と、この外周ヨーク２０の内側に所定空隙を隔てて配置される円筒状の内周ヨーク２２と、両ヨーク２０と２２の底部を接続一体化するリング状の磁性鋼板を積層して形成する底ヨーク２４と、外周ヨーク２０の前部内側に内周ヨーク２２と間隙ｄを存して固定されるリング状の磁性鋼板を積層して形成する前ヨーク２６、および底ヨーク２４と前ヨーク２６の間に位置し且つ外周ヨーク２０の内側に配置される固定子コイル２８とにより構成される。
【００１５】
固定子１８の内周ヨーク２２は、中心に向かって凸状に湾曲された磁性鋼板３０を放射方向に積層して形成される複数個、例えば８個の積層ブロック体３２、３２、…と、この各積層ブロック体３２をビスあるいは接着剤等を用いて外面に形成された取付面に装着固定し且つ中心に貫通孔３４を有する断面形状が、例えばヒトデ型の柱状磁性保持体３６を含む。なお、４個の積層ブロック体３２、３２，３２，３２を断面が略菱形状の柱状磁性保持体３６に固定して構成する内周ヨーク２２および各積層ブロック体３２を形成する円弧状に湾曲された磁性鋼板３０が図９の（ａ）および（ｂ）に夫々示されている。
【００１６】
一方、水平方向に変位する可動部１４は、図１の（ｂ）に示される様に、有底円筒状の可動保持体３８、この可動保持体３８の底部中心に貫設され且つ固定子収納ケース１６の内筒１６ｂを挿通する軸部４０および可動保持体３８の開口端部に固定された円筒状の永久磁石４２を含む。この永久磁石４２は、半径方向に逆向きの磁化ベクトルを有する一対の永久磁石片４２ａおよび４２ｂをいずれも軸方向に並べて固定している。
【００１７】
このような構成において、固定子コイル２８に交流電流を通電すると、その電流の向きに応じて電流により発生する磁束が可動部１４の永久磁石片４２ａと４２ｂに作用し、磁束が強められる側に永久磁石４２が移動して可動部１４が右方向または左方向に変位する。従って、このＭＭ型リニアモータ１０の軸部４０に例えば往復動式圧縮機のシリンダー内を摺動するピストンを連結することにより、空気や冷媒を圧縮することができる。
【００１８】
この第１実施例においては、固定子１８の円筒状内周ヨーク２２を構成する各積層ブロック体３２を図７の（ａ）に示すように断面形状が円弧状に湾曲された磁性鋼板３０を放射方向に積層して形成したが、変形例としては図７の（ｂ）あるいは（ｃ）に示すように断面形状がコ字状あるいはく字状に屈曲された磁性鋼板３０を放射方向に積層して形成してもよい。この場合、前者においては、各積層ブロック体３２を装着固定する柱状磁性保持体３６は断面形状がヒトデ型のものを用い、また後者においては、断面形状が星型のものを使用すればよい。
【００１９】
次に図２に示す第２実施例について説明する。
この第２実施例は、図１の（ａ）および（ｂ）に示す第１実施例と比較すると、固定子１８の内周ヨーク２２の構成が相違するだけで、その他の構成は同じであるから同じ図番を付してその説明は省略する。すなわち、図２の（ａ）および（ｂ）に示す様に、この実施例における内周ヨーク２２は、円形の磁性鋼板３０を軸方向に積層しカシメあるいは接着剤で固定して積層体とする。そして、各磁性鋼板３０は中心に円形孔３０ａを形成すると共にこの円形孔３０ａの周辺部には中心に対して凸状となる８群の円弧状スリット穴３０ｂ、…を形成している。この磁性鋼板３０を軸方向に積層する場合、スリット穴３０ｂ、…が重なる様に積層してもよいが、スリット穴３０ｂを順次ずらしながら積層してもよい。
【００２０】
さらに他の変形例として、扇形状の磁性鋼板を組み合わせて円形状の磁性鋼板を形成し、これを積層した構造とすることも可能であり、さらにまた、一体物の柱状金属体に貫通したスリット穴を設けてもよい。
また、スリット穴３０ｂの形状としては、図８の（ａ）に示すこの実施例の様に、円弧状でもよいが、図８の（ｂ）あるいは（ｃ）に示す様に、直線状でもよい。さらに、各スリット穴３０ｂの部分に適当な磁性材料を充填して強度と性能の向上を図ることもできる。磁性材料としては、例えば合成樹脂材料に磁性粉末を混入して構成してもよい。
【００２１】
なお、図１０の（ａ）および（ｂ）には、中心に円形孔３０ａを形成すると共に周辺部には中心に対して凸状となる４群の円弧状スリット穴３０ｂ、…を形成した円形の磁性鋼板３０を軸方向に積層固定して構成される内周ヨーク２２と単位ユニットとなる磁性鋼板３０の１／４の部分が図解図として示されている。
さらに、図３に示す第３実施例について説明する。
【００２２】
この第３実施例は、図３の（ａ）および（ｂ）に示す様に、ムービングアイアン（ＭＩ）型リニアモータで、第１実施例と比較すると、永久磁石４２を固定子１８の前ヨーク２６の内面側に固定し、可動保持体３８の開口端部にリング状磁性鋼板を積層して構成する可動鉄心４４を固定した点が相違するだけで、その他の構成は同じであるから同じ図番を付してその説明を省略する。
【００２３】
この実施例においては、前ヨーク２６の寸法を永久磁石４０の長さ寸法に合わせて長くすると共に、可動鉄心４４の積層厚を永久磁石４０の長さ寸法の１／２としている。また、この実施例では、固定子１８の内周ヨーク２２を第１実施例と同様に円弧状に湾曲した磁性鋼板３０を放射方向に積層した積層ブロック体３２を磁性保持体３６に装着固定したものを使用したが、第２実施例の様に複数群のスリット穴３０ｂ…を中心孔の周辺部に形成した円形状の磁性鋼板３０を軸方向に積層して構成してもよい。
【００２４】
また、図４に示す第４実施例について説明する。
この実施例は、図４の（ａ）および（ｂ）に示す様に、ムービングコイル（ＭＣ）型リニアモータで、第１実施例と比較すると、前ヨーク２６を削除して外周ヨーク２０の内側に円筒状の永久磁石４２を固定し、可動保持体３８の開口端部に可動コイル４６を取り付けて構成した点が相違するだけで、その他の構成は同じであるから同じ図番を付してその説明は省略する。
【００２５】
なお、この場合も固定子１８の内周ヨーク２２を、複数群のスリット穴３０ｂ…を中心孔の周辺部に形成した円形状の磁性鋼板３０を軸方向に積層して構成したものでもよい。
また、図５に示す第５実施例について説明する。
この実施例は、図５の（ａ）および（ｂ）に示す様に、ムービングマグネット（ＭＭ）型リニアモータで、第１実施例において、固定部１２および可動部１４を構成する部品を全て正８角形状にしたもので、その他の構成は第１実施例と同一につき、同じ図番を付して説明は省略する。なお、ＭＭ型以外に、ムービングアイアン（ＭＩ）型およびムービングコイル（ＭＣ）型リニアモータにも、多角型の構造が採用できる。
【００２６】
最後に、図６に示す第６実施例について説明する。
この実施例は、図６の（ａ）および（ｂ）に示す様に、ムービングコイル（ＭＣ）型リニアモータで、第４実施例の変形例に過ぎない。すなわち、第４実施例において、底ヨーク２４を削除して前後にギャップを設けたものである。この場合にも内周ヨーク２２を第２実施例の様にスリット構造にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）はこの発明を実施したＭＭ型リニアモータの第１実施例の異なる断面形状を示す図解図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）はこの発明による第２実施例の異なる断面形状を示す図解図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）はこの発明による第３実施例の異なる断面形状を示す図解図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）はこの発明による第４実施例の異なる断面形状を示す図解図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）はこの発明による第５実施例の異なる断面形状を示す図解図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）はこの発明による第６実施例の異なる断面形状を示す図解図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はこの発明による異なる実施形態の内周ヨーク（ラミネート構造）の平面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、この発明による異なる実施形態の内周ヨーク（スリット構造）の平面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、この発明による一実施形態の内周ヨーク（ラミネート構造）とこのヨークを形成する円弧状に湾曲した磁性鋼板を示す斜面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、この発明による他の実施形態の内周ヨーク（スリット構造）とこのヨークを形成する円形状磁性鋼板の一部を示す斜面図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は従来例を示す要部横断面図とその縦断面図である。
【符号の説明】
１０  …リニアモータ
１２  …固定部
１４  …可動部
１６  …固定子収納ケース
１８  …固定子
２０  …外周ヨーク
２２  …内周ヨーク
２８  …固定子コイル
３０  …磁性鋼板
３０ａ  …中心孔
３０ｂ  …スリット穴
３２  …積層ブロック体
３４  …貫通孔
３６  …磁性保持体
３８  …可動保持体
４０  …可動軸
４２  …永久磁石
４４  …可動鉄心
４６  …可動コイル
【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】
0003789671.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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