JP2626364B2 - Linear motor compressor - Google Patents

Linear motor compressor

Info

Publication number
JP2626364B2
JP2626364B2 JP3289915A JP28991591A JP2626364B2 JP 2626364 B2 JP2626364 B2 JP 2626364B2 JP 3289915 A JP3289915 A JP 3289915A JP 28991591 A JP28991591 A JP 28991591A JP 2626364 B2 JP2626364 B2 JP 2626364B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnet
cylinder
linear motor
compressor
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3289915A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05126042A (en
Inventor
周秀 藤山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP3289915A priority Critical patent/JP2626364B2/en
Publication of JPH05126042A publication Critical patent/JPH05126042A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2626364B2 publication Critical patent/JP2626364B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/001Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、スターリング冷凍機
において膨張機に供給する冷媒を圧縮するリニアモータ
圧縮機に関し、特に、駆動源としてのリニアモータの高
効率化対策に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear motor compressor for compressing a refrigerant to be supplied to an expander in a Stirling refrigerator, and more particularly to a measure for increasing the efficiency of a linear motor as a drive source.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、フリーディスプレーサ型スタ
ーリング冷凍機は、極低温レベルの寒冷を発生させる小
型冷凍機の一種として知られている。この冷凍機の一例
として、例えば「Refrigerator for Cryogenic Sensor
s」(NASA Conference Publication 2287)に開示され
ているものがある。この冷凍機は、図5に示すように、
冷媒ガスを圧縮する圧縮機(a)と、該圧縮機(a)か
ら吐出された冷媒ガスを膨張させる膨張機(k)との組
合せで構成される。前記圧縮機(a)は、例えば密閉状
のケーシング(b)と、該ケーシング(b)内に形成さ
れたシリンダ(c)と、該シリンダ(c)内に往復動可
能に嵌装され、シリンダ(c)内空間に圧縮室(d)を
区画形成するピストン(e)と、該ピストン(e)を往
復駆動する駆動源としてのリニアモータ(f)とを備え
ている。このリニアモータ(f)はシリンダ(c)周り
に配置された環状で成る1つの永久磁石(g)を有し、
この磁石(g)により、シリンダ(c)の中心と同心の
円筒状の間隙に磁界を発生させる。前記間隙には中心部
にて前記ピストン(e)に一体固定された略逆カップ状
のボビン(h)が往復動可能に配設され、該ボビン
(h)の外周にはドライブコイル(i)が巻き付けられ
ている。また、前記ボビン(h)の底面外側(ピストン
(e)と反対側)とケーシング(b)内底面との間には
ピストン(e)を往復動可能に弾性支持するためのコイ
ルばねから成るピストンスプリング(j)が架設されて
おり、ドライブコイル(i)に導線(i1),(i1)によ
り所定周波数の交流を通電することで、前記間隙内を通
る磁界との作用によりドライブコイル(i)及びボビン
(h)を駆動してピストン(e)をシリンダ(c)内で
直線往復移動させ、圧縮室(d)で所定周期のガス圧を
発生させるようになされている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a free displacer type Stirling refrigerator is known as a kind of small refrigerator which generates cryogenic temperature. As an example of this refrigerator, for example, “Refrigerator for Cryogenic Sensor”
s "(NASA Conference Publication 2287). This refrigerator, as shown in FIG.
The compressor (a) compresses the refrigerant gas and the expander (k) expands the refrigerant gas discharged from the compressor (a). The compressor (a) includes, for example, a closed casing (b), a cylinder (c) formed in the casing (b), and a reciprocally fitted fit in the cylinder (c). (C) A piston (e) for forming a compression chamber (d) in the inner space and a linear motor (f) as a drive source for reciprocating the piston (e) are provided. The linear motor (f) has one annular permanent magnet (g) disposed around the cylinder (c),
The magnet (g) generates a magnetic field in a cylindrical gap concentric with the center of the cylinder (c). A substantially inverted cup-shaped bobbin (h) integrally fixed to the piston (e) at the center is reciprocally disposed in the gap, and a drive coil (i) is provided on the outer periphery of the bobbin (h). Is wrapped around. Further, a piston formed of a coil spring for elastically supporting the piston (e) reciprocally between a bottom outside of the bobbin (h) (an opposite side to the piston (e)) and an inside bottom of the casing (b). A spring (j) is provided, and an alternating current of a predetermined frequency is applied to the drive coil (i) through the conductors (i1) and (i1). Further, the piston (e) is linearly reciprocated in the cylinder (c) by driving the bobbin (h) to generate a gas pressure of a predetermined cycle in the compression chamber (d).

【0003】一方、前記膨張機(k)は、円筒状シリン
ダ(l)を有し、このシリンダ(l)内にはシリンダ
(l)内空間を膨張室(m)と作動室(n)とに区画す
るフリーディスプレーサ(o)が往復動可能に嵌装され
ている。このディスプレーサ(o)は、内部に金属製蓄
冷材(o1 )(再生式熱交換器)を充填したもので、該
蓄冷材(o1 )を膨張室(m)及び作動室(n)にそれ
ぞれ連通させる連通孔(o2 ),(o3 )が開口されて
いる。また、前記作動室(n)内には、ディスプレーサ
(o)を往復動可能に弾性支持するコイルばねからなる
ディスプレーサスプリング(p)が配設されている。さ
らに、前記作動室(n)は前記結合配管(q)を介して
前記圧縮機(a)の圧縮室(d)に接続されており、圧
縮機(a)からの冷媒ガス圧によりフリーディスプレー
サ(o)を往復動させて冷媒ガスを膨張室(m)で膨張
させることにより、シリンダ(l)先端のコールドヘッ
ドに寒冷を発生させるようになされている。
On the other hand, the expander (k) has a cylindrical cylinder (l) in which a space inside the cylinder (l) is divided into an expansion chamber (m) and a working chamber (n). A free displacer (o) is mounted so as to reciprocate. The displacer (o) is filled with a metal regenerator (o1) (regenerative heat exchanger) and communicates the regenerator (o1) with the expansion chamber (m) and the working chamber (n). The communication holes (o2) and (o3) are opened. In the working chamber (n), a displacer spring (p) composed of a coil spring elastically supporting the displacer (o) in a reciprocating manner is provided. Further, the working chamber (n) is connected to the compression chamber (d) of the compressor (a) via the coupling pipe (q), and the free displacer ( O) is reciprocated to expand the refrigerant gas in the expansion chamber (m), thereby generating cold in the cold head at the tip of the cylinder (l).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
リニアモータ圧縮機の駆動源であるリニアモータ(f)
の高効率化を図るための手段として、永久磁石(g)に
より発生される磁界強度を増大したり、磁束密度分布の
均一化を図ることが考えられる。つまり、永久磁石
(g)を大型化することによって、該永久磁石(g)回
りの磁界強度を増大させ、圧縮機(a)の出力とリニア
モータ(f)への電気入力との比率を高めることでリニ
アモータ(f)の高効率化を図ったり、継鉄部を大型化
して磁束の飽和を回避しながら永久磁石の大型化を可能
にするなどしてリニアモータ(f)の高効率化を図るこ
とが考えられる。
Incidentally, a linear motor (f) which is a driving source of such a linear motor compressor is used.
As means for achieving higher efficiency, it is conceivable to increase the magnetic field intensity generated by the permanent magnet (g) or to make the magnetic flux density distribution uniform. That is, by increasing the size of the permanent magnet (g), the magnetic field strength around the permanent magnet (g) is increased, and the ratio between the output of the compressor (a) and the electric input to the linear motor (f) is increased. This improves the efficiency of the linear motor (f) by increasing the efficiency of the linear motor (f), or by increasing the size of the yoke to avoid the saturation of magnetic flux and increasing the size of the permanent magnet. It is conceivable to aim for.

【0005】ところが、このような構成では、永久磁石
(g)の配設スペースや継鉄部の配設スペースを大きく
確保せねばならなくなるため圧縮機の大型化に繋り、本
冷凍機の本来の目的とする小型軽量化が阻害されてしま
うといった不具合があった。
However, in such a configuration, a large space for arranging the permanent magnet (g) and a space for the yoke section must be ensured, which leads to an increase in the size of the compressor. There is a problem that the reduction in size and weight intended for the above is hindered.

【0006】本発明は、これらの点に鑑みてなされたも
のであって、磁束密度分布の均一化を図ることにより、
永久磁石を大型化することなしにリニアモータの高効率
化を図ることができるリニアモータ圧縮機を得ることを
目的とする。
[0006] The present invention has been made in view of these points, and by making the magnetic flux density distribution uniform,
An object of the present invention is to obtain a linear motor compressor that can increase the efficiency of a linear motor without increasing the size of a permanent magnet.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、永久磁石を磁気回路に沿って分割して
配置することにより、磁界強度を維持したままで各磁石
を小型化し、各磁石間での磁束密度分布の均一化を図る
ようにした。具体的には、内部に往復動可能なピストン
(6)を備えた固定体(2)と、該固定体(2)を継鉄
部として磁気回路を形成する磁石(13)と、前記ピス
トン(6)に設けられ前記磁気回路の磁界内に配置され
たコイル(15)とを備えたリニアモータ圧縮機を前提
としている。そして、前記固定体(2)に、コイル(1
5)の一側面に対向する第1の継 鉄部分(4b)と、コ
イル(15)の他側面に対向する第2の継鉄部分(4
a)とを備えさせる。また、前記磁石(13)に、第1
の継鉄部分(4b)に設けられ、該第1の継鉄部分(4
b)からコイル(15)の一側面に向って突出する第1
磁石(13a)と、第2の継鉄部分(4a)に設けら
れ、該第2の継鉄部分(4a)からコイル(15)の他
側面に向って突出する第2磁石(13b)とを備えさせ
た構成としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention reduces the size of each magnet while maintaining the magnetic field strength by dividing and arranging permanent magnets along a magnetic circuit. The magnetic flux density distribution among the magnets is made uniform. Specifically, a fixed body (2) having a reciprocally movable piston (6) therein, a magnet (13) forming a magnetic circuit using the fixed body (2) as a yoke, and the piston ( 6) and a coil (15) disposed in the magnetic field of the magnetic circuit. Then, the coil (1) is attached to the fixed body (2).
First yokes portion facing the one side of the 5) and (4b), co
Of the second yoke portion (4
a) is provided. Also, the magnet (13) has a first
Of the first yoke portion (4b).
b) projecting from one side of the coil (15) towards one side
The magnet (13a) and the second yoke portion (4a) are provided.
From the second yoke portion (4a) to the coil (15).
A second magnet (13b) protruding toward the side surface.
Configuration.

【0008】[0008]

【作用】上記の構成により、本発明では、圧縮機の駆動
に伴って、ピストン(6)が固定体(2)の内部で往復
運動して圧縮室の容積を変化させる。これによって、圧
縮室内の流体を圧縮し、この圧縮された流体を膨張機に
向って吐出する。そして、この圧縮機の駆動源としての
リニアモータは、磁石(13)が、第1の継鉄部分(4
b)に設けられた第1磁石(13a)と、第2の継鉄部
分(4a)に設けられた第2磁石(13b)によって構
成されているために、各磁石(13a),(13b)を
小型化することで、磁石(13)の総体積を変えること
なく磁束密度分布の均一化を図ることができ、これによ
って、磁束飽和の発生を抑制しながら磁界強度が向上で
きるので、圧縮機を大型化することなしにリニアモータ
の効率を向上することができる。また、各磁石(13
a,13b)は、継鉄部分(4a,4b)からコイル
(15)に向って突出しているので、この突出部分に磁
路が集中することになり、固定体(2)と各磁石(13
a,13b)とにより形成される磁気回路からの漏れ磁
場が小さくなり、該磁気回路の磁束密度の集積率を大き
くできる。
With the above arrangement, in the present invention, the piston (6) reciprocates inside the fixed body (2) and changes the volume of the compression chamber as the compressor is driven. Thus, the fluid in the compression chamber is compressed, and the compressed fluid is discharged toward the expander. In the linear motor as a driving source of the compressor, the magnet (13) includes the first yoke (4).
b) a first magnet (13a) provided in
Since each of the magnets (13a) and (13b) is reduced in size, the magnetic flux is maintained without changing the total volume of the magnets (13) because the second magnet (13b) provided in the portion (4a) is provided. Since the density distribution can be made uniform and the magnetic field strength can be improved while suppressing the occurrence of magnetic flux saturation, the efficiency of the linear motor can be improved without increasing the size of the compressor. In addition, each magnet (13
a, 13b) are coils from the yoke portion (4a, 4b).
Since it protrudes toward (15), magnetic
As a result, the fixed body (2) and each magnet (13
a, 13b) from the magnetic circuit formed by
Field becomes small, and the integration rate of the magnetic flux density of the magnetic circuit increases.
I can do it.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本実施例に係るスターリング冷凍機用の
圧縮機(1)を示す。この圧縮機(1)は図示しない従
来公知のフリーディスプレーサ型膨張機(図5参照)と
組み合わされて冷凍機を構成する。圧縮機(1)は固定
体としての円筒状ケーシング(2)を有する。このケー
シング(2)は、左右の端面部(3),(3)とシリン
ダ部(4)とを備えて成っている。前記端面部(3),
(3)は、略同じ構成の左右1対の円板状部であって、
夫々が互いに同心状で、且つその中心線方向に所定間隔
を存して対向するように配設されている。そして、前記
シリンダ部(4)は、この両端面部(3),(3)間に
位置されている。前記シリンダ部(4)は、純鉄で構成
され、第2の継鉄部分としての外筒(4a)と第1の継
鉄部分としての内筒(4b)とがドーナツ状の連結部
(4c)によって連結されて一体形成されて成ってい
る。前記内筒(4b)は本来のシリンダとなる部分であ
って、その内部がピストン挿通孔(5)に形成されてい
る。そして、このシリンダ内筒(4b)のピストン挿通
孔(5)には、有底の中心穴(6a)を有する円筒状の
左右1対のピストン(6),(6)がそれぞれ挿入さ
れ、この両ピストン(6),(6)間でシリンダ内筒
(4b)により囲まれた部分が圧縮室(7)とされてい
る。また、ピストン(6)の外径寸法はシリンダ内筒
(4b)の内径寸法よりも僅かに小径に形成されてお
り、この両者間に例えば10μm程度の小間隙が形成さ
れており、この小間隙が流体シール等によってシールさ
れて圧縮室(7)の気密性を確保するようになってい
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a compressor (1) for a Stirling refrigerator according to the present embodiment. This compressor (1) constitutes a refrigerator in combination with a conventionally known free displacer type expander (not shown) (see FIG. 5). The compressor (1) has a cylindrical casing (2) as a fixed body. This casing (2) is provided with left and right end portions (3), (3) and a cylinder portion (4). The end face part (3),
(3) is a pair of left and right disc-shaped portions having substantially the same configuration,
They are arranged concentrically and face each other at a predetermined interval in the center line direction. The cylinder portion (4) is located between the end portions (3) and (3). The cylinder part (4) is made of pure iron, and is connected to the outer cylinder (4a) as a second yoke part and the first yoke.
The inner cylinder (4b) as an iron part is connected by a donut-shaped connecting portion (4c) to be integrally formed. The inner cylinder (4b) is a part that becomes an original cylinder, and the inside thereof is formed in a piston insertion hole (5). A pair of left and right cylindrical pistons (6) and (6) having a bottomed center hole (6a) are inserted into the piston insertion holes (5) of the cylinder inner cylinder (4b), respectively. A portion surrounded by the cylinder inner cylinder (4b) between the pistons (6) and (6) is a compression chamber (7). The outer diameter of the piston (6) is formed slightly smaller than the inner diameter of the cylinder inner cylinder (4b), and a small gap of, for example, about 10 μm is formed between the two. Is sealed by a fluid seal or the like so as to secure the airtightness of the compression chamber (7).

【0010】また、このシリンダ部(4)にはピストン
挿通孔(5)から半径方向に延びるガス通路(8)が形
成され、該ガス通路(8)の一端は前記圧縮室(7)に
開口し、一方、ガス通路(8)の他端は結合配管(1
0)により図外の膨張機に接続されている。
A gas passage (8) extending in a radial direction from the piston insertion hole (5) is formed in the cylinder (4), and one end of the gas passage (8) is opened to the compression chamber (7). On the other hand, the other end of the gas passage (8) is connected to the connecting pipe (1).
0) is connected to an expander (not shown).

【0011】前記左右のピストン(6),(6)は、該
ピストン(6),(6)を往復駆動する駆動源としての
リニアモータ(11),(11)に駆動連結されてい
る。
The left and right pistons (6), (6) are drivingly connected to linear motors (11), (11) as driving sources for reciprocatingly driving the pistons (6), (6).

【0012】そして、本例の特徴とする構成としては、
前記円筒状ケーシング(2)の外筒(4a)と内筒(4
b)との間に所定強度の磁界を発生させるために配設さ
れる永久磁石(13)の配設構造にある。この永久磁石
(13)は、第1磁石(13a)及び第2磁石(13
b)から成っている。第1磁石(13a)は、前記内筒
(4b)の外周面に外嵌合された薄肉円筒状の永久磁石
で成っている。また、第2磁石(13b)は、前記第1
磁石(13a)に対向する位置において該第1磁石(1
3a)と所定の間隙をあけて前記シリンダ部(4)の外
筒(4a)の内周面に嵌合された薄肉円筒状の永久磁石
で成っている。つまり、第1磁石(13a)は内筒(4
b)の外周面から、また、第2磁石(13b)は外筒
(4a)の内周面から夫々突出された状態で配設されて
いる。これによって、各磁石(13a),(13b)に
より外筒(4a)、内筒(4b)及び連結部(4c)を
継鉄として各磁石(13a),(13b)間に所定強度
の磁界を発生させるような構成となっている。このよう
に、永久磁石(13)を2分割して配設するようにする
と、図2に示すように、各磁石(13a),(13b)
における磁束密度の均一化が図れるため、局部的に磁束
の飽和が生じるようなことが抑制されることになる。つ
まり、永久磁石の総体積を大きくすることなしに、磁界
強度の増大を図ることができるようになっている。
[0012] The features of this embodiment include:
The outer cylinder (4a) and the inner cylinder (4) of the cylindrical casing (2)
b) and a permanent magnet (13) arranged to generate a magnetic field having a predetermined strength. The permanent magnet (13) includes a first magnet (13a) and a second magnet (13).
b). The first magnet (13a) is made of a thin cylindrical permanent magnet externally fitted to the outer peripheral surface of the inner cylinder (4b). Further, the second magnet (13b) is provided with the first magnet (13b).
At a position facing the magnet (13a), the first magnet (1
3a) and a thin cylindrical permanent magnet fitted to the inner peripheral surface of the outer cylinder (4a) of the cylinder portion (4) with a predetermined gap. That is, the first magnet (13a) is connected to the inner cylinder (4
From the outer peripheral surface of b), the second magnet (13b) is an outer cylinder.
(4a) are disposed so as to protrude from the inner peripheral surface, respectively.
I have. As a result, a magnetic field of a predetermined strength is applied between the magnets (13a) and (13b) by using the magnets (13a) and (13b) as a yoke for the outer cylinder (4a), the inner cylinder (4b) and the connecting portion (4c). It is configured to generate. In this way, when the permanent magnet (13) is divided into two parts and arranged, as shown in FIG. 2, each of the magnets (13a) and (13b)
In this case, the magnetic flux density can be made uniform, so that the occurrence of magnetic flux saturation locally can be suppressed. That is, it is possible to increase the magnetic field strength without increasing the total volume of the permanent magnet.

【0013】一方、前記各ピストン(6)は、該ピスト
ン(6)のシリンダ部(4)中央と反対側端部から半径
方向外側に延びるフランジ部(6b)を有し、該フラン
ジ部(6b)の外周は、ピストン(6)と同心状にシリ
ンダ部(4)中央側に延び、且つその先端部における前
記第1磁石(13a)及び第2磁石(13b)と対向し
た位置にコイル(15)が配設されている。
On the other hand, each of the pistons (6) has a flange portion (6b) extending radially outward from an end of the piston (6) opposite to the center of the cylinder portion (4). ) Extends concentrically with the piston (6) toward the center of the cylinder portion (4), and has a coil (15) at a distal end thereof at a position facing the first magnet (13a) and the second magnet (13b). ) Are arranged.

【0014】そして、各ピストン(6)の質量や後述の
コイルばね(19)のばね定数で決まる固有振動数に対
応した所定周波数(例えば50Hz)の交流電流を両リ
ニアモータ(11),(11)のコイル(15),(1
5)に同期して通電することにより、両ピストン
(6),(6)を前記固有振動数で互いに逆方向に往復
動させて、圧縮室(7)で所定周期のガス圧を発生させ
るように構成されている。
An alternating current of a predetermined frequency (for example, 50 Hz) corresponding to a natural frequency determined by the mass of each piston (6) and a spring constant of a coil spring (19) described later is applied to both linear motors (11) and (11). ) Coil (15), (1
By energizing in synchronization with 5), both pistons (6) and (6) are reciprocated in opposite directions at the above-mentioned natural frequency so as to generate a gas pressure of a predetermined cycle in the compression chamber (7). Is configured.

【0015】前記各ピストン(6),(6)の背面に
は、ピストン(6)をシリンダ部(4)内で往復動可能
にケーシング(2)の端面部(3)に対し弾性支持する
ためのコイルばね(19)が配設されている。そして、
前記ピストン(6)が往復動するストローク範囲内で
は、コイルばね(19)は常に自然長から縮むように設
定されている。
On the back surface of each of the pistons (6), (6), the piston (6) is elastically supported on the end surface (3) of the casing (2) so as to be able to reciprocate in the cylinder portion (4). The coil spring (19) is disposed. And
Within the stroke range in which the piston (6) reciprocates, the coil spring (19) is set to always contract from its natural length.

【0016】次に、本実施例の作動について説明する。
冷凍機の運転開始に伴い、圧縮機(1)における両リニ
アモータ(11),(11)のコイル(15),(1
5)に所定周波数(50Hz)の交流電源が同期して通
電される。この通電に伴い、第1及び第2永久磁石(1
3a),(13b)間に発生する磁界との作用によりコ
イル(15),(15)及びピストン(6),(6)が
それぞれコイルばね(19)を変形させながら互いに逆
向きに往復動し、この両ピストン(6),(6)がシリ
ンダ部(4)内で互いに同期して進退することで圧縮室
(7)の容積が増減変化し、圧縮室(7)内に所定周期
の圧力波が生じる。この圧縮室(7)は結合配管(1
0)を介して膨張機に連通しているため、膨張機ではデ
ィスプレーサが前記圧縮室(7)の圧力波と同じ周期で
往復動してその膨張室でのガスの膨張により寒冷が生
じ、このディスプレーサの往復動の繰返しによりシリン
ダ先端のコールドヘッドが極低温レベルに冷却される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
With the start of operation of the refrigerator, the coils (15), (1) of both linear motors (11), (11) in the compressor (1)
5) An AC power supply having a predetermined frequency (50 Hz) is synchronously energized. With this energization, the first and second permanent magnets (1
The coils (15) and (15) and the pistons (6) and (6) reciprocate in opposite directions while deforming the coil spring (19) by the action of the magnetic field generated between 3a) and (13b). The two pistons (6), (6) advance and retreat in synchronization with each other in the cylinder portion (4), so that the volume of the compression chamber (7) increases and decreases, and the pressure in the compression chamber (7) has a predetermined period. Waves occur. The compression chamber (7) is connected to the connecting pipe (1).
0), the displacer in the expander reciprocates in the same cycle as the pressure wave of the compression chamber (7), and the expansion of the gas in the expansion chamber causes refrigeration. The reciprocating reciprocation of the displacer cools the cold head at the tip of the cylinder to a cryogenic level.

【0017】そして、この圧縮機(1)の運転時におい
て、上述したように、永久磁石(13)を2分割して配
設するようにすると、図2に示すように、各磁石(13
a),(13b)における磁束密度の均一化が図れるた
め、局部的に磁束の飽和が生じるようなことが抑制され
ることになる。これにより、従来のものと比較して永久
磁石の総体積を変えることなしに、磁束の飽和を回避で
き、これによって、磁界が増大されることになるため
に、圧縮機(1)の出力とリニアモータ(11)への電
気入力との比率を高めることができ、リニアモータ(1
1)の高効率化を図ることができる。つまり、本例の構
成によれば、圧縮機(1)を大型化することなしにリニ
アモータ(11)の高効率化を図ることができる。
た、各磁石(13a,13b)は、内筒(4b)の外周
面及び外筒(4a)の内周面から夫々突出された状態で
配設されているので、この突出部分に磁路が集中するこ
とになり、ケーシング(2)と各磁石(13a,13
b)とにより形成される磁気回路からの漏れ磁場が小さ
くなり、該磁気回路の磁束密度の集積率を大きくでき
る。従って、これによってもリニアモータ(11)の高
効率化を図ることができる。
When the compressor (1) is operated, if the permanent magnet (13) is divided into two parts as described above, as shown in FIG.
Since the magnetic flux densities in a) and (13b) can be made uniform, the occurrence of magnetic flux saturation locally is suppressed. Thereby, saturation of the magnetic flux can be avoided without changing the total volume of the permanent magnet as compared with the conventional one, and thereby the magnetic field is increased, so that the output of the compressor (1) is reduced. The ratio with the electric input to the linear motor (11) can be increased.
High efficiency of 1) can be achieved. That is, according to the configuration of the present example, the efficiency of the linear motor (11) can be increased without increasing the size of the compressor (1). Ma
Each magnet (13a, 13b) is located on the outer circumference of the inner cylinder (4b).
Surface and from the inner peripheral surface of the outer cylinder (4a) respectively.
The magnetic path is concentrated on this protruding part.
And the casing (2) and each magnet (13a, 13
b) the leakage magnetic field from the magnetic circuit formed by
And the integration rate of the magnetic flux density of the magnetic circuit can be increased.
You. Therefore, the height of the linear motor (11) is
Efficiency can be improved.

【0018】以下に、本例の効果を確認するために行っ
た実験解析結果について説明する。この解析は本例の構
成における永久磁石(13)の配置と従来の永久磁石の
配置との等磁束密度線図及び磁束密度状態を比較したも
のである。図2(a)及び(b)には、夫々本例の構成
における等磁束密度線図及び磁束密度状態を示してお
り、図3には永久磁石をコイル(15)の内側にのみ配
置したもの、図4には永久磁石をコイル(15)の外側
にのみ配置したものについて、夫々等磁束密度線図及び
磁束密度状態を示している。また、各永久磁石の総体積
は夫々同一としている。この各図からも判るように、図
3及び図4に示される従来の構成では、局部的に(永久
磁石の端縁部において)磁束密度が高く、この部分で磁
束の飽和を発生しやすい状態となっているのに対し、本
例のものでは磁束密度分布の均一化が図られている。こ
のように、本例の構成によれば、磁束密度分布の均一化
を図ることによって磁界強度の増大を図ることができる
ので、圧縮機(1)の大型化を招くことなしにモータ効
率の向上を図ることができる。
The results of an experimental analysis performed to confirm the effects of the present embodiment will be described below. This analysis is a comparison of the isomagnetic flux density diagram and the magnetic flux density state between the arrangement of the permanent magnet (13) in the configuration of the present example and the arrangement of the conventional permanent magnet. FIGS. 2 (a) and 2 (b) show an isomagnetic flux density diagram and a magnetic flux density state in the configuration of the present example, respectively. FIG. 3 shows a permanent magnet arranged only inside the coil (15). FIG. 4 shows an equivalent magnetic flux density diagram and a magnetic flux density state in which permanent magnets are arranged only outside the coil (15). The total volume of each permanent magnet is the same. As can be seen from these figures, in the conventional configuration shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic flux density is locally high (at the edge of the permanent magnet), and the magnetic flux is likely to be saturated in this portion. On the other hand, in this embodiment, the magnetic flux density distribution is made uniform. As described above, according to the configuration of the present example, the magnetic field strength can be increased by making the magnetic flux density distribution uniform, so that the motor efficiency can be improved without increasing the size of the compressor (1). Can be achieved.

【0019】尚、上述した各実施例では、ピストン
(6)がシリンダ部(4)内で往復運動するように構成
された圧縮機について述べたが、ピストンがケーシング
に固定され、内部に該ピストンを配置してピストンに対
して往復動可能とされた可動シリンダを備えて構成され
た圧縮機に採用するようにしてもよい。
In each of the embodiments described above, the compressor in which the piston (6) is reciprocated in the cylinder (4) has been described. However, the piston is fixed to the casing, and the piston is housed inside. And a compressor configured with a movable cylinder reciprocally movable with respect to the piston.

【0020】また、上述した実施例では、シリンダ部
(4)とピストン(6)との間に小間隙を存するように
設定した非接触タイプの圧縮機について述べたが、本発
明は、これに限らず、シリンダとピストンとの間に小間
隙が形成されない接触タイプの圧縮機に適用するように
してもよい。
In the above-described embodiment, a non-contact type compressor in which a small gap is provided between the cylinder portion (4) and the piston (6) has been described. The present invention is not limited to this, and may be applied to a contact type compressor in which a small gap is not formed between a cylinder and a piston.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リニアモータ圧縮機に対して、磁石(13)を、第1の
継鉄部分(4b)に設けられた第1磁石(13a)と、
第2の 継鉄部分(4a)に設けられた第2磁石(13
b)によって構成するようにしているために、各磁石
(13a),(13b)を小型化することで、磁石(1
3)の総体積を変えることなく磁束密度分布の均一化を
図ることができ、これによって、従来では磁束が飽和す
るような体積をもった磁石(13)を採用しても、この
飽和が抑制されるために、磁界強度を向上することがで
き、圧縮機を大型化することなしにリニアモータの効率
の向上を図ることができる。また、各磁石(13a,1
3b)は、継鉄部分(4a,4b)からコイル(15)
に向って突出しているので、この突出部分に磁路が集中
することになり、固定体(2)と各磁石(13a,13
b)とにより形成される磁気回路からの漏れ磁場が小さ
くなり、該磁気回路の磁束密度の集積率を大きくでき、
これによってもリニアモータの効率の向上を図ることが
できる。
As described above, according to the present invention,
Relative linear motor compressor, a magnet (13), first
A first magnet (13a) provided on the yoke portion (4b);
The second magnet (13) provided in the second yoke portion (4a)
b) , the magnets (13a) and (13b) can be reduced in size to reduce the size of the magnet (1).
The magnetic flux density distribution can be made uniform without changing the total volume of 3), whereby the saturation can be suppressed even if a magnet (13) having a volume in which the magnetic flux is saturated is conventionally used. Therefore, the magnetic field strength can be improved, and the efficiency of the linear motor can be improved without increasing the size of the compressor. In addition, each magnet (13a, 1
3b) is a coil (15) from the yoke portion (4a, 4b).
The magnetic path is concentrated on this protruding part
The fixed body (2) and each magnet (13a, 13
b) the leakage magnetic field from the magnetic circuit formed by
And the integration rate of the magnetic flux density of the magnetic circuit can be increased,
This can also improve the efficiency of the linear motor.
it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例におけるリニアモータ圧縮機の
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a linear motor compressor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の構成における等磁束密度線図及び磁束
密度状態を示す図である。
FIG. 2 shows an isomagnetic flux density diagram and a magnetic flux density state in the configuration of the present invention.

【図3】従来の構成における図2相当図である。FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 2 in a conventional configuration.

【図4】従来の他の構成における図2相当図である。FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2 in another conventional configuration.

【図5】従来のスターリング冷凍機を示す縦断側面図で
ある。
FIG. 5 is a vertical sectional side view showing a conventional Stirling refrigerator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) リニアモータ圧縮機 (2) ケーシング(固定体) (4a) 外筒(第2の継鉄部分) (4b) 内筒(第1の継鉄部分) (6) ピストン (13) 永久磁石 (13a) 第1磁石 (13b) 第2磁石 (15) コイル (1) Linear motor compressor (2) Casing (fixed body) (4a) Outer cylinder (second yoke part) (4b) Inner cylinder (first yoke part) (6) Piston (13) Permanent magnet (13a) First magnet (13b) Second magnet (15) Coil

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内部に往復動可能なピストン(6)を備
えた固定体(2)と、該固定体(2)を継鉄部として磁
気回路を形成する磁石(13)と、前記ピストン(6)
に設けられ前記磁気回路の磁界内に配置されたコイル
(15)とを備えたリニアモータ圧縮機であって、前記固定体(2)は、コイル(15)の一側面に対向す
る第1の継鉄部分(4b)と、コイル(15)の他側面
に対向する第2の継鉄部分(4a)とを備えており、 前記磁石(13)は、第1の継鉄部分(4b)に設けら
れ、該第1の継鉄部分(4b)からコイル(15)の一
側面に向って突出する第1磁石(13a)と、第2の継
鉄部分(4a)に設けられ、該第2の継鉄部分(4a)
からコイル(15)の他側面に向って突出する第2磁石
(13b)とを備えている ことを特徴とするリニアモー
タ圧縮機。
1. A fixed body (2) having a reciprocally movable piston (6) therein, a magnet (13) using the fixed body (2) as a yoke portion to form a magnetic circuit, and the piston (2). 6)
And a coil (15) disposed in a magnetic field of the magnetic circuit, wherein the fixed body (2) faces one side of the coil (15).
The first yoke portion (4b) and the other side of the coil (15)
And a second yoke portion (4a) opposed to the first yoke portion. The magnet (13) is provided on the first yoke portion (4b).
From the first yoke portion (4b) to one of the coils (15).
A first magnet (13a) protruding toward the side surface;
The second yoke portion (4a) provided on the iron portion (4a);
Magnet protruding toward the other side of the coil (15) from the
(13b) A linear motor compressor comprising:
JP3289915A 1991-11-06 1991-11-06 Linear motor compressor Expired - Lifetime JP2626364B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3289915A JP2626364B2 (en) 1991-11-06 1991-11-06 Linear motor compressor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3289915A JP2626364B2 (en) 1991-11-06 1991-11-06 Linear motor compressor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05126042A JPH05126042A (en) 1993-05-21
JP2626364B2 true JP2626364B2 (en) 1997-07-02

Family

ID=17749412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3289915A Expired - Lifetime JP2626364B2 (en) 1991-11-06 1991-11-06 Linear motor compressor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2626364B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009041791A (en) * 2007-08-06 2009-02-26 Aisin Seiki Co Ltd Linear compressor for cold storage refrigerating machine

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3175534B2 (en) 1995-06-05 2001-06-11 ダイキン工業株式会社 Stirling refrigerator
US6349683B1 (en) * 2000-07-06 2002-02-26 Aerodyne Research, Inc. Miniature generator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009041791A (en) * 2007-08-06 2009-02-26 Aisin Seiki Co Ltd Linear compressor for cold storage refrigerating machine

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05126042A (en) 1993-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH10332214A (en) Linear compressor
JP2626364B2 (en) Linear motor compressor
JP3175534B2 (en) Stirling refrigerator
JPH04209978A (en) Linear motor compressor
JP2546081B2 (en) Linear motor compressor
JPH09152215A (en) Linear motor type compressor
JPH11132585A (en) Oscillatory compressor
JP2757820B2 (en) Vibrating compressor
JP3175476B2 (en) Vibrating compressor
JP2541394B2 (en) Free piston compressor
JP2001289525A (en) Vibration-type compressor
JPH05332626A (en) Linear motor compressor in stirling freezer
JPH0427776A (en) Linear motor compressor for stirling refrigerator
JP2785779B2 (en) Stirling refrigerator and method of manufacturing the same
JPH04121464A (en) Linear motor compressor for stirling refrigerator
JP2522424B2 (en) Linear motor compressor for Stirling refrigerator
JPH0749328Y2 (en) Reciprocating compressor for Stirling refrigerator
JP2815030B2 (en) Reverse Stirling cycle refrigerator
JPH06185821A (en) Linear motor compressor
JP2785781B2 (en) Stirling refrigerator and method of manufacturing the same
JP3289340B2 (en) Linear motor compressor
JPH11173694A (en) Sterling refrigerating machine
JP2720822B2 (en) Linear motor compressor
JP3794784B2 (en) Vibration type compressor
JP2785780B2 (en) Stirling refrigerator and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970218