特許 7297552 リニアモータ及びリニアモータを搭載した圧縮機、並びにこの圧縮機を備えた冷蔵庫及び車両用エアサスペンション

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-16

(45)【発行日】2023-06-26

(54)【発明の名称】リニアモータ及びリニアモータを搭載した圧縮機、並びにこの圧縮機を備えた冷蔵庫及び車両用エアサスペンション

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20230619BHJP

   F04B 27/02 20060101ALI20230619BHJP

   F04B 35/04 20060101ALI20230619BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

F04B27/02 F

F04B35/04

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019116148

(22)【出願日】2019-06-24

(65)【公開番号】P2021002954

(43)【公開日】2021-01-07

【審査請求日】2022-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】中津川 潤之介

(72)【発明者】

【氏名】青山 康明

(72)【発明者】

【氏名】三上 浩幸

(72)【発明者】

【氏名】田中 荘

(72)【発明者】

【氏名】酒井 博史

(72)【発明者】

【氏名】河合 義則

【審査官】島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０６４４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７３００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－１２５４２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ４１／０３

Ｆ０４Ｂ ２７／０２

Ｆ０４Ｂ ３５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

界磁子と、複数の電機子磁極を有し、前記複数の電機子磁極が前記界磁子の進行方向に並んで備えられたリニアモータにおいて、
前記複数の電機子磁極間に電磁鋼板からなるブリッジ部を備え、
前記電磁鋼板の積層方向が前記界磁子の進行方向と直交方向であり、前記ブリッジ部を前記複数の電機子磁極の上まで伸長させ、
前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位する方向を第１方向、前記第１方向に垂直な前記界磁子の幅方向に沿う方向を第２方向、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な前記界磁子の厚さ方向に沿う方向を第３方向とした場合、
前記ブリッジ部は、Ｔ型形状の電磁鋼板を前記第２方向に積層して構成すると共に、前記Ｔ型形状の中央の突出部が、隣接する前記複数の電機子磁極から軸力を受けて固定されたことを特徴とするリニアモータ。

【請求項2】

界磁子と、複数の電機子磁極を有し、前記複数の電機子磁極が前記界磁子の進行方向に並んで備えられたリニアモータにおいて、
前記複数の電機子磁極間に電磁鋼板からなるブリッジ部を備え、
前記電磁鋼板の積層方向が前記界磁子の進行方向と直交方向であり、前記ブリッジ部を前記複数の電機子磁極の上まで伸長させ、
前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位する方向を第１方向、前記第１方向に垂直な前記界磁子の幅方向に沿う方向を第２方向、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な前記界磁子の厚さ方向に沿う方向を第３方向とした場合、
前記ブリッジ部は、Ｔ型形状の電磁鋼板を前記第２方向に積層して構成すると共に、前記Ｔ型形状の両端に突起を備え、前記Ｔ型形状の中央の突出部と前記突起との間に、前記電機子磁極を嵌めて固定されたことを特徴とするリニアモータ。

【請求項3】

界磁子と、複数の電機子磁極を有し、前記複数の電機子磁極が前記界磁子の進行方向に並んで備えられたリニアモータにおいて、
前記複数の電機子磁極間に電磁鋼板からなるブリッジ部を備え、
前記電磁鋼板の積層方向が前記界磁子の進行方向と直交方向であり、前記ブリッジ部を前記複数の電機子磁極の上まで伸長させ、
前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位する方向を第１方向、前記第１方向に垂直な前記界磁子の幅方向に沿う方向を第２方向、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な前記界磁子の厚さ方向に沿う方向を第３方向とした場合、
前記ブリッジ部は、Ｔ型形状の電磁鋼板を前記第２方向に積層して構成すると共に、前記電機子磁極に設けられた穴部に、前記ブリッジ部の前記第１方向の突出部を挿入して固定されたことを特徴とするリニアモータ。

【請求項4】

界磁子と、複数の電機子磁極を有し、前記複数の電機子磁極が前記界磁子の進行方向に並んで備えられたリニアモータにおいて、
前記複数の電機子磁極間に電磁鋼板からなるブリッジ部を備え、
前記電磁鋼板の積層方向が前記界磁子の進行方向と直交方向であり、前記ブリッジ部を前記複数の電機子磁極の上まで伸長させ、
前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位する方向を第１方向、前記第１方向に垂直な前記界磁子の幅方向に沿う方向を第２方向、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な前記界磁子の厚さ方向に沿う方向を第３方向とした場合、
前記ブリッジ部は、十字型形状の電磁鋼板を前記第２方向に積層して構成すると共に、前記電機子磁極に設けられた穴部に、前記ブリッジ部の前記第１方向の突出部を挿入して固定されたことを特徴とするリニアモータ。

【請求項5】

界磁子と、複数の電機子磁極を有し、前記複数の電機子磁極が前記界磁子の進行方向に並んで備えられたリニアモータにおいて、
前記複数の電機子磁極間に電磁鋼板からなるブリッジ部を備え、
前記電磁鋼板の積層方向が前記界磁子の進行方向と直交方向であり、前記ブリッジ部を前記複数の電機子磁極の上まで伸長させ、
前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位する方向を第１方向、前記第１方向に垂直な前記界磁子の幅方向に沿う方向を第２方向、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な前記界磁子の厚さ方向に沿う方向を第３方向とした場合、
前記ブリッジ部は、十字型形状の電磁鋼板を前記第３方向に積層して構成すると共に、十字型形状の左右の突起部が、隣接する前記複数の電機子磁極から軸力を受けて固定されたことを特徴とするリニアモータ。

【請求項6】

シリンダと、前記シリンダの内側で往復動するピストンとを備えると共に、前記ピストンを駆動する駆動モータを備えた圧縮機において、
前記駆動モータとして前記請求項１乃至５の何れか１項に記載のリニアモータを備えたことを特徴とする圧縮機。

【請求項7】

冷蔵室、冷凍室を備え、圧縮機の駆動により冷凍サイクルが動作することで冷却される冷蔵庫において、
前記圧縮機として、請求項６に記載の圧縮機を備えたことを特徴とする冷蔵庫。

【請求項8】

車体と車輪との間に備えられた空気ばねと、前記空気ばねに圧縮空気を給排する空気圧縮機とを備えた車両に搭載される車両用エアサスペンションにおいて、
前記空気圧縮機として、請求項６に記載の圧縮機を備えたこと特徴とする車両用エアサスペンション。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リニアモータ及びリニアモータを搭載した圧縮機、並びにこの圧縮機を備えた冷蔵庫及び車両用エアサスペンションに関する。

【背景技術】

【0002】

推力発生機構を有するリニアモータは、回転機を直線状に切り開いた形状をしており、固定子と可動子の各々に構成された磁極の間に働く磁力によって、可動子に推力を発生させる。このような技術として、例えば特許文献１に記載されたリニアモータが知られている。

【0003】

特許文献１に記載のリニアモータでは、隣接する電機子コア間にスペーサを配置している。スペーサは電磁鋼板を前後方向（電機子コアの積層方向と同一方向）に積層して構成され、リニアモータ内の磁束線をループさせて推力を発生させている（特許文献１の図３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－６４４１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のリニアモータでは、スペーサ（以降ではこれをブリッジと呼称する）内に磁束が通る際、電磁鋼板の積層方向に磁束が貫通している。一般に電磁鋼板の母材の表面には、絶縁被膜である非磁性のコーティングが施されているため、ブリッジ内の磁束は積層方向に並ぶ多数の非磁性層を貫通することとなる。その結果、ブリッジ内の磁気抵抗が大きくなり、発生磁束量が低下し、推力の低下を引き起こす虞があった。また、リニアモータの駆動時にはブリッジ内の電磁鋼板を貫通する磁束が交番し、電磁鋼板の面内に渦電流が発生して渦電流損を増加させる虞があった。

【0006】

本発明の目的は、リニアモータの推力を向上し、かつ渦電流損を低減させるリニアモータ及びリニアモータを搭載した圧縮機、並びにこの圧縮機を備えた冷蔵庫及び車両用エアサスペンションを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明のリニアモータは、界磁子と、複数の電機子磁極を有し、前記複数の電機子磁極が前記界磁子の進行方向に並んで備えられたリニアモータにおいて、前記複数の電機子磁極間に電磁鋼板からなるブリッジ部を備え、前記電磁鋼板の積層方向が前記界磁子の進行方向と直交方向であり、前記ブリッジ部を前記複数の電機子磁極の上まで伸長させ、前記界磁子と前記電機子磁極とが相対変位する方向を第１方向、前記第１方向に垂直な前記界磁子の幅方向に沿う方向を第２方向、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な前記界磁子の厚さ方向に沿う方向を第３方向とした場合、前記ブリッジ部は、Ｔ型形状の電磁鋼板を前記第２方向に積層して構成すると共に、前記Ｔ型形状の中央の突出部が、隣接する前記複数の電機子磁極から軸力を受けて固定されたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、推力を向上し、かつ渦電流損を低減させるブリッジ部を有するリニアモータ及びリニアモータを搭載した圧縮機、並びにこの圧縮機を備えた冷蔵庫及び車両用エアサスペンションを提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例１に係るリニアモータの斜視図。

【図2】実施例１に係るリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図3】実施例１に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図4】本発明との比較例である従来型リニアモータの斜視図。

【図5】従来型リニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図6】従来型リニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図7】実施例１および比較例において、巻線に直流電流を通電し、可動子を前後方向に動かした時の可動子に発生する推力と、可動子の前後方向位置との関係を示した図。

【図8】比較例のブリッジ部の左右方向に垂直な断面の模式図。

【図9】実施例１のブリッジ部の上下方向に垂直な断面の模式図。

【図10】比較例のブリッジ部の模式図。

【図11】実施例１のブリッジ部の模式図。

【図12】実施例２に係るリニアモータの斜視図。

【図13】実施例２に係るリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図14】実施例３に係るリニアモータの斜視図。

【図15】実施例３に係るリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図16】実施例３に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図17】実施例４に係るリニアモータの斜視図。

【図18】実施例４に係るリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図19】実施例４に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図20】実施例５に係るリニアモータの斜視図。

【図21】実施例５に係るリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図22】実施例５に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図23】実施例６に係るリニアモータの斜視図。

【図24】実施例６に係るリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図25】実施例６に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図。

【図26】実施例７に係るリニアモータを用いた圧縮機を示す斜視図。

【図27】図２６の圧縮機の要部を示す断面図。

【図28】実施例８に係る冷蔵庫の構成図。

【図29】実施例９に係る車両用エアサスペンションの構成図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。複数の実施例及び各実施例の変更例において、同様の構成要素には同様の符号を付し、説明を省略する。説明の都合上、互いに直交する前後、左右、及び上下方向という語を用いるが、必ずしも重力方向は下向きである必要はなく、上、右、左、前若しくは後方向又はそれ以外の方向に平行にできる。

【0011】

なお、以下で説明する各実施例及び各変更例では、前後方向は可動子２の駆動方向に一致し、上下方向は永久磁石磁極２１０の磁極面（Ｓ，Ｎ極が生じる面）に垂直な方向に一致する。また、可動子２は前後方向を長手方向としており、左右方向を可動子２の幅方向と呼んで説明する場合がある。或いは、可動子２の移動方向（前後方向）に沿う方向、すなわち界磁子と電機子磁極とが相対変位する方向を第１方向、第１方向に垂直な界磁子の幅方向（左右方向）に沿う方向を第２方向、第１方向及び第２方向に垂直な界磁子の厚さ方向（上下方向）に沿う方向を第３方向として説明する場合もある。

【実施例1】

【0012】

図１乃至図３を参照して、本発明の実施例１に係るリニアモータについて、説明する。図１は、本発明の実施例１に係るリニアモータの斜視図である。図２は、図1に示すリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。図３は、図1に示すリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。

【0013】

リニアモータ１００は、固定子１及び可動子２からなる。以降の説明では、電機子側を地面に対して静止させる固定子、界磁子側を地面に対して前後方向に移動させる可動子として説明するが、固定子と可動子とは逆の関係であっても良い。すなわちリニアモータ１００は、界磁子と電機子とが相対変位するように構成される。

【0014】

〔固定子１の構成〕
固定子１は、電機子３と、電機子３の前側及び後側それぞれに配置された端部部材４と、巻線５と、を備える。電機子３は、軟磁性体のコア３００及びブリッジ部３１０を有し、ブリッジ部３１０は複数の軟磁性体のコア３００に挟まれるように配置されている。また、軟磁性体のブリッジ部３１０は、複数のコア３００の上部まで伸長して構成されている。これにより、複数のコア３００及びブリッジ部３１０を含む磁路を形成できるようにしている。コア３００には上下に電機子磁極３０１（磁極歯）があり、それぞれ巻線５が巻回されている。

【0015】

電機子３は、２つ以上を前後方向に並べることができる。また、端部部材４は、最も前側の電機子３の前側及び／又は最も後側の電機子３の後側に設けることができる。図２及び図３の矢印で示すように、磁束は可動子２の進行方向に対し平行及び直交方向に形成される。換言すると、可動子２の進行方向に対し平行及び直交方向に磁気回路が形成される。

【0016】

〔コア３００の構成〕
コア３００は、可動子２を上下方向から挟んで対向配置された電機子磁極３０１（磁極歯）と、これら２つの電機子磁極３０１をつなぐ腕部３０２とを有する。電機子磁極３０１及び腕部３０２は、例えば、電磁鋼板を前後方向に積層して構成できる。電機子磁極３０１には巻線５を巻回している。

【0017】

腕部３０２は、巻線５及び可動子２の左右方向における両外側を上下方向に延びて形成された軟磁性体であり、永久磁石磁極２１０から発せられ、電機子磁極３０１に進入した磁束を、この電機子磁極３０１に可動子２を介して対向する別の電機子磁極３０１に導くことができる。これにより、コア３００は、電機子磁極３０１と、この電機子磁極３０１に対向する永久磁石磁極２１０と、この永久磁石磁極２１０に前述の電機子磁極３０１が対向する側とは反対側の面で対向する電機子磁極３０１と、腕部３０２と、を含む磁路を形成できる。

【0018】

コア３００の上下には、ブリッジ部３１０を配置するための溝部３０３を設けている。

【0019】

〔ブリッジ部３１０の構成〕
ブリッジ部３１０は、隣接するコア３００を流れる磁束を通過させることができる。ブリッジ部３１０は、例えば、Ｔ型に打ち抜いた電磁鋼板を左右方向（第２方向）に積層し、Ｔ型形状の中央の突出部３１１をモータの内側に向けた配置にして構成できる。このため、２つのコア３００の間にブリッジ部３１０を配した電機子３は、永久磁石磁極２１０の前後方向間隔等の設計に応じて、隣り合う２つのコア３００及び永久磁石磁極２１０を含む磁路を形成できる。ブリッジ部３１０の電磁鋼板の積層方向は、コア３００の積層方向と直交する方向としている。また、貫通ボルト６により端部部材４の間を締め付けることで、ブリッジ部３１０の中央の突出部３１１が前後に隣接するコア３００からの軸力を受け、ブリッジ部３１０が固定される。

【0020】

隣接するコア３００を流れる磁束はブリッジ部３１０を通過するが、ブリッジ部３１０は左右方向に積層されているため、磁束はブリッジ部３１０を構成する電磁鋼板の表面に形成された非磁性層を貫通することがなく、ブリッジ部３１０内の磁気抵抗の増加を抑制することができる。また、リニアモータ駆動時には、電磁鋼板の面内に発生する渦電流損の増加を抑制することができる。

【0021】

〔端部部材４の構成〕
端部部材４は、軟磁性体又は非磁性体で形成することができる。端部部材４は、前後方向に延在する貫通ボルト６等の固定部材により、コア３００及びブリッジ部３１０とともに固定されている。また、端部部材４には図示しない軸受等の支持部材が配置され、可動子２を支持している。

【0022】

〔可動子２の構成〕
可動子２は、前後方向を長手方向としている。可動子２は、前後方向に複数の永久磁石を固定する非磁性体または軟磁性体からなる磁極フレーム２００と、磁極フレーム２００に設けられた永久磁石磁極２１０を有している。本実施例の可動子２は、永久磁石磁極２１０を３個固定した態様である。複数の永久磁石磁極２１０は、界磁子により構成される可動子２と電機子磁極３０１により構成される固定子１とが相対変位する方向に沿って配列される。永久磁石磁極２１０は、３個以上でも以下でも良い。永久磁石磁極２１０はそれぞれ上下方向に磁化され、隣り合う永久磁石磁極２１０の上面は、Ｎ極とＳ極とが、交互になるように配されている。

【0023】

また、可動子２は、上下方向において２つの電機子磁極３０１の間、かつ左右方向において２つの腕部３０２の間に形成された空間に配されている。なお、永久磁石磁極２１０は上下方向に垂直な平板形状に形成することができる。すなわち本実施例では、永久磁石磁極２１０は、上下方向の厚み寸法に対して左右方向の幅寸法及び前後方向の長さ寸法が大きい平板形状である。本実施例では、上下方向とは、電機子磁極３０１と永久磁石磁極２１０とが対向している方向である。

【0024】

なお、上述したように、本実施例では、可動子２は界磁子によって構成される。

【0025】

〔磁極フレーム２００の構成〕
磁極フレーム２００は、永久磁石磁極２１０を嵌装する空隙２０１を複数備えたはしご状に形成している。永久磁石磁極２１０は空隙２０１に嵌入されることで、左右方向及び前後方向に抜けることなく、磁極フレーム２００に固定される。磁極フレーム２００は、永久磁石磁極２１０を囲む、空隙２０１の縁部を有し、永久磁石磁極２１０を支持する。

【0026】

空隙２０１は磁極フレーム２００を上下方向に貫通する貫通孔として形成されており、永久磁石磁極２１０が上下方向に嵌入される嵌入部を構成する。永久磁石磁極２１０は空隙（嵌入部）２０１を埋めるように空隙（嵌入部）２０１に配置されることで、左右方向及び前後方向への位置ずれが防止される。また、永久磁石磁極２１０と空隙（嵌入部）２０１との接触面に接着剤を塗布することなどにより、上下方向への位置ずれが抑制される。磁極フレーム２００は、軟磁性体で形成しても良いし、非磁性体で形成しても良い。

【0027】

なお、空隙（嵌入部）２０１は、永久磁石磁極２１０を貼付できる窪み部で構成しても良い。この窪み部は上下方向における磁極フレーム２００の一端面に窪んで形成される。この窪み部も永久磁石磁極２１０が嵌入される空隙（嵌入部）２０１の一種とみなすことができる。

【0028】

〔永久磁石磁極２１０の構成〕
永久磁石磁極２１０は、ネオジム磁石等の希土類磁石で構成してもよく、また、フェライト磁石等、他の素材による永久磁石を用いてもよい。

【0029】

〔従来型リニアモータ１００’の構成〕
図４は、本発明との比較例である従来型リニアモータの斜視図である。図５は、図４に示す従来型リニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。図６は、図４に示す従来型リニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。

【0030】

従来型リニアモータ１００’のコア３００’の上下には溝部が設けられていない。また、ブリッジ部３１０’は２つのコア３００’の上部まで伸長しておらず、２つのコア３００’の間に前後方向を挟まれて配置されている。

【0031】

コア３００’は、打ち抜いた電磁鋼板を前後方向に積層して構成されている。同様に、ブリッジ部３１０’は、打ち抜いた電磁鋼板を前後方向に積層して構成されている。すなわち、従来型リニアモータ１００’においては、コア３００’とブリッジ部３１０’とは、共に電磁鋼板が前後方向の積層されており、ブリッジ部内の前後方向に発生する磁束は、前後方向に積層された多数の非磁性層を貫通することとなる。

【0032】

〔リニアモータの推力特性〕
図７は、本実施例および比較例において、巻線５に直流電流を通電し、可動子２を前後方向に動かした時の可動子２に発生する推力（縦軸）と、可動子２の前後方向位置（横軸）との関係を示した図である。実線が本実施例のリニアモータ１００の推力特性であり、破線が比較例である従来型リニアモータ１００’の推力特性である。異なる電流値（電流０～電流３）の結果を重ねて示している。電流値によらず、本実施例の推力は、比較例の推力よりも平均で１０％程度向上している。

【0033】

この理由を図８乃至図９を用いて説明する。図８は、比較例のブリッジ部の左右方向に垂直な断面の模式図である。ブリッジ部３１０’は、複数の電磁鋼板３１０１が前後方向に積層されている。各電磁鋼板３１０１は、母材３１０２と、その両表面にコーティングした絶縁被膜３１０３で構成されている。母材３１０２は磁性体であるが、絶縁被膜３１０３は非磁性体である。比較例では、ブリッジ部内の磁束は前後方向に発生するため、前後方向に積層された多数の非磁性層を貫通することとなる。その結果、ブリッジ部内の磁気抵抗が大きくなり、発生する磁束量が低下し、推力の低下を引き起こしている。

【0034】

これに対し本実施例は以下の通りである。図９は、本実施例のブリッジの上下方向に垂直な断面の模式図である。ブリッジ部３１０は、複数の電磁鋼板３１０１が左右方向に積層されている。各電磁鋼板３１０１は、母材３１０２と、その両表面にコーティングした絶縁被膜３１０３で構成されている。母材３１０２は磁性体であるが、絶縁被膜３１０３は非磁性体である。本実施例においても、ブリッジ部内の磁束は前後方向に発生するため、ブリッジ部内の磁束は、磁気抵抗の高い絶縁被膜３１０３の中ではなく、磁気抵抗の低い母材３１０２の中を貫通する。
したがって、比較例と比べて、本実施例ではブリッジ部内の発生磁束量が増大し、推力を向上することができる。

【0035】

〔ブリッジ内の渦電流特性〕
図１０は、比較例のブリッジの模式図である。比較例では、ブリッジ部内の磁束は前後方向に積層された電磁鋼板の平面に対して垂直に貫通するため、磁束が交番する時に電磁鋼板の平面内に渦電流のループが発生する。電磁鋼板の平面内の電気抵抗は小さいため、電磁鋼板に大きな渦電流損を生じる。

【0036】

図１１は、本実施例のブリッジ部の模式図である。本実施例では、電磁鋼板が左右方向に積層されており、ブリッジ部内の磁束は電磁鋼板の平面に平行である。積層された電磁鋼板は、絶縁被膜で互いに電気的に絶縁されているため、磁束が交番する時に生じる渦電流がごく小さく抑えられ、渦電流損を非常に小さくできる。渦電流損はリニアモータの推力特性を低下させる要因であるため、比較例と比べて本実施例では推力特性を向上することができる。

【0037】

以上説明したように、本実施例によれば、推力を向上し、かつ渦電流損を低減させるブリッジ部を有するリニアモータを提供することができる。

【実施例2】

【0038】

図１２乃至図１３を参照して、本発明の実施例２に係るリニアモータについて説明する。図１２は、本発明の実施例２に係るリニアモータの斜視図である。図１３は、図１２に示すリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。

【0039】

実施例２の構成は、以下の点を除き実施例１と同様であり、以下の本実施例に係る構成を除いて実施例１で説明した構成を採用することができる。

【0040】

本実施例の電機子３ａにおけるブリッジ部３１０ａは、例えば、Ｔ型形状の両端に突起３１２を設け、中央の突出部３１１と突起３１２との間の溝に、コア３００の溝部３０３を嵌め込むことで、コア３００とブリッジ部３１０ａとを固定することができる。

【0041】

本実施例によれば、固定の際、圧入や焼き嵌めなどをすることによって、コア３００とブリッジ部３１０ａをより強固に固定でき、貫通ボルトによる軸力が不要となる。なお、端部部材４ａは、一部を切欠いて突起３１２と干渉しないような形状にしている。

【実施例3】

【0042】

図１４乃至図１６を参照して、本発明の実施例３に係るリニアモータについて、説明する。図１４は、実施例３に係るリニアモータの斜視図である。図１５は、実施例３に係るリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。図１６は、実施例３に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。

【0043】

実施例３の構成は、以下の点を除き実施例１と同様であり、以下の本実施例に係る構成を除いて実施例１で説明した構成を採用することができる。

【0044】

本実施例の電機子３ｂにおけるブリッジ部３１０ｂは、例えば、凸型に打ち抜いた電磁鋼板を左右方向に積層し、中央の突出部３１１をモータの外側に向けた配置にして構成する。また、コア３００ｂの上下には、ブリッジ部３１０ｂの前後方向（第１方向）の突出部３１３を挿入するための穴部３０４を設けている。穴部３０４は、コア３００ｂの前後方向を貫通するように形成しても良いし、端部部材４側まで貫通せず、端部部材４側の途中まで形成するようにしても良い。

【0045】

本実施例によれば、ブリッジ部３１０ｂの前後方向の突出部３１３とコア３００ｂの穴部３０４とを、圧入または焼き嵌めなどをすることによって、コア３００ｂとブリッジ部３１０ｂをより強固に固定でき、貫通ボルトによる軸力が不要となる。

【実施例4】

【0046】

図１７乃至図１９を参照して、本発明の実施例４に係るリニアモータについて、説明する。図１７は、本発明の実施例４に係るリニアモータの斜視図である。図１８は、図１７に示すリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。図１９は、図１７に示すリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。

【0047】

実施例４の構成は、以下の点を除き実施例１と同様であり、以下の本実施例に係る構成を除いて実施例１で説明した構成を採用することができる。

【0048】

本実施例の電機子３ｃにおけるブリッジ部３１０ｃは、例えば、十字型に打ち抜いた電磁鋼板を左右方向に積層し、コア３００ｃの上下にはブリッジ部３１０ｃの前後方向（第１方向）の突出部３１３ｃを挿入するための穴部３０４ｃを設けている。穴部３０４ｃは、コア３００ｃの前後方向を貫通するように形成しても良いし、端部部材４側まで貫通せず、端部部材４側の途中まで形成するようにしても良い。

【0049】

本実施例によれば、ブリッジ部３１０ｃの前後方向の突出部３１３ｃとコア３００ｃの穴部３０４ｃとを、圧入または焼き嵌めなどをすることによって、コア３００ｃとブリッジ部３１０ｃを強固に固定でき、貫通ボルトによる軸力が不要となる。

【実施例5】

【0050】

図２０乃至図２２を参照して、本発明の実施例５に係るリニアモータについて、説明する。図２０は、本発明の実施例５に係るリニアモータの斜視図である。図２１は、図２０に示すリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。図２２は、図２０に示すリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。

【0051】

実施例５の構成は、以下の点を除き実施例１と同様であり、以下の本実施例に係る構成を除いて実施例１で説明した構成を採用することができる。

【0052】

本実施例の電機子３ｄにおけるブリッジ部３１０ｄは、例えば、十字型に打ち抜いた電磁鋼板を上下方向（第３方向）に積層して構成できる。コア３００ｄの上下には、ブリッジ部３１０ｄを配置するための溝部３０３ｄを設けている。このため、２つのコア３００ｄの間にブリッジ部３１０ｄを配した電機子３ｄは、永久磁石磁極２１０の前後方向間隔等の設計に応じて、隣り合う２つのコア３００ｄ及び永久磁石磁極２１０を含む磁路を形成できる。また、貫通ボルト６により端部部材４の間を締め付けることで、ブリッジ部３１０ｄの左右の突起部３１４が前後に隣接するコア３００ｄからの軸力を受け、ブリッジ部３１０ｄが固定される。

【0053】

実施例５では電磁鋼板の積層方向が実施例１と異なっている。電磁鋼板を上下方向に積層した場合では、電磁鋼板を左右方向に積層した場合と同様、ブリッジ内の磁束は電磁鋼板の平面に平行であるため、電磁鋼板の面内に発生する渦電流損を抑制することができる。

【実施例6】

【0054】

図２３乃至図２５を参照して、本発明の実施例６に係るリニアモータについて、説明する。図２３は、本発明の実施例６に係るリニアモータの斜視図である。図２４は、実施例６に係るリニアモータの左右方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。図２５は、実施例６に係るリニアモータの前後方向に対して垂直な断面を示す斜視図である。

【0055】

実施例６の構成は、以下の点を除き実施例１と同様であり、以下の本実施例に係る構成を除いて実施例１で説明した構成を採用することができる。

【0056】

本実施例の電機子３ｅにおけるブリッジ部３１０ｅは、例えば、直方体型に打ち抜いた電磁鋼板を左右方向または上下方向に積層して構成できる（図２３乃至図２５では電磁鋼板を左右方向に積層した例で示している。）。コア３００ｅの上下には、ブリッジ部３１０ｅを配置するための溝部３０３ｅを設けている。このため、２つのコア３００ｅの間にブリッジ部３１０ｅを配した電機子３ｅは、永久磁石磁極２１０の前後方向間隔等の設計に応じて、隣り合う２つのコア３００ｅ及び永久磁石磁極２１０を含む磁路を形成できる。

【0057】

ブリッジ部３１０ｅを上下方向から固定するため、保持部材３２０を被せている。保持部材３２０は、例えばアルミ等の非磁性材で構成され、貫通ボルト６で固定する。

【0058】

本実施例によれば、推力を向上し、かつ渦電流損を低減させるブリッジ部を有するリニアモータを提供することができる。

【実施例7】

【0059】

図２６は、本発明の実施例７に係るリニアモータを用いた圧縮機を示す斜視図である。図２７は、図２６の圧縮機の要部を示す断面図である。

【0060】

本実施例の圧縮機１０００は、空気や冷媒を圧縮する気体圧縮機として用いることができ、可動子２の往復動方向について電機子３の一方側に設けた共振ばね４００及び電機子３の他方側に設けたピストン（シリンダ１２００内に配置、図示せず）と、シリンダ１２００と、電磁弁１４００（１４００Ａ，１４００Ｂ）と、排気弁１５００と、ドライヤ１６００と、及びインバータ１７００と、を有する。

【0061】

本実施例の圧縮機１０００では、ピストンの駆動モータがリニアモータで構成されており、可動子２が扁平な板状（平板状）を成している。また、可動子２は端部部材４の後側端部から更に後方に突き出している。リニアモータとしては、上述した各実施例のいずれかのリニアモータを用いる。

【0062】

シリンダ１２００には、電機子３及び共振ばね４００を収納するケーシング１８００が取付けられている。本実施例では、ケーシング１８００の前面として端部部材４を用いているが、端部部材４の前側にケーシング１８００の前面を構成する部材を設けても良い。すなわち、端部部材４をケーシング１８００の前面部材として兼用する代わりに、端部部材４とは別に前面部材を設けてもよい。

【0063】

ケーシング１８００は、筒状の側面（側面部材）１８１０と後面（後面部材、底面部材）１８２０とが別体で構成されており、前後に延在する挿通部材１８３０によって、後面１８２０がシリンダ１２００にベース板１９００を介して固定されている。これにより、側面１８１０は後面１８２０及びシリンダ１２００に挟持されている。

【0064】

ケーシング１８００側から前方に向けて電極が突出し、電極の一端部に巻線５の引き出し端部が電気的に接続されている。電極の他端部はベース板１９００に形成された貫通孔（図示せず）を貫通してインバータ１７００の内部に挿入され、内部のインバータ回路と電気的に接続されている。

【0065】

ベース板１９００にはガスの吸入吐出口１９１０が設けられている。また、ベース板１９００には２つの電磁弁１４００Ａ，１４００Ｂが取り付けられ、各電磁弁１４００Ａ，１４００Ｂに対応してガスが流れる２つの貫通孔（ガス通路）１９２０ａ，１９２０ｂが設けられている。

【0066】

電磁弁１４００Ａ，１４００Ｂは三方弁であり、ガスの吸入吐出弁を構成する。一方の電磁弁１４００Ａが吸入状態にある場合、他方の電磁弁１４００ｂは吐出状態となる。一方の電磁弁１４００Ａは吸入状態において吸入吐出口１９１０から吸入したガスを、貫通孔１９２０ａを通じてケーシング１８００の内部に流す。このとき、他方の電磁弁１４００Ｂは吐出状態になっており、貫通孔１９２０ｂを通じたガスの流れを遮断する。

【0067】

電磁弁１４００Ａを通じてケーシング１８００の内部に流入したガスは、可動子２と端部部材４及びベース板１９００との隙間を流れてシリンダ１２００の内部に流れ、シリンダ１２００を通じてドライヤ１６００に流れる。更に、ガスはドライヤ１６００からもう一方の電磁弁１４００Ｂを通じて吐出される。電磁弁１４００Ａ及び電磁弁１４００Ｂの吸入吐出の状態が入れ替わると、ガスの流れは上述した経路の逆を辿って流れる。シリンダ１２００では必要に応じて流入したガスの圧縮を行う。ベース板１９００の貫通孔１９２０ｂが設けられた側には、吸入吐出口１９１０に対応する位置に、図示しない吸入吐出口が設けられている。

【0068】

シリンダ１２００のシリンダヘッド１２００Ａには、ドライヤ１６００がシリンダ１２００の内部と連通可能な状態で取り付けられている。

【0069】

本実施例によれば、推力を向上し、かつ渦電流損を低減させたリニアモータを用いるようにしているので、省エネルギー性に優れた圧縮機を提供することができる。

【実施例8】

【0070】

図２８は、本発明の実施例８に係る冷蔵庫の構成図である。冷蔵庫２００１は、冷蔵室２００２の前面側に左右に分割された観音開きの冷蔵室扉２００２ａを備え、製氷室２００３と、上段冷凍室２００４と、下段冷凍室２００５と、野菜室２００６との前面側に、それぞれ引き出し式の製氷室扉２００３ａ、上段冷凍室扉２００４ａ、下段冷凍室扉２００５ａ、野菜室扉２００６ａを備えている。

【0071】

野菜室２００６の背面側には、機械室２０２０が設けられ、機械室２０２０に圧縮機２０２４が配置されている。また、製氷室２００３、上段冷凍室２００４、及び下段冷凍室２００５の背面側には、蒸発器室２００８が設けられ、蒸発器室２００８に蒸発器２００７が設けられている。

【0072】

冷蔵庫２００１では、圧縮機２０２４及び蒸発器２００７のほか、図示しない放熱器、減圧手段であるキャピラリチューブ及び三方弁等が冷媒配管で接続され、冷凍サイクル２０３０が形成されている。圧縮機２０２４が駆動することにより、冷凍サイクル２０３０が動作して、冷蔵庫の冷却が行われる。

【0073】

本実施例では、冷蔵庫２００１の冷凍サイクル２０３０を構成する圧縮機２０２４に、上述した各実施例のいずれかのリニアモータ１００を採用する。例えば、圧縮機２０２４として実施例７の圧縮機１０００を採用するとよい。

【0074】

本実施例によれば、冷凍サイクル２０３０を構成する圧縮機２０２４の大形化を抑制することができる。そして、本実施例によれば、冷蔵室及び冷凍室のために大きなスペースを確保することが可能になり、外形寸法を大きくすることなく大容量の冷蔵庫を提供することができる。さらに、本実施例によれば、推力を向上し、かつ渦電流損を低減させた圧縮機を用いるようにしているので、省エネルギー性に優れた冷蔵庫を提供することができる。

【実施例9】

【0075】

図２９は、実施例９に係る車両用エアサスペンションの構成図である。本実施例では、４輪自動車等の車両に、車両用エアサスペンションを搭載した場合を例に挙げて説明する。

【0076】

車体３００２は、車両３００１のボディを構成している。車体３００２の下側には、左，右の前輪と左，右の後輪とからなる合計４個の車輪３００３が備えられている。本実施例では走行中の衝撃を緩和する緩衝器として、空気を利用したエアサスペンション３００４を備えている。エアサスペンション３００４は、車体３００２と各車輪３００３との間にそれぞれ設けられた４個の空気ばね３００５と、空気圧縮機３００６と、バルブユニット３００８と、コントローラ３０１１とを備える。そして、エアサスペンション３００４は、各空気ばね３００５に対して空気圧縮機３００６から圧縮空気が給排されることにより、車高調整を行う。

【0077】

本実施例では、空気圧縮機３００６の駆動モータとして、上述した各実施例のいずれかのリニアモータ１００を採用する。例えば、空気圧縮機３００６として実施例７の圧縮機１０００を採用するとよい。空気圧縮機３００６は、給排管路（配管）３００７を通じてバルブユニット３００８に接続されている。バルブユニット３００８には、各車輪３００３に対して備えられた、電磁弁からなる給排バルブ３００８ａが４個設けられている。バルブユニット３００８と各車輪３００３の空気ばね３００５との間には、分岐管路（配管）３００９が設けられている。空気ばね３００５は、分岐管路３００９、給排バルブ３００８ａ、及び給排管路３００７を介して、空気圧縮機３００６に接続される。そして、バルブユニット３００８は、コントローラ３０１１からの信号に応じて給排バルブ３００８ａを開，閉弁させることにより、各空気ばね３００５に対して圧縮空気を給排し、車高調整を行う。

【0078】

本実施例では、エアサスペンション３００４を構成する空気圧縮機３００６の大形化を抑制することができる。そして、車両３００１における空気圧縮機３００６の搭載スペースを小さくすることができ、空気圧縮機３００６の配置の自由度が高まる。さらに、本実施例によれば、推力を向上し、かつ渦電流損を低減させた空気圧縮機を用いるようにしているので、燃費の悪化を抑制した車両用エアサスペンションを提供することができる。

【0079】

［その他の態様］
各実施例では、電機子３を固定して界磁子（可動子２）が移動するムービングマグネット型を例示したが、界磁子を固定して電機子３を移動するムービングコイル型でもよい。

【0080】

また、可動子２の上下方向それぞれに電機子磁極３０１を設ける代わりに、可動子２の上下方向一方側に設ける構成でもよい。この場合、腕部３０２は、一端が軟磁性体の床面に接触してコア３００を支持することができる。

【0081】

また、電機子磁極３０１や腕部３０２、ブリッジ部３１０はアモルファス金属を積層して構成してもよいし、圧粉磁心で構成してもよい。アモルファス金属を用いた場合は、電機子磁極３０１や腕部３０２、ブリッジ部３１０で発生する鉄損を低減する効果があり、圧粉磁心を用いた場合は、三次元的に任意な形状で構成することができる。

【0082】

本発明は、モータ（リニアモータ）のほか、固定子１及び可動子２を相対移動させる種々の機器に適用できる。例えば、発電機、圧縮機、電磁サスペンション、位置決め装置等に用いても同様の効果が得られる。

【0083】

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0084】

１…固定子、２…可動子（界磁子）、３…電機子、４…端部部材、５…巻線、６…貫通ボルト、１００…リニアモータ、２００…磁極フレーム、２１０…永久磁石磁極、３００…コア、３０１…電機子磁極（磁極歯）、３０２…腕部、３０３…溝部、３０４…穴部、３１０…ブリッジ部、３１１…突出部、３１２…突起、３１３…突出部、３２０…保持部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】