JP2010213431A - リニア電磁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストンの内周面に固定された可動子に、ピストン、シリンダ等の部材を介在させずに、固定子を対向して設置することにより、高効率で小型軽量なリニア電磁装置を提供すること。
【解決手段】 シリンダ１１に往復動自在に嵌合したピストン２１の往復動により、リニアモータ又はリニア発電機として作動するリニア電磁装置１であって、ピストン２１の内周面に固定され、永久磁石３１を有する可動子３０と、可動子３０の内側に所定の空隙を介して可動子３０に対向して設置され、コア４０とコイル５１とを有する固定子５０と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スターリング冷凍機、パルス管冷凍機、リニア圧縮機等において、作動流体に圧力変動を発生させるピストンを駆動するリニアモータとしてのリニア電磁装置、又は、スターリング発電機、パルス管発電機、リニア膨張機等において、作動流体の圧力変動で往復動するピストンにより駆動されるリニア発電機としてのリニア電磁装置に関する。

従来のリニア電磁装置として、例えば、特許文献１に示されるリニア電磁装置が開示されている。図１５に示すように、このリニア電磁装置９００は、内面に摺動筒９０１Ａが挿入されるシリンダ９０１と、シリンダ９０１に往復動自在に嵌合されるピストン９０２と、ピストン９０２のピストン本体９０２Ａの内周面に固定される永久磁石９０３と、永久磁石９０３の軸方向両側及び内周側に配置されるヨークである導磁性体９０４と、電磁コア９０６と電磁コイル９０５とを有し永久磁石９０３の外周側に対向して設置される固定子９０７とを備える。そして、電磁コイル９０５に通電すると、永久磁石９０３に対向する電磁コア９０６の二つの歯部の内、一方の歯部に、永久磁石９０３の外周面の磁極と異なる極性の磁極が生じ、その歯部に永久磁石９０３が磁気的に吸引される。この磁気吸引力の、ピストン９０２の軸方向の成分が、ピストン９０２を往復動させる推力となる。

特開２００７−８９３４４号公報

ところで、永久磁石９０３と電磁コア９０６との間の磁気吸引力の大きさは、永久磁石９０３と電磁コア９０６との距離に依存し、その距離を小さくするにしたがって磁気吸引力は増大し、ピストン９０２を往復動させる推力が増大する。

しかしながら、特許文献１によれば、永久磁石９０３と電磁コア９０６との間には、ピストン本体９０２Ａ、摺動筒９０１Ａ及びシリンダ９０１が介在している。そのため、永久磁石９０３と電磁コア９０６との距離は、ピストン本体９０２Ａ、摺動筒９０１Ａ及びシリンダ９０１の各部材の肉厚に依存し、各部材の肉厚の合計以下にすることはできない。そして、ピストン本体９０２Ａ、摺動筒９０１Ａ及びシリンダ９０１は、所定の強度及び精度が要求される部材であり、特に、ピストン本体９０２Ａ、シリンダ９０１は肉厚を極端に薄くすることはできない。そのため、永久磁石９０３と電磁コア９０６との距離が大きくなり、永久磁石９０３と電磁コア９０６との間の磁気吸引力が減少するので、ピストン９０２を往復動させる推力が減少し、ピストン９０２を所定のストロークで往復動させるためには、電磁コイル９０５に供給する電流を増大させて、電磁コア９０６の歯部に強い磁極を生じさせなければならず、リニア電磁装置の効率が低下する問題がある。

また、従来のリニア電磁装置９００では、固定子９０７が、シリンダ９０１の外周側に設置されるので、固定子９０７が大型化し、リニア電磁装置が大型で重くなる問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ピストンの内周面に固定された永久磁石を有する可動子に、ピストン、シリンダ等の部材を介在させずに、固定子を対向して設置することにより、高効率で小型軽量なリニア電磁装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、シリンダと、該シリンダ内に往復動自在に嵌合され内周面を有するピストンと、該ピストンの前記内周面に固定され、少なくとも一つの永久磁石を有する可動子と、該可動子の内側に所定の空隙を介して前記可動子に対向して設置され、コアとコイルとを有する固定子と、を備えるリニア電磁装置とした。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記固定子は、前記コイルを複数有する構成とした。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記永久磁石は、磁性粉末がバインダで結合されてなる円筒形状のボンド磁石であって、該ボンド磁石の内周面に磁極を有すると共に、両端面に磁極を有し、前記ボンド磁石の前記内周面の磁極と前記両端面の磁極とが異なる極性となるように磁化されてなる構成とした。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記永久磁石は、磁性粉末がバインダで結合されてなる円筒形状のボンド磁石であって、該ボンド磁石の内周面に円周帯状の磁極を複数有すると共に、両端面に磁極を有し、前記ボンド磁石の前記内周面の隣り合う円周帯状の磁極が互いに異なる極性となると共に、前記両端面の各磁極が各々に最も近い前記内周面の円周帯状の磁極に対して異なる極性となるように磁化されてなる構成とした。

請求項１に記載の発明では、可動子と固定子との間に、ピストン、シリンダ等の部材は介在せず、可動子と固定子とは、空隙のみを介して対向しており、可動子と固定子との距離は、ピストン、シリンダ等の部材の肉厚に制限されずに小さくすることができる。これにより、リニア電磁装置がリニアモータとして作動する場合、可動子と固定子との間の磁気吸引力が増大するので、ピストンを往復動させる推力が増大し、従来技術に比べて小さい供給電流でも、ピストンを所定のストロークで往復動させることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。また、リニア電磁装置がリニア発電機として作動する場合、可動子と固定子との間の磁気誘導作用が増大するので、コイルに発生する誘導電流が増大し、ピストンを所定のストロークで往復動させても、従来技術と比べて大きい誘導電流を得ることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。

また、請求項１に記載の発明では、固定子が可動子の内側に設置され、コイルの径が小さくなり、コイルを構成する銅線の全長が短くなるので、コイルの電気抵抗が減少する。これにより、電流導通時にコイルに発生するジュール熱損失が減少し、リニア電磁装置がリニアモータとして作動する場合、従来技術と比べて小さい供給電流でも、ピストンを所定のストロークで往復動させることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。また、リニア電磁装置がリニア発電機として作動する場合、ピストンを所定のストロークで往復動させても、従来技術と比べて大きい誘導電流を得ることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。

さらに、請求項１に記載の発明では、固定子が可動子の内側に設置され、コイルの径が小さくなり、コイルを構成する銅線の全長が短くなるので、コイルが小型軽量になる。これにより、固定子が従来技術に比べて小型軽量になる。その結果、リニア電磁装置が小型軽量になる。

また、請求項２に記載の発明では、固定子は、コイルを複数有している。これにより、リニア電磁装置がリニアモータとして作動する場合、ピストンを往復動させる推力に寄与する磁気吸引力を発生する場所が複数箇所になり、ピストンを往復動させる全推力が増大し、請求項１に記載の発明に比べて小さい供給電流でも、ピストンを所定のストロークで往復動させることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。また、リニア電磁装置がリニア発電機として作動する場合、誘導電流に寄与する磁気誘導作用を発生する場所が複数箇所になり、全誘導電流が増大し、ピストンを所定のストロークで往復動させても、請求項１に記載の発明に比べて大きい誘導電流を得ることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。

また、請求項３に記載の発明では、ヨークが不要になるので、可動子の構成が、請求項１に記載の発明に比べて単純になる。その結果、リニア電磁装置が小型軽量になる。

また、請求項４に記載の発明では、ヨークが不要になるので、可動子の構成が、請求項２に記載の発明に比べて単純になる。その結果、リニア電磁装置が小型軽量になる。

本発明の第１実施形態に係るリニア電磁装置及び第１適応形態に係る再生式熱流体装置の断面図である。 図１のリニア電磁装置の作動説明図である。 本発明の第２実施形態に係るリニア電磁装置の部分断面図である。 図３のリニア電磁装置の作動説明図である。 本発明の第３実施形態に係るリニア電磁装置の断面図である。 図５の部分拡大図である。 図５のリニア電磁装置の作動説明図である。 本発明の第４実施形態に係るリニア電磁装置の部分断面図である。 図８のリニア電磁装置の作動説明図である。 本発明の第５実施形態に係るリニア電磁装置の部分断面図である。 図１０のリニア電磁装置の作動説明図である。 本発明の第５実施形態に係るリニア電磁装置の部分断面図である。 図１２のリニア電磁装置の作動説明図である。 本発明の第２適応形態に係るリニア圧縮機の断面図である。 本発明の従来技術に係るリニア電磁装置の断面図である。

以下に本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るリニア電磁装置の断面図で、リニア電磁装置を再生式熱流体装置に適応したものである。

図１に示すように、本実施形態のリニア電磁装置１は、シリンダ１１、ピストン２１、可動子３０及び固定子５０を有し、可動子３０は、ピストン２１の内周面に固定される。

シリンダ１１及びピストン２１の材質は、ケイ素等を含有するアルミニウム合金であり、シリンダ１１の内周面及びピストン２１の外周面は、硬質アルマイト皮膜が形成され、その硬質アルマイト皮膜の微細孔には固体潤滑剤としてモリブデン硫化物が含浸され、所定の円筒度、寸法精度及び面粗度に研削加工されてなり、ピストン２１は、シリンダ１１内に往復動自在に５μｍ程度の微小隙間で嵌合される。シリンダ１１内の空間は、ピストン２１により、ピストン上方空間１０２とピストン下方空間１０３とに区画される。

可動子３０は、円筒形状のヨーク３２の内周面に、円筒形状の永久磁石３１が固定されてなる。ヨーク３２は、樹脂等の電気絶縁材で被覆した軟磁性鉄粉を成形し焼結されてなる導磁性体である。永久磁石３１は、内周面がＮ極、外周面がＳ極に、又は内周面がＳ極、外周面がＮ極に磁化されてなるネオジム−鉄−ホウ素系の焼結磁石である。

固定子５０は、コア４０とコイル５１とからなり、可動子３０の内側に、０．５ｍｍ程度の空隙を介して可動子３０に対向して設置される。コア４０は、コア素片４１とコア素片４２とからなり、コア素片４１に形成された環状溝４１ａと、コア素片４２に形成された環状溝４２ａとが対向するように、コア素片４１とコア素片４２とが合わされて、外側に開口した環状のスロット４０ａが形成されると共に、永久磁石３１に対向する歯部４１ｂ、４２ｂが形成される。コア素片４１、４２は、ヨーク３２と同様に、樹脂等の電気絶縁材で被覆した軟磁性鉄粉を成形し焼結してなる導磁性体である。コイル５１は、銅線が巻回されてなり、コア素片４１、４２の中央の軸が貫通されて、スロット４０ａに収納される。コア４０は、ポスト１３が貫通され、ワッシャ１４及びナット１５、並びにナット１６により、ブラケット１２に固定される。ブラケット１２は、複数の連通路１２ａが形成されてなり、シリンダ１１の下端にボルト（図示せず）により固定される。

ピストン２１は、永久磁石３１とコア４０との間の磁気吸引力により、シリンダ１１に対して軸方向に弾性支持される。

なお、ピストン２１又はシリンダ１１の材質は、アルミニウム合金に限定されず、例えば、固体潤滑剤としてのモリブデン硫化物、及び補強材としての炭素繊維を含むポリフェニレンスルフィド等の樹脂、又はステンレス鋼等でもよい。

また、永久磁石３１は、円筒形状に成形された永久磁石に限定されず、例えば、軸に垂直な面、又は軸に平行な面で分割された複数の永久磁石片を接合することにより、円筒形状に構成されてもよい。

また、可動子３０は、ヨーク３２を備えているが、ヨーク３２を備えず、永久磁石がピストン２１の内周面に固定されてもよい。この場合、後述するが、永久磁石は、内周面に磁極を有すると共に、両端面に磁極を有し、内周面の磁極と両端面の磁極とが異なる極性となるように磁化されてなる。

次に、リニア電磁装置１がリニアモータとして作動する場合、その作動と効果について説明する。

図２は、リニア電磁装置１の作動説明図で、永久磁石３１の内周面がＮ極、外周面がＳ極の場合を示す。なお、図中において、永久磁石３１内の矢印細線は、永久磁石３１の磁化の向きを示し、矢印側はＮ極である（以下、各図の永久磁石内の矢印細線も永久磁石の磁化の向きを示し、矢印側はＮ極を示す）。また、図中において、コイル５１内の丸に点の記号は、紙面の裏から表への方向を示し、丸にバツの記号は、紙面の表から裏への方向を示す。

コイル５１に、図２（ａ）に示す方向の電流が流れると、図２（ａ）に太い実線で示す磁束Ｊａが生じ、コア４０の歯部４１ｂの先端部（図示Ｐ１辺り）がＳ極になる。すると、スロット４０ａの開口部に対向する永久磁石３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、歯部４１ｂの先端部の方向に磁気的に吸引される。この磁気吸引力の、ピストン２１の軸方向の成分が、ピストン２１を矢印Ａ方向に移動させる推力となる。

また、コイル５１に、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）とは逆方向の電流が流れると、図２（ｂ）に太い実線で示す磁束Ｊｂが生じ、コア４０の歯部４２ｂの先端部（図示Ｐ２辺り）がＳ極になる。すると、スロット４０ａの開口部に対向する永久磁石３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、歯部４２ｂの先端部の方向に磁気的に吸引される。この磁気吸引力の、ピストン２１の軸方向の成分が、ピストン２１を矢印Ｂ方向に移動させる推力となる。

なお、ヨーク３２は、磁束Ｊａ、Ｊｂがループを形成するために設けてある。

以上により、コイル５１に交番電流が供給されると、ピストン２１に、矢印Ａ方向の推力と矢印Ｂ方向の推力とが交番して発生し、ピストン２１がシリンダ１１内で連続的に往復動し、リニア電磁装置１がリニアモータとして作動する。

本実施形態のリニア電磁装置１では、可動子３０と固定子５０との間に、ピストン２１及びシリンダ１１は介在せず、可動子３０と固定子５０とは、空隙のみを介して対向しており、可動子３０と固定子５０との距離は、ピストン２１及びシリンダ１１の肉厚に制限されずに小さくすることができる。これにより、可動子３０と固定子５０との間の磁気吸引力が増大するので、ピストン２１を往復動させる推力が増大し、従来技術に比べて小さい供給電流でも、ピストン２１を所定のストロークで往復動させることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。

また、本実施形態のリニア電磁装置１では、固定子５０が可動子３０の内側に設置され、コイル５１の径が小さくなり、コイル５１を構成する銅線の全長が短くなるので、コイル５１の電気抵抗が減少する。これにより、電流導通時にコイル５１に発生するジュール熱損失が減少し、従来技術に比べて小さい供給電流でも、ピストン２１を所定のストロークで往復動させることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。

さらに、本実施形態のリニア電磁装置１では、固定子５０が可動子３０の内側に設置され、コイル５１の径が小さくなり、コイル５１を構成する銅線の全長が短くなるので、コイル５１が小型軽量になる。これにより、固定子５０が従来技術に比べて小型軽量になる。その結果、リニア電磁装置が小型軽量になる。

次に、リニア電磁装置１がリニア発電機として作動する場合、その作動と効果について説明する。

図２（ａ）に示すように、ピストン２１が矢印Ａ方向に移動すると、スロット４０ａの開口部に対向する永久磁石３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、コア４０の歯部４１ｂに近づく。すると、磁気誘導作用により、歯部４１ｂの先端部（図示Ｐ１辺り）に、Ｓ極が誘起され、図２（ａ）に太い実線で示す磁束Ｊａが生じ、コイル５１には、図２（ａ）に示す方向の誘導電流が発生する。

また、図２（ｂ）に示すように、ピストン２１が矢印Ｂ方向に移動すると、スロット４０ａの開口部に対向する永久磁石３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、コア４０の歯部４２ｂに近づく。すると、磁気誘導作用により、歯部４２ｂの先端部（図示Ｐ２辺り）に、Ｓ極が誘起され、図２（ｂ）に太い実線で示す磁束Ｊｂが生じ、コイル５１には、図２（ｂ）に示す方向の誘導電流が発生する。

以上により、ピストン２１が連続的に往復動すると、コイル５１に交番電流が生じ、リニア電磁装置１がリニア発電機として作動する。

本実施形態のリニア電磁装置１では、リニア発電機として作動する場合においても、リニアモータとして作動する場合と同じ理由により、可動子３０と固定子５０との間の磁気誘導作用が増大するので、コイル５１に発生する誘導電流が増大し、ピストン２１を所定のストロークで往復動させても、従来技術に比べて大きい誘導電流を得ることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。

また、本実施形態のリニア電磁装置１では、リニア発電機として作動する場合においても、リニアモータとして作動する場合と同じ理由により、電流導通時にコイル５１に発生するジュール熱損失が減少し、ピストン２１を所定のストロークで往復動させても、大きい誘導電流を得ることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。

さらに、本実施形態のリニア電磁装置１では、リニア発電機として作動する場合においても、リニアモータとして作動する場合と同じ理由により同じ効果を生じ、リニア電磁装置が小型軽量になる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係るリニア電磁装置の部分断面図である。図４は、図３のリニア電磁装置の作動説明図である。

図３に示すように、本実施形態のリニア電磁装置２は、シリンダ１１１、ピストン１２１、可動子１３０及び固定子１５０を有し、可動子１３０は、ピストン１２０の内周面に固定される。ピストン１２１は、シリンダ１１１内に往復動自在に５μｍ程度の微小隙間で嵌合される。

可動子１３０は、円筒形状のヨーク１２２の内周面に、円筒形状の永久磁石１３１、１３２、１３３が軸方向に配列され固定されてなる。永久磁石１３１と永久磁石１３３とは、互いに径方向逆向きに磁化されてなり、永久磁石１３２は、軸方向に磁化されてなる。図３では、永久磁石１３１は、内周面がＮ極、外周面がＳ極に、永久磁石１３３は、内周面がＳ極、外周面がＮ極に、永久磁石１３２は、永久磁石１３１側の端面がＮ極、永久磁石１３３側の端面がＳ極に磁化されてなる。なお、各永久磁石の磁化の向きは、それぞれ前述の逆でもよい。

固定子１５０は、コア１４０及びコイル１５１、１５２からなり、可動子１３０の内側に、０．５ｍｍ程度の空隙を介して可動子１３０に対向して設置される。コア１４０は、コア素片１４１、１４２、１４３からなり、コア素片１４１とコア素片１４２とが合わされて、スロット１４０ａ及び歯部１４１ｂ、１４２ｂが形成され、コア素片１４２とコア素片１４３とが合わされて、スロット１４０ｂ及び歯部１４２ｃ、１４３ｂが形成される。コイル１５１は、コア素片１４１、１４２の中央の軸が貫通されて、スロット１４０ａに収納され、コイル１５２は、コア素片１４２、１４３の中央の軸が貫通されて、スロット１４０ｂに収納される。コア１４０は、ポスト１１３が貫通され、ワッシャ１１４及びナット１１５、並びにナット（図示せず）により、シリンダ１１１の下端（図示せず）に固定されたブラケット１１２に固定される。

ピストン１２１は、永久磁石１３１、１３２、１３３とコア１４０との間の磁気吸引力により、シリンダ１１１に対して軸方向に弾性支持される。

シリンダ１１１及びピストン１２１の材質は、第１実施形態のシリンダ１１及びピストン２１と同じであり、永久磁石１３１、１３２、１３３の材質も、第１実施形態の永久磁石３１と同じであり、ヨーク１２２及びコア素片１４１、１４２、１４３の材質も、第１実施形態のヨーク２２及びコア素片４１と同じである。

なお、可動子１３０は、軸方向に磁化されてなる永久磁石１３２を有しているが、永久磁石１３２は取り除いてもよい。

また、可動子１３０は、ヨーク１３２を備えているが、ヨーク１３２を備えず、永久磁石がピストン１２１の内周面に固定されてもよい。この場合、後述するが、永久磁石は、内周面に円周帯状の磁極を二つ有すると共に、両端面に磁極を有し、内周面の二つの磁極が互いに異なる極性となると共に、両端面の各磁極が各々に近い内周面の磁極に対して異なる極性となるように磁化されてなる。

次に、リニア電磁装置２がリニアモータとして作動する場合、その作動と効果について説明する。

コイル１５１、１５２に、図４（ａ）に示す方向の電流が流れると、図４（ａ）に太い実線で示す磁束Ｊａ、Ｋａが生じ、コア１４０の歯部１４１ｂの先端部（図示Ｐ１辺り）がＳ極になり、歯部１４２ｃの先端部（図示Ｐ３辺り）がＮ極になる。すると、スロット１４０ａの開口部に対向する永久磁石１３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、歯部１４１ｂの先端部の方向に磁気的に吸引され、スロット１４０ｂの開口部に対向する永久磁石１３３の部分（図示Ｑ２辺り）が、歯部１４２ｃの先端部の方向に磁気的に吸引される。この２箇所の磁気吸引力の、ピストン１２１の軸方向の成分の合計が、ピストン１２１を矢印Ａ方向に移動させる推力となる。

また、コイル１５１、１５２に、図４（ｂ）に示す方向の電流が流れると、図４（ｂ）に太い実線で示す磁束Ｊｂ、Ｋｂが生じ、コア１４０の歯部１４２ｂの先端部（図示Ｐ２辺り）がＳ極になり、歯部１４３ｂの先端部（図示Ｐ４辺り）がＮ極になる。すると、スロット１４０ａの開口部に対向する永久磁石１３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、歯部１４２ｂの先端部の方向に磁気的に吸引され、スロット１４０ｂの開口部に対向する永久磁石１３３の部分（図示Ｑ２辺り）が、歯部１４３ｂの先端部の方向に磁気的に吸引される。この２箇所の磁気吸引力の、ピストン１２１の軸方向の成分の合計が、ピストン１２１を矢印Ｂ方向に移動させる推力となる。

以上により、コイル１５１、１５２に交番電流が供給されると、ピストン１２１に、矢印Ａ方向の推力と矢印Ｂ方向の推力とが交番して発生し、ピストン１２１がシリンダ１１１内で連続的に往復動し、リニア電磁装置２がリニアモータとして作動する。

本実施形態のリニア電磁装置２では、固定子１５０は、コイルを２個有している。これにより、ピストン１２１を往復動させる推力に寄与する磁気吸引力を発生する場所が２箇所になり、ピストン１２１を往復動させる全推力が増大し、第1実施形態のリニア電磁装置１に比べて小さい供給電流でも、ピストン１２１を所定のストロークで往復動させることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。

その他の効果は、第1実施形態のリニア電磁装置１がリニアモータとして作動する場合の効果と同じである。

次に、リニア電磁装置２がリニア発電機として作動する場合、その作動と効果について説明する。

図４（ａ）に示すように、ピストン１２１が矢印Ａ方向に移動すると、スロット１４０ａの開口部に対向する永久磁石１３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、コア１４０の歯部１４１ｂに近づき、スロット１４０ｂの開口部に対向する永久磁石１３３の部分（図示Ｑ２辺り）が、コア１４０の歯部１４２ｃに近づく。すると、磁気誘導作用により、歯部１４１ｂの先端部（図示Ｐ１辺り）に、Ｓ極が誘起され、歯部１４２ｃの先端部（図示Ｐ３辺り）に、Ｎ極が誘起され、図４（ａ）に太い実線で示す磁束Ｊａ、Ｋａが生じ、コイル１５１、１５２には、図４（ａ）に示す方向の誘導電流が発生する。

図４（ｂ）に示すように、ピストン１２１が矢印Ｂ方向に移動すると、スロット１４０ａの開口部に対向する永久磁石１３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、コア１４０の歯部１４２ｂに近づき、スロット１４０ｂの開口部に対向する永久磁石１３３の部分（図示Ｑ２辺り）が、コア１４０の歯部１４３ｂに近づく。すると、磁気誘導作用により、歯部１４２ｂの先端部（図示Ｐ２辺り）に、Ｓ極が誘起され、歯部１４３ｂの先端部（図示Ｐ４辺り）に、Ｎ極が誘起され、図４（ｂ）に太い実線で示す磁束Ｊｂ、Ｋｂが生じ、コイル１５１、１５２には、図４（ｂ）に示す方向の誘導電流が発生する。

以上により、ピストン１２１が連続的に往復動すると、コイル１５１、１５２に交番電流が誘導され、リニア電磁装置２がリニア発電機として作動する。

本実施形態のリニア電磁装置２では、リニア発電機として作動する場合においても、リニアモータとして作動する場合と同じ理由により、誘導電流に寄与する磁気誘導作用を発生する場所が２箇所になり、全誘導電流が増大し、ピストン１２１を所定のストロークで往復動させても、第1実施形態のリニア電磁装置１に比べて大きい誘導電流を得ることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。

その他の効果は、第1実施形態のリニア電磁装置１がリニア発電機として作動する場合の効果と同じである。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係るリニア電磁装置の断面図で、リニア電磁装置を再生式熱流体装置に適応したものである。図６は、図５の部分拡大図である。図７は、図５のリニア電磁装置の作動説明図である。

本実施形態のリニア電磁装置３は、第２実施形態のリニア電磁装置２の変形実施形態であり、リニア電磁装置２と異なる点は、永久磁石２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７を軸方向に配列して固定し、コイル２５１、２５２、２５３、２５４を軸方向に配置したこと、及びピストン２２１に磁気ストッパ２２４、２２３を設けたことである。他の構成は、リニア電磁装置２と同じである。なお、図３のリニア電磁装置２と同じ部品及び部位は、図３と同じ符号を付す。

図５及び図６に示すように、リニア電磁装置３は、シリンダ２１１、ピストン２２１、可動子２３０及び固定子２５０を有し、可動子２３０は、ピストン２２１の内周面に固定される。ピストン２２１は、シリンダ２１１内に往復動自在に５μｍ程度の微小隙間で嵌合される。

可動子２３０は、円筒形状のヨーク２２２の内周面に、円筒形状の永久磁石２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７が軸方向に配列され固定されてなる。図６に示すように、永久磁石２３１、２３５は、内周面がＮ極、外周面がＳ極に、永久磁石２３３、２３７は、内周面がＳ極、外周面がＮ極に、永久磁石２３２、２３６は、上端面がＮ極、下端面がＳ極に、永久磁石２３４は、上端面がＳ極、下端面がＮ極に磁化されてなる。なお、各永久磁石の磁化の向きは、それぞれ前述の逆でもよい。

固定子２５０は、コア２４０及びコイル２５１、２５２、２５３、２５４からなり、可動子２３０の内側に、０．５ｍｍ程度の空隙を介して可動子２３０に対向して設置される。コア２４０は、コア素片２４１、２４２、２４３、２４４、２４５からなり、環状のスロット２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ及び歯部２４１ｂ、２４２ｂ、２４３ｂ、２４４ｂ、２４５ｂが形成される。コイル２５１、２５２、２５３、２５４は、それぞれスロット２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄに収納される。コア２４０は、ポスト２１３が貫通され、ワッシャ２１４及びナット２１５、並びにナット２１６により、シリンダ２１１の下端に固定されたブラケット２１２に固定される。

ピストン２２１は、永久磁石２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７とコア２４０との間の磁気吸引力により、シリンダ２１１に対して軸方向に弾性支持される。

シリンダ２１１、ピストン２２１、永久磁石２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７、ヨーク２２２及びコア素片２４１、２４２、２４３、２４４、２４５の各材質は、それぞれ第１実施形態のリニア電磁装置１のシリンダ１１、ピストン２１、永久磁石３１、ヨーク３２及びコア素片４１と同じである。

ピストン２２１の頂部２２１ａの上面には、リング形状の永久磁石２２４ａが固定され、リング形状の永久磁石２２４ｂが、永久磁石２２４ａに対向して、再生式熱流体装置２００のブラケット６７下面に固定される。永久磁石２２４ａと永久磁石２２４ｂとは、対向する面が同極になるようにそれぞれ固定され、永久磁石２２４ａと永久磁石２２４ｂとの磁気反発により、磁気ストッパ２２４が構成される。また、ピストン２２１の頂部２２１ａの下面には、リング形状の永久磁石２２３ａが固定され、リング形状の永久磁石２２３ｂが、永久磁石２２３ａに対向して、ワッシャ２１４の上面に固定される。永久磁石２２３ａと永久磁石２２３ｂとは、対向する面が同極になるようにそれぞれ固定され、永久磁石２２３ａと永久磁石２２３ｂとの磁気反発により、磁気ストッパ２２３が構成される。

なお、可動子２３０は、軸方向に磁化されてなる永久磁石２３２、２３４、２３６を有しているが、永久磁石２３２、２３４、２３６は取り除いてもよい。

また、可動子２３０は、ヨーク２３２を備えているが、ヨーク２３２を備えず、永久磁石がピストン２２１の内周面に固定されてもよい。この場合、後述するが、永久磁石は、内周面に円周帯状の磁極を四つ有すると共に、両端面に磁極を有し、内周面の隣り合う磁極が互いに異なる極性となると共に、両端面の各磁極が各々に最も近い内周面の磁極に対して異なる極性となるように磁化されてなる。

次に、リニア電磁装置３がリニアモータとして作動する場合、その作動と効果について説明する。

コイル２５１、２５２、２５３、２５４に、図７（ａ）に示す方向の電流が流れると、図７（ａ）に太い実線で示す磁束Ｊａ、Ｋａ、Ｌａ、Ｍａが生じ、歯部２４１ｂの図示Ｐ１辺り、及び歯部２４３ｂの図示Ｐ５辺りがＳ極になり、歯部２４２ｂの図示Ｐ３辺り、及び２４４ｂの図示Ｐ７辺りがＮ極になる。すると、スロット２４０ａの開口部に対向する永久磁石２３１の部分（図示Ｑ１辺り）が歯部２４１ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｂの開口部に対向する永久磁石２３３の部分（図示Ｑ２辺り）が歯部２４２ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｃの開口部に対向する永久磁石２３５の部分（図示Ｑ３辺り）が歯部２４３ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｄの開口部に対向する永久磁石２３７の部分（図示Ｑ４辺り）が歯部２４４ｂの方向に磁気的に吸引される。この４箇所の磁気吸引力の、ピストン２２１の軸方向の成分の合計が、ピストン２２１を矢印Ａ方向に移動させる推力となる。

また、コイル２５１、２５２、２５３、２５４に、図７（ｂ）に示す方向の電流が流れると、図７（ｂ）に太い実線で示す磁束Ｊｂ、Ｋｂ、Ｌｂ、Ｍｂが生じ、歯部２４２ｂの図示Ｐ２辺り、及び歯部２４４ｂの図示Ｐ６辺りがＳ極になり、歯部２４３ｂの図示Ｐ４辺り、及び２４５ｂの図示Ｐ８辺りがＮ極になる。すると、スロット２４０ａの開口部に対向する永久磁石２３１の部分（図示Ｑ１辺り）が歯部２４２ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｂの開口部に対向する永久磁石２３３の部分（図示Ｑ２辺り）が歯部２４３ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｃの開口部に対向する永久磁石２３５の部分（図示Ｑ３辺り）が歯部２４４ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｄの開口部に対向する永久磁石２３７の部分（図示Ｑ４辺り）が歯部２４５ｂの方向に磁気的に吸引される。この４箇所の磁気吸引力の、ピストン２２１の軸方向の成分の合計が、ピストン２２１を矢印Ｂ方向に移動させる推力となる。

以上により、コイル２５１、２５２、２５３、２５４に交番電流が供給されると、ピストン２２１に、矢印Ａ方向の推力と矢印Ｂ方向の推力とが交番して発生し、ピストン２２１がシリンダ２１１内で連続的に往復動し、リニア電磁装置３がリニアモータとして作動する。

本実施形態のリニア電磁装置３では、固定子２５０は、コイルを４個有している。これにより、ピストン２２１を往復動させる推力に寄与する磁気吸引力を発生する場所が４箇所になり、ピストン２２１を往復動させる全推力が増大し、第２実施形態のリニア電磁装置２に比べて小さい供給電流でも、ピストン２２１を所定のストロークで往復動させることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。

その他の効果は、第1実施形態のリニア電磁装置１がリニアモータとして作動する場合の効果と同じである。

次に、リニア電磁装置３がリニア発電機として作動する場合について、その作動と効果について説明する。

図７（ａ）に示すように、ピストン２２１が矢印Ａ方向に移動すると、スロット２４０ａの開口部に対向する永久磁石２３１の部分（図示Ｑ１辺り）が歯部２４１ｂの図示Ｐ１辺りに近づき、スロット２４０ｂの開口部に対向する永久磁石２３３の部分（図示Ｑ２辺り）が歯部２４２ｂの図示Ｐ３辺りに近づき、スロット２４０ｃの開口部に対向する永久磁石２３５の部分（図示Ｑ３辺り）が歯部２４３ｂの図示Ｐ５辺りに近づき、スロット２４０ｄの開口部に対向する永久磁石２３７の部分（図示Ｑ４辺り）が歯部２４４ｂの図示Ｐ７辺りに近づく。すると、磁気誘導作用により、歯部２４１ｂの図示Ｐ１辺り、及び歯部２４３ｂの図示Ｐ５辺りに、Ｓ極が誘起され、歯部２４２ｂの図示Ｐ３辺り、及び２４４ｂの図示Ｐ７辺りに、Ｎ極が誘起され、図７（ａ）に太い実線で示す磁束Ｊａ、Ｋａ、Ｌａ、Ｍａが生じ、コイル２５１、２５２、２５３、２５４には、図７（ａ）に示す方向の誘導電流が発生する。

また、図７（ｂ）に示すように、ピストン２２１が矢印Ｂ方向に移動すると、スロット２４０ａの開口部に対向する永久磁石２３１の部分（図示Ｑ１辺り）が歯部２４２ｂの図示Ｐ２辺りに近づき、スロット２４０ｂの開口部に対向する永久磁石２３３の部分（図示Ｑ２辺り）が歯部２４３ｂの図示Ｐ４辺りに近づき、スロット２４０ｃの開口部に対向する永久磁石２３５の部分（図示Ｑ３辺り）が歯部２４４ｂの図示Ｐ６辺りに近づき、スロット２４０ｄの開口部に対向する永久磁石２３７の部分（図示Ｑ４辺り）が歯部２４５ｂの図示Ｐ８辺りに近づく。すると、磁気誘導作用により、歯部２４２ｂの図示Ｐ２辺り、及び歯部２４４ｂの図示Ｐ６辺りに、Ｓ極が誘起され、歯部２４３ｂの図示Ｐ４辺り、及び歯部２４５ｂの図示Ｐ８辺りに、Ｎ極が誘起され、図７（ｂ）に太い実線で示す磁束Ｊｂ、Ｋｂ、Ｌｂ、Ｍｂが生じ、コイル２５１、２５２、２５３、２５４には、図７（ｂ）に示す方向の誘導電流が発生する。

以上により、ピストン２２１が連続的に往復動すると、コイル２５１、２５２、２５３、２５４に交番電流が誘導され、リニア電磁装置３がリニア発電機として作動する。

本実施形態のリニア電磁装置３では、リニア発電機として作動する場合においても、リニアモータとして作動する場合と同じ理由により、誘導電流に寄与する磁気誘導作用を発生する場所が４箇所になり、全誘導電流が増大する。その結果、ピストン２２１を所定のストロークで往復動させても、第２実施形態のリニア電磁装置２に比べて大きい誘導電流を得ることができる。その結果、リニア電磁装置の効率が向上する。

その他の効果は、第1実施形態のリニア電磁装置１がリニア発電機として作動する場合の効果と同じである。

（第４実施形態）
図８は、本発明の第４実施形態に係るリニア電磁装置の部分断面図である。図９は、図８のリニア電磁装置の作動説明図である。

本実施形態のリニア電磁装置４は、第１実施形態のリニア電磁装置１の変形実施形態であり、リニア電磁装置４が、リニア電磁装置１と異なる点は、リニア電磁装置１の永久磁石３１をボンド磁石に置き換えると共に、ヨーク３２を取り除いたことである。他の構成は、リニア電磁装置１と同じである。なお、図１のリニア電磁装置１と同じ部品及び部位は、図１と同じ符号を付す。

図８に示すように、リニア電磁装置４は、シリンダ１１、ピストン２１、可動子であるボンド磁石３３１及び固定子５０を有し、ボンド磁石３３１（可動子）は、ピストン２１の内周面に固定される。

ボンド磁石３３１は、ネオジム−鉄−ホウ素系の磁性粉末がエポキシ、ナイロン等のバインダで結合され円筒形状に成形されてなり、内周面に磁極を有すると共に、両端面に磁極を有し、内周面の磁極と両端面の磁極とが異なる極性となるように磁化されてなる。リニア電磁装置４においては、内周面がＮ極、両端面がＳ極となるように磁化されてなる。なお、前述の各磁極の極性はそれぞれ逆でもよい。

固定子５０の構成と配置は、第１実施形態のリニア電磁装置１と同じである。その他の構成も、第１実施形態のリニア電磁装置１と同じである。

次に、リニア電磁装置４がリニアモータとして作動する場合、その作動と効果について説明する。

コイル５１に、図９（ａ）に示す方向の電流が流れると、リニア電磁装置１と同様に、図９（ａ）に太い実線で示す磁束Ｊａが生じ、コア４０の歯部４１ｂの先端部（図示Ｐ１辺り）がＳ極になる。すると、スロット４０ａの開口部に対向するボンド磁石３３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、歯部４１ｂの先端部の方向に磁気的に吸引される。この磁気吸引力の、ピストン２１の軸方向の成分が、ピストン２１を矢印Ａ方向に移動させる推力となる。

また、コイル５１に、図９（ｂ）に示す方向の電流が流れると、リニア電磁装置１と同様に、図９（ｂ）に太い実線で示す磁束Ｊｂが生じ、コア４０の歯部４２ｂの先端部（図示Ｐ２辺り）がＳ極になる。すると、スロット４０ａの開口部に対向するボンド磁石３３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、歯部４２ｂの先端部の方向に磁気的に吸引される。この磁気吸引力の、ピストン２１の軸方向の成分が、ピストン２１を矢印Ｂ方向に移動させる推力となる。

以上により、コイル５１に交番電流が供給されると、ピストン２１に、矢印Ａ方向の推力と矢印Ｂ方向の推力とが交番して発生し、ピストン２１がシリンダ１１内で往復動し、リニア電磁装置４がリニアモータとして作動する。

また、リニア電磁装置４がリニア発電機として作動する場合も、リニア電磁装置１と同じ作用により、同様に作動し、ピストン２１が連続的に往復動すると、コイル５１に交番電流が誘導され、リニア電磁装置４がリニア発電機として作動する。

本実施形態のリニア電磁装置４では、第１実施形態のリニア電磁装置１におけるヨーク３２が不要になるので、可動子の構成が、第１実施形態のリニア電磁装置１に比べて単純になる。その結果、リニア電磁装置が小型軽量になる。

その他の効果は、第１実施形態のリニア電磁装置１と同じである。

（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態に係るリニア電磁装置の部分断面図である。図１１は、図１０のリニア電磁装置の作動説明図である。

本実施形態のリニア電磁装置５は、第２実施形態のリニア電磁装置２の変形実施形態であり、リニア電磁装置５が、リニア電磁装置２と異なる点は、リニア電磁装置２の３個の永久磁石１３１、１３２、１３３を１個のボンド磁石に置き換えると共に、ヨーク１３２を取り除いたことである。他の構成は、リニア電磁装置２と同じである。なお、図３のリニア電磁装置２と同じ部品及び部位は、図３と同じ符号を付す。

図１０に示すように、リニア電磁装置５は、シリンダ１１１、ピストン１２１、可動子であるボンド磁石４３１及び固定子１５０を有し、ボンド磁石４３１（可動子）は、ピストン１２１の内周面に固定される。

ボンド磁石４３１は、ネオジム−鉄−ホウ素系の磁性粉末がエポキシ、ナイロン等のバインダで結合され円筒形状に成形されてなり、内周面に円周帯状の磁極を二つ有すると共に、両端面に磁極を有し、内周面の二つの磁極が互いに異なる極性となると共に、両端面の各磁極が各々に近い内周面の磁極に対して異なる極性となるように磁化されてなる。リニア電磁装置５においては、ボンド磁石４３１の全長の略１／２の上側部分４３１ａの内周面がＮ極、全長の略１／２の下側部分４３１ｂの内周面がＳ極、上端面がＳ極、下端面がＮ極となるように磁化されてなる。なお、前述の各磁極の極性はそれぞれ逆でもよい。

固定子１５０の構成と配置は、第２実施形態のリニア電磁装置２と同じである。その他の構成も、第２実施形態のリニア電磁装置２と同じである。

次に、リニア電磁装置５がリニアモータとして作動する場合、その作動と効果について説明する。

コイル１５１、１５２に、図１１（ａ）に示す方向の電流が流れると、図１１（ａ）に太い実線で示す磁束Ｊａ、Ｋａが生じ、コア１４０の歯部１４１ｂの先端部（図示Ｐ１辺り）がＳ極になり、歯部１４２ｃの先端部（図示Ｐ３辺り）がＮ極になる。すると、スロット１４０ａの開口部に対向するボンド磁石４３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、歯部１４１ｂの先端部の方向に磁気的に吸引され、スロット１４０ｂの開口部に対向するボンド磁石４３１の部分（図示Ｑ２辺り）が、歯部１４２ｃの先端部の方向に磁気的に吸引される。この２箇所の磁気吸引力の、ピストン１２１の軸方向の成分の合計が、ピストン１２１を矢印Ａ方向に移動させる推力となる。

また、コイル１５１、１５２に、図１１（ｂ）に示す方向の電流が流れると、図１１（ｂ）に太い実線で示す磁束Ｊｂ、Ｋｂが生じ、コア１４０の歯部１４２ｂの先端部（図示Ｐ２辺り）がＳ極になり、歯部１４３ｂの先端部（図示Ｐ４辺り）がＮ極になる。すると、スロット１４０ａの開口部に対向するボンド磁石４３１の部分（図示Ｑ１辺り）が、歯部１４２ｂの先端部の方向に磁気的に吸引され、スロット１４０ｂの開口部に対向するボンド磁石４３１の部分（図示Ｑ２辺り）が、歯部１４３ｂの先端部の方向に磁気的に吸引される。この２箇所の磁気吸引力の、ピストン１２１の軸方向の成分の合計が、ピストン１２１を矢印Ｂ方向に移動させる推力となる。

以上により、コイル１５１、１５２に交番電流が供給されると、ピストン１２１に、矢印Ａ方向の推力と矢印Ｂ方向の推力とが交番して発生し、ピストン１２１がシリンダ１１内で往復動し、リニア電磁装置５がリニアモータとして作動する。

また、リニア電磁装置５がリニア発電機として作動する場合も、リニア電磁装置２と同じ作用により、同様に作動して、ピストン１２１が連続的に往復動すると、コイル１５１、１５２に交番電流が誘導され、リニア電磁装置５がリニア発電機として作動する。

本実施形態のリニア電磁装置５では、第２実施形態のリニア電磁装置２におけるヨーク１２２が不要になるので、可動子の構成が、第２実施形態のリニア電磁装置２に比べて単純になる。その結果、リニア電磁装置が小型軽量になる。

その他の効果は、第２実施形態のリニア電磁装置２と同じである。

（第６実施形態）
図１２は、本発明の第６実施形態に係るリニア電磁装置の部分断面図である。図１３は、図１２のリニア電磁装置の作動説明図である。

リニア電磁装置６は、第３実施形態のリニア電磁装置３の変形実施形態であり、リニア電磁装置６が、リニア電磁装置３と異なる点は、リニア電磁装置３の７個の永久磁石２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７を１個のボンド磁石に置き換えると共に、ヨーク２２２を取り除いたことである。他の構成は、リニア電磁装置３と同じである。なお、図５、６のリニア電磁装置３と同じ部品及び部位は、図５、６と同じ符号を付す。

図１２に示すように、リニア電磁装置６は、シリンダ２１１、ピストン２２１、可動子であるボンド磁石５３１及び固定子２５０を有し、ボンド磁石５３１（可動子）は、ピストン２２１の内周面に固定される。

ボンド磁石５３１は、ネオジム−鉄−ホウ素系の磁性粉末がエポキシ、ナイロン等のバインダで結合され円筒形状に成形されてなり、内周面に円周帯状の磁極を四つ有すると共に、両端面に磁極を有し、内周面の隣り合う磁極が互いに異なる極性となると共に、両端面の各磁極が各々に最も近い内周面の磁極に対して異なる極性となるように磁化されてなる。リニア電磁装置６においては、ボンド磁石５３１の上端から全長の略１／４の部分５３１ａの内周面がＮ極、軸方向中央から上端側に全長の略１／４の部分５３１ｂの内周面がＳ極、軸方向中央から下端側に全長の略１／４の部分５３１ｃの内周面がＮ極、下端から全長の略１／４の部分５３１ｄの内周面がＳ極、上端面がＳ極、下端面がＮ極となるように磁化されてなる。なお、前述の各磁極の極性はそれぞれ逆でもよい。

固定子２５０の構成と配置は、第３実施形態のリニア電磁装置３と同じである。その他の構成も、第３実施形態のリニア電磁装置３と同じである。

次に、リニア電磁装置６がリニアモータとして作動する場合、その作動と効果について説明する。

コイル２５１、２５２、２５３、２５４に、図１３（ａ）に示す方向の電流が流れると、図１３（ａ）に太い実線で示す磁束Ｊａ、Ｋａ、Ｌａ、Ｍａが生じ、歯部２４１ｂの図示Ｐ１辺り、及び歯部２４３ｂの図示Ｐ５辺りがＳ極になり、歯部２４２ｂの図示Ｐ３辺り、及び歯部２４４ｂの図示Ｐ７辺りがＮ極になる。すると、スロット２４０ａの開口部に対向するボンド磁石５３１の部分（図示Ｑ１辺り）が歯部２４１ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｂの開口部に対向するボンド磁石５３１の部分（図示Ｑ２辺り）が歯部２４２ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｃの開口部に対向するボンド磁石５３１の部分（図示Ｑ３辺り）が歯部２４３ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｄの開口部に対向するボンド磁石５３１の部分（図示Ｑ４辺り）が歯部２４４ｂの方向に磁気的に吸引される。この４箇所の磁気吸引力の、ピストン２２１の軸方向の成分の合計が、ピストン２２１を矢印Ａ方向に移動させる推力となる。

また、コイル２５１、２５２、２５３、２５４に、図１３（ｂ）に示す方向の電流が流れると、図１３（ｂ）に太い実線で示す磁束Ｊｂ、Ｋｂ、Ｌｂ、Ｍｂが生じ、歯部２４２ｂの図示Ｐ２辺り、及び歯部２４４ｂの図示Ｐ６辺りがＳ極になり、歯部２４３ｂの図示Ｐ４辺り、及び歯部２４５ｂの図示Ｐ８辺りがＮ極になる。すると、スロット２４０ａの開口部に対向するボンド磁石５３１の部分（図示Ｑ１辺り）が歯部２４２ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｂの開口部に対向するボンド磁石５３１の部分（図示Ｑ２辺り）が歯部２４３ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｃの開口部に対向するボンド磁石５３１の部分（図示Ｑ３辺り）が歯部２４４ｂの方向に磁気的に吸引され、スロット２４０ｄの開口部に対向するボンド磁石５３１の部分（図示Ｑ４辺り）が歯部２４５ｂの方向に磁気的に吸引される。この４箇所の磁気吸引力の、ピストン２２１の軸方向の成分の合計が、ピストン２２１を矢印Ｂ方向に移動させる推力となる。

以上により、コイル２５１、２５２、２５３、２５４に交番電流が供給されると、ピストン２２１に、矢印Ａ方向の推力と矢印Ｂ方向の推力とが交番して発生し、ピストン２２１がシリンダ１１内で往復動し、リニア電磁装置６がリニアモータとして作動する。

また、リニア電磁装置６がリニア発電機として作動する場合も、リニア電磁装置３と同じ作用により、同様に作動して、ピストン２２１が連続的に往復動すると、コイル２５１、２５２、２５３、２５４に交番電流が誘導され、リニア電磁装置６がリニア発電機として作動する。

本実施形態のリニア電磁装置６では、第３実施形態のリニア電磁装置３におけるヨーク２２２が不要になるので、可動子の構成が、第３実施形態のリニア電磁装置３に比べて単純になる。その結果、リニア電磁装置が小型軽量になる。

その他の効果は、第３実施形態のリニア電磁装置３と同じである。

（第１適応形態）
図１は、本発明の第１適応形態に係る再生式熱流体装置の断面図で、本発明の第１実施形態のリニア電磁装置１を再生式熱流体装置に適応したものである。

図１に示すように、本適応形態の再生式熱流体装置１００は、ケーシング上部９１とケーシング下部９２とが、互いの開口部で嵌合され、気密に溶着されてなるケーシング９０を有する。ケーシング上部９１の径拡大部９１ａの内面には、円輪平板９６が溶着され、円輪平板９６に、リニア電磁装置１が、シリンダ１１のフランジ部が当接されボルト（図示せず）で固定される。ケーシング上部９１の内周面に嵌合されたシリンダ１１のフランジ部上方の外周面には、Ｏリング溝が設けられＯリング１８が装着される。ケーシング下部９２には、貫通孔（図示せず）に気密電流端子（図示せず）が気密に嵌合されて設置され、気密電流端子を介してリニア電磁装置１のコイル５１はケーシング９０の外部に設置された給電装置（図示せず）又は受電装置（図示せず）に接続される。

シリンダ１１の上端には、ブラケット６７がボルト（図示せず）で固定される。ブラケット６７の中心には、ロッド６２が、ピストン２１とは反対方向に突出して、ナット６４により固定される。そして、ロッド６２は、ディスプレーサ下部７１の底部７１ａに設けた中心孔７３に微小隙間で嵌合される。ロッド６２の先端には、ワッシャ６３がナット６５により固定される。ディスプレーサ下部７１の開口部には、ディスプレーサ上部７２の開口部が螺合され、ディスプレーサ７０が構成され、ディスプレーサ７０とロッド６２とにより、ディスプレーサ７０の内部にディスプレーサ内部空間７４が区画される。ブラケット６７の上面には、ディスプレーサシリンダ下部８１が、ディスプレーサ７０が往復動自在に嵌合されて、ボルト（図示せず）で固定される。ディスプレーサシリンダ下部８１の上端部には、ディスプレーサシリンダ上部８２の下端部が螺合され、ディスプレーサシリンダ８０が構成される。ディスプレーサシリンダ８０内の空間は、ディスプレーサ７０により、ディスプレーサ下方空間７５とディスプレーサ上方空間７６とに区画される。

ブラケット６７の上面中央部には、軸方向に磁化されたリング形状の永久磁石６８が固定され、ディスプレーサ下部７１の底部７１ａの下面には、軸方向に磁化されたリング形状の永久磁石８８が、永久磁石６８と同軸に、同磁極面を対向させて固定される。ディスプレーサ下部７１の底部７１ａの上面中央部には、軸方向に磁化されたリング形状の永久磁石８９が固定され、ロッド６２に固定されたワッシャ６３の下面には、軸方向に磁化されたリング形状の永久磁石６９が、永久磁石８９と同軸に、同磁極面を対向させて固定される。永久磁石６８、８８、６９、８９の磁化の強さは略同じであり、永久磁石６８と永久磁石８８との磁気反発力と、永久磁石６９と永久磁石８９との磁気反発力とにより、ディスプレーサ７０は、ディスプレーサシリンダ８０に対して軸方向に弾性支持される。また、永久磁石６８と永久磁石８８との対、及び永久磁石６９と永久磁石８９との対は、磁気ストッパとしても機能する。

ケーシング上部９１の内周面には、最も奥に吸熱器９３が固定され、再生器９４を介して放熱器９５が固定される。吸熱器９３、再生器９４、放熱器９５の内周面には、ディスプレーサシリンダ８０が嵌合されてなる。ピストン上方空間１０２は、ブラケット６７に形成された連通路６６を介して、ディスプレーサ下方空間７５に連通される。ディスプレーサ下方空間７５は、順次、ディスプレーサシリンダ下部８１に形成された連通路８３、放熱器９５、再生器９４、吸熱器９５を介して、ディスプレーサ上方空間７６に連通される。ピストン下方空間１０３は、ブラケット１２に形成された連通路１２ａを介して、シリンダ１１の外側のシリンダ外側空間１０４に連通される。ケーシング９０の内部は、シリンダ１１に装着したＯリング１８とピストン２１とにより、ピストン上方空間１０２からディスプレーサ上方空間７６に至る作動空間１７０と、ピストン下方空間１０３からシリンダ外側空間１０４に至る背圧空間１８０とに区画される。背圧空間１８０の容積は、作動空間１７０に比べて数倍以上に設定される。作動空間１７０、背圧空間１８０、ディスプレーサ内部空間７４には、ヘリウム、アルゴン、窒素、空気等の作動流体が、ケーシング下部９２に設けられた作動流体充填口（図示せず）から充填され、充填後、作動流体充填口は密封される。

次に、再生式熱流体装置１００がスターリング冷凍機として作動する場合の作動について説明する。この場合、リニア電磁装置１は、リニアモータとして作動する。
再生式熱流体装置１００に、外部の給電装置から電流が供給され、リニア電磁装置１のピストン２１が往復動すると、作動空間１７０の作動流体が圧力変動する。作動空間１７０の圧力がディスプレーサ内部空間７４より高くなると、ディスプレーサ７０には下向きの推力が生じ、作動空間１７０の圧力がディスプレーサ内部空間７４の圧力より低くなると、ディスプレーサ７０には上向きの推力が生じる。この推力によって、ディスプレーサ７０は、ピストン２１に対して、位相が略４分の１サイクル進んで往復動し、以下の４つの過程が順次繰り返される。

第１に圧縮過程として、ディスプレーサ７０が略上死点に位置し、ディスプレーサ下方空間７５に作動流体が移送された状態で、ピストン２１が略下死点から略上死点へ押し出され、ディスプレーサ下方空間７５の作動流体が断熱的に圧縮されて温度上昇する。

第２に放熱過程として、ピストン２１が略上死点に位置した状態で、ディスプレーサ７０が略上死点から略下死点へ移動し、前述の圧縮過程で温度上昇したディスプレーサ下方空間７５の作動流体は、放熱器９５で冷却され、再生器９４で冷却されて、ディスプレーサ上方空間７６に移送される。

第３に膨張過程として、ディスプレーサ７０が略下死点に位置し、ディスプレーサ上方空間７６に作動流体が移送された状態で、ピストン２１が略上死点から略下死点へ引き込まれ、ディスプレーサ上方空間７６の作動流体が断熱的に膨張されて温度降下する。

第４に吸熱過程として、ピストン２１が略下死点に位置した状態で、ディスプレーサ７０が略下死点から略上死点へ移動し、前述の膨張過程で温度降下したディスプレーサ上方空間７６の作動流体は、吸熱器９５を冷却し、再生器９４を冷却して、ディスプレーサ下方空間７５に移送される。

以上の４つの過程が順次繰り返されて、放熱器９５からケーシング９０を介して大気等の環境熱浴へ熱が放出され、吸熱器９３にケーシング９０を介して熱的に接触された被冷却体が冷却されて、再生式熱流体装置１００がスターリング冷凍機として作動する。

次に、再生式熱流体装置１００がスターリング発電機として作動する場合について説明する。この場合、リニア電磁装置１は、リニア発電機として作動する。
吸熱器９３にケーシング９０を介して、例えば、ケーシング９０の外部の燃焼器等の高温熱源から熱が供給され、放熱器９５からケーシング９０を介して大気等の環境熱浴へ熱が放出されると、再生式熱流体装置１００において、以下の４つの過程が順次繰り返される。

第１に圧縮過程として、ディスプレーサ７０が略上死点に位置し、ディスプレーサ下方空間７５に冷却された作動流体が移送された状態で、ピストン２１が略下死点から略上死点へ引き込まれ、作動流体の圧力が上昇する。

第２に加熱過程として、ピストン２１が略上死点に位置した状態で、ディスプレーサ７０が略上死点から略下死点へ移動し、ディスプレーサ下方空間７５の作動流体は、再生器９４で加熱され、吸熱器９３で加熱されて、ディスプレーサ上方空間７６に移送される。

第３に膨張過程として、ディスプレーサ７０が略下死点に位置し、ディスプレーサ上方空間７６に加熱された作動流体が移送された状態で、ピストン２１が略上死点から略下死点へ押し出され、作動流体の圧力が降下する。

第４に冷却過程として、ピストン２１が略下死点に位置した状態で、ディスプレーサ７０が略下死点から略上死点へ移動し、ディスプレーサ上方空間７６の作動流体は、再生器９４で冷却され、放熱器で冷却されて、ディスプレーサ下方空間７５に移送される。

以上の４つの過程が順次繰り返されて、ピストン２１が往復動され、コイル５１に誘導電流が発生し、ケーシング９０の外部の受電装置に電流が供給され、再生式熱流体装置１００がスターリング発電機として作動する。

（第２適応形態）
図１４は、本発明の第２適応形態に係るリニア圧縮機の断面図で、本発明の第３実施形態のリニア電磁装置３をリニア圧縮機に適応したものである。

図１４に示すように、本適応形態のリニア圧縮機８００は、圧縮機本体８１０、支持手段８２１、ケーシング８３０及び配管８４１、８４２から構成される。

圧縮機本体８１０は、リニア電磁装置３、シリンダ２１１の上端に順次設置されるシリンダヘッド８１１及びヘッドカバー８１４から構成される。そして、シリンダ２１１、ピストン２２１及びシリンダヘッド８１１で包囲されて圧縮空間８１５が形成される。シリンダヘッド８１１の吸入孔８１１ａ、吐出孔８１１ｂには、それぞれ吸入弁８１２、吐出弁８１３が設置される。圧縮空間８１５は、吸入弁８１２、吐出弁８１３を介して、それぞれヘッドカバー８１４に設けた流路８１４ａ、吐出室８１４ｂに連通される。吐出室８１４ｂには、配管８４１の一端が接続され、他端側はケーシング上部８３１に気密に接続され、ケーシング上部８３１から外に突出される。流路８１４ａは、圧縮機本体８１０とケーシング８３０の間に形成されるバッファ空間８３０ａを介して、ケーシング上部８３１に接続された配管８４２に連通される。

ケーシング８３０は、ケーシング上部８３１の開口部にケーシング下部８３２の開口部が嵌合され、気密に溶着されてなる。ケーシング上部８３１の頂部、ケーシング下部８３２の底部には、それぞれボス８３１ａ、８３２ａが設けられる。ボス８３１ａ、８３２ａには、圧縮コイルばねなどの支持手段８２１の一端側が装着され、他端側はそれぞれヘッドカバー８１４のボス８１４ｃ、ブラケット２１２のボス２１２ｂに装着される。これにより、圧縮機本体８１０は、ケーシング８３０に弾性支持される。

リニア電磁装置３のコイル２５１、２５２、２５３、２５４に交番電流を供給すると、ピストン２２１が往復動し、作動流体は配管８４２から、順次、バッファ空間８３０ａ、流路８１４ａ、吸入弁８１２を通過して、圧縮空間８１５に流入する。流入した作動流体は、圧縮空間８１５で圧縮され、順次、吐出孔８１１ｂ、吐出弁８１３、吐出室８１４ｂを通過して、配管８４１から吐出される。

１、２、３、４、５、６ リニア電磁装置
１１、１１１、２１１ シリンダ
２１、１２１、２２１ ピストン
３０、１３０、２３０ 可動子
３１、１３１、１３２、１３３、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７ 永久磁石
４０、１４０、２４０ コア
５１、１５１、１５２、２５１、２５２、２５３、２５４ コイル
５０、１５０、２５０ 固定子
３３１、４３１、５３１ ボンド磁石（可動子）

Claims (4)

1. シリンダと、
   該シリンダ内に往復動自在に嵌合され内周面を有するピストンと、
   該ピストンの前記内周面に固定され、少なくとも一つの永久磁石を有する可動子と、
   該可動子の内側に所定の空隙を介して前記可動子に対向して設置され、コアとコイルとを有する固定子と、
   を備えるリニア電磁装置。
2. 前記固定子は、前記コイルを複数有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニア電磁装置。
3. 前記永久磁石は、磁性粉末がバインダで結合されてなる円筒形状のボンド磁石であって、
   該ボンド磁石の内周面に磁極を有すると共に、両端面に磁極を有し、
   前記ボンド磁石の前記内周面の磁極と前記両端面の磁極とが異なる極性となるように磁化されてなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニア電磁装置。
4. 前記永久磁石は、磁性粉末がバインダで結合されてなる円筒形状のボンド磁石であって、
   該ボンド磁石の内周面に円周帯状の磁極を複数有すると共に、両端面に磁極を有し、
   前記ボンド磁石の前記内周面の隣り合う円周帯状の磁極が互いに異なる極性となると共に、前記両端面の各磁極が各々に最も近い前記内周面の円周帯状の磁極に対して異なる極性となるように磁化されてなる、
   ことを特徴とする請求項２に記載のリニア電磁装置。

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