JP2008517573A - Magnet assembly for linear electromechanical machine - Google Patents

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スティーヴン, チャールズ ウェルティー,
ジャーラス, マイケル マクエンティー,
スティーヴン, ジョン ウィリアムズ,
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マイクロゲン エナジー リミテッド
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Abstract

リニア電気機械マシンのための磁気アセンブリであって、このマシンの往復動の軸に中心付けられた環状支持体(8)を備える磁気アセンブリ。環状支持体にはマグネットアセンブリ(9)が取り付けられている。マグネットアセンブリは、実質的にマグネットである少なくとも1つの環状部(20)を備えている。環状部(20)は、略径方向の面内に、環状部の壁を貫く経路の少なくとも半分まで延びる少なくとも1つの非導電部(21、22、23、25)を有している。
【選択図】 図1
Magnetic assembly for a linear electromechanical machine comprising an annular support (8) centered on the reciprocating axis of the machine. A magnet assembly (9) is attached to the annular support. The magnet assembly includes at least one annular portion (20) that is substantially a magnet. The annular part (20) has at least one non-conductive part (21, 22, 23, 25) extending in a substantially radial plane to at least half of the path through the wall of the annular part.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、リニア電気機械マシンのためのマグネットアセンブリ、及び、マグネットを形成するための方法に関する。特に、本発明はリニアモータ又はオルタネータのためのマグネットアセンブリに関する。   The present invention relates to a magnet assembly for a linear electromechanical machine and a method for forming a magnet. In particular, the present invention relates to a magnet assembly for a linear motor or alternator.

当分野において周知であるように、オルタネータでは、導電体の近傍でのマグネットの移動が導電体中に電流を誘導する。モータの場合、導電体を流れる電流の変化により、マグネット中の磁場が変化し、それによりマグネットが動く。   As is well known in the art, in an alternator, the movement of a magnet in the vicinity of a conductor induces a current in the conductor. In the case of a motor, the magnetic field in the magnet changes due to a change in the current flowing through the conductor, thereby moving the magnet.

本発明は、このようなマシンで使用するためのマグネットアセンブリの改良された構造に関する。本発明は、リニアスターリングエンジンのため、特にリニアフリーピストンスターリングエンジンのために設計された。しかしながら、前述したように、本発明はリニア電気機械マシンに対して広く適用できる。   The present invention relates to an improved structure of a magnet assembly for use in such a machine. The present invention was designed for linear Stirling engines, particularly for linear free piston Stirling engines. However, as described above, the present invention is widely applicable to linear electromechanical machines.

国際公開公報第97/13261号は、リニア電気機械マシンのためのマグネットアセンブリを開示している。特に、往復動方向に延びる複数のスロットを有する環状ドラムの形態を成す支持構造体が設けられる。ドラム上には複数のマグネットが装着されている。一般に、マグネットの数はスロットの数に等しい。スロット付きのドラム及び複数のマグネットセグメントは、ドラム及びマグネット中の渦電流によって引き起こされる損失を減少させるように構成されている。   WO 97/13261 discloses a magnet assembly for a linear electromechanical machine. In particular, a support structure in the form of an annular drum having a plurality of slots extending in the reciprocating direction is provided. A plurality of magnets are mounted on the drum. In general, the number of magnets is equal to the number of slots. The slotted drum and the plurality of magnet segments are configured to reduce losses caused by eddy currents in the drum and magnet.

本発明は、国際公開公報第97/13261号のマグネットアセンブリを改善するとともに、匹敵する効率を有するがかなり低いコストで製造することができ且つ大量生産組み立てに適したマグネットアセンブリを形成することを目的とする。   The present invention aims to improve the magnet assembly of WO 97/13261 and to form a magnet assembly that has comparable efficiency but can be manufactured at a much lower cost and is suitable for mass production assembly. And

本発明の第1の態様によれば、リニア電気機械マシンのための磁気アセンブリであって、このマシンの往復動の軸に中心付けられた環状支持体と、上記環状支持体に取り付けられるマグネットアセンブリとを備え、上記マグネットアセンブリは、実質的にマグネットであり且つ往復動の上記軸に中心付けられる少なくとも1つの環状部を備え、上記少なくとも1つの環状部は、略径方向の面内に、上記環状部の壁を貫く経路の少なくとも半分まで延びる少なくとも1つの非導電部を有している磁気アセンブリが提供される。   According to a first aspect of the present invention, a magnetic assembly for a linear electromechanical machine comprising an annular support centered on a reciprocating shaft of the machine and a magnet assembly attached to the annular support. The magnet assembly comprises at least one annular portion that is substantially a magnet and is centered on the reciprocating shaft, the at least one annular portion being in a substantially radial plane, A magnetic assembly is provided having at least one non-conductive portion extending to at least half of the path through the wall of the annulus.

非導電部は渦電流を制限する働きをする。環状部を使用すると、製造プロセスがかなり簡略化される。国際公開公報第97/13261号においては、一般に、10個のマグネットセグメントが存在する。これらのマグネットセグメントのそれぞれはドラムに対して個別に取り付けられなければならない。それだけでなく、各セグメントは、隣接するセグメント及びドラムのスロットと正確に位置合わせされるように、正確な周方向位置に配置されなければならない。   The nonconductive portion serves to limit eddy current. The use of an annulus greatly simplifies the manufacturing process. In WO 97/13261, there are generally 10 magnet segments. Each of these magnet segments must be individually attached to the drum. In addition, each segment must be placed in the correct circumferential position so that it is accurately aligned with the adjacent segment and drum slot.

それとは異なり、本発明の環状部は、別個の構成要素の数が大きく減らされているため、装着が簡単である。マグネットを任意の周方向に装着できるため、マグネット及びドラムの周方向のアライメントは問題ではない。   In contrast, the annular portion of the present invention is easy to install because the number of discrete components is greatly reduced. Since the magnet can be mounted in any circumferential direction, the circumferential alignment of the magnet and the drum is not a problem.

その最も簡単な形態において、非導電部はスリットにより形成される。その結果、非導電部はエアギャップにより効果的に設けられる。これは、製造が簡単であり、軽量なマグネットを形成する。しかしながら、1つ以上のスリットの存在はマグネットの強度を低下させる。したがって、伸長動作中にマグネットの形状を保持できるようにするために大きな強度が必要とされる場合には、非導電部が中実非導電材料から成っていてもよい。   In its simplest form, the non-conductive part is formed by a slit. As a result, the nonconductive portion is effectively provided by the air gap. This is easy to manufacture and forms a lightweight magnet. However, the presence of one or more slits reduces the strength of the magnet. Accordingly, the non-conductive portion may be made of a solid non-conductive material when a high strength is required to enable the shape of the magnet to be maintained during the extension operation.

マグネットアセンブリは、マシンの往復動部分又は静的部分に関して使用されてもよい。第1のケースにおいて、環状支持体は、使用時に往復動の軸に沿って往復するように配置されるドラムである。後者のケースでは、環状支持体が固定されるとともに、コアがドラムに対して往復動され、コア中に磁場が誘導される。   The magnet assembly may be used with respect to the reciprocating or static part of the machine. In the first case, the annular support is a drum arranged to reciprocate along the axis of reciprocation when in use. In the latter case, the annular support is fixed, the core is reciprocated with respect to the drum, and a magnetic field is induced in the core.

本発明は1つの環状部を用いて行われてもよい。しかしながら、複数のこのような環状部が軸方向に配置されることが好ましい。これにより構成要素の数が増大するが、依然として国際公開公報第97/13261号の構成要素の数よりはかなり少なく、周方向アライメントの問題は依然として生じない。   The present invention may be performed using one annular portion. However, it is preferred that a plurality of such annular portions are arranged in the axial direction. This increases the number of components, but is still significantly less than the number of components in WO 97/13261 and the circumferential alignment problem still does not arise.

使用できる非導電部の可能な形態は数多く存在する。例えば、非導電部は、マグネットの軸方向を向く端面から延びていてもよく、或いは、径方向を向く面から延びていてもよい。   There are many possible forms of non-conductive parts that can be used. For example, the non-conductive portion may extend from an end surface facing the axial direction of the magnet, or may extend from a surface facing the radial direction.

1つの非導電部が渦電流のかなりの減少をもたらすことが分かった。マグネットの周囲に更に曲がりくねった経路を形成するため、2つの離間した非導電部が設けられてもよい。この場合、各非導電部はマグネットの反対側の面から延びている。2つの非導電部のケースでは、これらが千鳥状に配置されて重なり合い、それにより、往復動の軸に中心付けられるマグネット内の任意の円が少なくとも1つの非導電部と交差する。すなわち、マグネットの周りには途切れの無い周方向経路が存在しない。   It has been found that one non-conductive part results in a significant reduction in eddy currents. Two spaced non-conductive portions may be provided to form a more tortuous path around the magnet. In this case, each non-conductive portion extends from the opposite surface of the magnet. In the case of two non-conductive parts, they are arranged in a staggered fashion and overlap so that any circle in the magnet centered on the axis of reciprocation intersects at least one non-conductive part. That is, there is no uninterrupted circumferential path around the magnet.

好ましくは、各非導電部は、マグネットの少なくとも75%を横切って延びており、場合によってはマグネットの90%程度にわたって延びている。非導電部の範囲が大きくなればなるほど、渦電流の減少が良好となる。   Preferably, each non-conductive portion extends across at least 75% of the magnet and in some cases extends over as much as 90% of the magnet. The larger the range of non-conductive parts, the better the reduction of eddy currents.

或いは、非導電部はマグネットを完全に横切って延びていてもよい。スリットの場合には、このような1つの非導電部だけがマグネットを完全に横切って延びる。しかしながら、中実非導電部においては、このような非導電部が複数存在していてもよい。   Alternatively, the non-conductive portion may extend completely across the magnet. In the case of a slit, only one such non-conductive part extends completely across the magnet. However, a plurality of such non-conductive portions may exist in the solid non-conductive portion.

非導電部は、環状部のスロット内に挿入される別個の構成要素であってもよい。しかしながら、好ましくは、非導電構成要素は環状部と一体に形成される。これは、本発明の第2の態様の主題である。   The non-conductive portion may be a separate component that is inserted into the slot of the annular portion. Preferably, however, the non-conductive component is formed integrally with the annular portion. This is the subject of the second aspect of the invention.

本発明の第2の態様によれば、好ましくは、中心軸と複数の供給ノズルとを有する環状モールドを使用して環状マグネットを形成する方法であって、上記ノズルは、上記中心軸を中心に上記環状モールドに対応して円形に配置されるとともに、上記中心軸の方向に移動することができ、少なくとも1つのノズルが粉末非導電材料を収容し、残りの上記ノズルが粉末磁性材料を収容する方法において、上記ノズルを上記モールド内へと下降させるステップと、粉末材料を堆積するステップと、上記材料が分配されてモールドが満たされるとノズルを上昇させるステップと、上記ノズルを除去するステップと、上記粉末材料を圧縮して加熱することにより1つのリングを形成するステップと、上記材料を磁場に晒して磁極を形成するステップとを備える方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, preferably, a method of forming an annular magnet using an annular mold having a central axis and a plurality of supply nozzles, wherein the nozzle is centered on the central axis. It is arranged in a circle corresponding to the annular mold and can move in the direction of the central axis, with at least one nozzle containing a powder non-conductive material and the remaining nozzles containing a powder magnetic material. In the method, lowering the nozzle into the mold, depositing a powder material, raising the nozzle when the material is dispensed to fill the mold, and removing the nozzle; Compressing and heating the powder material to form a ring and exposing the material to a magnetic field to form a magnetic pole. How to obtain is provided.

この方法は、1回の作業で複合コアを製造する簡単な手法を与える。   This method provides a simple way to produce composite cores in a single operation.

磁場は、材料が圧縮されて加熱される前又は後に印加されてもよいが、両方の場合に印加されることが好ましい。   The magnetic field may be applied before or after the material is compressed and heated, but is preferably applied in both cases.

ここで、添付図面を参照して、本発明に係るマグネットアセンブリの一例について説明する。   Here, an example of a magnet assembly according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明を適用できるリニアフリーピストンスターリングエンジンの基本的な構成要素を示している。スターリングエンジンは、外部バーナによって加熱される複数のフィン2が設けられたヘッド1を備えている。エンジンの中間部分から熱を除去するために冷却回路3が設けられている。エンジンのヘッド内にはディスプレーサ4が位置されており、このディスプレーサ4は、エンジンを貫通して軸方向下側へ延び且つエンジンケーシングに固定される少なくとも1つの板バネ6に取り付けられたフレキシブルロッド5に対して取り付けられている。したがって、ディスプレーサ4は軸方向に往復動するように装着されている。ディスプレーサ4と位相をずらしてエンジン内で往復動するように支持されるパワーピストン7がロッド5を取り囲んでいる。パワーピストン7には環状ドラム8が取り付けられており、この環状ドラム8には以下で詳しく説明するマグネットアセンブリ9が設けられている。   FIG. 1 shows the basic components of a linear free piston Stirling engine to which the present invention can be applied. The Stirling engine includes a head 1 provided with a plurality of fins 2 heated by an external burner. A cooling circuit 3 is provided to remove heat from the middle part of the engine. A displacer 4 is located in the engine head. The displacer 4 extends through the engine downward in the axial direction and is attached to at least one leaf spring 6 fixed to the engine casing. Is attached to. Accordingly, the displacer 4 is mounted so as to reciprocate in the axial direction. A power piston 7 supported so as to reciprocate in the engine out of phase with the displacer 4 surrounds the rod 5. An annular drum 8 is attached to the power piston 7, and a magnet assembly 9 described in detail below is provided on the annular drum 8.

マグネットアセンブリ9は、ステータ11のエアギャップ(空隙)10内で軸方向に往復動するように配置されている。ステータ11は、外側環状巻線及び積層板アセンブリ12と、強磁性体(例えば軟磁性複合材料)から成る内側コア14とを備えている。これは、永久磁化された構成要素ではないが、通常の動作中に誘導される渦電流を減少させるために依然として縦スリット(非導電材料で満たされてもよく或いは中空のままであってもよい)を備えることができる。マグネットアセンブリ9、14は鉄ネオジムなどの標準的な永久磁石材料から成る。リニアフリーピストンの動作は当分野において周知である。   The magnet assembly 9 is disposed so as to reciprocate in the axial direction within an air gap (gap) 10 of the stator 11. The stator 11 includes an outer annular winding and laminate assembly 12 and an inner core 14 made of a ferromagnetic material (for example, a soft magnetic composite material). This is not a permanent magnetized component, but may still be longitudinal slits (filled with non-conductive material or left hollow to reduce eddy currents induced during normal operation ). The magnet assemblies 9, 14 are made of a standard permanent magnet material such as iron neodymium. The operation of linear free pistons is well known in the art.

本発明は、ドラム8上の環状マグネットアセンブリ9の改良された構造に関する。マグネットの様々な他の構造が図2A〜2Cに示されている。   The present invention relates to an improved structure of the annular magnet assembly 9 on the drum 8. Various other structures for the magnet are shown in FIGS.

図2Aは、軸方向端面からマグネットの約3/4ほど下側へ延びる第1の軸方向スロット21を有する環状マグネット20を示している。第2のスロット22は、反対側の軸方向端面に切り込まれており、マグネットを横切って同様の長さ延びている。   FIG. 2A shows an annular magnet 20 having a first axial slot 21 extending about 3/4 of the magnet down from the axial end face. The second slot 22 is cut into the opposite axial end face and extends a similar length across the magnet.

図2Bでは、軸方向スロットが、マグネット20の2つの対向する周面のスロット23、24と置き換えられている。   In FIG. 2B, the axial slots are replaced with two opposing circumferential slots 23, 24 of the magnet 20.

図2Cでは、マグネット20の全幅にわたって1つのスリット25が設けられており、分割リング形態が効果的に形成されている。   In FIG. 2C, one slit 25 is provided over the entire width of the magnet 20, so that a split ring configuration is effectively formed.

3つの構造に関しては多くのバリエーションが考えられえることは言うまでもない。例えば、図2A及び図2Bでは、2つのスロットのうちの一方だけが必要とされてもよい。或いは、3つ以上のスロットが設けられてもよく、また、マグネットの周囲にわたって延びる多数のスロットが存在してもよい。更に、実施例のうちの2つ又は3つにおけるスロットが1つのマグネット上で組み合わされるように、スロットの形態が混ぜ合わされてもよい。   Needless to say, many variations on the three structures are possible. For example, in FIGS. 2A and 2B, only one of the two slots may be required. Alternatively, more than two slots may be provided and there may be multiple slots extending around the magnet. Furthermore, the slot configurations may be mixed so that the slots in two or three of the embodiments are combined on one magnet.

スロットの厳密な形態が性能要件にしたがって決定されることは言うまでもない。これらは、一方での渦電流の減少と他方でのマグネットの取り扱い容易性及び製造コストとの間のトレードオフを与える。1つのスロット、例えば図2Aに示されるスロット21は、取り扱いが容易で且つ渦電流をかなり減少させるマグネットを与える。渦電流を更に減少させるため、図2Cの分割リング形態と共に、図2A又は図2Bの複数の千鳥状のスロット配置を与えることができる。しかしながら、これは、製造するのに更に費用がかかるとともに、取り扱いが更に難しくなる。   Of course, the exact form of the slot is determined according to the performance requirements. These provide a trade-off between reduced eddy currents on the one hand and ease of handling and manufacturing costs on the other hand. One slot, such as the slot 21 shown in FIG. 2A, provides a magnet that is easy to handle and significantly reduces eddy currents. To further reduce eddy currents, the staggered slot arrangement of FIG. 2A or 2B can be provided in conjunction with the split ring configuration of FIG. 2C. However, this is more expensive to manufacture and more difficult to handle.

スリットである非導電材料に関連して図2A〜2Cを説明してきた。しかしながら、図示の形態は、中実である非導電材料に対しても同様に適用できる。この場合には、代わりに、スリットにより占められる領域が非導電材料で満たされる。図2Cは、マグネットの全幅にわたって延びる1つのスリットを示している。このようなスリットは1つだけ設けることができ、そうしないと、マグネットが2つの構成要素になってしまう。しかしながら、中実の非導電材料が使用される場合、この非導電材料は、構成要素を1つの環状構成要素として維持しつつ複数の場所でマグネットの全幅にわたって延びることができる。   2A-2C have been described in connection with a non-conductive material that is a slit. However, the illustrated embodiment can be similarly applied to a solid non-conductive material. In this case, instead, the area occupied by the slit is filled with a non-conductive material. FIG. 2C shows one slit extending across the full width of the magnet. Only one such slit can be provided, otherwise the magnet becomes two components. However, if a solid non-conductive material is used, this non-conductive material can extend across the full width of the magnet at multiple locations while maintaining the component as a single annular component.

中実非導電材料挿入物を有する環状リングを形成するため、図2A〜2Cのスリットを適当な材料で満たすことができる。しかしながら、現在の優先傾向は、図3、4を参照して説明する1つの製造プロセスで中実非導電部分を有する環状マグネットを形成することである。   The slits of FIGS. 2A-2C can be filled with a suitable material to form an annular ring having a solid non-conductive material insert. However, the current priority is to form an annular magnet with a solid non-conductive portion in one manufacturing process described with reference to FIGS.

好ましい中実非導電材料はセラミックパウダー又は熱可塑性物質である。   Preferred solid non-conductive materials are ceramic powder or thermoplastic.

図示の構成は、マグネットの幅を完全に横切って延びる非導電材料の2つの領域を形成するようになっている。   The illustrated arrangement is adapted to form two regions of non-conductive material that extend completely across the width of the magnet.

装置は、主軸32の周りにこれを中心とする環状凹部31を有するモールド30を備えている。環状凹部31の上側には、主軸32の周りに配置され且つノズルリング34上に装着されたノズル33がある。これらのノズルは、軸32に沿って環状凹部31内に入り込むことができるとともに環状凹部31から抜け出ることができる。ノズル33の大部分は粉末磁性材料で満たされる。しかしながら、両側にある2つのノズル33Aが非導電材料で満たされる。   The apparatus includes a mold 30 having an annular recess 31 around the main shaft 32. Above the annular recess 31, there is a nozzle 33 disposed around the main shaft 32 and mounted on a nozzle ring 34. These nozzles can enter the annular recess 31 along the shaft 32 and can exit the annular recess 31. Most of the nozzle 33 is filled with powdered magnetic material. However, the two nozzles 33A on both sides are filled with a non-conductive material.

ノズルを環状凹部31内に入り込ませてそれらの出口を凹部の底部近傍に位置させた状態で、凹部の下側領域内への粉末の注入を可能にするため、重力供給方式を使用してノズルリングの上端内へ粉末が供給される。重力供給方式に代わる手段として、低速ガス供給装置を使用することができる。   In order to allow the injection of powder into the lower region of the recess, with the nozzles entering the annular recess 31 and their outlets positioned near the bottom of the recess, the nozzle is used using a gravity feed system Powder is fed into the upper end of the ring. A low-speed gas supply device can be used as an alternative to the gravity supply system.

充填プロセス中に磁性粒子の正確なアライメントを確保するため、供給プロセス中にモールドに対して磁場が印加される。ノズルリング34は、異なる供給材料の混合を防止するために攪拌を最小限に抑えつつ徐々に上昇される。   A magnetic field is applied to the mold during the feeding process to ensure accurate alignment of the magnetic particles during the filling process. The nozzle ring 34 is gradually raised with minimal agitation to prevent mixing of different feed materials.

モールドが充填されると、ノズルリング34が除去され、したがって、磁場が除去される。混合物を圧縮成型するために中実の締め固めリング(図示せず)が徐々にモールド内へ下降される。モールドが炉内に位置され、この時点で、モールドを移動させることなく炉がその動作温度まで上昇される。これにより、モールド内の材料が焼結され、2つの材料から成る1つのリングが形成される。リングがモールドから除去されて冷却され、その後、磁気パターンを補強して正確な数の磁極を形成できるようにするためにリングが更なる磁場に晒される。   When the mold is filled, the nozzle ring 34 is removed and thus the magnetic field is removed. A solid compaction ring (not shown) is gradually lowered into the mold to compress the mixture. The mold is positioned in the furnace, at which point the furnace is raised to its operating temperature without moving the mold. Thereby, the material in a mold is sintered and one ring which consists of two materials is formed. The ring is removed from the mold and allowed to cool, after which the ring is subjected to additional magnetic fields to reinforce the magnetic pattern and form the correct number of poles.

図5は、マグネットドラム8及びマグネットアセンブリ9の構成を更に詳しく示している。ドラム8の最下端には、ドラムをパワーピストン7に対して装着できるようにするフランジ15が設けられている。ドラムは、環状形態を成しており、国際公開公報第97/13261号の教示内容にしたがって軸方向に延びる複数のスロット16を備えている。なお、スロット10が斜め方向に延在することもできる。マグネットアセンブリは、4つの環状マグネット、すなわち、2つの主マグネット20と2つのスプリングマグネット26とを備えている。主マグネット20は、上記図2A〜2Cのうちのいずれかにしたがって構成されてもよく、或いは、これらの図に関して説明された任意の代替手段にしたがって構成されてもよい。スプリングマグネット26は、主マグネットと反対の極性の環状マグネットであり、パワーピストン7の移動が特定の予め設定された限界に近づくときに復元力を形成するために設けられている。このようなスプリングマグネットは当分野において周知である。   FIG. 5 shows the configuration of the magnet drum 8 and the magnet assembly 9 in more detail. A flange 15 is provided at the lowermost end of the drum 8 so that the drum can be attached to the power piston 7. The drum has an annular form and is provided with a plurality of slots 16 extending in the axial direction according to the teachings of WO 97/13261. The slot 10 can also extend in an oblique direction. The magnet assembly includes four annular magnets, that is, two main magnets 20 and two spring magnets 26. The main magnet 20 may be configured in accordance with any of the above-described FIGS. 2A-2C, or may be configured in accordance with any alternative means described with respect to these figures. The spring magnet 26 is an annular magnet having a polarity opposite to that of the main magnet, and is provided to generate a restoring force when the movement of the power piston 7 approaches a specific preset limit. Such spring magnets are well known in the art.

マグネット20、26は、径方向の剛性をドラムに与える環状リップ27に対してスプリングマグネット26が当接位置された状態でドラム上に配置されるとともに、接着剤を用いて所定位置に固定される。その後、ドラムがパワーピストン7の下端にボルト締結され、マグネット9がエアギャップ10内に挿入される。   The magnets 20 and 26 are disposed on the drum in a state where the spring magnet 26 is in contact with the annular lip 27 which gives the drum rigidity in the radial direction, and are fixed to a predetermined position using an adhesive. . Thereafter, the drum is bolted to the lower end of the power piston 7, and the magnet 9 is inserted into the air gap 10.

本発明を適用できるリニアフリーピストンスターリングエンジンの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the linear free piston Stirling engine which can apply this invention. 本発明と共に使用するのに適したマグネットの一形態を示している。1 illustrates one form of magnet suitable for use with the present invention. 本発明と共に使用するのに適したマグネットの一形態を示している。1 illustrates one form of magnet suitable for use with the present invention. 本発明と共に使用するのに適したマグネットの一形態を示している。1 illustrates one form of magnet suitable for use with the present invention. 本発明の第2の態様にしたがってマグネットを形成するためのモールド及びノズルの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the mold and nozzle for forming a magnet according to the 2nd aspect of this invention. 図3に示されるノズルのレイアウトを示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the layout of the nozzle shown by FIG. マグネット及びドラムの組み立てを示す分解断面図である。It is an exploded sectional view showing assembly of a magnet and a drum.

Claims (17)

リニア電気機械マシンのための磁気アセンブリであって、
前記リニア電気機械マシンの往復動の軸に中心付けられた環状支持体と、前記環状支持体に取り付けられるマグネットアセンブリとを備え、
前記マグネットアセンブリが、実質的にマグネットであり且つ往復動の前記軸に中心付けられる少なくとも1つの環状部を備え、前記少なくとも1つの環状部が、略径方向の面内に、前記環状部の壁を貫く経路の少なくとも半分まで延びる少なくとも1つの非導電部を有している磁気アセンブリ。
A magnetic assembly for a linear electromechanical machine,
An annular support centered on a reciprocating axis of the linear electromechanical machine, and a magnet assembly attached to the annular support;
The magnet assembly includes at least one annular portion that is substantially a magnet and is centered on the reciprocating shaft, the at least one annular portion being in a generally radial plane and a wall of the annular portion. A magnetic assembly having at least one non-conductive portion extending to at least half of the path through it.
前記非導電部がスリットである、請求項1に記載の磁気アセンブリ。   The magnetic assembly according to claim 1, wherein the non-conductive portion is a slit. 前記非導電部が中実非導電材料である、請求項1に記載の磁気アセンブリ。   The magnetic assembly of claim 1, wherein the non-conductive portion is a solid non-conductive material. 前記非導電部が前記環状部と一体に形成されている、請求項3に記載の磁気アセンブリ。   The magnetic assembly according to claim 3, wherein the non-conductive portion is formed integrally with the annular portion. 前記非導電部が前記環状部のスロット内に挿入される構成要素である、請求項3に記載の磁気アセンブリ。   The magnetic assembly according to claim 3, wherein the non-conductive portion is a component inserted into a slot of the annular portion. 前記環状支持体が、使用時に往復動の前記軸に沿って往復するように配置されるドラムである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁気アセンブリ。   6. A magnetic assembly according to any one of the preceding claims, wherein the annular support is a drum arranged to reciprocate along the axis of reciprocation in use. 当該磁気アセンブリがステータであり、
前記環状支持体が往復動される構成要素に対して固定されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁気アセンブリ。
The magnetic assembly is a stator;
6. Magnetic assembly according to any one of the preceding claims, wherein the annular support is fixed with respect to a reciprocating component.
前記非導電部が、前記マグネットの軸方向を向く面から延びている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の磁気アセンブリ。   The magnetic assembly according to claim 1, wherein the nonconductive portion extends from a surface facing the axial direction of the magnet. 前記非導電部が、前記マグネットの径方向を向く面から延びている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の磁気アセンブリ。   The magnetic assembly according to claim 1, wherein the non-conductive portion extends from a surface facing the radial direction of the magnet. 2つの非導電部を備え、各非導電部が前記マグネットの反対側の面から延びている、請求項1〜9のいずれか一項に記載の磁気アセンブリ。   The magnetic assembly according to claim 1, comprising two non-conductive parts, each non-conductive part extending from an opposite surface of the magnet. 前記非導電部又は前記各非導電部が、前記環状部の少なくとも75%を横切って延びている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の磁気アセンブリ。   11. A magnetic assembly according to any one of the preceding claims, wherein the non-conductive portion or each non-conductive portion extends across at least 75% of the annular portion. 前記非導電部又は前記各非導電部が、環状部のほぼ90%を横切って延びている、請求項11に記載の磁気アセンブリ。   The magnetic assembly of claim 11, wherein the non-conductive portion or each non-conductive portion extends across approximately 90% of the annular portion. 前記スリットが前記環状部を完全に横切って延びている、請求項2に記載の磁気アセンブリ。   The magnetic assembly of claim 2, wherein the slit extends completely across the annulus. 前記非導電部又は前記各非導電部が環状部を完全に横切って延びている、請求項3〜5のいずれか一項に記載の磁気アセンブリ。   The magnetic assembly according to any one of claims 3 to 5, wherein the non-conductive portion or each non-conductive portion extends completely across the annular portion. 中心軸と複数の供給ノズルとを有する環状モールドを使用して環状マグネットを形成する方法であって、前記ノズルが、前記中心軸を中心に前記環状モールドに対応して円形に配置されるとともに、前記中心軸の方向に移動することができ、少なくとも1つのノズルが粉末非導電材料を収容し、残りの前記ノズルが粉末磁性材料を収容する、方法において、
前記ノズルを前記モールド内へと下降させるステップと、
粉末材料を前記モールド内に分配するステップと、
前記材料が分配されて前記モールドが満たされるとノズルを上昇させるステップと、
前記ノズルを除去するステップと、
前記粉末材料を圧縮して加熱することにより1つのリングを形成するステップと、
前記材料を磁場に晒して磁極を形成するステップと
を備える方法。
A method of forming an annular magnet using an annular mold having a central axis and a plurality of supply nozzles, wherein the nozzle is arranged in a circle corresponding to the annular mold around the central axis, A method capable of moving in the direction of the central axis, wherein at least one nozzle contains powdered non-conductive material and the remaining nozzles contain powdered magnetic material;
Lowering the nozzle into the mold;
Dispensing powder material into the mold;
Raising the nozzle when the material is dispensed and the mold is filled;
Removing the nozzle;
Forming a ring by compressing and heating the powder material;
Exposing the material to a magnetic field to form a magnetic pole.
前記材料が圧縮されて加熱される前に、前記材料が磁場に晒される、請求項15に記載の方法。   The method of claim 15, wherein the material is exposed to a magnetic field before the material is compressed and heated. 前記材料が圧縮されて加熱された後に、前記材料が磁場に晒される、請求項15又は16に記載の方法。   17. A method according to claim 15 or 16, wherein the material is exposed to a magnetic field after the material is compressed and heated.
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