JP2003148341A - リニアモーター式駆動部のリード線取付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁コイル１１と固定端子との間など可
動部材（ヨーク７）に結線されているリード線１２の損
傷を防止してリニアモーターないしその駆動部、さらに
はスターリング冷凍機やパルス管冷凍機の長寿命化およ
び高信頼性を達成可能なリニアモーター式駆動部のリー
ド線取付け構造を提供すること。 【解決手段】 リード線１２の固定部位２５に設けたリ
ード線ガイド３１によりリード線１２をその取付け面７
Ａから離間させることに着目し、リニアモーターの電磁
コイル１１と一体的に可動とするようにそのいずれか一
方を電磁コイル１１に固定したシリンダーおよびピスト
ンを有し、リード線１２をリード線取付け部（ヨーク
７）に取り付けるための固定部材（リード線ホルダー２
７）による固定部位２５において、リード線１２をリー
ド線取付け部７の取付け面７Ａから離間させるようなリ
ード線ガイド３１を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリニアモーター式駆
動部のリード線取付け構造にかかるもので、とくにスタ
ーリング冷凍機やパルス管冷凍機などのガス圧縮機ある
いはコールドヘッドなどにおけるリニアモーター式駆動
部のリード線取付け構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷凍機、たとえばスターリング冷
凍機１について図４および図５にもとづき概説する。図
４は、スターリング冷凍機１の断面図であって、スター
リング冷凍機１は、ガス圧縮機２と、コールドヘッド３
と、を有する。

【０００３】ガス圧縮機２は、コールドヘッド３への冷
媒ガスの圧縮供給作用および吸収膨張作用を行ってコー
ルドヘッド３において冷凍を発生させるためのもので、
圧縮機ケース４と、中間ヘッダー５と、中間ヘッダー５
に形成した左右一対のシリンダー６と、左右一対のヨー
ク７と、それぞれのヨーク７の中心軸部に一体に形成し
た左右一対のピストン８と、左右一対のコイルスプリン
グ９と、左右一対の円環状の永久磁石１０と、左右一対
の円環状の電磁コイル１１（可動コイル）と、左右二対
のリード線１２と、を有する。

【０００４】圧縮機ケース４は、その内部に中間ヘッダ
ー５、ヨーク７、ピストン８、コイルスプリング９、永
久磁石１０、電磁コイル１１およびリード線１２をシリ
ンダー６の軸方向およびその直角方向において対称的に
収容している。

【０００５】中間ヘッダー５は、そのほぼ中央横方向に
上記シリンダー６を形成しているとともに、ピストン８
に対向する圧縮膨張室１３と、この圧縮膨張室１３に連
通するヘリウムガスなどの冷媒ガスのガス流路１４を形
成している。

【０００６】シリンダー６は、ヨーク７の内周側に位置
しているとともに、ピストン８の外周面にシール部材１
５を設けて、このシリンダー６との間をシール可能とし
ている。

【０００７】ヨーク７は、磁路を形成するための、たと
えば鉄製の部材であって、その中央部に上記ピストン８
を一体に形成するとともに、外周側の端部には電磁コイ
ル１１を固定してある。

【０００８】ピストン８は、シリンダー６の内部にこれ
を軸方向に相対的に移動可能にこれを挿入し、固定状態
のシリンダー６に対してピストン８が軸方向に往復動可
能である。なお、ガス圧縮機２の駆動タイプとしては、
ピストン８を移動させるピストン駆動型、およびシリン
ダー６を移動させるシリンダー駆動型があって、いずれ
のタイプも採用可能であるが、図示の例は、ピストン駆
動型である。

【０００９】コイルスプリング９は、弾性を有する金属
材料からこれを構成し、圧縮機ケース４の内壁面４Ａと
ヨーク７との間にこれを配置して、ヨーク７を圧縮機ケ
ース４の内方向に付勢可能としている。すなわち、コイ
ルスプリング９の付勢力により、ヨーク７したがって、
ピストン８および電磁コイル１１をシリンダー６および
永久磁石１０に対して軸方向において往復動可能として
いる。なお付勢機能を有するバネ材としては、コイルス
プリング９以外にも板バネを用いることもできる。

【００１０】永久磁石１０および電磁コイル１１は、リ
ニアモーター１６を構成するもので、互いに対向するよ
うにこれを配置してあり、リード線１２を介して、電磁
コイル１１に所定周波数の交流電流を供給可能としてい
る。永久磁石１０および電磁コイル１１とともに、コイ
ルスプリング９、シリンダー６およびピストン８により
駆動部１７（リニアモーター式駆動部）を構成し、シリ
ンダー６およびピストン８の相対運動を発生させる。す
なわち、リード線１２から電磁コイル１１に所定周波数
の交流電流を流すことにより、およびコイルスプリング
９の弾性反発力により、永久磁石１０および電磁コイル
１１を相対的に軸方向に駆動することによってシリンダ
ー６およびピストン８の相対運動を発生させ、圧縮膨張
室１３内の冷媒ガスの圧力を上下させ、ガス流路１４か
らガス供給管１８を介してコールドヘッド３側に冷媒ガ
スの圧力変化を所定のタイミングで供給し、コールドヘ
ッド３に冷凍を発生させる。

【００１１】すなわち、コールドヘッド３は、シリンダ
ー１９と、蓄冷材２０を収容したディスプレーサー２１
（ピストン）と、バネ材２２と、を有し、それぞれの位
相をずらせた冷媒ガスの供給（圧縮膨張）およびディス
プレーサー２１の往復動にともなって逆スターリングサ
イクルを実行し、そのコールドステージ２３に冷凍を発
生する。さらにコールドヘッド３は、ガス圧縮機２に設
けたと同様のリニアモーター１６および駆動部１７を有
してもよい。

【００１２】リード線１２は、圧縮機ケース４（リード
線取付け部）の固定端子２４（電源端子）と、ヨーク７
（リード線取付け部）の固定部位２５を介した電磁コイ
ル１１との間にこれを配線するもので、ヨーク７が中間
ヘッダー５との相対運動をするように軸方向に往復動す
るため、電磁コイル１１の運動を妨げないように固定端
子２４と固定部位２５との間で必要なたるみを持たせて
ある。

【００１３】図５は、リード線１２の固定部位２５部分
の拡大側面図であって、この固定部位２５としては、ヨ
ーク７の取付け面７Ａおよび圧縮機ケース４の内壁面４
Ａの両方があるが、リード線取付け部としてヨーク７を
例示し、その取付け面７Ａにおけるリード線１２の取付
け状態を示している。すなわち、電磁コイル１１に接続
された上でヨーク７の引出し部２６から引き出されたリ
ード線１２は、リード線ホルダー２７（固定部材）によ
り固定部位２５においてヨーク７の取付け面７Ａに押し
付けるようにこれを固定する。

【００１４】こうした構成のスターリング冷凍機１にお
いて、リード線１２を介した電磁コイル１１への交流電
流の供給にともなう駆動部１７のリニアモーター１６す
なわち電磁コイル１１が往復動すると、ヨーク７の往復
動により、リード線１２もこれに追従運動することにな
る。しかしながら、固定端子２４と固定部位２５との間
に長さに余裕を持たせて結線しているリード線１２は、
電磁コイル１１（ヨーク７）が固定端子２４方向に移動
しこれに接近した状態で、さらにたるみが生じる結果、
リード線１２は、ヨーク７の取付け面７Ａ、圧縮機ケー
ス４の内壁面４Ａ、および他の構成部材に接触する場合
がある。このような接触により、リード線１２の被覆お
よび芯線が損傷を受け、リード線１２の部分の短絡ある
いは断線が生じるおそれがあるという問題がある。

【００１５】とくに図５に拡大して示したように、電磁
コイル１１とともに可動部材であるヨーク７の固定部位
２５においては、リード線１２がたるんだ場合にリード
線１２の側面がヨーク７の取付け面７Ａをムチのように
たたく結果、リード線１２自体が損傷を受けるもので、
このような打撃現象は、リード線１２の固定形態によっ
ても変わるが、リード線取付け部がヨーク７あるいは電
磁コイル１１の側面（取付け面７Ａ）に平行にリード線
１２が固定される場合が多く発生する可能性がある。も
ちろん、このような接触現象は、圧縮機ケース４の内壁
面４Ａにおける固定端子２４の部分のリード線１２につ
いても同様に発生する可能性があるが、可動部材である
ヨーク７の部分において、より高い接触頻度および損傷
程度で発生することになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、電磁コイルと固定端
子との間など可動部材に結線されているリード線の損傷
を防止することができるリニアモーター式駆動部のリー
ド線取付け構造を提供することを課題とする。

【００１７】また本発明は、リード線にたるみが生じた
とき、電磁コイルに関連したたとえばヨーク、および固
定端子に関連した圧縮機ケースの内壁面とリード線との
接触を防止可能なリニアモーター式駆動部のリード線取
付け構造を提供することを課題とする。

【００１８】また本発明は、リード線の損傷を防止して
リニアモーターないしその駆動部、さらにはスターリン
グ冷凍機やパルス管冷凍機の長寿命化および高信頼性を
達成可能なリニアモーター式駆動部のリード線取付け構
造を提供することを課題とする。

【００１９】また本発明は、リニアモーターによりシリ
ンダーおよびピストンを相対的に往復運動させて冷媒ガ
スの圧縮および膨張を行って冷凍を発生するスターリン
グ冷凍機やパルス管冷凍機などにおける電流供給用のリ
ード線の損傷を防止して、長寿命化および高信頼性を達
成可能なリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造
を提供することを課題とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、リー
ド線の結線部ないし固定部位にリード線ガイドを設ける
こと、このリード線ガイドによりリード線をその取付け
面から離間させることに着目したもので、永久磁石およ
び可動する電磁コイルを有するリニアモーターと、この
電磁コイルと一体的に可動とするようにそのいずれか一
方をこの電磁コイルに固定したシリンダーおよびピスト
ンと、を有し、固定端子から上記電磁コイルに配線する
リード線を介して該電磁コイルに電流を供給し、このシ
リンダーおよびピストンを相対的に往復運動させるリニ
アモーター式駆動部のリード線取付け構造であって、上
記リード線をリード線取付け部に取り付けるための固定
部材による固定部位において、このリード線をこのリー
ド線取付け部の取付け面から離間させるようなリード線
ガイドを設けたことを特徴とするリニアモーター式駆動
部のリード線取付け構造である。

【００２１】上記リード線は、上記リード線取付け部と
上記固定端子との間において、上記電磁コイルの運動を
許容するようにこれをたるませてあることができる。

【００２２】上記リード線ガイドは、上記固定部位から
離れるにしたがって、上記リード線を上記リード線取付
け部の上記取付け面から徐々に離間させるようにするこ
とができる。

【００２３】上記リード線ガイドは、上記リード線が上
記固定部位において他の構成部材との接触を回避可能な
形状および方向にこれを設けることができる。

【００２４】上記リード線ガイドは、上記固定部材とと
もに上記リード線を固定するガイド平面部と、このガイ
ド平面部に一体に形成したリード線案内部と、を有する
ことができる。

【００２５】上記リード線取付け部としては、電磁コイ
ルないしそのヨークはもとより、上記固定端子を設けて
いる圧縮機ケースの内壁面部とすることもできる。

【００２６】本発明によるリニアモーター式駆動部のリ
ード線取付け構造においては、リード線の結線部ないし
固定部位にリード線ガイドを設け、このリード線ガイド
によりリード線を取付け面から離間させるようにしたの
で、電磁コイルの運動によりリード線がたるんでも、リ
ード線がヨークや圧縮機ケースの内壁面その他のリード
線取付け部に接触ないし衝突することを回避可能であ
り、リード線の損傷を防止することができる。したがっ
て、リード線を配線しているリニアモーターないしその
駆動部の信頼性を高め、スターリング冷凍機その他の冷
凍機の長寿命化を実現することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による
リニアモーター式駆動部のリード線取付け構造３０をリ
ニアモーター駆動式圧縮機２（スターリング冷凍機１）
を例に取って図１ないし図３にもとづき説明する。ただ
し、図４および図５と同様の部分には同一符号を付し、
その詳述はこれを省略する。図１は、リニアモーター式
駆動部１７のリード線取付け構造３０を採用した前記ス
ターリング冷凍機１の断面図であり、ガス圧縮機２は、
既述のように左右対象の構成を有しており、その一部
（左半分）についてのみ図示し、以下説明する。

【００２８】ガス圧縮機２の構造自体は、図４に示した
ものと事実上同一であるが、リード線１２のリード線取
付け構造３０が異なる。すなわち、図２は、リニアモー
ター式駆動部のリード線取付け構造３０の要部拡大側面
図、図３は、同、分解斜視図であって、リード線取付け
構造３０は、前記固定部位２５におけるリード線ホルダ
ー２７と、リード線ガイド３１と、固定ボルト３２と、
を有する。

【００２９】リード線ホルダー２７は、ホルダー平面部
２７Ａと、これに一体に形成した弧状固定部２７Ｂと、
からこれを構成する。またリード線ガイド３１は、ヨー
ク７の取付け面７Ａに沿ったガイド平面部３１Ａと、こ
のガイド平面部３１Ａに一体に形成したリード線案内部
３１Ｂと、からこれを構成する。

【００３０】上記ホルダー平面部２７Ａに形成したホル
ダー固定孔２７Ｃ、ガイド平面部３１Ａに形成したガイ
ド固定孔３１Ｃ、およびヨーク７の取付け面７Ａに形成
した固定孔７Ｂに固定ボルト３２を挿通して固定可能と
する。

【００３１】リード線ガイド３１は、リード線１２をリ
ード線取付け部（ヨーク７）の取付け面７Ａから離間さ
せるもので、図示の例では、とくに図２および図３に示
すように、リード線案内部３１Ｂを、ガイド平面部３１
Ａに続く傾斜案内部３１Ｄと、この傾斜案内部３１Ｄに
続く垂直支持部３１Ｅと、から構成する。傾斜案内部３
１Ｄに沿ってリード線１２が延びるようにして、リード
線１２が固定部位２５から離れるにしたがって、ヨーク
７の取付け面７Ａから徐々に離間させるようにしてい
る。なお、リード線ガイド３１としては、固定部位２５
において、取付け面７Ａおよび他の構成部材との接触を
回避可能な任意の形状および方向にこれを設けることと
する。

【００３２】こうした構成のリニアモーター式駆動部１
７のリード線取付け構造３０において、図３に示すよう
な相対的配置で、リード線ホルダー２７およびリード線
ガイド３１を固定部位２５に配置し、リード線１２をリ
ード線ホルダー２７の弧状固定部２７Ｂおよびリード線
ガイド３１のガイド平面部３１Ａにより押さえるととも
に、リード線ガイド３１のリード線案内部３１Ｂに沿わ
せるようにしてリード線１２を固定する。

【００３３】かくして、リード線１２は図２に示すよう
な状態に固定され、リード線１２は取付け面７Ａの面か
ら少なくとも離間距離Ｌだけ離れた状態で固定されるこ
とになる。したがって、電磁コイル１１（ヨーク７）の
往復運動によりリード線１２がたるんでも、リード線１
２が従来のように（図５参照）ヨーク７の取付け面７Ａ
に接触あるいは大きくたたきつけられることを回避し、
その損傷を防止することができる。

【００３４】なお、リード線１２が取付け面７Ａに接触
することがあっても、その接触部分の大きさ（長さない
し面積）を少なくするようにリード線ガイド３１の形状
あるいは方向を設計して、限定することは可能であり、
リード線ガイド３１の付加によりリード線１２と他の構
成部材との接触を防止可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、固定部位
においてリード線ガイドを設けるようにしたので、リー
ド線にたるみが生じた場合であっても、リード線とリー
ド線取付け部その他の構成部材との接触ないし衝突を回
避し、その損傷を防止可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるリード線取付け構造
３０を採用したリニアモーター駆動式圧縮機２（スター
リング冷凍機１）の断面図である。

【図２】同、リニアモーター式駆動部のリード線取付け
構造３０の要部拡大側面図である。

【図３】同、分解斜視図である。

【図４】スターリング冷凍機１の断面図である。

【図５】同、リード線１２の固定部位２５部分の拡大側
面図である。

【符号の説明】

１ スターリング冷凍機（図１、図４） ２ ガス圧縮機 ３ コールドヘッド ４ 圧縮機ケース ４Ａ 圧縮機ケース４の内壁面 ５ 中間ヘッダー ６ シリンダー ７ ヨーク（リード線取付け部） ７Ａ ヨーク７の取付け面（図２、図５） ７Ｂ ヨーク７の固定孔（図３） ８ ピストン ９ コイルスプリング １０ 永久磁石 １１ 電磁コイル（可動コイル） １２ リード線 １３ 圧縮膨張室 １４ ガス流路 １５ シール部材 １６ リニアモーター １７ 駆動部（リニアモーター式駆動部） １８ ガス供給管 １９ シリンダー ２０ 蓄冷材 ２１ ディスプレーサー（ピストン） ２２ バネ材 ２３ コールドステージ ２４ 固定端子（電源端子、リード線取付け部） ２５ 固定部位 ２６ 引出し部 ２７ リード線ホルダー（固定部材） ２７Ａ リード線ホルダー２７のホルダー平面部（図
３） ２７Ｂ リード線ホルダー２７の弧状固定部（図３） ２７Ｃ リード線ホルダー２７のホルダー固定孔（図
３） ３０ リニアモーター式駆動部のリード線取付け構造
（実施の形態、図２、図３） ３１ リード線ガイド ３１Ａ リード線ガイド３１のガイド平面部（図３） ３１Ｂ リード線ガイド３１のリード線案内部（図３） ３１Ｃ リード線ガイド３１のガイド固定孔（図３） ３１Ｄ リード線案内部３１Ｂの傾斜案内部（図２、図
３） ３１Ｅ リード線案内部３１Ｂの垂直支持部（図２、図
３） ３２ 固定ボルト Ｌ リード線１２が取付け面７Ａの面から離れる離間
距離（図２）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 乃美 和博 東京都西東京市谷戸町二丁目１番１号 住 友重機械工業株式会社田無製造所内 Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AC03 CF03 3H076 AA02 BB26 CC06 CC28 CC31 CC99

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石および可動する電磁コイルを
   有するリニアモーターと、 この電磁コイルと一体的に可動とするようにそのいずれ
   か一方をこの電磁コイルに固定したシリンダーおよびピ
   ストンと、を有し、 固定端子から前記電磁コイルに配線するリード線を介し
   て該電磁コイルに電流を供給し、このシリンダーおよび
   ピストンを相対的に往復運動させるリニアモーター式駆
   動部のリード線取付け構造であって、 前記リード線をリード線取付け部に取り付けるための固
   定部材による固定部位において、このリード線をこのリ
   ード線取付け部の取付け面から離間させるようなリード
   線ガイドを設けたことを特徴とするリニアモーター式駆
   動部のリード線取付け構造。
2. 【請求項２】 前記リード線は、前記リード線取付け
   部と前記固定端子との間において、前記電磁コイルの運
   動を許容するようにこれをたるませてあることを特徴と
   する請求項１記載のリニアモーター式駆動部のリード線
   取付け構造。
3. 【請求項３】 前記リード線ガイドは、前記固定部位
   から離れるにしたがって、前記リード線を前記リード線
   取付け部の前記取付け面から徐々に離間させるようにす
   ることを特徴とする請求項１記載のリニアモーター式駆
   動部のリード線取付け構造。
4. 【請求項４】 前記リード線ガイドは、前記リード線
   が前記固定部位において他の構成部材との接触を回避可
   能な形状および方向にこれを設けることを特徴とする請
   求項１記載のリニアモーター式駆動部のリード線取付け
   構造。
5. 【請求項５】 前記リード線ガイドは、 前記固定部材とともに前記リード線を固定するガイド平
   面部と、 このガイド平面部に一体に形成したリード線案内部と、
   を有することを特徴とする請求項１記載のリニアモータ
   ー式駆動部のリード線取付け構造。