专利名称：线性促动器、使用该线性促动器的泵装置及压缩机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及线性促动器、使用该线性促动器的泵装置及压缩机装置。
(2)背景技术一直以来，具有活塞在气缸内作直线运动这种结构的泵装置和压缩机装置包括形成有气缸的本体部及驱动活塞的线性促动器，作为具有线性促动器的驱动部，为了在轴线方向上往复驱动活塞而使用线性电动机(例如参照专利文献1)。
专利文献1日本专利特开2000-337725号公报线性电动机包括永磁铁组、层叠铁心组及线圈，线圈卷绕在线圈绕线筒上，在流过交流电流时产生交变磁场。一般通过导线从配设在外部的电源对线圈供电，在线圈卷绕在线圈绕线筒上后，将线圈的卷线末端和导线末端通过手动作业缠绕进行临时固定后，通过焊接或锡焊等进行导电连接。尤其是因为缠绕卷线末端和导线末端的作业双方都是金属线，故存在作业性差的问题。另外，在为了抑制铜损而使用粗线径的卷线时，还存在缠绕作业的作业效率下降的问题。
(3)发明内容因此，本发明的目的在于提供一种不使用导线即可对线圈供电、可提高作业性的线性促动器、使用该线性促动器的泵装置及压缩机装置。
为解决上述问题，本发明的线性促动器具有驱动部和可动体，其中，所述驱动部包括内轭铁；外轭铁，配设在该内轭铁的周围，在与该内轭铁的外周面之间形成有在轴线方向上分开的第1间隙及第2间隙；以及线圈，该线圈以所述外轭铁、所述第1间隙、所述内轭铁、所述第2间隙及所述外轭铁为磁路在所述第1间隙及所述第2间隙产生交变磁场，所述可动体，在所述内轭铁和所述外轭铁之间具有磁体，与所述交变磁场连动地在轴线方向上被往复驱动，其特征在于，在卷绕所述线圈的线圈绕线筒上具有用于向所述线圈供电的端子。
在本发明中，最好具有一对所述端子，该一对端子配设成由平板构成的所述端子的平面互相平行，且所述端子和所述线圈的卷线末端通过熔融进行导电性连接。采用这种构成的话，则在将卷线末端向端子平面熔融时，通过使熔融电极向同一方向移动，从而可同时对一对端子加压，提高熔融的作业性。此时，所述一对端子最好是在圆周方向上设有多个的所述外轭铁间、配设在相对所述绕线筒中心大致呈180度点对称的位置上。采用这种构成的话，则对外轭铁的配置没有任何影响，且一对端子的端子间距离变长，即使采用小型的绕线筒，也可合理地在一对端子的端子间配设熔融电极，从而可容易地进行熔融。另外，即使通过一体成形形成将端子固定在绕线筒上的固定部，因为形成在相对绕线筒中心大致呈180度点对称的位置上，故可利用单纯左右、上下打开的模具形成，绕线筒的设计变得容易。此时，最好所述端子构成为具有固定在所述线圈绕线筒上的固定部、与连接器卡合的卡合部、以及形成在所述固定部和所述卡合部之间的延设部，该延设部成为在与所述端子平面之间保持所述线圈的卷线末端的保持部，并且，最好在所述延设部和所述端子之间进行熔融，对所述端子和所述线圈的卷线末端进行导电性连接。因此，最好在所述端子上预先设置抵接突起，在保持所述卷线末端时，该抵接突起与所述保持部抵接。
在本发明中，最好所述绕线筒在卷绕所述线圈的筒体部的轴线方向端部上具有朝向半径方向外侧且形成为环状的凸缘部，在该凸缘部上固定有长度方向沿着轴线方向的所述端子。采用这种构成的话，则可将端子配设成不在径向从绕线筒突出，故可使线性促动器在径向上实现小型化。
在本发明中，最好所述端子具有用于保持所述卷线末端的保持部。采用这种构成的话，则可容易地将卷线末端固定在端子上。尤其是如果构成为在保持部和端子表面之间夹持卷线末端的话，则可使熔融电极从保持部和端子的外侧抵接地进行熔融。
如上所述，在卷绕线圈的线圈绕线筒上具有用于向线圈供电的端子。因此，不使用导线即可向线圈供电，可提高作业性。
(4)
图1(A)、图1(B)分别是应用了本发明的线性促动器的主要部分的纵向剖视图及X-X横向剖视图。
图2(A)、图2(B)分别是应用了本发明的线性促动器的从斜上方看的立体图及将其一部分用Y-Y切除的从斜上方看的立体图。
图3是应用了本发明的线性促动器的主要部分的放大纵向剖视图。
图4(A)、图4(B)、图4(C)分别是应用了本发明的线性促动器上所使用的线圈绕线筒的从斜上方看的立体图、将端子卡合在线圈绕线筒上的状态的从斜上方看的立体图、及用于说明端子和卷线末端的卡合结构的说明图。
图5(A)、图5(B)、图5(C)分别是应用了本发明的线性促动器上所使用的端子的俯视图、主视图、及Z-Z纵向剖视图。
图6是构成应用了本发明的线性促动器的各构件的从斜上方看时的立体分解图。
图7(A)、图7(B)分别是表示该线性促动器的动作的说明图。
图8是应用了本发明的气泵装置的剖视图。
(符号说明)1 线性促动器2 框架3 内轭铁4 外轭铁5 可动体6 第1间隙7 第2间隙 8 线圈8a 卷线末端 9 磁体11 端子 41 第1外轭铁构件42 第2外轭铁构件 52 磁体保持部80 线圈绕线筒81 筒体部85 凸缘部87 驱动部
111 延设部111a 保持部(5)具体实施方式
参照附图，对应用了本发明的线性促动器进行说明。
(整体构成)图1(A)、图1(B)分别是应用了本发明的线性促动器的主要部分的纵向剖视图及X-X横向剖视图。图2(A)、图2(B)分别是应用了本发明的线性促动器的从斜上方看的立体图及将其一部分用Y-Y切除后从斜上方看的立体图。图3是应用了本发明的线性促动器的主要部分的放大纵向剖视图。
本形态的线性促动器1应用在供给各种流体用的泵装置、或者压缩机装置等中，包括具有从轴线方向夹持定子侧的框架2的驱动部87；可相对该驱动部87沿轴线L进行往复移动的可动体5。
如图1所示，在驱动部87中，在框架2的托架22上形成有圆筒状的圆筒部16，相对该圆筒部16的上端固定有内轭铁3，该内轭铁3的一端固定在形成为环状的保持体17上。内轭铁3在圆周方向上以等角间隔配置有8个。内轭铁3具有平板状，与后述外轭铁4相向的相向面(外侧)及其背面(内侧)中任一个面形成为平面。
在作为框架2的一对托架21、22之间，在圆周方向上通过间隙86(图1(B))以等角间隔地安装有8个块状的外轭铁4，该外轭铁4配置成，利用内轭铁3的相向面而在轴线方向上隔开的位置上构成第1及第2间隙6、7。在此，外轭铁4与内轭铁3相向的相向面形成为平面。而且，内轭铁3和外轭铁4的相互相向的形成为平面状的相向面大致间隔3mm地平行设置。
外轭铁4由纵截面形成为U字状的上下2个外轭铁构件41、42构成。各外轭铁构件41、42的在其内侧向轴线方向折弯的部分形成为通过第1及第2间隙6、7与内轭铁3相向的第1及第2相向部分410、420。并且，在其外侧向轴线方向折弯的部分的端部419、429抵接。2个外轭铁构件41、42均是将多个磁性薄板以端面朝向内轭铁3的方向竖起的形态层叠而形成为块体的。因此，外轭铁4具有涡流损失比较小的优点。
在外轭铁4中，在二个外轭铁构件41、42之间构成的空间内，具有环状的平面形状的线圈8卷绕配置在线圈绕线筒80上。另外，线圈8的外侧由树脂制的盖体89包覆。在此，线圈8是包围全部8个外轭铁4地进行卷绕的共用线圈8。外轭铁构件41、42分别从位于线圈8外周侧的部分通过线圈8的轴线方向的两端面在其内周侧向轴线方向折弯，前端侧形成上述的相向部410、420。
相对上述构成的驱动部87，在本形态中，配置有杯状的可动体5。该可动体5是树脂成形品，如图2所示，包括正八角形的底部51；从该底部51的角部向轴线方向竖起的细长的磁体保持部52；封闭相邻的磁体保持部52的侧面的侧壁部55。在本形态中，所有的磁体保持部52的侧面都由侧壁部55封闭，构成为筒状。
如图2(B)所示，侧壁部55从底部51侧沿开放端侧一体成形有树脂壁53、磁体9及树脂壁54。树脂壁53及树脂壁54的内外面分别与磁体9的两个相向面形成为同一平面。即，可动体5是镶嵌成形有磁体9的树脂成型品，磁体9具有厚度约为2mm的平板状，厚度方向的两个面为平面，在外部露出，成为与外轭铁4相向的相向面(外侧)及与内轭铁3相向的相向面(内侧)。另外，磁体9是Nd-Fe-B系的稀土类磁铁或者树脂磁体，表面和背面分别磁化为相反的磁极，其平面形状形成为长方形。
如图1(B)所示，磁体保持部52从轴线方向看呈大致三角形的平面形状，相当于三角形的顶点的部分以楔状进入相邻的内轭铁3之间，且相当于三角形的底边的部分进入相邻的外轭铁4之间。另外，磁体保持部52共计形成在8个部位，在圆周方向上以等角间隔保持8个磁体9。
如图1(A)所示，如此构成的可动体5配置在驱动部87侧，从而使8个磁体9分别位于内轭铁3与外轭铁4的第1及第2间隙6、7。本形态中，配设在内轭铁3和外轭铁4之间的8个磁体9都远离外轭铁4而靠近内轭铁3配置。即，内轭铁3和与该内轭铁3相向的磁体9的相向面的距离d(参照图3)设定在0.4mm，而外轭铁4和与该外轭铁4相向的磁体9的相向面的距离D(参照图3)设定为0.6mm。
(线圈绕线筒及端子的结构)图4(A)、图4(B)、图4(C)分别是应用了本发明的线性促动器上所使用的线圈绕线筒的从斜上方看的立体图、从斜上方看到的将端子卡合在线圈绕线筒上的状态的立体图、及用于说明端子和卷线末端的卡合结构的说明图。图5(A)、图5(B)、图5(C)分别是应用了本发明的线性促动器上所使用的端子的俯视图、主视图、及Z-Z纵向剖视图。
在本形态的线性促动器1中，线圈绕线筒80包括筒状的筒体部81以及从该筒体部81两端向半径方向外侧延设的环状凸缘部85，通过筒体部81来确保线圈8和外轭铁4的第1相向部分410及第2相向部分420的绝缘。通过凸缘部85来确保线圈8和通过该线圈8的轴线方向两端面的外轭铁4的绝缘。
在凸缘部85上表面的相对绕线筒的中心呈180度点对称的位置上形成有一对压入孔83，将用于向线圈供电的端子11进行压入固定。因此，通过将端子11压入固定在压入孔83中，从而配设在相对绕线筒的中心呈180度点对称的位置上。压入孔83开设在从凸缘部85的上表面向轴线方向突出的突起部84、88的顶部上。在突起部84、88上形成有向凸缘部85的外侧突出、用于将卷线末端8a折回的折回用突出部84a、88a。
端子11由金属平板形成，如图5所示，长度方向的一端侧成为压入固定在压入孔83中的插入固定部112，另一端侧成为与未图示的连接器卡合的卡合部110。在插入固定部112和卡合部110的中间形成有向与长度方向正交的方向延设的延设部111，延设部111在基端折弯，该延设部111的与端子11的平面相向的相对面成为在与端子11的平面之间保持卷线末端8a的保持部111a。在端子11上折弯形成有在保持卷线末端8时、顶部抵接在保持部111a的前端侧的抵接突起113。在本形态中，一对端子11、11形成为同一形状，分别将插入固定部112压入压入孔83中，使其长度方向沿着轴线方向地固定在凸缘部85的上表面上。
(线圈绕线筒和外轭铁的卡合结构)在筒体部81的内周面上形成有向内轭铁3突出的卡合突起82，该卡合突起82是与第1相向部分410及第2相向部分420双方卡合、使第1及第2相向部分410、420被磁体9吸引而防止其位移的卡合部。
即，如图3所示，卡合突起82向轴线方向突出，其前端形成有突起823、824。与此相对，在第1相向部分410的前端部分及第2相向部分420的前端部分上分别形成有沿轴线方向开口的凹部413、423。因此，将第1及第2外轭铁构件41、42从轴线方向两侧重叠在线圈绕线筒8上，在线圈8的外周侧，第1及第2外轭铁构件41、42的端部419、429抵接，此时，在线圈的内周侧，卡合突起82的突起823、824嵌入第1及第2外轭铁构件41、42的凹部413、423中。
在此，在线圈绕线筒80上在圆周方向的8个部位形成有这种卡合突起82。即，卡合突起82围住内轭铁3地配设在整个圆周上。因此，第1相向部分410及第2相向部分420即使受到磁体9的吸引力也可由线圈绕线筒80予以保持，故不会在半径方向上位移。
(线性促动器的组装顺序及线性促动器的连接方法)图6是构成应用了本发明的线性促动器的各构件的从斜上方看时的立体分解图。
在本形态中，预先组装线圈8以及线圈绕线筒80和外轭铁构件41、42成为组件10。该组件10首先将端子11的压入固定部112从轴线方向压入固定在线圈绕线筒80的压入孔83中后，将线圈8卷绕在线圈绕线筒80上，然后将卷线末端8a固定在端子11上，使两者导电性连接。即，如图4(C)所示，由折回用突出部84a、88a分别将折回的卷线末端8a夹持在保持部111a和端子11表面之间，从保持部111a和端子11的外侧在与熔融电极抵接的状态下进行熔融，对端子11和卷线末端8a进行导电性连接。在熔融中，首先进行利用熔融电极将延设部111折弯、使卷线末端8a夹持在保持部111a和端子11表面之间、且使抵接突起113的顶部和延设部111的前端侧抵接的工序，其次进行对熔融电极进行通电、使端子11和卷线末端8a导电性连接的工序。另外，因为抵接突起113的顶部和延设部111的前端侧抵接，故可稳定地进行熔融的通电。然后，将第1及第2外轭铁构件41、42从轴线方向两侧上下跨过线圈绕线筒80地进行重叠，从而形成组件10。此时，在外轭铁构件41、42的间隙中配设端子11。
在组装本形态的线性促动器1时，依据下述步骤进行。即，首先相对托架22的圆筒部16的上端固定内轭铁3的一端。所有的内轭铁3都固定后，将保持体17放下以与内轭铁3的另一端卡合。其次，在形成在托架22上的螺纹孔221中放入用于将线性促动器1固定在装置侧所配设的本体部上的4个螺钉23，然后，从螺钉23的上方将上述组件10放入，将该组件10设置在托架22的规定位置上。
而且，从组件10的上方覆盖托架21，然后将托架21、22利用在圆周方向的4个部位上大致以90度间隔均匀配设的固定螺栓90和固定螺母94进行固定。此时，组件10以由托架21、22夹持的状态固定在托架21、22上。最后，通过将可动体5放入在内轭铁3和外轭铁4的间隙中，从而线性促动器1完成。
(动作)图7(A)、图7(B)分别是表示该线性促动器的动作的说明图。
在本形态的线性促动器1中，在磁体9的内侧面磁化为S极、外侧面磁化为N极时，如图7(A)、图7(B)所示，产生实线箭头B1、B2所示的磁场。在此状态下，在线圈8流过交流电流时，如图7(A)所示，在电流从纸面里侧向纸面外侧流动的期间，产生虚线箭头B3所示的磁场，在第1间隙6侧，来自磁体9的磁场和来自线圈8的磁力线的朝向相同，而在第2间隙7侧，来自磁体9的磁场和来自线圈8的磁力线的朝向相反。其结果是，在磁体9上作用有朝向轴线方向下方(朝向第2间隙7)的作用力。
与此相对，如图7(B)所示，在电流从纸面外侧向纸面里侧流动的期间，产生虚线箭头B4所示的磁场，在第1间隙6侧，来自磁体9的磁场和来自线圈8的磁力线的朝向相反，而在第2间隙7侧，来自磁体9的磁场和来自线圈8的磁力线的朝向相同。其结果是，在磁体9上作用有朝向轴线方向上方(朝向第1间隙6)的作用力。
这样，与线圈8引起的交变磁场的方向对应，施加在磁体9上的轴线方向上的作用力的方向也会交替，故与其一体的可动体5在轴线方向上振动，从而安装在可动体5上的活塞130输出往复直线运动。
(本形态的效果)如上所述，在本形态中，线性促动器1具有驱动部87和可动体5，其中，所述驱动部87包括内轭铁3；外轭铁4，配设在内轭铁3的周围，在与内轭铁3的外周面之间形成在轴线方向上分开的第1间隙6及第2间隙7；以及线圈8，该线圈8以外轭铁4、第1间隙6、内轭铁3、第2间隙7及外轭铁4为磁路在第1间隙6及第2间隙7产生交变磁场，所述可动体5，在内轭铁3和外轭铁4之间具有磁体9，与交变磁场连动地在轴线方向上被往复驱动。在该线性促动器1中，在卷绕线圈8的线圈绕线筒80上具有用于向线圈8供电的端子11。因此，不使用导线即可向线圈8供电，可提高作业性。
另外，在本形态中，具有一对端子11，一对端子11、11和卷线末端8a通过熔融进行导电连接。因为该端子11、11的由平板构成的端子平面互相平行地配设，故在向端子11、11的平面熔融卷线末端8a时，可使熔融电极向同一方向移动，同时使端子11、11抵接，故可提高熔融的作业性。尤其是在本形态中，端子11、11配设在相对绕线筒80中心呈180度点对称的位置上，故端子11、11的端子间距离变长。因此，可在端子11、11的端子间合理地配设熔融电极，可提高熔融的作业性。另外，突起部84、88及折回用突出部84a、88a配设在相对绕线筒80中心呈180度点对称的位置上，故可利用单纯左右、上下打开的模具形成。
再者，在本形态中，在凸缘部85的表面上固定有长度方向沿着轴线方向的一对端子11、11。即，端子11、11配设成不在径向上从凸缘部85突出，故不会使线性促动器1在径向上大型化。
在本形态中，端子11、11具有用于保持卷线末端8a的保持部111a，故如果构成为在保持部111a和端子11表面之间夹持卷线末端8a的话，则通过以夹持保持部111a和端子11的状态配设熔融电极，从而可进行熔融。
(其他实施形态)在上述实施形态中，是将端子11的压入固定部112从轴线方向压入固定在线圈绕线筒80的压入孔83中的，但也可预先将端子11镶嵌成形在线圈绕线筒80上。
另外，在上述实施形态中，压入孔83构成为将端子11的压入固定部112从轴线方向插入，但也可将端子形成为L字状，将压入孔形成为可将形成在端子一端侧的压入固定部从径向插入。此时，对于形成在端子另一端侧的卡合部110，最好将其长度方向沿着轴线方向加以固定。再者，在上述实施形态中，一对端子11、11形成为同一形状，但并不是一定要形成为同一形状。
(向泵装置以及压缩机装置上装设的装设例)关于应用了本发明的线性促动器1，参照图8进行说明，可适用于泵装置以及压缩机装置。
图8是应用了本发明的气泵装置的剖视图。
在图8中，在本形态的气泵装置100中，相对线性促动器1的可动体5，动作轴110的基端侧使用垫圈152及螺母153进行连接，如图4所示，动作轴110处于将保持内轭铁3的框架2的圆筒部16贯穿的状态。
在驱动部87的托架22的底部用螺钉23固定有本体部侧壳体170，该本体部侧壳体170具有空气吸入口171及空气吐出口172，在空气吸入口171上安装有过滤器174。在壳体170的内侧配设有气缸壳体120，在气缸壳体120的底部，与空气吸入口171相对的部分上通过阀压脚143固定有阀141，在与空气吐出口172相对的部分上通过阀压脚144固定有阀142。
在气缸壳体120的内部配设有活塞130，该活塞130与气缸壳体120的底部构成气缸室122，在该活塞130的侧面上为了确保与气缸壳体120的内周侧面间的气密性而安装有加压环135。
动作轴110的前端部分通过垫圈137、138及O形环136用螺母139固定在活塞130上，由于动作轴110的振动，从而活塞130在轴线方向上被驱动。因此，在动作轴110通过线性促动器1向轴线方向的基端侧(图面中的上方)移动时，从空气吸入口171向气缸室122内吸入空气，而在动作轴110通过线性促动器1向轴线方向的前端侧(图面中的下方)移动时，气缸室122内的空气从空气吐出口172吐出。另外，在本形态中，针对动作轴110的振动利用了未图示的弹簧和外挂的板簧等引起的共振，即使是使用小型线性促动器1的气泵装置100，也可得到较佳的泵特性。
权利要求
1.一种线性促动器，具有驱动部和可动体，其中，所述驱动部包括内轭铁；外轭铁，配设在该内轭铁的周围，在与该内轭铁的外周面之间形成有在轴线方向上分开的第1间隙及第2间隙；以及线圈，该线圈以所述外轭铁、所述第1间隙、所述内轭铁、所述第2间隙及所述外轭铁为磁路在所述第1间隙及所述第2间隙产生交变磁场，所述可动体，在所述内轭铁和所述外轭铁之间具有磁体，与所述交变磁场连动地在轴线方向上被往复驱动，其特征在于，在卷绕所述线圈的线圈绕线筒上具有用于向所述线圈供电的端子。
2.如权利要求1所述的线性促动器，其特征在于，具有一对所述端子，该一对端子配设成由平板构成的所述端子的平面互相平行，且所述端子和所述线圈的卷线末端通过熔融进行导电性连接。
3.如权利要求2所述的线性促动器，其特征在于，所述外轭铁在圆周方向上配设有多个，所述一对端子在所述外轭铁间、配设在相对所述绕线筒中心大致呈180度点对称的位置上。
4.如权利要求3所述的线性促动器，其特征在于，所述端子具有固定在所述线圈绕线筒上的固定部、与连接器卡合的卡合部、以及形成在所述固定部和所述卡合部之间的延设部，该延设部成为在与所述端子平面之间保持所述线圈的卷线末端的保持部。
5.如权利要求4所述的线性促动器，其特征在于，在所述延设部和所述端子之间进行所述熔融，对所述端子和所述线圈的卷线末端进行导电性连接。
6.如权利要求4所述的线性促动器，其特征在于，在所述端子上设置有抵接突起，在保持所述卷线末端时，该抵接突起与所述保持部抵接。
7.如权利要求1所述的线性促动器，其特征在于，所述绕线筒在卷绕所述线圈的筒体部的轴线方向端部上具有朝向半径方向外侧形成为环状的凸缘部，在该凸缘部上固定有长度方向沿着轴线方向的所述端子。
8.如权利要求1所述的线性促动器，其特征在于，所述端子具有用于保持所述卷线末端的保持部。
9.一种泵装置，其特征在于，具有权利要求1至8中任一项所述的线性促动器。
10.一种压缩机装置，其特征在于，具有权利要求1至8中任一项所述的线性促动器。
全文摘要
本发明提供一种不使用导线即可对线圈供电、可提高作业性的线性促动器、使用该线性促动器的泵装置及压缩机装置。线性促动器(1)具有在与内轭铁(3)之间构成第1间隙(6)及第2间隙(7)的外轭铁(4)；以及在间隙(6、7)内具有磁体(9)的可动体(5)，在卷绕线圈(8)的线圈绕线筒(80)上具有用于向线圈(8)供电的端子(11)。
文档编号H02K33/18GK1825741SQ20061000927
公开日2006年8月30日 申请日期2006年2月23日 优先权日2005年2月24日
发明者伊藤秀明 申请人:日本电产三协株式会社