横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機
【課題】簡単な構造で高出力が得られる横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機を提供する。
【解決手段】本発明に係る両方向駆動型圧縮機は、複数のＵ字状の固定鉄芯を、前後方向に一定間隔でオフセットして交互に互いに向き合うように、かつ、鉄芯の脚が所定の空隙をおいて対向するように、前後方向に整列してなる固定鉄芯群及び鉄芯の左右の脚列をそれぞれ全体的に卷回するように巻かれた一対の巻線を含む固定子と、所定長さ可動鉄芯に永久磁石を組み合わせて成る一対の左右移動子部分を連結部によって対向する部分の磁束が反対となるように所定の間隔で連結させて成り、左右移動子部分が、それぞれ対応する鉄芯の対向する脚の間の空隙内に配置されているような移動子と、移動子の長手方向両端に連結されたピストンと、ピストンに対応するように配置され、ピストンの往復動に応じて空気の圧縮を行う一対のシリンダとを備える。
【解決手段】本発明に係る両方向駆動型圧縮機は、複数のＵ字状の固定鉄芯を、前後方向に一定間隔でオフセットして交互に互いに向き合うように、かつ、鉄芯の脚が所定の空隙をおいて対向するように、前後方向に整列してなる固定鉄芯群及び鉄芯の左右の脚列をそれぞれ全体的に卷回するように巻かれた一対の巻線を含む固定子と、所定長さ可動鉄芯に永久磁石を組み合わせて成る一対の左右移動子部分を連結部によって対向する部分の磁束が反対となるように所定の間隔で連結させて成り、左右移動子部分が、それぞれ対応する鉄芯の対向する脚の間の空隙内に配置されているような移動子と、移動子の長手方向両端に連結されたピストンと、ピストンに対応するように配置され、ピストンの往復動に応じて空気の圧縮を行う一対のシリンダとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力かつ高効率な線形動力発生システムに関し、より詳細には、比較的簡単な構造ながら高出力で動力発生効率を高められる横磁束型線形電動機（リニアモータ）を使用した両方向駆動型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、通常の冷蔵庫やエアコンには圧縮機が必要である。この圧縮機は、蒸発器から吸収した熱を使用して、低圧蒸気を高圧蒸気に変換する。この種の、ピストンとシリンダを備えた圧縮機は、往復動式やスクロール方式の回転型電動機を幅広く使用している。そして、直線動力を得るために、回転型電動機と、回転動力を直線運動に変換する付加的な機械装置とを結合した二重構造の駆動システムを使用している。回転動力を直線運動に変換する機械装置としてはボールスクリューなどが使用される。しかしながら、この種の二重構造の駆動システムは、構造が複雑で、製造コストが高く、メンテナンス費用も高いという欠点があった。さらに、二重構造の駆動システムには、騷音が大きく、効率が低く、体積が大きいという欠点があった。
【０００３】
一方、線形電動機は、直線運動変換装置を必要とする回転型電動機とは異なり、直線運動を直接発生させるので、付加的な機械装置を必要としない、簡単な構造を有している。しかしながら、構造によって長さが制限されており、入口端及び出口端が存在するため、磁束の漏洩と、エネルギーの歪み及び損失が発生し、効率が低下する。また、高出力及び高効率を図るためには多くの永久磁石が必要とするため、コストが高くなり、電動機の体積も大きくなる。このため、線形電動機を圧縮機に適用することは好ましくない。それにもかかわらず、圧縮機に線形電動機を適用する場合もある。従来の線形電動機は、縦磁束型であり、一般的には単方向駆動型である。
【０００４】
このような従来の線形電動機を使用した圧縮機の例を図１に示す。図１に示すように、圧縮機は、上側及び下側固定子１０１と、前記固定子の一側に結合されるシリンダ１０２と、前記固定子の他側に結合されて駆動力を発生させる電動機を構成する外部鉄芯１０３と、所定の間隙を置いて外部鉄芯１０３に挿入されてシリンダ１０２に結合される内部鉄芯１０４と、外部鉄芯１０３に巻回される巻線コイル１０５と、外部鉄芯１０３と内部鉄芯１０４との間に結合されて電動機の駆動時に直線運動を行う永久磁石１０６と、シリンダ１０２内部の圧縮空間に挿入されるピストン１０７と、永久磁石１０６をピストン１０７に連結して永久磁石１０６の直線運動をピストン１０７に伝える連結部材１０８と、固定子１０１の一側に結合される、内部に所定の移動空間を有し連結部材１０８を覆うボディーカバー１０９と、連結部材１０８とシリンダ１０２の間、及び連結部材１０８とボディーカバー１０９の間にそれぞれ挿入されてピストン１０７の動きを弾性的に支持すると共に、運動エネルギーを保存する内側及び下側ばね１１０・１１１と、を備えている。電動機に電流が印加されて巻線コイル１０５に電流が流れたときに外部鉄芯１０３と内部鉄芯１０４に流れる磁束と、永久磁石１０６から発生した磁束との相互作用力によって、永久磁石１０６が直線往復動を行う。前記直線運動は連結部材１０８を介してピストン１０７に伝えられ、ばね１１０・１１１によって弾性支持されたピストン１０７は、シリンダ１０２内の圧縮空間を直線往復動する。
【０００５】
このような線形電動機を使用した圧縮機は、巻線コイル１０５に電流が流れると、縦磁束力によって単方向に駆動される。ピストン１０７の移動方向は、巻線コイル１０５に流れる電流によって外部鉄芯１０３及び内部鉄芯１０４に印加される磁束の方向と同じである。そのため、この圧縮機は、同じ容量の両方向駆動型圧縮機と比べて、相対的にサイズが大きく、効率が低いという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためのもので、一般的に汎用されている往復動式などの回転型電動機では、回転運動を直線運動に変換する方式を採用するのに対して、本発明では、ピストンが直線往復動する横磁束線形電動機を直接締結した圧縮機を提案し、現在汎用されている線形圧縮機には、１つの電動機が１つのピストンで駆動されたり回転する単方向駆動型が採用されているのに対して、本発明では、１つの横磁束線形電動機の前後にピストンを設ける横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機を提案する。すなわち、本発明は、両側にピストンを設け、中間に横磁束線形電動機を設けて駆動する方式を採用し、ピストンの前後移動時の圧縮と弛緩による速度変化をばねが吸収して放出する共振メカニズムを利用し、磁束の方向が移動方向に対して横方向となる横磁束線形電動機を用いたことを特徴とする。特に、冷凍機に必須要素となる圧縮機に対して、正確な位置とトーク値の調整により容量の調節が可能となり、単位重さ当たり推力特性に優れた横磁束線形電動機を適用する。
【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、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、複数のＵ字状の固定鉄芯を、前後方向に一定間隔でオフセットして交互に互いに向き合うように、かつ、前記鉄芯の脚が所定の空隙をおいて対向するように、前後方向に整列してなる固定鉄芯群及び前記鉄芯の左右の脚列をそれぞれ全体的に卷回するように巻かれた一対の巻線を含む固定子と、所定長さ可動鉄芯に永久磁石を組み合わせて成る一対の左右移動子部分を連結部によって対向する部分の磁束が反対となるように所定の間隔で連結させて成り、前記左右移動子部分が、それぞれ対応する前記鉄芯の対向する脚の間の前記空隙内に配置されているような移動子と、前記移動子の長手方向両端に連結されたピストンと、前記ピストンに対応するように配置され、前記ピストンの往復動に応じて空気の圧縮を行う一対のシリンダとを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、前記移動子支持部とシリンダの一側に両端がそれぞれ固定されたばねをさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、前記移動子中心部に四角孔を両側に形成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、前記移動子の両側のピストン駆動軸が中心軸に対して偏心していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、基本的に線形システムを元にすることから、直線動力を得るために回転型電動機と動力伝達装置を用いるシステムに比べて、構造が簡単であり、メンテナンス費用を低減することができる。
【００１２】
また、本発明は、単方向に駆動される圧縮機に比べて、同じ容量の線形電動機を用いる場合でも、移動子の前後移動時に圧縮と吸入を同時に行うことから、ほぼ２倍に近い推力を得ることができる。同時に、横磁束線形電動機の場合、正確な位置とトーク値の調整が可能であり、電気回路と磁気回路の分離・調節が可能な可変吐出方式を採用することにより、容量とサイズを減らすことができて、既存の線形電動機に比べて同じ容量で得られる推力の２倍以上を得ることができる。したがって、実際、両方向駆動型と横磁束電動機を共に採用すると、同じサイズで計算上４倍以上の推力を得ることができる。
【００１３】
また、本発明は、既存の線形電動機に比べて同じ容積で得られる推力特性に優れていることから、圧縮機への適用に当たり電動機の占有面積を最大限に減らすことができる。
【００１４】
しかも、本発明は、高出力であるために使用鉄芯と巻線の量を節約できることから、資材費を低減することができる。
【００１５】
併せて、本発明は、移動子中心部に四角孔を両側に形成することで、電動機の重さを減らすことができる。
【００１６】
さらに、本発明は、移動子の両側に共振ばねを配置して前後移動時の圧縮と弛緩によって発生する慣性力をばねが吸収して放出するシステムの共振特性を利用するので、電動機のエネルギーの損失を最大限に抑えることができる。
【００１７】
また、本発明は、ピストン駆動軸が中心軸に対して偏心していることから、軸方向の回転が発生せず電動機の空隙を一定に保つことができて、均一な力を発生させ、振動を減らすことができる。例えば、周り止めが必要なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳しく説明する。
【００１９】
図２は、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機（以降、単に「両方向駆動型圧縮機」という）を示す分解斜視図である。
【００２０】
図２に示すように、一対の固定子２０１ａ・２０１ｂは、それぞれ、複数のＵ字状の固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂと、固定子に電流を流す一対の連接型の環状巻線２１２ａ・２１２ｂとから成り、上下方向に対向して配置されている。移動子２０２は、可動鉄芯２２１と、高いエネルギー密度を有する永久磁石２２２とから成り、上下一対の固定子２０１ａ・２０１ｂの間に配置され、共振用ばね２２７と連結されている。
【００２１】
また、複数の永久磁石２２２（反対方向の磁束を発生させるために、反対の極が向き合うように配置されている）が所定長さの可動鉄芯２２１によって連結された１対の構造が、その中間に設けられた中心部２２３を境界にして、互いに反対の極が向き合うように配置されている。よって、固定子巻線から発生した磁束によって、移動子を水平方向に動かす力が生じる。
【００２２】
また、移動子の正確な水平を確保できても、微細な振動や力の不均衡が生じると、上下及び左右の変位が発生する畏れがあるので、圧縮機と接触するピストンの駆動軸を、中心軸に対して反対方向に偏心するように設計して、このような不平衡によって生じる変位を減らすガイドの役割を持たせている。また、移動子の重さを減らすために、中心部２２３の付近に四角孔を形成している。さらに、前後に久磁石と鉄芯が連結された一対の構造の間に設けられた中心部２２３と支持部２２４は、永久磁石から発生する磁束が漏洩しないように、非磁性体から作製する。
【００２３】
図３は、図２に示した移動子２０２の分解斜視図であり、移動子２０２を左右２つの移動子部分２０２ａ・２０２ｂに切断している。図３に示すように、可動鉄芯２２１によって連結された多数の永久磁石２２２は相異なる方向の磁束を発生すべく配置されており、永久磁石２２２と可動鉄芯２２１が連結された１対の構造が対向配置させるべくその中間に移動子中心部２２３ａ・２２３ｂが配置されており、前記中心部の両側に移動子支持部２２４ａ・２２４ｂが連結されており、支持部２２４ａ・２２４ｂの一側にピストン２２５ａ・２２５ｂが連結されている。また、ピストン２２５ａ・２２５ｂの往復動に応じて空気の圧縮を行うシリンダ２２６ａ・２２６ｂが設けられ、駆動時にピストンがシリンダ２２６ａ・２２６ｂに挿入される。移動子支持部２２４ａ・２２４ｂとシリンダ２２６ａ・２２６ｂの一側に両端がそれぞれ固定された共振ばね２２７ａ・２２７ｂが配置されている。ばね２２７ａ・２２７ｂと連結された支持部２２４ａ・２２４ｂは、ピストン駆動軸に対して偏心するように左右移動子部分２０２ａ・２０２ｂに連結されている。左右移動子２０２ａ・２０２ｂの永久磁石２２２は、互いに反対極で対向配置することで高い空隙磁束を形成することができる。図面の矢印は、永久磁石２２２から発生する磁束の方向を示す。ここで、可動鉄芯２２１は同じ寸法を有し、さらに永久磁石２２２も同じ寸法を有する。
【００２４】
図４は、図２に示した移動子２０２の側面図である。
【００２５】
図４に示すように、移動子２０２は前後に水平運動をする平面形構造を有している。
【００２６】
図５は、図２に示した固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの斜視図である。
【００２７】
図５に示すように、固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂは、複数の、柱部及び中心部からなるＵ字状の鉄芯から構成されており、上鉄芯２１１ａ及び下鉄芯２１１ｂは、移動子２０２の磁束と固定子２０１の磁束とによって、両側の空隙から同じ方向に力を発生させるために、上鉄芯２１１ａと下鉄芯２１１ｂとの間にτｐの極間隔をあけて対向して配置されている。また、複数の上下固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂは、上鉄芯２１１ａ同士の間、下鉄芯２１１ｂ同士の間にそれぞれ２τｐの間隔をあけて平行に配置されており、上鉄芯２１１ａと下鉄芯２１１ｂは、互い違いとなるように、前後にτｐの極間隔をあけて配置されている。
【００２８】
図６は、固定子巻線２１２ａ・２１２ｂの斜視図である。
【００２９】
図６に示すように、巻線は２つの長い環状に形成されており、両者が連接して配置されている。また、上巻線２１２ａと下巻線２１２ｂにそれぞれ同じ方向の電流Ｉ１が流れると、固定鉄芯に磁束が発生し、反対方向の電流Ｉ２が流れると、磁束の方向も反対に変わる。したがって、移動子２０２は電流の方向に応じて移動する。図２に示すように、一方の環状巻線２１２ａ−１・２１２ｂ−１の中心の穴には、平行に配置された複数の固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの一側方向の柱部が挿入され、他方の環状巻線２１２ａ−２・２１２ｂ−２の中心の穴には、平行に配置された複数の固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの他側方向の柱部が挿入される。
【００３０】
このように環状巻線２１２ａ−１・２１２ａ−２・２１２ｂ−１・２１２ｂ−２の中央部に固定鉄芯の柱部が挿設されると、図２に示すように、２つの環状巻線２１２ａ・２１２ｂの連接部は固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの中心部によって支持される。また、移動子２０２は、環状巻線の連接部上における固定鉄芯の柱部の間に載置される。並設された固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの１ピッチ（２τｐ）は、２つの可動鉄芯及び２つの永久磁石が連結された長さに該当することが好ましい。
【００３１】
図７は、両方向駆動型圧縮機の右側駆動説明図である。
【００３２】
図７に示すように、固定子巻線２１２ａ・２１２ｂに電流Ｉ１を流すと、アンペアの法則によって、上側固定鉄芯２１１ａの前側ではＳ極、後側ではＮ極、そして下側固定鉄芯２１１ｂの前側ではＮ極、後側ではＳ極の磁束が発生する。このとき、固定子２０１の磁極と移動子２０２の磁極との相互作用により、磁極の方向が同じであれば反発力、磁極の方向が異なれば引力が発生する。このため、Ｎ−Ｎ極間の反発力とＮ−Ｓ極間の引力とによって右向きの合成力Ｆａが生じる。
【００３３】
図８は、両方向駆動型圧縮機の右側駆動力発生原理図である。図８は上部と下部の前方断面を基準とする２次元図面を示す。
【００３４】
図８に示すように、固定子巻線２１２ａ・２１２ｂに電流が流れると、上側固定鉄芯２１１ａではＳ極、下側固定鉄芯２１１ｂではＮ極の磁束が発生する。このとき、移動子２０２との関係により、Ｓ−Ｓ、Ｎ−Ｎの反発力（Ｆ１、Ｆ４）、Ｓ−Ｎ、Ｎ−Ｓの引力（Ｆ２、Ｆ３）が作用し、その結果、全体的に右向きの力Ｆａが生じる。
【００３５】
図９は、両方向駆動型圧縮機の左側駆動説明図である。
【００３６】
図９に示すように、反対方向の電流Ｉ２を流すと、上固定鉄芯２１１ａの前側と後側ではそれぞれＮ極、Ｓ極が発生し、下側固定鉄芯２１１ｂの前側と後側ではそれぞれＳ極、Ｎ極の磁束が発生する。このとき、固定子２０１の磁極と移動子２０２の磁極の相互作用により、磁極の方向が同じであれば反発力、磁極の方向が異なれば引力が発生する。このため、Ｎ−Ｎ極間の反発力とＮ−Ｓ極間の引力とによって左向きの合成力Ｆｂが生じる。
【００３７】
図１０は、両方向駆動型圧縮機の左側駆動力発生原理図である。図１０は上部と下部の前方断面を基準とする２次元図面を示す。
【００３８】
図１０に示すように、図８での引力作用個所では反発力Ｆ２、Ｆ３が発生し、図８での反発力作用個所では引力Ｆ１、Ｆ４が発生する。すなわち、図８と大きさは同じであるが、方向が反対である力Ｆｂが作用し、その結果、圧縮機は反対方向に動く。
【００３９】
図１１は、本発明に係る複数の可動鉄芯と固定鉄芯を有する横磁束線形電動機の側面図である。図１１は上部と下部の前方断面を基準とする２次元図面を示す。
【００４０】
図１１に示すように、複数の可動鉄芯２２１及び永久磁石２２２が設けられている。同様に、複数の固定子の鉄芯２１１ａ・２１１ｂも設けられている。このことにより、移動子は、１周期だけでなく複数周期の移動が可能となる。
【００４１】
図１２は、本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の時間−電流の特性図であり、図１３は、移動子の時間−発生推力の特性図である。
【００４２】
図１２に示すように、最初の１／２周期区間ｔ０−ｔ１では電流Ｉ１が、残り１／２周期区間ｔ１−ｔ２では同じ大きさで反対方向の電流Ｉ２がそれぞれ印加されれば、図１３に示すように、移動子は、最初の１／２周期区間ｔ０−ｔ１では推力Ｆａが、残り１／２周期区間ｔ１−ｔ２では同じ大きさで反対方向の推力Ｆｂがそれぞれ発生する。この推力は、電流と同じ極性を有し、Ｉ１によってＦａが、Ｉ２によって同じ大きさで反対方向のＦｂがそれぞれ発生する。
【００４３】
図１４は、本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の位置−電流の特性図であり、図１５は移動子の位置−発生推力の特性図である。
【００４４】
図１４に示すように０−τｐ区間でＩ１電流が印加されると、図１５に示すように移動子の位置によってＦａの推力が発生する。また、Ｉ２電流が印加されるとＦｂの推力が発生する。
【００４５】
図１６は、本発明に係る横磁束線形電動機の電流供給回路図である。図１６に示すように、上巻線２１２ａと下巻線２１２ｂに同じ方向の電流が流れる場合、スィッチＳ１及びスイッチＳ２を導通させてＩ１方向の電流を流すと、力Ｆａが発生する。一方、反対方向の電流が流れる場合、スィッチＳ３とスイッチＳ４を導通させてＩ２方向の電流を流すと、力Ｆｂが発生する。このとき、好ましくは、スィッチＳ１〜Ｓ４は高速切り換えが可能な半導体素子で作製する。
【００４６】
図１７は、本発明に係る横磁束線形電動機の２並列構成による回路図である。
【００４７】
図１７に示すように、前巻線２１２ａ−１・２１２ｂ−１と後巻線２１２ａ−２・２１２ｂ−２よりなる上巻線２１２ａと下巻線２１２ｂの２つを並列連結した２並列回路であって、これは低電圧、高電流向きになっている。
【００４８】
図１８は、本発明に係る横磁束線形電動機の直列構成による回路図である。
【００４９】
図１８に示すように、上巻線２１２ａと下巻線２１２ｂを直列連結した回路であって、これは高電圧、低電流向きになっている。
【００５０】
図１９は、本発明に係る横磁束線形電動機の４並列構成による回路図である。
【００５１】
図１９に示すように、左右上下巻線２１２ａ−１・２１２ａ−２・２１２ｂ−１・２１２ｂ−２の４つを並列連結した４並列回路であって、これは図１７よりも低電圧、高電流向きになっている。
【００５２】
図２０は、本発明に係る両方向駆動型ピストン−共振ばねと横磁束線形電動機よりなる圧縮機の説明図である。
【００５３】
図２０に示すように、横磁束線形電動機２０３を用いて両方向に駆動される線形圧縮機は、横磁束線形電動機の内部に巻線２１２ａ・２１２ｂと固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂを備える上下固定子２０１ａ・２０１ｂの間に設けられる移動子２０２を備えている。移動子２０２は、可動鉄芯２２１と永久磁石２２２とピストン２２５ａ・２２５ｂを備え、両側に共振用ばね２２７ａ・２２７ｂとシリンダ２２６ａ・２２６ｂが連結されている。移動子２０２の左側部が圧縮されると、左側吐出用弁２２９ｂ及び右側吸入用弁２２８ａが同時に開かれ、一方、右側部が圧縮されると、右側吐出用弁２２９ａ及び左側吸入用弁２２８ｂが同時に開かれる。
【００５４】
また、図２０は、横磁束線形電動機２０３の両側にピストン２２５ａ・２２５ｂ及びシリンダ２２６ａ、２２６ｂを有する圧縮機を示すものである。両側に配置した圧縮機と中心部にある横磁束線形電動機との間にばね２２７ａ・２２７ｂを設けることにより、電磁石とピストンロッドとばね間の共振メカニズムを用いた高効率かつ高出力型線形圧縮機を提案する。
【００５５】
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない範囲で本発明の属する分野で通常の知識を有する者によって修正及び変換が可能であり、その技術思想も特許請求の範囲に属すると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来の縦磁束形線形電動機を用いた圧縮機の断面図である。
【図２】本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機（以降、単に「両方向駆動型圧縮機」という）を示す分解斜視図である。
【図３】図２に示した移動子２０２の分解斜視図である。
【図４】図２に示した移動子２０２側面図である。
【図５】図２に示した固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの斜視図である。
【図６】固定子巻線２１２ａ・２１２ｂの斜視図である。
【図７】本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の右側駆動説明図である。
【図８】本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の右側駆動力発生原理図である。
【図９】本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の左側駆動説明図である。
【図１０】本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の左側駆動力発生原理図である。
【図１１】本発明に係る複数の可動鉄芯と固定鉄芯を有する横磁束線形電動機の側面図である。
【図１２】本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の時間−電流の特性図である。
【図１３】本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の時間−発生推力の特性図である。
【図１４】本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の位置−電流の特性図である。
【図１５】本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の位置−発生推力の特性図である。
【図１６】本発明に係る横磁束線形電動機の電流供給回路図である。
【図１７】本発明に係る横磁束線形電動機の２並列構成による回路図である。
【図１８】本発明に係る横磁束線形電動機の直列構成による回路図である。
【図１９】本発明に係る横磁束線形電動機の４並列構成による回路図である。
【図２０】本発明に係る両方向駆動型ピストン−共振ばねと横磁束線形電動機よりなる圧縮機の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
２０１ａ 上固定子
２０１ｂ 下固定子
２１１ａ 上固定鉄芯
２１１ｂ 下固定鉄芯
２１２ａ 上固定子巻線
２１２ｂ 下固定子巻線
２０２ 移動子
２２１ 可動鉄芯
２２２ 移動子永久磁石
２２３ 移動子中心部
２２４ 移動子支持部
２２５ ピストン
２２６ シリンダ
２２７ 共振用ばね
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力かつ高効率な線形動力発生システムに関し、より詳細には、比較的簡単な構造ながら高出力で動力発生効率を高められる横磁束型線形電動機（リニアモータ）を使用した両方向駆動型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、通常の冷蔵庫やエアコンには圧縮機が必要である。この圧縮機は、蒸発器から吸収した熱を使用して、低圧蒸気を高圧蒸気に変換する。この種の、ピストンとシリンダを備えた圧縮機は、往復動式やスクロール方式の回転型電動機を幅広く使用している。そして、直線動力を得るために、回転型電動機と、回転動力を直線運動に変換する付加的な機械装置とを結合した二重構造の駆動システムを使用している。回転動力を直線運動に変換する機械装置としてはボールスクリューなどが使用される。しかしながら、この種の二重構造の駆動システムは、構造が複雑で、製造コストが高く、メンテナンス費用も高いという欠点があった。さらに、二重構造の駆動システムには、騷音が大きく、効率が低く、体積が大きいという欠点があった。
【０００３】
一方、線形電動機は、直線運動変換装置を必要とする回転型電動機とは異なり、直線運動を直接発生させるので、付加的な機械装置を必要としない、簡単な構造を有している。しかしながら、構造によって長さが制限されており、入口端及び出口端が存在するため、磁束の漏洩と、エネルギーの歪み及び損失が発生し、効率が低下する。また、高出力及び高効率を図るためには多くの永久磁石が必要とするため、コストが高くなり、電動機の体積も大きくなる。このため、線形電動機を圧縮機に適用することは好ましくない。それにもかかわらず、圧縮機に線形電動機を適用する場合もある。従来の線形電動機は、縦磁束型であり、一般的には単方向駆動型である。
【０００４】
このような従来の線形電動機を使用した圧縮機の例を図１に示す。図１に示すように、圧縮機は、上側及び下側固定子１０１と、前記固定子の一側に結合されるシリンダ１０２と、前記固定子の他側に結合されて駆動力を発生させる電動機を構成する外部鉄芯１０３と、所定の間隙を置いて外部鉄芯１０３に挿入されてシリンダ１０２に結合される内部鉄芯１０４と、外部鉄芯１０３に巻回される巻線コイル１０５と、外部鉄芯１０３と内部鉄芯１０４との間に結合されて電動機の駆動時に直線運動を行う永久磁石１０６と、シリンダ１０２内部の圧縮空間に挿入されるピストン１０７と、永久磁石１０６をピストン１０７に連結して永久磁石１０６の直線運動をピストン１０７に伝える連結部材１０８と、固定子１０１の一側に結合される、内部に所定の移動空間を有し連結部材１０８を覆うボディーカバー１０９と、連結部材１０８とシリンダ１０２の間、及び連結部材１０８とボディーカバー１０９の間にそれぞれ挿入されてピストン１０７の動きを弾性的に支持すると共に、運動エネルギーを保存する内側及び下側ばね１１０・１１１と、を備えている。電動機に電流が印加されて巻線コイル１０５に電流が流れたときに外部鉄芯１０３と内部鉄芯１０４に流れる磁束と、永久磁石１０６から発生した磁束との相互作用力によって、永久磁石１０６が直線往復動を行う。前記直線運動は連結部材１０８を介してピストン１０７に伝えられ、ばね１１０・１１１によって弾性支持されたピストン１０７は、シリンダ１０２内の圧縮空間を直線往復動する。
【０００５】
このような線形電動機を使用した圧縮機は、巻線コイル１０５に電流が流れると、縦磁束力によって単方向に駆動される。ピストン１０７の移動方向は、巻線コイル１０５に流れる電流によって外部鉄芯１０３及び内部鉄芯１０４に印加される磁束の方向と同じである。そのため、この圧縮機は、同じ容量の両方向駆動型圧縮機と比べて、相対的にサイズが大きく、効率が低いという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためのもので、一般的に汎用されている往復動式などの回転型電動機では、回転運動を直線運動に変換する方式を採用するのに対して、本発明では、ピストンが直線往復動する横磁束線形電動機を直接締結した圧縮機を提案し、現在汎用されている線形圧縮機には、１つの電動機が１つのピストンで駆動されたり回転する単方向駆動型が採用されているのに対して、本発明では、１つの横磁束線形電動機の前後にピストンを設ける横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機を提案する。すなわち、本発明は、両側にピストンを設け、中間に横磁束線形電動機を設けて駆動する方式を採用し、ピストンの前後移動時の圧縮と弛緩による速度変化をばねが吸収して放出する共振メカニズムを利用し、磁束の方向が移動方向に対して横方向となる横磁束線形電動機を用いたことを特徴とする。特に、冷凍機に必須要素となる圧縮機に対して、正確な位置とトーク値の調整により容量の調節が可能となり、単位重さ当たり推力特性に優れた横磁束線形電動機を適用する。
【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、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、複数のＵ字状の固定鉄芯を、前後方向に一定間隔でオフセットして交互に互いに向き合うように、かつ、前記鉄芯の脚が所定の空隙をおいて対向するように、前後方向に整列してなる固定鉄芯群及び前記鉄芯の左右の脚列をそれぞれ全体的に卷回するように巻かれた一対の巻線を含む固定子と、所定長さ可動鉄芯に永久磁石を組み合わせて成る一対の左右移動子部分を連結部によって対向する部分の磁束が反対となるように所定の間隔で連結させて成り、前記左右移動子部分が、それぞれ対応する前記鉄芯の対向する脚の間の前記空隙内に配置されているような移動子と、前記移動子の長手方向両端に連結されたピストンと、前記ピストンに対応するように配置され、前記ピストンの往復動に応じて空気の圧縮を行う一対のシリンダとを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、前記移動子支持部とシリンダの一側に両端がそれぞれ固定されたばねをさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、前記移動子中心部に四角孔を両側に形成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機は、前記移動子の両側のピストン駆動軸が中心軸に対して偏心していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、基本的に線形システムを元にすることから、直線動力を得るために回転型電動機と動力伝達装置を用いるシステムに比べて、構造が簡単であり、メンテナンス費用を低減することができる。
【００１２】
また、本発明は、単方向に駆動される圧縮機に比べて、同じ容量の線形電動機を用いる場合でも、移動子の前後移動時に圧縮と吸入を同時に行うことから、ほぼ２倍に近い推力を得ることができる。同時に、横磁束線形電動機の場合、正確な位置とトーク値の調整が可能であり、電気回路と磁気回路の分離・調節が可能な可変吐出方式を採用することにより、容量とサイズを減らすことができて、既存の線形電動機に比べて同じ容量で得られる推力の２倍以上を得ることができる。したがって、実際、両方向駆動型と横磁束電動機を共に採用すると、同じサイズで計算上４倍以上の推力を得ることができる。
【００１３】
また、本発明は、既存の線形電動機に比べて同じ容積で得られる推力特性に優れていることから、圧縮機への適用に当たり電動機の占有面積を最大限に減らすことができる。
【００１４】
しかも、本発明は、高出力であるために使用鉄芯と巻線の量を節約できることから、資材費を低減することができる。
【００１５】
併せて、本発明は、移動子中心部に四角孔を両側に形成することで、電動機の重さを減らすことができる。
【００１６】
さらに、本発明は、移動子の両側に共振ばねを配置して前後移動時の圧縮と弛緩によって発生する慣性力をばねが吸収して放出するシステムの共振特性を利用するので、電動機のエネルギーの損失を最大限に抑えることができる。
【００１７】
また、本発明は、ピストン駆動軸が中心軸に対して偏心していることから、軸方向の回転が発生せず電動機の空隙を一定に保つことができて、均一な力を発生させ、振動を減らすことができる。例えば、周り止めが必要なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳しく説明する。
【００１９】
図２は、本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機（以降、単に「両方向駆動型圧縮機」という）を示す分解斜視図である。
【００２０】
図２に示すように、一対の固定子２０１ａ・２０１ｂは、それぞれ、複数のＵ字状の固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂと、固定子に電流を流す一対の連接型の環状巻線２１２ａ・２１２ｂとから成り、上下方向に対向して配置されている。移動子２０２は、可動鉄芯２２１と、高いエネルギー密度を有する永久磁石２２２とから成り、上下一対の固定子２０１ａ・２０１ｂの間に配置され、共振用ばね２２７と連結されている。
【００２１】
また、複数の永久磁石２２２（反対方向の磁束を発生させるために、反対の極が向き合うように配置されている）が所定長さの可動鉄芯２２１によって連結された１対の構造が、その中間に設けられた中心部２２３を境界にして、互いに反対の極が向き合うように配置されている。よって、固定子巻線から発生した磁束によって、移動子を水平方向に動かす力が生じる。
【００２２】
また、移動子の正確な水平を確保できても、微細な振動や力の不均衡が生じると、上下及び左右の変位が発生する畏れがあるので、圧縮機と接触するピストンの駆動軸を、中心軸に対して反対方向に偏心するように設計して、このような不平衡によって生じる変位を減らすガイドの役割を持たせている。また、移動子の重さを減らすために、中心部２２３の付近に四角孔を形成している。さらに、前後に久磁石と鉄芯が連結された一対の構造の間に設けられた中心部２２３と支持部２２４は、永久磁石から発生する磁束が漏洩しないように、非磁性体から作製する。
【００２３】
図３は、図２に示した移動子２０２の分解斜視図であり、移動子２０２を左右２つの移動子部分２０２ａ・２０２ｂに切断している。図３に示すように、可動鉄芯２２１によって連結された多数の永久磁石２２２は相異なる方向の磁束を発生すべく配置されており、永久磁石２２２と可動鉄芯２２１が連結された１対の構造が対向配置させるべくその中間に移動子中心部２２３ａ・２２３ｂが配置されており、前記中心部の両側に移動子支持部２２４ａ・２２４ｂが連結されており、支持部２２４ａ・２２４ｂの一側にピストン２２５ａ・２２５ｂが連結されている。また、ピストン２２５ａ・２２５ｂの往復動に応じて空気の圧縮を行うシリンダ２２６ａ・２２６ｂが設けられ、駆動時にピストンがシリンダ２２６ａ・２２６ｂに挿入される。移動子支持部２２４ａ・２２４ｂとシリンダ２２６ａ・２２６ｂの一側に両端がそれぞれ固定された共振ばね２２７ａ・２２７ｂが配置されている。ばね２２７ａ・２２７ｂと連結された支持部２２４ａ・２２４ｂは、ピストン駆動軸に対して偏心するように左右移動子部分２０２ａ・２０２ｂに連結されている。左右移動子２０２ａ・２０２ｂの永久磁石２２２は、互いに反対極で対向配置することで高い空隙磁束を形成することができる。図面の矢印は、永久磁石２２２から発生する磁束の方向を示す。ここで、可動鉄芯２２１は同じ寸法を有し、さらに永久磁石２２２も同じ寸法を有する。
【００２４】
図４は、図２に示した移動子２０２の側面図である。
【００２５】
図４に示すように、移動子２０２は前後に水平運動をする平面形構造を有している。
【００２６】
図５は、図２に示した固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの斜視図である。
【００２７】
図５に示すように、固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂは、複数の、柱部及び中心部からなるＵ字状の鉄芯から構成されており、上鉄芯２１１ａ及び下鉄芯２１１ｂは、移動子２０２の磁束と固定子２０１の磁束とによって、両側の空隙から同じ方向に力を発生させるために、上鉄芯２１１ａと下鉄芯２１１ｂとの間にτｐの極間隔をあけて対向して配置されている。また、複数の上下固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂは、上鉄芯２１１ａ同士の間、下鉄芯２１１ｂ同士の間にそれぞれ２τｐの間隔をあけて平行に配置されており、上鉄芯２１１ａと下鉄芯２１１ｂは、互い違いとなるように、前後にτｐの極間隔をあけて配置されている。
【００２８】
図６は、固定子巻線２１２ａ・２１２ｂの斜視図である。
【００２９】
図６に示すように、巻線は２つの長い環状に形成されており、両者が連接して配置されている。また、上巻線２１２ａと下巻線２１２ｂにそれぞれ同じ方向の電流Ｉ１が流れると、固定鉄芯に磁束が発生し、反対方向の電流Ｉ２が流れると、磁束の方向も反対に変わる。したがって、移動子２０２は電流の方向に応じて移動する。図２に示すように、一方の環状巻線２１２ａ−１・２１２ｂ−１の中心の穴には、平行に配置された複数の固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの一側方向の柱部が挿入され、他方の環状巻線２１２ａ−２・２１２ｂ−２の中心の穴には、平行に配置された複数の固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの他側方向の柱部が挿入される。
【００３０】
このように環状巻線２１２ａ−１・２１２ａ−２・２１２ｂ−１・２１２ｂ−２の中央部に固定鉄芯の柱部が挿設されると、図２に示すように、２つの環状巻線２１２ａ・２１２ｂの連接部は固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの中心部によって支持される。また、移動子２０２は、環状巻線の連接部上における固定鉄芯の柱部の間に載置される。並設された固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの１ピッチ（２τｐ）は、２つの可動鉄芯及び２つの永久磁石が連結された長さに該当することが好ましい。
【００３１】
図７は、両方向駆動型圧縮機の右側駆動説明図である。
【００３２】
図７に示すように、固定子巻線２１２ａ・２１２ｂに電流Ｉ１を流すと、アンペアの法則によって、上側固定鉄芯２１１ａの前側ではＳ極、後側ではＮ極、そして下側固定鉄芯２１１ｂの前側ではＮ極、後側ではＳ極の磁束が発生する。このとき、固定子２０１の磁極と移動子２０２の磁極との相互作用により、磁極の方向が同じであれば反発力、磁極の方向が異なれば引力が発生する。このため、Ｎ−Ｎ極間の反発力とＮ−Ｓ極間の引力とによって右向きの合成力Ｆａが生じる。
【００３３】
図８は、両方向駆動型圧縮機の右側駆動力発生原理図である。図８は上部と下部の前方断面を基準とする２次元図面を示す。
【００３４】
図８に示すように、固定子巻線２１２ａ・２１２ｂに電流が流れると、上側固定鉄芯２１１ａではＳ極、下側固定鉄芯２１１ｂではＮ極の磁束が発生する。このとき、移動子２０２との関係により、Ｓ−Ｓ、Ｎ−Ｎの反発力（Ｆ１、Ｆ４）、Ｓ−Ｎ、Ｎ−Ｓの引力（Ｆ２、Ｆ３）が作用し、その結果、全体的に右向きの力Ｆａが生じる。
【００３５】
図９は、両方向駆動型圧縮機の左側駆動説明図である。
【００３６】
図９に示すように、反対方向の電流Ｉ２を流すと、上固定鉄芯２１１ａの前側と後側ではそれぞれＮ極、Ｓ極が発生し、下側固定鉄芯２１１ｂの前側と後側ではそれぞれＳ極、Ｎ極の磁束が発生する。このとき、固定子２０１の磁極と移動子２０２の磁極の相互作用により、磁極の方向が同じであれば反発力、磁極の方向が異なれば引力が発生する。このため、Ｎ−Ｎ極間の反発力とＮ−Ｓ極間の引力とによって左向きの合成力Ｆｂが生じる。
【００３７】
図１０は、両方向駆動型圧縮機の左側駆動力発生原理図である。図１０は上部と下部の前方断面を基準とする２次元図面を示す。
【００３８】
図１０に示すように、図８での引力作用個所では反発力Ｆ２、Ｆ３が発生し、図８での反発力作用個所では引力Ｆ１、Ｆ４が発生する。すなわち、図８と大きさは同じであるが、方向が反対である力Ｆｂが作用し、その結果、圧縮機は反対方向に動く。
【００３９】
図１１は、本発明に係る複数の可動鉄芯と固定鉄芯を有する横磁束線形電動機の側面図である。図１１は上部と下部の前方断面を基準とする２次元図面を示す。
【００４０】
図１１に示すように、複数の可動鉄芯２２１及び永久磁石２２２が設けられている。同様に、複数の固定子の鉄芯２１１ａ・２１１ｂも設けられている。このことにより、移動子は、１周期だけでなく複数周期の移動が可能となる。
【００４１】
図１２は、本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の時間−電流の特性図であり、図１３は、移動子の時間−発生推力の特性図である。
【００４２】
図１２に示すように、最初の１／２周期区間ｔ０−ｔ１では電流Ｉ１が、残り１／２周期区間ｔ１−ｔ２では同じ大きさで反対方向の電流Ｉ２がそれぞれ印加されれば、図１３に示すように、移動子は、最初の１／２周期区間ｔ０−ｔ１では推力Ｆａが、残り１／２周期区間ｔ１−ｔ２では同じ大きさで反対方向の推力Ｆｂがそれぞれ発生する。この推力は、電流と同じ極性を有し、Ｉ１によってＦａが、Ｉ２によって同じ大きさで反対方向のＦｂがそれぞれ発生する。
【００４３】
図１４は、本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の位置−電流の特性図であり、図１５は移動子の位置−発生推力の特性図である。
【００４４】
図１４に示すように０−τｐ区間でＩ１電流が印加されると、図１５に示すように移動子の位置によってＦａの推力が発生する。また、Ｉ２電流が印加されるとＦｂの推力が発生する。
【００４５】
図１６は、本発明に係る横磁束線形電動機の電流供給回路図である。図１６に示すように、上巻線２１２ａと下巻線２１２ｂに同じ方向の電流が流れる場合、スィッチＳ１及びスイッチＳ２を導通させてＩ１方向の電流を流すと、力Ｆａが発生する。一方、反対方向の電流が流れる場合、スィッチＳ３とスイッチＳ４を導通させてＩ２方向の電流を流すと、力Ｆｂが発生する。このとき、好ましくは、スィッチＳ１〜Ｓ４は高速切り換えが可能な半導体素子で作製する。
【００４６】
図１７は、本発明に係る横磁束線形電動機の２並列構成による回路図である。
【００４７】
図１７に示すように、前巻線２１２ａ−１・２１２ｂ−１と後巻線２１２ａ−２・２１２ｂ−２よりなる上巻線２１２ａと下巻線２１２ｂの２つを並列連結した２並列回路であって、これは低電圧、高電流向きになっている。
【００４８】
図１８は、本発明に係る横磁束線形電動機の直列構成による回路図である。
【００４９】
図１８に示すように、上巻線２１２ａと下巻線２１２ｂを直列連結した回路であって、これは高電圧、低電流向きになっている。
【００５０】
図１９は、本発明に係る横磁束線形電動機の４並列構成による回路図である。
【００５１】
図１９に示すように、左右上下巻線２１２ａ−１・２１２ａ−２・２１２ｂ−１・２１２ｂ−２の４つを並列連結した４並列回路であって、これは図１７よりも低電圧、高電流向きになっている。
【００５２】
図２０は、本発明に係る両方向駆動型ピストン−共振ばねと横磁束線形電動機よりなる圧縮機の説明図である。
【００５３】
図２０に示すように、横磁束線形電動機２０３を用いて両方向に駆動される線形圧縮機は、横磁束線形電動機の内部に巻線２１２ａ・２１２ｂと固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂを備える上下固定子２０１ａ・２０１ｂの間に設けられる移動子２０２を備えている。移動子２０２は、可動鉄芯２２１と永久磁石２２２とピストン２２５ａ・２２５ｂを備え、両側に共振用ばね２２７ａ・２２７ｂとシリンダ２２６ａ・２２６ｂが連結されている。移動子２０２の左側部が圧縮されると、左側吐出用弁２２９ｂ及び右側吸入用弁２２８ａが同時に開かれ、一方、右側部が圧縮されると、右側吐出用弁２２９ａ及び左側吸入用弁２２８ｂが同時に開かれる。
【００５４】
また、図２０は、横磁束線形電動機２０３の両側にピストン２２５ａ・２２５ｂ及びシリンダ２２６ａ、２２６ｂを有する圧縮機を示すものである。両側に配置した圧縮機と中心部にある横磁束線形電動機との間にばね２２７ａ・２２７ｂを設けることにより、電磁石とピストンロッドとばね間の共振メカニズムを用いた高効率かつ高出力型線形圧縮機を提案する。
【００５５】
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない範囲で本発明の属する分野で通常の知識を有する者によって修正及び変換が可能であり、その技術思想も特許請求の範囲に属すると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来の縦磁束形線形電動機を用いた圧縮機の断面図である。
【図２】本発明に係る横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機（以降、単に「両方向駆動型圧縮機」という）を示す分解斜視図である。
【図３】図２に示した移動子２０２の分解斜視図である。
【図４】図２に示した移動子２０２側面図である。
【図５】図２に示した固定鉄芯２１１ａ・２１１ｂの斜視図である。
【図６】固定子巻線２１２ａ・２１２ｂの斜視図である。
【図７】本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の右側駆動説明図である。
【図８】本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の右側駆動力発生原理図である。
【図９】本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の左側駆動説明図である。
【図１０】本発明に係る横両方向駆動型圧縮機の左側駆動力発生原理図である。
【図１１】本発明に係る複数の可動鉄芯と固定鉄芯を有する横磁束線形電動機の側面図である。
【図１２】本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の時間−電流の特性図である。
【図１３】本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の時間−発生推力の特性図である。
【図１４】本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の位置−電流の特性図である。
【図１５】本発明に係る横磁束線形電動機の移動子の位置−発生推力の特性図である。
【図１６】本発明に係る横磁束線形電動機の電流供給回路図である。
【図１７】本発明に係る横磁束線形電動機の２並列構成による回路図である。
【図１８】本発明に係る横磁束線形電動機の直列構成による回路図である。
【図１９】本発明に係る横磁束線形電動機の４並列構成による回路図である。
【図２０】本発明に係る両方向駆動型ピストン−共振ばねと横磁束線形電動機よりなる圧縮機の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
２０１ａ 上固定子
２０１ｂ 下固定子
２１１ａ 上固定鉄芯
２１１ｂ 下固定鉄芯
２１２ａ 上固定子巻線
２１２ｂ 下固定子巻線
２０２ 移動子
２２１ 可動鉄芯
２２２ 移動子永久磁石
２２３ 移動子中心部
２２４ 移動子支持部
２２５ ピストン
２２６ シリンダ
２２７ 共振用ばね
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機であって、
複数のＵ字状の固定鉄芯を、前後方向に一定間隔でオフセットして交互に互いに向き合うように、かつ、前記鉄芯の脚が所定の空隙をおいて対向するように、前後方向に整列してなる固定鉄芯群及び前記鉄芯の左右の脚列をそれぞれ全体的に卷回するように巻かれた一対の巻線を含む固定子と、
所定長さ可動鉄芯に永久磁石を組み合わせて成る一対の左右移動子部分を連結部によって対向する部分の磁束が反対となるように所定の間隔で連結させて成り、前記左右移動子部分が、それぞれ対応する前記鉄芯の対向する脚の間の前記空隙内に配置されているような移動子と、
前記移動子の長手方向両端に連結されたピストンと、
前記ピストンに対応するように配置され、前記ピストンの往復動に応じて空気の圧縮を行う一対のシリンダとを備える横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機。
【請求項２】
一端が前記移動子の端部に固定され、他端が前記シリンダの端部に固定されたばねをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機。
【請求項３】
前記連結部には四角孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載の横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機。
【請求項４】
前記ピストンの駆動軸が前記移動子の中心軸に対して偏心していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機。
【請求項１】
横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機であって、
複数のＵ字状の固定鉄芯を、前後方向に一定間隔でオフセットして交互に互いに向き合うように、かつ、前記鉄芯の脚が所定の空隙をおいて対向するように、前後方向に整列してなる固定鉄芯群及び前記鉄芯の左右の脚列をそれぞれ全体的に卷回するように巻かれた一対の巻線を含む固定子と、
所定長さ可動鉄芯に永久磁石を組み合わせて成る一対の左右移動子部分を連結部によって対向する部分の磁束が反対となるように所定の間隔で連結させて成り、前記左右移動子部分が、それぞれ対応する前記鉄芯の対向する脚の間の前記空隙内に配置されているような移動子と、
前記移動子の長手方向両端に連結されたピストンと、
前記ピストンに対応するように配置され、前記ピストンの往復動に応じて空気の圧縮を行う一対のシリンダとを備える横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機。
【請求項２】
一端が前記移動子の端部に固定され、他端が前記シリンダの端部に固定されたばねをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機。
【請求項３】
前記連結部には四角孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載の横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機。
【請求項４】
前記ピストンの駆動軸が前記移動子の中心軸に対して偏心していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の横磁束線形電動機を用いた両方向駆動型圧縮機。
【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】
【公開番号】特開２００６−１２１８９７（Ｐ２００６−１２１８９７Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０６５４１（Ｐ２００５−３０６５４１）
【出願日】平成１７年１０月２１日（２００５．１０．２１）
【出願人】（５０１３３９１２６）韓国電気研究院 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２１日（２００５．１０．２１）
【出願人】（５０１３３９１２６）韓国電気研究院 (5)
【Ｆターム（参考）】
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