JP2009177973A - Linear motor, and stirling engine and stirling engine mounted apparatus - Google Patents

Linear motor, and stirling engine and stirling engine mounted apparatus Download PDF

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治彦 村上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motor whose manufacturing cost is reduced and to provide a stirling engine and a stirling engine mounted apparatus with the linear motor. <P>SOLUTION: The linear motor includes an outer yoke 181, an inner yoke 182 provided at the inside circumference side of the outer yoke 181, and a movable magnet part 183, which reciprocates in the axial direction between the outer yoke 181 and the inner yoke 182. The movable magnet part 183 includes first and second magnets 183A, 183B arranged side by side in the axial direction. The first and second magnets 183A, 183B are provided such that each pair of magnetic poles (N pole/S pole) is arranged side by side in the reverse order to each other in the radial direction. The axial length L1 of the first magnet 183A, the axial length L2 of the second magnet 183B, the axial length L of the outer yoke 181 and the inner yoke 182, and the magnitude S of the movable magnet part 183 satisfy the relation of L1≥S+L/2 and L2≥S+L/2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、リニアモータおよびスターリング機関ならびにスターリング機関搭載機器に関し、特に、可動磁石部を軸方向に動かすリニアモータ、ならびにそれを備えたスターリング機関およびスターリング機関搭載機器に関する。   The present invention relates to a linear motor, a Stirling engine, and a Stirling engine-equipped device, and more particularly to a linear motor that moves a movable magnet portion in an axial direction, and a Stirling engine and a Stirling engine-equipped device including the linear motor.

ピストンを駆動するリニアモータが従来から知られている。
たとえば、特開平8−200212号公報(特許文献1)には、リニアコンプレッサにおける電動要素を、固定子と、この固定子によって発生する磁界と永久磁石との作用によって往復動される振動子とから構成することが記載されている。ここで、振動子においては、極性の相異なる永久磁石をピストンの移動方向に並設する。
特開平8−200212号公報
Conventionally, a linear motor for driving a piston is known.
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-200212 (Patent Document 1) discloses that an electric element in a linear compressor includes a stator and a vibrator that is reciprocated by the action of a magnetic field generated by the stator and a permanent magnet. The composition is described. Here, in the vibrator, permanent magnets having different polarities are arranged in parallel in the moving direction of the piston.
JP-A-8-200212

上記のような振動子を定常的に往復動させるためには、当該振動子にその変位量に応じた復元力を作用させる必要がある。   In order to constantly reciprocate the vibrator as described above, it is necessary to apply a restoring force corresponding to the displacement amount to the vibrator.

特許文献1に記載の電動要素では、永久磁石の両側に設けられたバネ部材によって振動子に復元力を作用させている。このようなバネ部材を設けることにより、部品点数が増大し、結果として、電動要素の製造コストが増大する。   In the electric element described in Patent Document 1, a restoring force is applied to the vibrator by spring members provided on both sides of the permanent magnet. By providing such a spring member, the number of parts increases, and as a result, the manufacturing cost of the electric element increases.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、製造コストが低減されたリニアモータならびに該リニアモータを備えたスターリング機関およびスターリング機関搭載機器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a linear motor with reduced manufacturing costs, a Stirling engine equipped with the linear motor, and a Stirling engine-equipped device. It is in.

本発明に係るリニアモータは、リング状のアウターヨークと、アウターヨークに巻回されたコイルと、アウターヨークの内周側に設けられ、該アウターヨークと同じ軸長を有しアウターヨークと軸方向の位置を合わせて設けられたインナーヨークと、アウターヨークとインナーヨークとの間で軸方向に往復運動する可動磁石部とを備える。可動磁石部は、軸方向に並ぶ第1と第2磁石を含み、第1と第2磁石は、それぞれ一対の磁極が互いに逆の順序で径方向に並ぶように設けられ、可動磁石部が振幅中心に位置するときに、第1と第2磁石の境界と、アウターヨークおよびインナーヨークの軸方向中心とが一致し、第1磁石の軸長L1と、第2磁石の軸長L2と、アウターヨークおよびインナーヨークの軸長Lと、可動磁石部の振幅Sとが、L1≧S+L/2、かつ、L2≧S+L/2の関係を満たす。   A linear motor according to the present invention is provided on a ring-shaped outer yoke, a coil wound around the outer yoke, and an inner peripheral side of the outer yoke, and has the same axial length as the outer yoke and the axial direction of the outer yoke. And an inner yoke provided with the same position, and a movable magnet portion that reciprocates in the axial direction between the outer yoke and the inner yoke. The movable magnet unit includes first and second magnets arranged in the axial direction. The first and second magnets are provided such that a pair of magnetic poles are arranged in the radial direction in the opposite order, and the movable magnet unit has an amplitude. When located at the center, the boundary between the first and second magnets coincides with the axial center of the outer yoke and the inner yoke, the axial length L1 of the first magnet, the axial length L2 of the second magnet, and the outer The axial length L of the yoke and inner yoke and the amplitude S of the movable magnet portion satisfy the relationship of L1 ≧ S + L / 2 and L2 ≧ S + L / 2.

上記構成によれば、可動磁石部の可動範囲の全域で可動磁石部の変位量に応じた大きさの磁力による復元力を可動磁石部に作用させることができるので、この復元力を生じさせるためのバネ部材を省略することができる。この結果、リニアモータの製造コストが低減される。   According to the above configuration, since the restoring force by the magnetic force having the magnitude corresponding to the displacement amount of the movable magnet portion can be applied to the movable magnet portion over the entire movable range of the movable magnet portion, the restoring force is generated. The spring member can be omitted. As a result, the manufacturing cost of the linear motor is reduced.

1つの実施態様では、上記リニアモータにおいて、アウターヨークおよびインナーヨークは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することによって形成される。   In one embodiment, in the linear motor, the outer yoke and the inner yoke are formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction.

1つの実施態様では、上記リニアモータにおいて、第1磁石の軸長L1と、第2磁石の軸長L2とが、L1=L2の関係を満たす。   In one embodiment, in the linear motor, the axial length L1 of the first magnet and the axial length L2 of the second magnet satisfy the relationship L1 = L2.

1つの実施態様では、上記リニアモータにおいて、第1磁石の軸長L1と、第2磁石の軸長L2と、アウターヨークおよびインナーヨークの軸長Lと、可動磁石部の振幅Sとが、L1=L2=2S=Lの関係を満たす。   In one embodiment, in the linear motor, the axial length L1 of the first magnet, the axial length L2 of the second magnet, the axial length L of the outer yoke and the inner yoke, and the amplitude S of the movable magnet portion are L1. = L2 = 2S = L is satisfied.

1つの実施態様では、上記リニアモータにおいて、アウターヨークは、該アウターヨークの内周面上でインナーヨークに向かって突出するように形成されたティース部を有し、コイルは、ティース部に巻回される。   In one embodiment, in the linear motor, the outer yoke has a tooth portion formed so as to protrude toward the inner yoke on the inner peripheral surface of the outer yoke, and the coil is wound around the tooth portion. Is done.

本発明に係るスターリング機関は、背圧空間と圧縮空間および膨張空間を含む作動空間とを有し、作動媒体が封入されたケーシングと、ケーシング内に組付けられたシリンダと、背圧空間と作動空間との間に設けられ、シリンダ内を往復運動することで作動空間内の作動媒体に圧力変動を与えるピストンと、圧縮空間と膨張空間との間に設けられ、ピストンによる圧力変動によりシリンダ内を往復運動するディスプレーサと、上述したリニアモータとを備え、上記リニアモータによってピストンを駆動している。また、本発明に係るスターリング機関搭載機器は、上述したスターリング機関を備える。   A Stirling engine according to the present invention has a back pressure space, a working space including a compression space and an expansion space, a casing in which a working medium is enclosed, a cylinder assembled in the casing, a back pressure space, and an operation. Is provided between the piston, which reciprocates in the cylinder and applies pressure fluctuations to the working medium in the working space, and between the compression space and the expansion space. A displacer that reciprocates and the linear motor described above are provided, and the piston is driven by the linear motor. A Stirling engine-equipped device according to the present invention includes the Stirling engine described above.

これにより、製造コストが低減されたスターリング機関およびスターリング機関搭載機器が得られる。   As a result, a Stirling engine and a Stirling engine-equipped device with reduced manufacturing costs can be obtained.

本発明によれば、リニアモータのピストンに復元力を作用させるバネ部材を省略することができるので、リニアモータの製造コストを低減することができる。   According to the present invention, since the spring member that applies a restoring force to the piston of the linear motor can be omitted, the manufacturing cost of the linear motor can be reduced.

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below. Note that the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may not be repeated.

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。   Note that in the embodiments described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. In the following embodiments, each component is not necessarily essential for the present invention unless otherwise specified. In addition, when there are a plurality of embodiments below, it is planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the embodiments unless otherwise specified.

(スターリング冷却庫の説明)
図1は、本発明の1つの実施の形態に係る「スターリング機関搭載機器」としてのスターリング冷却庫の配管系統図である。
(Description of Stirling refrigerator)
FIG. 1 is a piping system diagram of a Stirling refrigerator as a “Stirling engine-equipped device” according to one embodiment of the present invention.

図1を参照して、スターリング冷却庫1000は、低温部および高温部を有するスターリング冷凍機100(スターリング機関)と、上記低温部の冷熱を伝達するための冷媒回路である低温側循環回路200と、上記高温部の熱を伝達するための冷媒回路である第1高温側循環回路300および第2高温側循環回路400とを含んで構成される。   Referring to FIG. 1, a Stirling refrigerator 1000 includes a Stirling refrigerator 100 (Stirling engine) having a low temperature part and a high temperature part, and a low temperature side circulation circuit 200 that is a refrigerant circuit for transmitting the cold heat of the low temperature part. The first high temperature side circulation circuit 300 and the second high temperature side circulation circuit 400, which are refrigerant circuits for transmitting the heat of the high temperature part, are configured.

低温側循環回路200は、低温側蒸発器210と、冷媒配管220,230と、スターリング冷凍機100の低温部に取り付けられた低温側凝縮器240と、ファン250とを含んで構成される。低温側循環回路200は、冷却庫内の空気とスターリング冷凍機100の低温部との熱交換を行なう。   The low temperature side circulation circuit 200 includes a low temperature side evaporator 210, refrigerant pipes 220 and 230, a low temperature side condenser 240 attached to a low temperature part of the Stirling refrigerator 100, and a fan 250. The low temperature side circulation circuit 200 performs heat exchange between the air in the refrigerator and the low temperature part of the Stirling refrigerator 100.

低温側循環回路200内には二酸化炭素や炭化水素などが冷媒として封入されている。低温側凝縮器240において凝縮した冷媒は冷媒配管230(低温側導管)を流れて低温側蒸発器210に達する。低温側蒸発器210において冷媒が蒸発することで熱交換が行なわれる。この熱交換を促進するために、低温側蒸発器210近傍に気流を生じさせるファン250が設けられている。熱交換の後、ガス化された冷媒は、冷媒配管220(低温側戻り管)を介して低温側凝縮器240に戻る。低温側凝縮器240に流入し、凝縮した冷媒は、冷媒配管230に流入する。   In the low temperature side circulation circuit 200, carbon dioxide, hydrocarbons and the like are sealed as a refrigerant. The refrigerant condensed in the low temperature side condenser 240 flows through the refrigerant pipe 230 (low temperature side conduit) and reaches the low temperature side evaporator 210. Heat exchange is performed by evaporating the refrigerant in the low temperature side evaporator 210. In order to promote this heat exchange, a fan 250 is provided in the vicinity of the low temperature side evaporator 210 to generate an air flow. After the heat exchange, the gasified refrigerant returns to the low temperature side condenser 240 via the refrigerant pipe 220 (low temperature side return pipe). The refrigerant that has flowed into the low-temperature side condenser 240 and condensed flows into the refrigerant pipe 230.

低温側循環回路200においては、このように、冷媒の蒸発と凝縮とによる自然循環を利用して、スターリング冷凍機100の低温部で発生した冷熱を伝達することができるように、低温側蒸発器210が低温側凝縮器240より下方に配置されている。また、冷媒の沸点を調整するために、循環回路系内の圧力が調整されている。   In the low-temperature side circulation circuit 200, the low-temperature side evaporator 200 can transmit cold heat generated in the low-temperature part of the Stirling refrigerator 100 using the natural circulation caused by the evaporation and condensation of the refrigerant. 210 is disposed below the low-temperature side condenser 240. Further, the pressure in the circulation circuit system is adjusted in order to adjust the boiling point of the refrigerant.

第1高温側循環回路300は、高温側凝縮器310と、冷媒配管320,330と、高温側蒸発器340とを含んで構成される。第1高温側循環回路300は、スターリング冷凍機100の高温部の冷却を行なう。   The first high temperature side circulation circuit 300 includes a high temperature side condenser 310, refrigerant pipes 320 and 330, and a high temperature side evaporator 340. The first high temperature side circulation circuit 300 cools the high temperature part of the Stirling refrigerator 100.

第1高温側循環回路300内には水(H2O)などが冷媒として封入されている。高温
側蒸発器340において蒸発した冷媒は冷媒配管330(高温側導管)を流れて高温側凝縮器310に達する。高温側凝縮器310において外気との熱交換が行なわれることで冷媒が凝縮する。この熱交換を促進するために、高温側凝縮器310近傍に気流を生じさせるファン350が設けられている。凝縮した冷媒は、冷媒配管320(高温側戻り管)を流れて高温側蒸発器340に戻る。第1高温側循環回路300においては、このように、冷媒の蒸発と凝縮とによる自然循環を利用して、スターリング冷凍機100の高温部で発生した熱を伝達することができるように、高温側凝縮器310が高温側蒸発器340より上方に配置されている。また、冷媒の沸点を調整するために、循環回路系内の圧力が調整されている。
Water (H 2 O) or the like is sealed in the first high temperature side circulation circuit 300 as a refrigerant. The refrigerant evaporated in the high temperature side evaporator 340 flows through the refrigerant pipe 330 (high temperature side conduit) and reaches the high temperature side condenser 310. The refrigerant is condensed by heat exchange with the outside air in the high temperature side condenser 310. In order to promote this heat exchange, a fan 350 that generates an air flow in the vicinity of the high-temperature side condenser 310 is provided. The condensed refrigerant flows through the refrigerant pipe 320 (high temperature side return pipe) and returns to the high temperature side evaporator 340. In the first high temperature side circulation circuit 300, the high temperature side is used so that the heat generated in the high temperature portion of the Stirling refrigerator 100 can be transmitted using the natural circulation caused by the evaporation and condensation of the refrigerant. A condenser 310 is disposed above the high temperature side evaporator 340. Further, the pressure in the circulation circuit system is adjusted in order to adjust the boiling point of the refrigerant.

第2高温側循環回路400は、冷媒配管410,430,450と、循環ポンプ420と、発露防止パイプ440とを含んで構成される。第2高温側循環回路400は、スターリング冷凍機100の高温部の熱を発露防止パイプ440に伝達する。   The second high temperature side circulation circuit 400 includes refrigerant pipes 410, 430, 450, a circulation pump 420, and a dew prevention pipe 440. The second high temperature side circulation circuit 400 transmits the heat of the high temperature part of the Stirling refrigerator 100 to the dew condensation prevention pipe 440.

冷媒配管410は、高温側蒸発器340の下部に接続されている。高温側蒸発器340から冷媒配管410に液相の冷媒が流入する。冷媒配管410に流入した冷媒は、スターリング冷凍機100よりも下方に設けられた循環ポンプ420に達する。循環ポンプ420から吐出された冷媒は、冷媒配管430を介して発露防止パイプ440に送られる。発露防止パイプ440内を流れる冷媒は、スターリング冷凍機100の高温部から与えられた熱により比較的高温に保たれている。したがって、発露防止パイプ440を冷却庫の前面に配置することで、ドア部等における発露を抑制することができる。発露防止パイプ440内を流れた冷媒は、冷媒配管450を介して高温側蒸発器340内に戻る。このように、第2高温側循環回路400においては、循環ポンプ420による強制循環が行なわれている。   The refrigerant pipe 410 is connected to the lower part of the high temperature side evaporator 340. Liquid phase refrigerant flows into the refrigerant pipe 410 from the high temperature side evaporator 340. The refrigerant that has flowed into the refrigerant pipe 410 reaches a circulation pump 420 provided below the Stirling refrigerator 100. The refrigerant discharged from the circulation pump 420 is sent to the dew prevention pipe 440 via the refrigerant pipe 430. The refrigerant flowing in the dew prevention pipe 440 is kept at a relatively high temperature by the heat given from the high temperature part of the Stirling refrigerator 100. Therefore, by providing the dew prevention pipe 440 on the front surface of the refrigerator, it is possible to suppress dew generation at the door portion and the like. The refrigerant that has flowed through the dew condensation prevention pipe 440 returns to the high temperature side evaporator 340 through the refrigerant pipe 450. Thus, in the 2nd high temperature side circulation circuit 400, the forced circulation by the circulation pump 420 is performed.

スターリング冷凍機100を作動させると、該冷凍機100の高温部で発生した熱が、高温側凝縮器310を介して空気と熱交換される。一方、スターリング冷凍機100の低温部で発生した冷熱は、低温側蒸発器210を介して冷却庫内の空気と熱交換される。冷却庫内からの暖かくなった気流は、再び低温側蒸発器210近傍に送られ、繰り返し冷却される。   When the Stirling refrigerator 100 is operated, the heat generated in the high temperature part of the refrigerator 100 is heat-exchanged with air via the high temperature side condenser 310. On the other hand, the cold generated in the low temperature part of the Stirling refrigerator 100 is heat exchanged with the air in the refrigerator through the low temperature side evaporator 210. The warmed airflow from the inside of the refrigerator is sent again to the vicinity of the low temperature side evaporator 210 and repeatedly cooled.

なお、図1の例では、スターリング冷凍機100における高温部と低温部とが水平方向に並ぶように(すなわち、横向きに)スターリング冷凍機100が設置されているが、スターリング冷凍機100における高温部と低温部とが鉛直方向に並ぶように(すなわち、縦向きに)、より具体的には、スターリング冷凍機100の高温部が当該スターリング冷凍機100の低温部の上側に位置するようにスターリング冷凍機100が設置されてもよい。   In the example of FIG. 1, the Stirling refrigerator 100 is installed so that the high temperature portion and the low temperature portion in the Stirling refrigerator 100 are aligned in the horizontal direction (that is, horizontally). More specifically, the Stirling refrigeration is performed so that the high temperature part of the Stirling refrigerator 100 is positioned above the low temperature part of the Stirling refrigerator 100 so that the low temperature part is aligned in the vertical direction (that is, vertically). Machine 100 may be installed.

(スターリング冷凍機の説明)
図2は、本発明の1つの実施の形態に係る「スターリング機関」としてのスターリング冷凍機を示した側断面図である。図2を参照して、本実施の形態に係るスターリング冷凍機100は、フリーピストン型のスターリング機関であって、高温部111および低温部112を含むケーシング110と、該ケーシング110に組付けられたシリンダ120(121,122)と、シリンダ121,122内でそれぞれ往復動するピストン130およびディスプレーサ140と、圧縮空間151および膨張空間152を含む作動空間150と、再生器160と、熱交換器161,162と、背圧空間170と、ピストン駆動手段としてのリニアモータ180と、ディスプレーサスプリング190とを含んで構成される。
(Description of Stirling refrigerator)
FIG. 2 is a side sectional view showing a Stirling refrigerator as a “Stirling engine” according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, Stirling refrigerator 100 according to the present embodiment is a free piston type Stirling engine, and includes casing 110 including high temperature portion 111 and low temperature portion 112, and assembled to casing 110. Cylinder 120 (121, 122), piston 130 and displacer 140 reciprocating in cylinder 121, 122, working space 150 including compression space 151 and expansion space 152, regenerator 160, heat exchanger 161, 162, a back pressure space 170, a linear motor 180 as piston driving means, and a displacer spring 190.

ケーシング110は、背圧空間170を規定する。ケーシング110には、シリンダ120、リニアモータ180をはじめとする種々の部品が組付けられる。ケーシング110の内部には、ヘリウムガスや水素ガス、窒素ガスなどの作動媒体が充填される。   The casing 110 defines a back pressure space 170. Various parts including the cylinder 120 and the linear motor 180 are assembled to the casing 110. The casing 110 is filled with a working medium such as helium gas, hydrogen gas, or nitrogen gas.

シリンダ121,122は、略円筒状の形状を有し、内部にピストン130およびフリーピストンとしてのディスプレーサ140をそれぞれ往復動可能に受け入れる。シリンダ120内において、ピストン130とディスプレーサ140とは同軸上に間隔をあけて配置され、このピストン130およびディスプレーサ140によって作動空間150が圧縮空間151と膨張空間152とに区画される。より詳しくは、作動空間150は、ピストン130におけるディスプレーサ140側の端面よりもディスプレーサ140側に位置する空間であり、ピストン130とディスプレーサ140との間に圧縮空間151が形成され、ディスプレーサ140と低温部112との間に膨張空間152が形成される。圧縮空間151は主に高温部111によって囲まれ、膨張空間152は主に低温部112によって囲まれている。   The cylinders 121 and 122 have a substantially cylindrical shape, and receive therein a piston 130 and a displacer 140 as a free piston so as to be able to reciprocate. In the cylinder 120, the piston 130 and the displacer 140 are arranged coaxially with a space therebetween, and the piston 130 and the displacer 140 divide the working space 150 into a compression space 151 and an expansion space 152. More specifically, the working space 150 is a space located closer to the displacer 140 than the end face of the piston 130 on the displacer 140 side. A compression space 151 is formed between the piston 130 and the displacer 140, and the displacer 140 and the low temperature portion An expansion space 152 is formed between the two and 112. The compression space 151 is mainly surrounded by the high temperature part 111, and the expansion space 152 is mainly surrounded by the low temperature part 112.

シリンダ122には、ロッド部材122Aが取り付けられ、ロッド部材122Aは、ディスプレーサ140の内部空間に達するようにディスプレーサ140に挿通されている。そして、ディスプレーサ140の内部空間に達したロッド部材122Aとディスプレーサ140の内面との間に、コイルスプリングからなるディスプレーサスプリング190が設けられている。ディスプレーサスプリング190は、ディスプレーサ140に弾性力を付与する。該ディスプレーサスプリング190による弾性力を付加することにより、シリンダ122内でディスプレーサ140をより安定して周期的に往復動させることが可能となる。   A rod member 122A is attached to the cylinder 122, and the rod member 122A is inserted into the displacer 140 so as to reach the inner space of the displacer 140. A displacer spring 190 including a coil spring is provided between the rod member 122 </ b> A reaching the inner space of the displacer 140 and the inner surface of the displacer 140. The displacer spring 190 imparts an elastic force to the displacer 140. By applying an elastic force by the displacer spring 190, the displacer 140 can be reciprocated in the cylinder 122 more stably and periodically.

圧縮空間151と膨張空間152との間には、所定の隙間を有しながらフィルムが巻回されてなる再生器160が配設されており、この再生器160を介して圧縮空間151と膨張空間152とが連通する。それにより、スターリング冷凍機100内に閉回路が構成される。この閉回路内に封入された作動媒体が、ピストン130およびディスプレーサ140の動作に合わせて流動することにより、逆スターリングサイクルが実現される。   Between the compression space 151 and the expansion space 152, a regenerator 160 in which a film is wound with a predetermined gap is disposed, and the compression space 151 and the expansion space are interposed via the regenerator 160. 152 communicates. Thereby, a closed circuit is configured in the Stirling refrigerator 100. The working medium sealed in the closed circuit flows in accordance with the operations of the piston 130 and the displacer 140, whereby a reverse Stirling cycle is realized.

高温部111、低温部112の内周面上には、それぞれ熱交換器161と熱交換器162とが設けられる。熱交換器161,162は、それぞれ、圧縮空間151、膨張空間152と高温部111、低温部112との間の熱交換を行なう。   On the inner peripheral surfaces of the high temperature part 111 and the low temperature part 112, a heat exchanger 161 and a heat exchanger 162 are provided, respectively. The heat exchangers 161 and 162 perform heat exchange between the compression space 151 and the expansion space 152 and the high temperature portion 111 and the low temperature portion 112, respectively.

ピストン130に対しディスプレーサ140と反対側には、ケーシング110によって囲まれた背圧空間170が配設されている。この背圧空間170内にも、作動媒体が存在
する。
A back pressure space 170 surrounded by the casing 110 is disposed on the opposite side of the piston 130 from the displacer 140. There is also a working medium in the back pressure space 170.

背圧空間170におけるシリンダ120の外側に位置する部分には、リニアモータ180が配設される。リニアモータ180は、コイルが巻回されたアウターヨーク181と、インナーヨーク182と、可動磁石部183とを含む。このリニアモータ180によって、シリンダ121の軸方向にピストン130が駆動される。   A linear motor 180 is disposed in a portion of the back pressure space 170 located outside the cylinder 120. The linear motor 180 includes an outer yoke 181 around which a coil is wound, an inner yoke 182, and a movable magnet unit 183. The linear motor 180 drives the piston 130 in the axial direction of the cylinder 121.

次に、このスターリング冷凍機100の動作について説明する。
本冷凍機は、いわゆる逆スターリングサイクルを利用して冷凍効果を得るものである。ピストン130はリニアモータ180により駆動されて正弦運動する。ピストン130の動きにより圧縮空間151内の作動媒体は正弦波状の圧力変化を示す。圧縮された作動媒体は高温部111で圧縮熱を放出し、シリンダ120外に設けられた再生器160を通過する際に予冷され、膨張空間152へと流入する。
Next, the operation of the Stirling refrigerator 100 will be described.
This refrigerator obtains a refrigeration effect using a so-called reverse Stirling cycle. The piston 130 is driven by a linear motor 180 to move sinusoidally. Due to the movement of the piston 130, the working medium in the compression space 151 exhibits a sinusoidal pressure change. The compressed working medium releases compression heat at the high temperature portion 111, is precooled when passing through the regenerator 160 provided outside the cylinder 120, and flows into the expansion space 152.

ディスプレーサ140は、定常運転時にはピストン130と同周期で一定の位相差をもって正弦運動し、その位相差や振幅は、ディスプレーサスプリング190のバネ定数や、時々刻々と変化する圧縮空間151と膨張空間152との圧力差、ディスプレーサ140の質量、動作周波数等によって決まる。この位相差については、一般的には90度程度が最適条件であると言われている。   The displacer 140 performs a sinusoidal motion with a constant phase difference in the same cycle as the piston 130 during steady operation, and the phase difference and amplitude change between the spring constant of the displacer spring 190 and the compression space 151 and the expansion space 152 that change from moment to moment. It is determined by the pressure difference, the mass of the displacer 140, the operating frequency, and the like. About this phase difference, it is generally said that the optimum condition is about 90 degrees.

膨張空間152へと流入した作動媒体は、このディスプレーサ140の正弦運動により膨張し、これによって膨張空間152内の温度は著しく低下する。このとき発生した極低温(たとえば−50℃程度)を低温部112を介して冷却庫内へ伝達することにより、所望の冷却効果が得られる。   The working medium that has flowed into the expansion space 152 expands due to the sinusoidal movement of the displacer 140, whereby the temperature in the expansion space 152 is significantly reduced. By transmitting the extremely low temperature (for example, about −50 ° C.) generated at this time into the refrigerator through the low temperature portion 112, a desired cooling effect can be obtained.

図3は、スターリング冷凍機100の変形例を示した側断面図である。図3を参照して、本変形例に係るスターリング冷凍機100においては、ディスプレーサ140の圧縮空間151側の軸方向端面から突出するディスプレーサロッド140Aが設けられ、ディスプレーサロッド140Aをピストン130のセンター穴に貫通させて背圧空間170にまで延ばし、背圧空間170内に設けられたディスプレーサスプリング190に連結している。このような構造のスターリング冷凍機100についても、図2に示すスターリング冷凍機100と同様に動作させることができる。   FIG. 3 is a side sectional view showing a modified example of the Stirling refrigerator 100. Referring to FIG. 3, in the Stirling refrigerator 100 according to this modification, a displacer rod 140 </ b> A protruding from the axial end surface of the displacer 140 on the compression space 151 side is provided, and the displacer rod 140 </ b> A is formed in the center hole of the piston 130. It extends through the back pressure space 170 and is connected to a displacer spring 190 provided in the back pressure space 170. The Stirling refrigerator 100 having such a structure can also be operated in the same manner as the Stirling refrigerator 100 shown in FIG.

図2,図3に示すスターリング冷凍機100の特徴は、ディスプレーサ140に弾性力を付与するディスプレーサスプリング190を設ける一方で、ピストン130に弾性力を付与するピストンスプリングを設けていない点である。このように、ピストンスプリングを設けていないにも拘らず、シリンダ121内でピストン130を安定して周期的に往復動させることができるのは、リニアモータ180に特徴的な構造を採用しているからである。以下では、ピストン130の往復動を安定させることが可能なリニアモータ180の構造について説明する。   The Stirling refrigerator 100 shown in FIGS. 2 and 3 is characterized in that a displacer spring 190 for applying an elastic force to the displacer 140 is provided, while a piston spring for applying an elastic force to the piston 130 is not provided. As described above, the characteristic feature of the linear motor 180 is that the piston 130 can be stably reciprocated in the cylinder 121 in spite of the absence of the piston spring. Because. Below, the structure of the linear motor 180 which can stabilize the reciprocation of the piston 130 is demonstrated.

(リニアモータの構造の説明)
ここでは、図4〜図7を用いて、本実施の形態に係るリニアモータの構造について説明する。なお、図4は、本実施の形態に係るリニアモータにおけるアウターヨークおよびインナーヨークを示す上面図であり、図5は、図4におけるV−V断面図である。また、図6,図7は、それぞれ、本実施の形態に係るリニアモータを示す上面図および縦断面図である。
(Description of linear motor structure)
Here, the structure of the linear motor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 is a top view showing an outer yoke and an inner yoke in the linear motor according to the present embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 6 and 7 are a top view and a longitudinal sectional view showing the linear motor according to the present embodiment, respectively.

図4〜図7を参照して、本実施の形態に係るリニアモータは、リング状のアウターヨーク181と、アウターヨーク181の内周側に設けられたインナーヨーク182と、アウターヨーク181とインナーヨーク182との間で軸方向に往復運動する可動磁石部183とを含んで構成される。   4 to 7, the linear motor according to the present embodiment includes a ring-shaped outer yoke 181, an inner yoke 182 provided on the inner peripheral side of outer yoke 181, outer yoke 181 and inner yoke. And a movable magnet portion 183 that reciprocates in the axial direction between the movable portion 182 and the portion 182.

図4,図6に示すように、アウターヨーク181は、ティース部181Tを有し、ティース部181Tにはコイル181Aが巻回される。また、図5,図7に示すように、インナーヨーク182は、アウターヨーク181と同じ軸長(L)を有し、アウターヨーク181と軸方向の位置を合わせて設けられる。   As shown in FIGS. 4 and 6, the outer yoke 181 has a tooth portion 181T, and a coil 181A is wound around the tooth portion 181T. As shown in FIGS. 5 and 7, the inner yoke 182 has the same axial length (L) as the outer yoke 181, and is provided in alignment with the outer yoke 181 in the axial direction.

図4を参照して、ティース部181Tは、アウターヨーク181の内周面から径方向内方に向かって突出するように設けられる。ティース部181Tは、アウターヨーク181の周方向に等間隔に並ぶように複数設けられる。   Referring to FIG. 4, teeth portion 181 </ b> T is provided so as to protrude radially inward from the inner peripheral surface of outer yoke 181. A plurality of teeth 181T are provided so as to be arranged at equal intervals in the circumferential direction of the outer yoke 181.

図5を参照して、アウターヨーク181およびインナーヨーク182は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することによって形成されている。アウターヨーク181を構成する電磁鋼板の厚みと、インナーヨーク182を構成する電磁鋼板の厚みとは、同じである。このようにすることで、アウターヨーク181を構成する電磁鋼板と、インナーヨーク182を構成する電磁鋼板とを1枚の電磁鋼板から1回のプレス処理で作製することができるので、リニアモータの製造コストを低減することができる。   Referring to FIG. 5, outer yoke 181 and inner yoke 182 are formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction. The thickness of the electrical steel sheet that constitutes the outer yoke 181 is the same as the thickness of the electrical steel sheet that constitutes the inner yoke 182. By doing in this way, since the electromagnetic steel plate which comprises the outer yoke 181 and the electromagnetic steel plate which comprises the inner yoke 182 can be produced from one electromagnetic steel plate by one press process, manufacture of a linear motor Cost can be reduced.

図7を参照して、可動磁石部183は、第1磁石183Aと、第2磁石183Bと、第1と第2磁石183A,183Bを保持するホルダ183Cとを含んで構成される。軸方向に並ぶ第1と第2磁石183A,183Bは、それぞれ一対の磁極(N極/S極)が互いに逆の順序で径方向に並ぶように設けられる。より具体的には、第1の磁石183Aは、N極が径方向内側、S極が径方向外側に位置するように設けられるのに対し、第2の磁石183Bは、S極が径方向内側、N極が径方向外側に位置するように設けられる。図7は、可動磁石部183が振幅中心に位置する状態を示している。第1と第2磁石183A,183Bの境界は、図7の状態でアウターヨーク181およびインナーヨーク182の軸方向中心と一致している。ホルダ183Cは、ピストン130に連結されている。ピストン130は、可動磁石部183とともに図7中の上下方向に往復動する。   Referring to FIG. 7, movable magnet unit 183 includes a first magnet 183A, a second magnet 183B, and a holder 183C that holds first and second magnets 183A and 183B. The first and second magnets 183A and 183B arranged in the axial direction are provided such that a pair of magnetic poles (N pole / S pole) are arranged in the radial direction in the opposite order. More specifically, the first magnet 183A is provided so that the N pole is located radially inward and the S pole is located radially outside, whereas the second magnet 183B has the S pole radially inward. , N poles are provided so as to be located radially outside. FIG. 7 shows a state where the movable magnet unit 183 is located at the amplitude center. The boundary between the first and second magnets 183A and 183B coincides with the axial center of the outer yoke 181 and the inner yoke 182 in the state of FIG. The holder 183C is connected to the piston 130. The piston 130 reciprocates in the vertical direction in FIG. 7 together with the movable magnet portion 183.

可動磁石部183が図7の状態よりも若干上側にずれた状態で、コイル181Aに所定の方向の電流を流してアウターヨーク181からインナーヨーク182に磁束が流れるようにする(すなわち、アウターヨーク181にN極を形成し、インナーヨーク182にS極を形成する)と、第1磁石183Aの中心をアウターヨーク181およびインナーヨーク182の軸方向中心に向かって近づけ、他方、第2磁石183Bの中心をアウターヨーク181およびインナーヨーク182の軸方向中心から遠ざけるような磁力が可動磁石部183に作用する。すなわち、可動磁石部183が振幅中心から図7中の上側に移動した場合、可動磁石部183を振幅中心に戻そうとする下向きの復元力が可動磁石部183に作用する。上記の磁力は、可動磁石部183の図7中の上側への移動量に比例して大きくなる。すなわち、可動磁石部183が図7の状態よりも上側に移動した場合、可動磁石部183には、該可動磁石部183の変位量に応じた復元力が作用する。また、可動磁石部183が図7の状態よりも下側に移動した場合も、アウターヨーク181にS極を形成し、インナーヨーク182にN極を形成するような電流をコイル181Aに流すことにより、上記と同様に、可動磁石部183に該可動磁石部183の変位量に応じた復元力を作用させることができる。   In a state where the movable magnet portion 183 is slightly shifted upward from the state of FIG. 7, a current in a predetermined direction is supplied to the coil 181A so that a magnetic flux flows from the outer yoke 181 to the inner yoke 182 (that is, the outer yoke 181). N pole is formed on the inner yoke 182 and S pole is formed on the inner yoke 182), the center of the first magnet 183A is brought closer to the axial center of the outer yoke 181 and the inner yoke 182 while the center of the second magnet 183B is A magnetic force acting on the movable magnet portion 183 so as to keep the outer yoke 181 and the inner yoke 182 away from the axial center. That is, when the movable magnet unit 183 moves from the amplitude center to the upper side in FIG. 7, a downward restoring force that attempts to return the movable magnet unit 183 to the amplitude center acts on the movable magnet unit 183. The magnetic force increases in proportion to the amount of movement of the movable magnet unit 183 upward in FIG. That is, when the movable magnet unit 183 moves upward from the state of FIG. 7, a restoring force corresponding to the displacement amount of the movable magnet unit 183 acts on the movable magnet unit 183. In addition, even when the movable magnet portion 183 moves downward from the state shown in FIG. 7, a current that forms an S pole on the outer yoke 181 and an N pole on the inner yoke 182 is caused to flow through the coil 181A. Similarly to the above, a restoring force corresponding to the amount of displacement of the movable magnet portion 183 can be applied to the movable magnet portion 183.

本実施の形態では、第1磁石183Aの軸長L1と、第2磁石183Bの軸長L2と、アウターヨーク181およびインナーヨーク182の軸長Lと、可動磁石部183の振幅Sとが、L1=L2=2S=Lの関係を満たすように設定されている。このようにすることで、可動磁石部183の可動範囲の全域で可動磁石部183の変位量に応じた復元力を該可動磁石部183に作用させることができる。この結果、本実施の形態に係るリニアモータにおいて、可動磁石部183の変位量(=ピストン130の変位量)と可動磁石部183に作用する復元力(=ピストン130に作用する復元力)との関係は、図8に示されるとおりとなる。   In the present embodiment, the axial length L1 of the first magnet 183A, the axial length L2 of the second magnet 183B, the axial length L of the outer yoke 181 and the inner yoke 182 and the amplitude S of the movable magnet portion 183 are L1. = L2 = 2S = L is set to satisfy the relationship. By doing in this way, the restoring force according to the displacement amount of the movable magnet part 183 can be made to act on this movable magnet part 183 in the whole movable range of the movable magnet part 183. As a result, in the linear motor according to the present embodiment, the displacement amount of the movable magnet portion 183 (= displacement amount of the piston 130) and the restoring force acting on the movable magnet portion 183 (= restoring force acting on the piston 130). The relationship is as shown in FIG.

図10は、比較例に係るリニアモータを示す縦断面図である。図10に示される比較例では、本実施の形態のように第2磁石部183Bは設けられず、N極(径方向内側)とS極(径方向外側)とが径方向に対向するように設けられた第1磁石183Aと、第1磁石183Aを保持するホルダ183Cとによって可動磁石部183が構成される。また、リング状のアウターヨーク181はC形の断面を有する。コイル181Aは、アウターヨーク181のC字の両端に位置する突極部にN極/S極を形成可能とするようにアウターヨーク181に巻回されている
図10に示されるリニアモータでは、コイル181Aに流される電流の方向を切換えることにより、N極/S極を切換え、可動磁石部183に上下方向の磁力を作用させて可動磁石部183とともにピストン130を往復動させている。より具体的には、図10中の上側の突極部にN極を形成し、下側の突極部にS極を形成すると、第1磁石183Aには上方向の磁力が作用し、可動磁石部183およびピストン130は、上方向に移動する。逆に、図10中の下側の突極部にN極を形成し、上側の突極部にS極を形成すると、第1磁石183Aには下方向の磁力が作用し、可動磁石部183およびピストン130は、下方向に移動する。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a linear motor according to a comparative example. In the comparative example shown in FIG. 10, the second magnet portion 183B is not provided as in the present embodiment, and the N pole (radially inner side) and the S pole (radially outer side) are opposed to each other in the radial direction. The movable magnet portion 183 is configured by the provided first magnet 183A and the holder 183C that holds the first magnet 183A. The ring-shaped outer yoke 181 has a C-shaped cross section. The coil 181A is wound around the outer yoke 181 so that N poles / S poles can be formed at salient pole portions located at both ends of the C-shape of the outer yoke 181. In the linear motor shown in FIG. By switching the direction of the current flowing through 181A, the N pole / S pole are switched, and a magnetic force in the vertical direction is applied to the movable magnet portion 183 to reciprocate the piston 130 together with the movable magnet portion 183. More specifically, when an N pole is formed on the upper salient pole portion in FIG. 10 and an S pole is formed on the lower salient pole portion, an upward magnetic force acts on the first magnet 183A to move the first magnet 183A. The magnet part 183 and the piston 130 move upward. Conversely, when an N pole is formed in the lower salient pole portion in FIG. 10 and an S pole is formed in the upper salient pole portion, a downward magnetic force acts on the first magnet 183A, and the movable magnet portion 183 is formed. And the piston 130 moves downward.

図10の比較例においては、磁力を利用して可動磁石部183およびピストン130を往復動させているものの、可動磁石部183の変位量に比例して増大して、該可動磁石部183を振幅中心に戻す磁力を発生させることはできない。したがって、図10の比較例では、可動磁石部183およびピストン130を定常的に往復動させるために、可動磁石部183およびピストン130にピストンスプリング130Aを取り付けている。ピストンスプリング130Aは、たとえば、板バネなどにより構成される。このようなピストンスプリング130Aを設けることにより、リニアモータ180の部品点数が増大し、結果として、リニアモータ180の製造コストが増大する。   In the comparative example of FIG. 10, although the movable magnet unit 183 and the piston 130 are reciprocated using magnetic force, the amplitude increases in proportion to the displacement amount of the movable magnet unit 183 and the amplitude of the movable magnet unit 183 is increased. A magnetic force that returns to the center cannot be generated. Therefore, in the comparative example of FIG. 10, the piston spring 130 </ b> A is attached to the movable magnet unit 183 and the piston 130 in order to make the movable magnet unit 183 and the piston 130 reciprocate constantly. The piston spring 130A is configured by, for example, a leaf spring. By providing such a piston spring 130A, the number of parts of the linear motor 180 increases, and as a result, the manufacturing cost of the linear motor 180 increases.

これに対し、本実施の形態に係るリニアモータでは、上述のように、可動磁石部183の可動範囲の全域で可動磁石部183の変位量に応じた磁力による復元力を該可動磁石部183に作用させることができるので、図10に示されるピストンスプリング130Aを省略することができる。この結果、リニアモータ180の製造コストが低減される。   On the other hand, in the linear motor according to the present embodiment, as described above, the restoring force by the magnetic force according to the displacement amount of the movable magnet unit 183 is applied to the movable magnet unit 183 over the entire movable range of the movable magnet unit 183. Since it can be made to act, the piston spring 130A shown in FIG. 10 can be omitted. As a result, the manufacturing cost of the linear motor 180 is reduced.

また、本実施の形態のように、ピストンスプリングを省略することにより、コイル181Aに電気を導通させていないときに、ピストン130が予期せぬ動きをしないように保持できるかという問題が生じ得るが、コイル181Aに電流が流れていない場合には、磁力によって第1と第2磁石183A,183Bがアウターヨーク181またはインナーヨーク182に引き寄せられて付着するため、ピストン130が予期せぬ動きをすることは防止される。   Further, as in this embodiment, omitting the piston spring may cause a problem that the piston 130 can be held so as not to move unexpectedly when electricity is not conducted to the coil 181A. When no current flows through the coil 181A, the first and second magnets 183A and 183B are attracted to and attached to the outer yoke 181 or the inner yoke 182 by the magnetic force, so that the piston 130 moves unexpectedly. Is prevented.

また、本実施の形態に係るリニアモータと、図10に示す比較例に係るリニアモータとでは、動作時の磁束の向きが異なる。本実施の形態に係るリニアモータでは、上述したように、軸方向に複数の電磁鋼板を積層することによって渦電流損を低減することができる。結果として、本実施の形態に係るリニアモータにおける動作時の渦電流損は、図10に示す比較例に係るリニアモータと同程度となる。   Further, the direction of the magnetic flux during operation differs between the linear motor according to the present embodiment and the linear motor according to the comparative example shown in FIG. In the linear motor according to the present embodiment, as described above, eddy current loss can be reduced by stacking a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction. As a result, the eddy current loss during operation of the linear motor according to the present embodiment is approximately the same as that of the linear motor according to the comparative example shown in FIG.

なお、本実施の形態では、第1磁石の軸長L1と、第2磁石の軸長L2と、アウターヨークおよびインナーヨークの軸長Lと、可動磁石部の振幅Sとが、L1=L2=2S=Lの関係を満たす例について説明したが、L1,L2,L,Sの関係は、これに限定されるものではなく、L1≧S+L/2、かつ、L2≧S+L/2の関係さえ満たせば、上記と同様に、可動磁石部183の可動範囲の全域で可動磁石部183の変位量に応じた復元力を該可動磁石部183に作用させることができる。   In the present embodiment, the axial length L1 of the first magnet, the axial length L2 of the second magnet, the axial length L of the outer yoke and the inner yoke, and the amplitude S of the movable magnet portion are L1 = L2 = Although the example satisfying the relationship of 2S = L has been described, the relationship of L1, L2, L, S is not limited to this, and the relationship of L1 ≧ S + L / 2 and even L2 ≧ S + L / 2 can be satisfied. In the same manner as described above, a restoring force corresponding to the amount of displacement of the movable magnet unit 183 can be applied to the movable magnet unit 183 over the entire movable range of the movable magnet unit 183.

また、本実施の形態では、アウターヨーク181の内周面にティース部181Tを設ける例について説明したが、アウターヨーク181の形態は、これに限定されるものではない。たとえば、アウターヨーク181として、図9に示すように、軸方向に延びる孔部181Bと該孔部181Bを区画するブリッジ部181Cとを形成し、ブリッジ部181Cにコイルを巻回するものを用いることも可能である。   In the present embodiment, the example in which the tooth portion 181T is provided on the inner peripheral surface of the outer yoke 181 has been described, but the form of the outer yoke 181 is not limited to this. For example, as the outer yoke 181, as shown in FIG. 9, a hole portion 181 </ b> B extending in the axial direction and a bridge portion 181 </ b> C that partitions the hole portion 181 </ b> B are formed, and a coil is wound around the bridge portion 181 </ b> C. Is also possible.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の1つの実施の形態に係るスターリング機関搭載機器としてのスターリング冷却庫の配管系統図である。It is a piping system diagram of a Stirling cooler as a Stirling engine mounted device according to one embodiment of the present invention. 本発明の1つの実施の形態に係るスターリング機関としてのスターリング冷凍機を示す側断面図である。1 is a side sectional view showing a Stirling refrigerator as a Stirling engine according to one embodiment of the present invention. 本発明の1つの実施の形態に係るスターリング機関としてのスターリング冷凍機の変形例を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the modification of the Stirling refrigerator as a Stirling engine which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の1つの実施の形態に係るリニアモータにおけるアウターヨークおよびインナーヨークを示す上面図である。It is a top view which shows the outer yoke and inner yoke in the linear motor which concerns on one embodiment of this invention. 図4におけるV−V断面図である。It is VV sectional drawing in FIG. 本発明の1つの実施の形態に係るリニアモータを示す上面図である。It is a top view which shows the linear motor which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の1つの実施の形態に係るリニアモータを示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a linear motor concerning one embodiment of the present invention. 本発明の1つの実施の形態に係るリニアモータにおけるピストンの変位量と該ピストンに作用する復元力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the displacement amount of the piston in the linear motor which concerns on one embodiment of this invention, and the restoring force which acts on this piston. 本発明の1つの実施の形態に係るリニアモータにおけるアウターヨークの変形例を示す上面図である。It is a top view which shows the modification of the outer yoke in the linear motor which concerns on one embodiment of this invention. 比較例に係るリニアモータを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the linear motor which concerns on a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

100 スターリング冷凍機、110 ケーシング、111 高温部、112 低温部、120,121,122 シリンダ、122A ロッド部材、130 ピストン、130A ピストンスプリング、140 ディスプレーサ、140A ディスプレーサロッド、150 作動空間、151 圧縮空間、152 膨張空間、160 再生器、161,162 熱交換器、170 背圧空間、180 リニアモータ、181 アウターヨーク、181A コイル、181B 孔部、181C ブリッジ部、181T ティース部、182 インナーヨーク、183 可動磁石部、183A 第1磁石、183B 第2磁石、183C ホルダ、190 ディスプレーサスプリング、200 低温側循環回路、210 低温側蒸発器、220,230 冷媒配管、240 低温側凝縮器、250 ファン、300 第1高温側循環回路、310 高温側凝縮器、320,330 冷媒配管、340 高温側蒸発器、350 ファン、400 第2高温側循環回路、410,430,450 冷媒配管、420 循環ポンプ、440 発露防止パイプ、1000 スターリング冷却庫。   100 Stirling refrigerator, 110 casing, 111 high temperature part, 112 low temperature part, 120, 121, 122 cylinder, 122A rod member, 130 piston, 130A piston spring, 140 displacer, 140A displacer rod, 150 working space, 151 compression space, 152 Expansion space, 160 regenerator, 161, 162 heat exchanger, 170 back pressure space, 180 linear motor, 181 outer yoke, 181A coil, 181B hole, 181C bridge, 181T teeth, 182 inner yoke, 183 movable magnet , 183A first magnet, 183B second magnet, 183C holder, 190 displacer spring, 200 low temperature side circulation circuit, 210 low temperature side evaporator, 220, 230 refrigerant piping, 40 Low temperature side condenser, 250 fan, 300 First high temperature side circulation circuit, 310 High temperature side condenser, 320, 330 Refrigerant piping, 340 High temperature side evaporator, 350 fan, 400 Second high temperature side circulation circuit, 410, 430, 450 refrigerant piping, 420 circulation pump, 440 anti-condensation pipe, 1000 Stirling cooler.

Claims (7)

リング状のアウターヨークと、
前記アウターヨークに巻回されたコイルと、
前記アウターヨークの内周側に設けられ、該アウターヨークと同じ軸長を有し前記アウターヨークと軸方向の位置を合わせて設けられたインナーヨークと、
前記アウターヨークと前記インナーヨークとの間で軸方向に往復運動する可動磁石部とを備え、
前記可動磁石部は、軸方向に並ぶ第1と第2磁石を含み、
前記第1と第2磁石は、それぞれ一対の磁極が互いに逆の順序で径方向に並ぶように設けられ、
前記可動磁石部が振幅中心に位置するときに、前記第1と第2磁石の境界と、前記アウターヨークおよび前記インナーヨークの軸方向中心とが一致し、
前記第1磁石の軸長L1と、前記第2磁石の軸長L2と、前記アウターヨークおよび前記インナーヨークの軸長Lと、前記可動磁石部の振幅Sとが、
L1≧S+L/2、かつ、L2≧S+L/2の関係を満たす、リニアモータ。
A ring-shaped outer yoke;
A coil wound around the outer yoke;
An inner yoke that is provided on the inner peripheral side of the outer yoke, has the same axial length as the outer yoke, and is aligned with the axial position of the outer yoke;
A movable magnet portion reciprocating in the axial direction between the outer yoke and the inner yoke;
The movable magnet portion includes first and second magnets arranged in the axial direction,
The first and second magnets are provided such that a pair of magnetic poles are arranged in the radial direction in the opposite order,
When the movable magnet portion is located at the amplitude center, the boundary between the first and second magnets coincides with the axial center of the outer yoke and the inner yoke,
The axial length L1 of the first magnet, the axial length L2 of the second magnet, the axial length L of the outer yoke and the inner yoke, and the amplitude S of the movable magnet portion are:
A linear motor that satisfies the relationship of L1 ≧ S + L / 2 and L2 ≧ S + L / 2.
前記アウターヨークおよび前記インナーヨークは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することによって形成された、請求項1に記載のリニアモータ。   The linear motor according to claim 1, wherein the outer yoke and the inner yoke are formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction. 前記第1磁石の軸長L1と、前記第2磁石の軸長L2とが、
L1=L2の関係を満たす、請求項1または請求項2に記載のリニアモータ。
The axial length L1 of the first magnet and the axial length L2 of the second magnet are:
The linear motor according to claim 1, wherein the linear motor satisfies a relationship of L1 = L2.
前記第1磁石の軸長L1と、前記第2磁石の軸長L2と、前記アウターヨークおよび前記インナーヨークの軸長Lと、前記可動磁石部の振幅Sとが、
L1=L2=2S=Lの関係を満たす、請求項1から請求項3のいずれかに記載のリニアモータ。
The axial length L1 of the first magnet, the axial length L2 of the second magnet, the axial length L of the outer yoke and the inner yoke, and the amplitude S of the movable magnet portion are:
The linear motor according to claim 1, wherein the linear motor satisfies a relationship of L1 = L2 = 2S = L.
前記アウターヨークは、該アウターヨークの内周面上で前記インナーヨークに向かって突出するように形成されたティース部を有し、
前記コイルは、前記ティース部に巻回される、請求項1から請求項4のいずれかに記載のリニアモータ。
The outer yoke has a teeth portion formed so as to protrude toward the inner yoke on the inner peripheral surface of the outer yoke,
The linear motor according to claim 1, wherein the coil is wound around the teeth portion.
背圧空間と圧縮空間および膨張空間を含む作動空間とを有し、作動媒体が封入されたケーシングと、
前記ケーシング内に組付けられたシリンダと、
前記背圧空間と前記作動空間との間に設けられ、前記シリンダ内を往復運動することで前記作動空間内の前記作動媒体に圧力変動を与えるピストンと、
前記圧縮空間と前記膨張空間との間に設けられ、前記ピストンによる圧力変動により前記シリンダ内を往復運動するディスプレーサと、
請求項1から請求項5のいずれかに記載のリニアモータとを備え、
前記リニアモータによって前記ピストンを駆動する、スターリング機関。
A casing having a back pressure space and a working space including a compression space and an expansion space, and enclosing the working medium;
A cylinder assembled in the casing;
A piston that is provided between the back pressure space and the working space, and reciprocates in the cylinder to give pressure fluctuation to the working medium in the working space;
A displacer that is provided between the compression space and the expansion space and reciprocates in the cylinder by pressure fluctuations by the piston;
A linear motor according to any one of claims 1 to 5,
A Stirling engine that drives the piston by the linear motor.
請求項6に記載のスターリング機関を備えた、スターリング機関搭載機器。   A Stirling engine-equipped device comprising the Stirling engine according to claim 6.
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JP2014093914A (en) * 2012-11-06 2014-05-19 Mitsuba Corp Brushless motor
CN108301937A (en) * 2018-04-02 2018-07-20 宁波华斯特林电机制造有限公司 A kind of Novel hung structure of Stirling motor

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