WO2004036723A1 - リニアモータとそれを用いたリニアコンプレッサ - Google Patents

Abstract

本発明のリニアモータは、固定鉄心とマグネットワイヤとを有する固定子と、可動鉄心とマグネットとを有する可動子と、可動子をその揺動方向に揺動自在に支持する板状の弾性部材とを有する。この構成により可動子を支持するための摺動部が不要なため、可動子の往復動に伴う損失を低減することができる。またこのリニアモータを用いたリニアコンプレッサは、高効率で信頼性も高い。

Description

明細書

リニアモータとそれを用いたリニアコンプレッサ 技術分野

本発明はリニアモータと、 それを用い冷凍サイクル等に用いられ るリニアコンプレッサに関する。 背景技術

近年、 冷凍機器の高効率化の必要性はさらに高まっている。 これ に対し、 リニアモー夕を使用したコンプレッサは機構構成が単純な ので、 摺動損失の大幅な低減が期待されている。 そのため、 冷凍機 器を高効率化するため広く使用されている。 以下、 図面を参照しな がら従来のリニアコンプレッサを説明する。

図 2 1 は、 従来のリニアコンプレッサの断面図である。 密閉ケー シング (以下、 ケース） 1 はリニアモー夕 2 を有する本体 3 を収容 'し、 潤滑油 4を貯留している。

リニアモ一夕 2は、固定子 9 と可動子 1 2 とから構成されている。 固走子 9は中空円.筒状の第 1ケィ素鋼板層 （以下、 鋼板層） 6 と、 コイル 7 を旋設するとともに鋼板層 6の外周面側に所定の空隙をお いて形成された中空円筒状の第 2ケィ素鋼板層 （以下、 鋼板層） 8 とからなる。 鋼板層 6 , 8はいずれもフレーム 5 に保持されている。 可動子 1 2は、 鋼板層 6 と鋼板層 8 との間に遊挿され、 非磁性体材 料からなるマグネッ トシエル 1 0の先端部に複数のマグネッ ト 1 1 が接着され、 中空円筒状に構成されている。 なお、 マグネッ ト 1 1 は、 一般にネオジなどの強磁界を有する希土類からなるマグネッ ト 材料からなり、 可動子 1 2の揺動方向と垂直な方向に磁化されてい る。

円筒状のポアを有するシリ ンダ 1 4に往復動自在に挿入されたピ ス トン 1 5 とシリ ンダ 1 4 とは、間に軸受け部 1 6 を構成している。 ピス トン 1 5 とマグネッ トシエル 1 0 とは同軸状に一体に形成され ている。 また、 シリ ンダ 1 4は中空円筒状に形成された鋼板層 6の 内側に配置されるとともに、外周にはフレーム 5.が形成されている。

ピス トン 1 5は中空円筒状であり、 内部の空間で吸入通路 （以下、 通路） 1 7 を形成している。 通路 1 7の圧縮室 1 8側の開口端には 吸入バルブ （以下、 バルブ） 1 9が取り付けられている。 また、 圧 縮室 1 8の開口端には吐出バルブ （以下、 バルブ） 2 0が配置され ている。

シリ ンダ 1 4、 ピス トン 1 5、 鋼板層 6 、 8は各々軸線を共有し ている。 ピス トン 1 5はシリンダ 1 4との間の軸受け部 1 6 を介し て可動子 1 2 を保持している。 これにより、 マグネッ ト 1 1 は鋼板 層 6 と鋼板層 8 とのそれぞれと所定の空隙を保っている。

内側共振ばね （以下、 ばね） 2 1 と外側共振ばね （以下、 ばね） 2 2 とは、 共に圧縮コイルばねである。 ばね 2 1 は鋼板層 6 とマグ ネッ トシエル 1 0 に接するように配置され、 ばね 2 2はマグネッ ト シェル 1 0 とァゥ夕フレーム 2 3に接するように配置されている。 ばね 2 1 、 2 2はともに圧縮された状態で組み付けられている。 ま た、 給油ポンプ 2 4は本体 3の底部に形成され、 潤滑油 4内に位置 している。

以上のように構成されたリニアコンプレッサについて、 以下その 動作を説明する。

まず、 コイル 7 に電流を通じて励磁すると、 鋼板層 6から空隙、 マグネッ ト 1 1、 空隙、 鋼板層 8、 空隙、 マグネッ ト 1 1 、 空隙、 鋼板層 6へと一連の磁束のループが発生し、 磁気回路を形成する。 この磁束により鋼板層 8 に形成される磁極にマグネッ ト 1 1が吸引 される。 次にコイル 7への電流を交番すると、 可動子 1 2は鋼板層 6 と鋼板層 8 との間で、 図 2 1 における水平方向に往復運動する。 これにより可動子 1 2 に結合されたピス トン 1 5 もシリンダ 1 4内 で往復運動を行う。 この往復運動により、 ケース 1 内空間の冷媒ガ スは、 通路 1 7 を通ってバルブ 1 9から圧縮室 1 8へ吸入され、 圧 縮室 1 8内部で圧縮され、 バルブ 2 0から吐出される。 ばね 2 1 はシリ ンダ 1 4 と鋼板層 6 との間に介在し、 可動子 1 2 の内側を弹カ的に支持している。 ばね 2 2は可動子 1 2の外側を弾 力的に支持している。 そして可動子 1 2が往復運動するとき、 ばね 2 1 とばね 2 2 とはピス トン 1 5の直線往復運動を弾性エネルギー に変換して貯蔵する。 ばね 2 1 とばね 2 2 とはこの貯蔵された弾性 エネルギーを直線運動に変換させながら共振運動を誘発させる。

また、 給油ポンプ 2 4は、 コンプレッサ本体 3の振動により潤滑 油を軸受け部 1 6に供給する。 このようなコンプレッサは例えば、 特開 2 0 0 1 一 7 3 9 4 2号公報に開示されている。

しかしながら上記従来の構成は、 鋼板層 6 と鋼板層 8 との間で可 動子 1 2が揺動する。 すなわち可動子 1 2が鋼板層 6 、 8の双方に 対し接触することを避ける必要がある。 このため、 可動子 1 2 と、 鋼板層 6 、 8のそれぞれとの間には空隙が設けられている。 しかし この 2層分の空隙は、 磁気抵抗となり、 距離に比例して磁束を減少 させる。 これに対して可動子 1 2を駆動させるに必要な推力を得る ためには、 この 2層分の空隙による磁束の減少分だけ余計にコイル 7へ供給する電流を増加する必要がある。 その結果、 入力する電流 が増加するため、 効率を上げることが難しい。

また可動子 1 2を駆動させるのに必要な推力を得るために、 従来 のリニアモータではマグネッ ト 1 1 を大きくする必要がある。 しか しながら、 マグネッ ト 1 1 は高価な希土類を材料に使用しているた め、 マグネッ ト 1 1が大きくなると、 コス トが大幅に増加する。

さらに、 可動子 1 2 と鋼板層 6 、 8 との間に形成される 2層の空 隙の距離に差違があるとマグネッ ト 1 1 と鋼板層 6 、 8 との間で磁 気吸着力のアンバランスが生じる。 その結果、 可動子 1 2の揺動方 向に直角のこじりの力が発生し、 ピス トン 1 5 とシリ ンダ 1 4とで 構成される軸受け部 1 6 において摺動ロスが生じる。 あるいは、 軸 受け部 1 6 において異常な摩耗が発生し、 コンプレッサの寿命が低 下する要因にもなる。 また、 摩耗を発生させるほど、 ピス トン 1 5 とシリンダ 1 4の間のこじりの力が大きい場合には、 摺動に伴う騒 音が発生する。 このため空隙は、 いずれの箇所でも同じ距離である ことが望ましい。

このような トラブルを回避するには、 上記した 2層の空隙の距離 を大きく して距離の相違の比率を下げる方法がある。 しかしそのよ うな構成では、 必要な推力を得るために入力を増加させる必要があ る上にマグネッ ト 1 1 もさらに大きくする必要が生ずる。 そこで通 常は、 マグネッ トシェル 1 0を含む駆動系の加工精度を上げる。 加 ェ精度を上げるためには、 可動部であるマグネッ トシェル 1 0の剛 性を上げるため厚くする必要が有り、 その結果、 駆動系の重量が増 加する。 そして、 可動子 1 2を駆動させるのに必要な推力が増加す るため、 コイル 7へ供給する電流を増加する必要を生じる。 また、 軸受け部 1 6が支持する荷重も増加し、 摺動ロスが大きくなる。

また、 マグネッ トシェル 1 0 とピス トン 1 5 とは鋼板層 6 、 8の 外側で連結されている上に、 マグネッ トシェル 1 0 と鋼板層 6の間 にばね 2 1が配置されている。 このため、 マグネッ トシェル 1 0は 軸方向に長い形状となっている。 このような形状では、 特にマグネ ッ ト 1 1が取付けられた先端部分の剛性が低くなりやすい。 したが つて精度の確保のためには剛性を上げる必要があり、 板を厚くする 等の対策によりさらに重量が増加する。

また、 加工精度に加え、 空隙が均一になるように精度良く組み立 てることが磁気吸着力のアンバランスを低減するためには不可欠で ある。 空隙は 2層存在するためマグネッ トシェル 1 0の内側と外側 両方の空隙を管理する必要が有り、 製造する際の精度の管理が厳し くなり、 このことがコス トをアップさせる。

軽量化のため中空円筒形状のマグネッ トシエル 1 0 を薄い板で形 成すると、 マグネッ トシェル 1 0やこれを支持する構造の剛性が不 足する。 これにより、 部品精度や組立精度、 マグネッ ト 1 1 の磁力 のパラツキなどによる磁気吸着力のアンバランスを生じ、 支持構造 が変形しマグネッ ト 1 1が半径方向に吸引される。 そして、 2層の 空隙のそれぞれでマグネッ ト 1 1 と鋼板層 6 、 8が接近し、 磁気吸 着力がさらに大きくなることで、 マグネッ ト 1 1 の偏心がさらに大 きくなる悪循環に陥る。 この結果、 マグネッ トシェル 1 0などに大 きな力が作用し、 変形が生じることにより騒音が発生したり、 最悪 の場合、 鋼板層 6 、 8 とマグネッ ト 1 1が衝突し、 破損の原因とな る。 発明の開示

本発明のリニアモータは、 固定鉄心とマグネッ トワイヤとを有す る固定子と、 可動鉄心とマグネッ トとを有する可動子と、 可動子を その揺動方向に揺動自在に支持する板状の弾性部材とを有する。 ま た、 本発明のリニアコンプレッサは、 上記リニアモ一夕と、 可動子 の揺動方向にと軸心を共有するシリ ンダと、 シリ ンダ内に往復自在 に挿入され、 可動子と連結されたピス トンとを有する。 図面の簡単な説明

図 1 は本発明の実施の形態 1 によるリニアモータの側断面図であ る。

図 2は図 1 のリニアモータにおける板ばねの相対位置を示す模式 図である。

図 3は図 1 のリニアモ一夕の分解斜視図である。

図 4は図 1 のリニアモー夕の動作原理を示す模式図である。

図 5は図 1 のリニアモー夕における電流の流れを示す模式図であ る。

図 6は本発明の実施の形態 2によるリニアコンプレッサの側断面 図である。

図 7は図 6の水平断面図である。

図 8は本発明の実施の形態 3によるリニアコンプレッサの側断面 図である。

図 9は本発明の実施の形態 4によるリニアコンプレッサの側断面 図である。 図 1 0は本発明の実施の形態 5によるリニアコンプレッサの側断 面図である。

図 1 1 は本発明の実施の形態 6 によるリニアコンプレッサの側断 面図である。

図 1 2は本発明の実施の形態 7によるリニアモー夕の側断面図で ある。

図 1 3は図 1 2の A— A線における断面図である。

図 1 4は本発明の実施の形態 7 によるリニアモニタに用いるフレ クシャベアリ ングの平面図である。

図 1 5は本発明の実施の形態 8 によるリニアモー夕の断面図であ る。

図 1 6 は本発明の実施の形態 9 によるリニアモー夕の断面図であ る。

図 1 7は本発明の実施の形態 1 0 によるリニアコンプレッサの断 面図である。

図 1 8は本発明の実施の形態 1 1 によるリニアコンプレッサの要 部断面図である。

図 1 9は本発明の実施の形態 1 2 によるリニアコンプレッサの要 部断面図である。

図 2 0は本発明の実施の形態 1 3によるリニアコンプレッサの断 面図である。

図 2 1 は従来のリニアコンプレッサの断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明によるリニアモータとリニアコンプレッサの実施の 形態について、 図面を参照しながら説明する。 なお、 各実施の形態 において、 同様の構成をなすものについては、 同一符号を付し、 詳 細な説明を省略する。

(実施の形態 1 )

図 1 は本発明の実施の形態 1 によるリニアモータの側断面図であ る。 図 2は板ばねの相対位置を示す模式図であり、 図 3 において、 板ばね 4 2 A側から、 可動子 3 1、 固定子 3 5、 板ばね 4 2 Bを斜 視した図である。図 3はリニァモー夕の組立状態を示す分解斜視図、 図 4はリニアモー夕の動作原理を示す模式図、 図 5はリニアモー夕 の電流の流れる方向を示す模式図である。

略円筒形の固定子 2 5は、 リ ング状に巻かれた 2つのマグネッ ト ワイヤ 2 6 A、 2 6 B と、 固定鉄心 2 7 と、 固定鉄心 2 7の外周を 支持する枠体 2 8 とを有する。 固定鉄心 2 7はマグネッ トワイヤ 2 6 A、 2 6 Bを収容するとともに、 内周に 3つの磁極 2 9 A， 2 9 B , 2 9 Cを形成する。

固定鉄心 2 7は、 磁気的に無方向性でかつ透磁率の高い、 例えば J I S C 2 5 5 2 の無方向性電磁鋼帯の代表であるケィ素鋼板 (図示せず） を、 円筒の軸心に対して放射状に配列して形成されて いる。 固定鉄心 2 7は内周面に磁極 2 9 A, 2 9 B , 2 9 Cを形成 し、 あらかじめリ ング状に捲回したマグネッ トワイヤ 2 6 A, 2 6 Bを挟み込むように組み立てられている。

マグネッ トワイヤ 2 6 A, 2 6 Bの巻線の端部 2 6 C, 2 6 D ,

2 6 E , 2 6 Fは、 固定鉄心 2 7の放射状に配置された鋼板の隙間 に引き出される。 そして図 5 に示すように端部 2 6 C， 2 6 D , 2 6 E , 2 6 Fは、 軸周りに電流が流れる方向がマグネッ トワイヤ 2 6 A , 2 6 Bとで互いに逆向きになるように結線されている。 また、 端部 2 6 G, 2 6 Hは、 電気絶縁した導線 （図示せず） を利用して、 固定鉄心 2 7の外側に引き出されている。

可動子 3 1 は、固定子 2 5 と軸心を共有する略円筒形に構成され、 軸心方向に揺動自在に固定子 2 5の内側に収容されている。 可動子 3 1 は、 可動鉄心 3 4 と、 マグネッ ト 3 5 A， 3 5 Bとを有する。 可動鉄心 3 4は、 鉄系材料からなる軸 3 2 と、 軸心を中心として放 射状に、 透磁率の高いケィ素鋼板を軸 3 2の外周に配列した薄板部

3 3 とが一体となって形成されている。 薄板部 3 3は固定鉄心 2 7 を構成するケィ素鋼板と同様、 例えば J I S C 2 5 5 2の無方向 性電磁鋼帯の代表であるケィ素鋼板からなる。 マグネッ ト 3 5 A,

3 5 Bは、 固定子 2 5の内周と一定の空隙をもって可動鉄心 3 4の 外周に接着剤で固定され、 軸方向に 2つに分離されている。 マグネ ッ ト 3 5 A， 3 5 Bは、 固定鉄心 2 7 に対向する主面にそれぞれ異 なる磁極を有する。 マグネッ ト 3 5 A， 3 5 Bには、 希土類元素を 含み、 強磁界を有するマグネッ トが用いられている。

端板 3 6は固定子 2 5の固定鉄心 2 7両端面に取り付けられたド 一ナツ状の板である。 端板 3 6は固定鉄心 2 7 を形成する放射線状 に配列されたケィ素鋼板の強度を向上させる。 さらに、 端板 3 6 を ステンレスなどの非磁性材料で構成することで、 固定子 2 5のケィ 素鋼板からの磁束の漏れなどが防止され、 モー夕効率が上がる。 な お、 簡略化のため図 3では、 端板 3 6は明示されていない。

板ばね 4 2 A， 4 2 Bは、 可動子 3 1 の軸方向両側に配置されて いる。 板ばね 4 2 A, 4 2 Bは弾性を有し、 柔軟性に富む板状の金 属材料で形成され、 具体的にはばね鋼や工具鋼、 ステンレスなどの 鉄系材料で形成されている。 板ばね 4 2 A , 4 2 Bは、 中心部 4 2 Cと渦巻状の 2本の腕の先端 4 2 D , 4 2 Eとの 3ケ所に貫通穴が 設けられている。 中心部 4 2 Cは可動子 3 1 の軸 3 2 に、 先端 4 2 D , 4 2 Eは、 固定子 2 5の枠体 2 8 にそれぞれポルトで連結され ている。 板ばね 4 2 A, 4 2 Bは弾性部材を構成している。

板ばね 4 2 Aは、 中心部 4 2 Cから先端 4 2 D , 4 2 Eに至る腕 部 4 2 F， 4 2 Gが、 図 3の板ばね 4 2 A側から見て反時計方向に 旋回するように取り付けられている。 板ばね 4 2 Bもまた、 同様に 取り付けられている。 また図 3 に示すように、 板ばね 4 2 Aの枠体 2 8への取り付け角度は、 板ばね 4 2 Bの枠体 2 8への取り付け角 度に対してほぼ 9 0度回転した方向となっている。 これにより腕部

4 2 F , 4 2 Gの位置がリニアモ一夕 4 3の両側で一致しない様に している。

板ばね 4 2 A, 4 2 Bにより、 可動子 3 1 は固定子 2 5の磁極 2 9 A, 2 9 Bと一定の空隙を保ちながら対向し、 軸心方向に揺動自 在に支持されている。 このようにして、 可動子 3 1 と固定子 2 5等 はリニアモー夕 4 3 を構成している。

以上のように構成されたリニアモータ 4 3 について、 以下その動 作を、 主として図 4を参照しながら説明する。

マグネッ 卜ワイヤ 2 6 A , 2 6 Bに電流を通じると、 矢印で示す ように固定鉄心 2 7、 空隙、 マグネッ ト 3 5 A、 可動鉄心 3 4、 マ グネッ ト 3 5 A、 空隙、 固定鉄心 2 7へとループする磁束 Φが発生 する。 また、 固定鉄心 2 7、 空隙、 マグネッ ト 3 5 B、 可動鉄心 3 4、 マグネッ ト 3 5 B、 空隙、 固定鉄心 2 7へとループする磁束 Φ が発生する。 磁束 Φにより、 各磁極 2 9 A， 2 9 B , 2 9 Cはそれ ぞれ N極、 S極、 N極に磁化される。 マグネッ ト 3 5 A， 3 5 Bの 外表面はそれぞれ S極、 N極に磁化されているので、 各磁極と各マ グネッ トとの間には白抜き矢印で示す吸引、 反発の力が発生する。 このため、 可動子 3 1 は矢印 Xで示す方向に駆動される。

次にマグネッ トワイヤ 2 6 A , 2 6 Bに逆向きの電流が流れると、 前述と逆の動作が生じ、可動子 3 1 は矢印 Xと逆向きに駆動される。 電流の方向と大きさを交互に切り換えるよう制御することで可動子 3 1 は往復動作をする。

マグネッ ト 3 5 A , 3 5 Bは可動鉄心 3 4外周に固定されている。 このため、 従来の可動マグネッ ト型のリニアモ一夕に比べ、 マグネ ッ ト 3 5 A , 3 5 Bと可動鉄心 3 4 との間に空隙が存在しない分、 磁束ル一プ中の空隙が少ない。 その結果、 磁気抵抗が小さくなるた め、 磁束は従来のリニアモ一夕に比べ流れやすい。 よって、 必要推 力を得るため一定の磁束を発生させるマグネッ トワイヤ 2 6 A , 2 6 Bへの電流を少なくすることができ、 効率を向上したり、 マグネ ッ ト量を低減したりできる。

可動子 3 1 において、 マグネッ ト 3 5 A , 3 5 Bは可動鉄心 3 4 に接着されているため構造が強固であり、 外径寸法の精度向上が容 易である。 また脆いマグネッ ト自身の強度が補完される。 その結果、 高価な希土類からなるマグネッ トを薄くすることができ、 大幅にコ ス トダウンするとともに可動部が軽量になり効率が向上する。

さらに、 可動子 3 1 は固定子 2 5 に対して板ばね 4 2 A, 4 2 B により支持されているが、 板ばね 4 2 A, 4 2 Bは、 軸方向のばね 定数に比べ半径方向の剛性が高い。 このため、 可動子 3 1 と固定子 2 5 との間に、 可動子 3 1 の自重による荷重や磁気吸着力のアンバ ランス等が作用しても、 可動子 3 1 と固定子 2 5 との間の空隙の変 化が極めて小さい。 従って、 可動子 3 1が変形して騒音を発生した り、 可動子 3 1 と固定子 2 5が衝突することが防止される。

板ばね 4 2 A, 4 2 Bは、 同一方向に旋回しながら伸びる複数の 腕部 4 2 F , 4 2 Gを持つので、 径に比較して相対的に長い腕部を 有する。 このため、 弾性範囲内での揺幅が大きく、 ばねの応力増加 が緩和される。

また、 板ばね 4 2 A， 4 2 Bは、 いずれも図 3の板ばね 4 2 A側 から見て反時計方向に旋回するように取り付けられている。 しかも 腕部 4 2 F， 4 2 Gの旋回方向は同じである。 このため、 2つのば ねの往復動に伴うばねの微小なねじれによって生ずる回転の方向も 同じとなる。 したがって、 円筒形の可動子 3 1がわずかに回転する ことで、 ねじりを拘束した時に生ずる応力増加を防止し信頼性が向 上する。

可動子 3 1 を固定子 2 5 に対して板ばね 4 2 A, 4 2 Bを介して 固定する際には、 幅の小さい薄板状の隙間ゲージを複数枚、 可動子 3 1 と固定子 2 5の間に挿入して均一な空隙を確保する事が必要で ある。 ところがリニアモータ 4 3の両端面に板ばね 4 2 A， 4 2 B を配置すると、可動子 3 1 と固定子 2 5の間の空隙が板ばね 4 2 A, 4 2 Bの影に隠れてしまう。 そのため、 露出している空隙は図 2 に 示すように少なくなつている。 しかし本実施の形態では、 板ばね 4 2 A , 4 2 Bの取り付け角度を可動子 3 1 の両側で互いに 9 0度程 度ずらして配置している。 このためモータの両側から隙間ゲージを 挿入することで、 ほぼ全周に隙間ゲージを挿入することができる。 従って、 隙間ゲージを挿入後、 可動子 3 1 と固定子 2 5 とを板ばね 4 2 A , 4 2 Bで連結することで、 均一な空隙が確保される。 その 結果、 磁気吸着力のアンパランスにより、 こじりの力が発生するこ とが防止され、 摺動ロスの発生が低減され、 摩耗が防止される。 なお、 固定鉄心 2 7は、 マグネッ トワイヤ 2 6 A， 2 6 Bの収納 部分を含む断面で軸方向に 3つのブロックに分割されている。 この ため、 あらかじめリ ング状に巻いたマグネッ トワイヤ 2 6 A， 2 6 Bを挟み込むように挿入することで組立が可能となり、 高い生産効 率が得られる。

なお、 本実施の形態では固定子 2 5の磁極数を 3 とし、 可動子 3 1 のマグネッ トを軸方向に 2つ配置したが、固定子の磁極数を 2つ、 あるいは 4つ以上としても、 モータは構成可能である。 すなわち固 定子に複数の磁極を設け、 可動子には軸方向に固定子の磁極数より 1つ少なくマグネッ トを配置すればよい。

固定鉄心 2 7での磁束の流れは、 磁極 2 9 A , 2 9 B、 2 9 Cと、 マグネッ トワイヤ 2 6 A， 2 6 Bの外周側とでは約 9 0度方向を変 えている。 しかし固定鉄心 2 7 には無方向性電磁鋼帯を使用してい る。 このため、 磁束がどの方向に流れても透磁性に方向性を有さな い。 したがって、 著しい効率低下は起こらない。 (実施の形態 2 )

図 6は本発明の実施の形態 2 によるリニアコンプレッサの側断面 図、 図 7は図 6の水平断面図である。 密閉ケ一シング （以下、 ケ一 ス） 4 1 は、 リニアモー夕 4 3 を有するコンプレッサ本体 5 3 を収 納している。

リニアモ一タ 4 3の固定子 2 5に連結されたシリ ンダ 5 1 に、 リ 二ァモ一夕 4 3の可動子 3 1 に連結されたピス トン 5 2が往復動自 在に挿入されている。 シリ ンダ 5 1 の端面には、 シリ ンダヘッ ド 5 4、 吸入マフラ 5 5が取り付けられている。 シリ ンダヘッ ド 5 4、 吸入マフラ 5 5、 シリ ンダ 5 1 、 固定子 2 5などは固定部 5 7 を形 成している。 可動部 5 8はピス トン 5 2、可動子 3 1 などから構成されている。 可動子 3 1 の軸 3 2の先端には、 ピス トン 5 2が取り付けられ、 軸 3 2 とピス トン 5 2 とはポールジョイント 6 1 を介して、 回転自在 に連結されている。 板ばね 4 2 A， 4 2 Bはそれぞれ、 中心部が可 動部 5 8 に、 両先端部が固定部 5 7に取付けられており、 共振ばね 5 9 を構成している。 シリ ンダ 5 1 はリニアモータ 4 3の固定子 2 5の枠体 2 8 に取り付けられ、 円筒状のシリ ンダ 5 1 の内面 5 1 A にビス トン 5 2が揺動自在な状態で挿入されている。

コンプレッサ本体 5 3は、 ケ一ス 4 1 内で、 リニアモータ 4 3の 往復方向がほぼ水平になるように、 サスペンショ ンスプリ ング 6 4 により弾性支持されている。 毛細管 6 6の一端は、 ケース 4 1 の底 部に貯溜された潤滑油 4 4に浸漬し、 他端は吸入マフラ 5 5の管部 5 5 A内に開口している。

以上のように構成されたリニアコンプレッサについて、 以下その 動作を説明する。 リニアモー夕 4 3に電流を通じると、 可動子 3 1 の往復動作により、 これに取り付けられたピス トン 5 2がシリ ンダ 5 1 内で往復し、 コンプレッサとしての動作を行う。 この際、 電流 の周波数を、 固定部 5 7、 可動部 5 8の質量と共振ばね 5 9のばね 定数とで決まる共振周波数の近傍とすることで、 共振作用により リ ニァモ一夕 4 3はエネルギーロスが少なく、効率良く往復運動する。 冷媒ガスは吸入マフラ 5 5より圧縮室 4 8へ吸入されるが、 その 際、 毛細管 6 6から潤滑油 4 4が供給され、 ピス トン 5 2 とシリ ン ダ 5 1 との摺動部などを潤滑する。 可動子 3 1 と固定子 2 5 との間 に働く荷重は板ばね 4 2 A， 4 2 Bで支持されているため、 ピス ト ン 5 2 とシリ ンダ 5 1 との摺動部には側方向の力はほとんど作用し ない。 また、 ピス トン 5 2 と可動子 3 1 はポールジョイント 6 1 を 介して連結されている。 このため、 部品の寸法や組立の精度の影響 で、 リニアモー夕 4 3の揺動方向とシリ ンダ 5 1 の軸が微小にずれ てもポールジョイント 6 1が回転するので、 ピス トン 5 2 とシリ ン ダ 5 1 のこじりが防止される。 従って、 摺動損失の増加による効率 の低下や、 摩擦による信頼性低下が防止される。

また、 本実施の形態によるリニアコンプレッサでは、 シリ ンダ 5 1、 板ばね 4 2 B、 モ一夕 4 3、 板ばね 4 2 Aの順でこれらが軸方 向に直列配置されている。 すなわち、 可動子 3 1 の揺動方向をほぼ 水平に構成している。 このため、 モータ内にシリンダが配置される 従来のリニアコンプレッサに比べ、 直径が小さい。 このようなリニ アコンプレッサを軸心が水平方向に向くように配置することで、 従 来のコンプレッサに比べ全高が低くなる。 この結果、 冷蔵庫に搭載 される際、 コンプレッサを収納する機械室の容積が小さくなり、 冷 蔵庫の庫内容積が大きくなる。

しかも、 可動部 5 8は板ばね 4 2 A , 4 2 Bにより確実に支持さ れているため、 コンプレッサを横置きしても可動部 5 8の重量がピ ス トン 5 2 とシリ ンダ 5 1 の接触荷重として作用することが無い。 このため、 摺動損失の増加による効率の低下や摩擦による信頼性低 下が防止される。

(実施の形態 3 )

図 8は本発明の実施の形態 3 によるリニアコンプレッサの断面図 である。 ピス トン 7 1 と可動子 3 1 とは、 可倒ロッ ド （以下、 ロッ ド） 7 2 を介して連結されている。 それ以外の構成は実施の形態 2 と同様である。

ロッ ド 7 2は、 軸方向に荷重を支持できるだけの剛性を有しなが ら、 横方向への柔軟性と弾性を有するように径の細い棒状の弾性体 で構成されている。 具体的にはステンレスやばね鋼などの、 弾力性 と剛性を有する金属材料で構成されている。 すなわちロッ ド 7 2は ピス トン 7 1 の軸と平行な方向への移動、 および回転方向の変形が 可能である。 このため、 可動子 3 1 の軸 3 2 とシリ ンダ 5 1 の軸心 とがわずかにずれても、 ピス トン 7 1 とシリ ンダ 5 1 とのこじりが 防止され、 摩擦や摩耗が防止される。 (実施の形態 4 )

図 9は本発明の実施の形態 4によるリニアコンプレッサの断面図 である。 シリ ンダ 8 1 には、 シリンダヘッ ド 5 4の高圧室 5 4 Aか ら、 内面 8 1 Aのピス トン 5 2 に対向する位置まで連通するガス通 路 8 1 Bが設けられ、 ガスベアリング 8 2が形成されている。 また、 本実施の形態では、 潤滑油を必要としないため、 図 6に示す潤滑油 4 4、 毛細管 6 6を設けていない。 これ以外の構成は実施の形態 2 における図 6 と同様である。

ガスベアリ ング 8 2 において、 シリ ンダへッ ド 5 4の高圧室 5 4 Aから供給された高圧の冷媒ガスにより、 ピス トン 5 2はシリ ンダ 8 1 に対して浮上した状態になる。 通常、 ガスベアリ ングは、 固体 同士の接触を防止するため非常に摩擦が少ない。 しかし、 大きな荷 重を支持するためには大量のガスを流す必要が有り、 コンプレッサ のピス トン 5 2 とシリ ンダ 8 1 間に用いる際には、 ガスの漏れが損 失の要因となる。 本実施の形態では、 可動子 3 1が板ばね 4 2 A， 4 2 Bで支持されているため、 ガスベアリ ング 8 2 には小さな荷重 しか作用しない。 このため、 ガスベアリ ング 8 2 に供給するガス量 は少なくて済む。 しかも、 ポールジョイン ト 6 1がピス トン 5 2 と シリ ンダ 8 1 との傾斜を防止する。 このため、 摺動損失と漏れ損失 との両方が小さくなる。 これによりコンプレッサの効率が向上する と共に、 摩擦による信頼性の低下が防止される。

さ らに、 潤滑油を使用しないため、 冷却システムの熱交換器の伝 熱面に潤滑油が付着しないので冷媒との熱伝達を改善し、 冷却シス テムの効率が改善される。 また、 潤滑油に冷媒が溶解しない分、 冷 却システムに使用する冷媒量を低減でき安価となるだけでなく、 冷 却システムにおける熱交換の効率が向上し、 冷却システム全体の効 率が向上する。 さらに、 自然冷媒、 可燃性冷媒を使用した場合にお いては、 冷媒の使用量を低減できるため、 万一冷媒が漏洩した際の 引火、 爆発の可能性が低くなり、 安全性が向上する。 (実施の形態 5 )

図 1 0は本発明の実施の形態 5によるリニアコンプレッサの断面 図である。 シリ ンダ 9 1 は自己潤滑性を有する材料で構成されてい る。 具体的には摺動面にダイヤモンドライクカーボン皮膜を施した ものである。 また、 本実施の形態では、 ガスベアリ ング 8 2は設け ていない。 これ以外の構成は実施の形態 4における図 9 と同様であ る。

ピス トン 5 2 とシリ ンダ 9 1 との摺動部は荷重が小さい。 そして シリ ンダ 9 1 の表面 9 1 Aが自己潤滑性を有するので、 潤滑油を用 いなく とも摩耗が防止され、 摺動部の信頼性が確保される。 このよ うに本実施の形態は実施の形態 4と同様の効果を奏する。

なお、 本実施の形態では、 シリンダ 9 1 にダイヤモンドライク力 一ボン皮膜を用いたが、 これ以外にカーボン等の自己潤滑性を有す る材料を添加した材料や、 P T F Eなどの材料を用いても同様の効 果が得られる。

また、 本実施の形態では、 自己潤滑性を有する材料をシリンダ 9 1 に用いたが、 ピス トン 5 2 に用いても同様の効果が得られる。

(実施の形態 6 )

図 1 1 は本発明の実施の形態 6 によるリニアコンプレッサの断面 図である。 ピス トン 9 6は、 セラミック系の材料、 具体的には表面 にタングステン力一バイ トの皮膜を施したものからなる。 これ以外 の構成は実施の形態 5 における図 1 0 と同様である。

ピス トン 9 6の表面には耐摩耗性の高いタングステンカーバイ ト 皮膜を設けているため、 潤滑油を用いなくても摩耗が防止され、 摺 動部の信頼性が確保される。 また、 潤滑油を用いていないことによ り、 粘性摩擦が低減される等、 実施の形態 5 と同様の効果を奏する。 なお、 本実施の形態ではセラミック系の材料として、 タンダステ ンカ一バイ トを用いたが、 他のジルコニァなどのセラミック系材料 を用いても信頼性が向上する。 なお、 ピス トン 9 6の代わりにシリ ンダ 5 1 にセラミック系の材 料を用いても同様の効果を奏する。

(実施の形態 7 )

図 1 2は、本発明の実施の形態 7 によるリニアモー夕の側断面図、 図 1 3は図 1 2の A— A線断面図、 図 1 4はフレクシャベアリ ング の平面図である。 本実施の形態の可動子 1 2 1 は、 芯部 1 2 1 Aと 薄板部 1 2 1 Bとが一体となって形成する可動鉄心 1 2 4と、 芯部 1 2 1 Aに固定され揺動方向に延出した可動軸 1 2 6 A, 1 2 6 B とを有する。 そしてそれぞれ可動子 1 2 1 の揺動方向両側に配設さ れたフレクシャベアリ ： グ 1 2 8 A, 1 2 8 Bは可動軸 1 2 6 A , 1 6 Bを保持し、 可動子 1 2 1 を揺動方向に揺動自在に支持して いる。 それ以外の構成は実施の形態 1 と同様である。 なお、 本実施 の形態では図 1 を用いて説明した端板 3 6 を設けていないが、 実施 の形態 1 と同様に端板 3 6 を設けてもよい。

芯部 1 2 1 Aは鉄系材料からなる中空円筒形状に構成されている < 薄板部 1 2 1 Bは、 透磁率の高い例えば J I S C 2 5 5 2の無方 向性電磁鋼帯に代表されるゲイ素鋼板を、 芯部 1 2 1 Aの外周に可 動子 1 2 1 の軸心を中心として放射状に配列して形成されている。 可動軸 1 2 6 A， 1 2 6 Bはいずれも鉄に比べ十分に電気抵抗が大 きく、 非磁性であるステンレス材料などで形成されている。

フレクシャベアリ ング 1 2 8 A , 1 2 8 Bは、 板状の弾性材に細 い 8本のスリ ツ トを設けることで形成された 8本のアーム 1 2 8 C , 1 2 8 D , 1 2 8 E , 1 2 8 F , 1 2 8 G , 1 2 8 H , 1 2 8 J , 1 2 8 Kをそれぞれ有する。

フレクシャベアリ ング 1 2 8 A， 1 2 8 Bは、 それぞれ外周部で 枠体 2 8 と連結固定され、 内周部で可動軸 1 2 6 A, 1 2 6 Bと連 結固定されている。 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A， 1 2 8 Bは弾 性部材を構成している。 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A， 1 2 8 B は半径方向の剛性は極めて大きいものの、 弾性部材として、 軸方向 (揺動方向） の剛性は半径方向に比べて極めて小さい。 したがって、 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A , 1 2 8 Bは可動子 1 2 1 を軸方向 に往復自在に支持する軸受けとして機能する。 半径方向、 軸方向の 剛性は、 アームの形状や配列、 材料、 材料厚さなどの設計因子によ り変化する。 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A, 1 2 8 Bは、 少なく とも可動子 1 2 1が磁気吸引力によって固定子 2 5 に吸引される力 を支持し、 可動子 1 2 1 と固定子 2 5 とが全周にわたって一定隙間 を確保するだけの半径方向剛性を有している。

マグネッ ト 3 5 A, 3 5 Bと磁極 2 9 A, 2 9 B , 2 9 Cは、 可 動子 1 2 1が揺動した際にも、 それぞれ、 マグネッ ト 3 5 Aが磁極 2 9 A , 2 9 Bと対向し、 マグネッ ト 3 5 Bが磁極 2 9 B， 2 9 C と対向するように配置されている。 また、 可動子 1 2 1は揺動時に 固定子 2 5の内部から外に出ないような長さに構成され、 固定子 2 5 との長さの差は可動子 1 2 1 の最大振幅と概ね一致する。

以上のように構成されたリニアモー夕について、 以下その動作を 説明する。 マグネッ トワイヤ 2 6 A, 2 6 Bに電流を通じることに よって実施の形態 1 の図 4 と同様に可動子 1 2 1が駆動される。 そ して電流の向きを逆にすると、可動子 1 2 1 は逆方向に駆動される。 電流の方向と大きさを交互に切り換えるよう制御することで可動子 1 2 1 は往復動作する。

本実施の形態でも実施の形態 1 と同様に、 マグネッ ト 3 5 A, 3 5 Bと可動鉄心 1 2 4 とが一体化されている。 これにより、 磁束ル —プに含まれる空隙が小さくなり、 磁気抵抗が小さくなる。 そのた め、 小さく少ないマグネッ トで必要な磁力を発生させることができ る上、 可動子 1 2 1 の往復運動方向に対して直角方向のこじり力と 重力を支持する支持機構における損失が低減される。

ここで、 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A, 1 2 8 8には可動子 1 2 1 の往復運動に伴って、 微小な回転ねじれが生じる。 ここで可動 子 1 2 1 と固定子 2 5 との形状が可動子 1 2 1 の揺動方向の軸心を 共有した略円筒形となっているのでこの回転ねじれが吸収される。 これにより可動子 1 2 1 は、 回転しても固定子 2 5 と一定の空間距 離を保つ。 すなわち、 可動子 1 2 1 と固定子 2 5が接触したり衝突 することによる効率の低下、 騒音の増大等の問題が防止される。

また、 可動子 1 2 1 と固定子 2 5 との位置関係は互いの軸心を合 わせるだけでよい。 すなわち可動子 1 2 1 の表面が平面である場合 に比べ、 空隙を一定に保つように組み立てることが容易である。 そ の結果、 可動子 1 2 1 と固定子 2 5 との間に作用するマグネッ ト 3 5 A, 3 5 Bによる磁気吸引力の偏りがほとんどなく、 その結果、 半径方向への荷重がほとんど生じない。

しかも、その半径方向への荷重はフレクシャベアリ ング 1 2 8 A , 1 2 8 Bにて支持されているため、 すべり軸受などの支持機構を使 用する場合など比べ、 可動子 1 2 1 の揺動に伴う摺動損失は発生し ない。 さらに、 側方向への荷重がほとんど生じない。 このため、 可 動子 1 2 1 を支持するために必要なフレクシャベアリ ング 1 2 8 A: 1 2 8 Bの半径方向の剛性も小さく済む。 すなわち、 フレクシャべ ァリング 1 2 8 A, 1 2 8 Bの枚数を減らす、 厚さを薄くする、 ァ 一ム数を減らすなどの低剛性設計を行なう ことができる。 これによ り、 揺動方向にフレクシャベアリ ング 1 2 8 A， 1 2 8 Bが変形す る際のヒステリ シス損失が最小限に抑えられ、高い効率が得られる。 尚、 このヒステリシス損失とは、 ばねを例に説明すると、 ばねを圧 縮し内部に蓄積したエネルギーを、 ばねが伸びる反発力として完全 には取り出せず、 その際に生じる損失を意味する。

また、 可動子 1 2 1 の可動鉄心 1 2 4 と固定子 2 5の固定鉄心 2 7 とはいずれも軸方向を中心に放射状に配設した薄板で構成してい る。 このため、 薄板の延展方向と磁束方向が一致するため透磁率が 高まるとともに、 鉄心内に発生する誘導電流が抑制され、 損失が減 少する。

加えて本実施の形態では、 可動子 1 2 1 を支持する可動軸 1 2 6 A , 1 2 6 B、 固定子 2 5の外周を支持する枠体 2 8、 フレクシャ ベアリ ング 1 2 8 A， 1 2 8 Bは非磁性体であるステンレスで構成 されている。 このため、 固定鉄心 2 7から枠体 2 8、 フレクシャべ ァリ ング 1 2 8 A , 1 2 8 Bを経て可動軸 1 2 6 A , 1 2 6 Bを迂 回する磁束の漏れが防止される。 これにより漏れ磁束による誘導電 流の発生が防止され、 モータの効率低下が防止される。 なお、 ブラ スティ ックなどステンレス以外の非磁性材料をこれらの部分に用い ても、 同様の効果が得られる。

可動子 1 2 1 の可動鉄心 1 2 4は円筒状の芯部 1 2 1 Aを軸とし て、 周囲に放射状に同じ幅を有する薄板を配置しているため、 容易 に円筒形状に形成することができる。

さらに、 可動子 1 2 1の芯部 1 2 1 Aは鉄系材料で形成されてい るため、 磁束ループの磁路の一部として作用するので、 可動子 1 2 1 を軽量化しながら効率向上を図るこどができる。

また、 構造体としての強度や、 磁束ループの磁路としての寄与が 小さい芯部 1 2 1 Aの中心付近は中空としているので、 可動子 1 2 1が軽量化される。

さらに、 可動子 1 2 1 の往復距離の最大値は、 概ね可動子 1 2 1 と固定子 2 5の長さの差と一致している。 これにより、 可動子 1 2 1 のマグネッ ト 3 5 A , 3 5 Bが固定子 2 5 の外側に飛び出し固定 子 2 5内部に引き戻す磁気吸引力が作用することに起因してモータ 推力が低下することが防止されている。

なお、 本実施の形態のフレクシャベアリ ングは、 板状の弾性体に 渦巻状のアームを有するが、 他の形状であってもよい。

また、 本実施の形態の構成をリニアモータとして説明したが、 ま つたく同一構成で往復運動を電流に変換する発電機としても利用可 能である。

また、 リ ング状に巻いたマグネッ トワイヤ 2 6 A , 2 6 Bを直列 に結線したが、 並列に結線してもよい。

(実施の形態 8 )

図 1 5 は、 本発明の実施の形態 8 によるリニアモー夕の断面図で ある。 略円弧状の断面形状を持つマグネッ ト 1 2 9 A， 1 2 9 B , 1 2 9 C、 1 2 9 Dが可動鉄心 1 2 4の内部に配設され可動子 1 2 2 と一体化している。これ以外の構成は実施の形態 7 と同じである。 本実施の形態は実施の形態 7 と同様の効果を奏する。 さらに、 マ グネッ ト 1 2 9 A， 1 2 9. B , 1 2 9 C、 1 2 9 Dが可動子 1 2 1 の表面に露出していないため、 磁性体との吸引力が小さい。 このた め、 磁性体との組み立てが容易となるなど、 取り扱いが容易となり、 量産性や生産性が大幅に向上する。 この構成は実施の形態 1 と組み 合わせてもよい。

(実施の形態 9 )

図 1 6は、 本発明の実施の形態 9によるリニアモ一夕の断面図で ある。

コイルばね （以下、 ばね） 1 3 0 A， 1 3 0 Bは、 一端が可動子 1 2 1 に連結された可動軸 1 2 6 A, 1 2 6 Bにそれぞれ係止され、 他端が枠体 2 8 に固定されたばねホルダ （以下、 ホルダ） 1 3 1 A, 1 3 1 Bにそれぞれ係止されている。 ばね 1 3 O A, 1 3 O Bの組 み付け時の長さ （L ) は自然長 （H) よりも短く、 その圧縮寸法 （H - L ) は可動子 1 2 1 の揺動距離、 即ちス トローク （ S ) の 1 Z 2 以上となっている。 すなわち可動子 1 2 1はばね 1 3 O A, 1 3 0 Bにより両側から押圧されている。

ばね 1 3 0 A, 1 3 0 Bは、 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A, 1 2 8 Bと併せた総和のばね定数として、 可動子 1 2 1 との質量の関 係で決まる共振周波数を決定する。

往復動する可動子 1 2 1、 可動軸 1 2 6 A, 1 2 6 B、 ばね 1 3 0 A, 1 3 0 B、 固定子 2 5等、 全ての構成部品は、 枠体 2 8 とホ ルダ 1 3 1 A， 1 3 1 Bで構成された略密閉空間 （以下、 空間） 1 3 1 C内に収納されている。

以上のように構成されたリニアモー夕について、 以下その動作を 説明する。 リ ング状のマグネッ トワイヤ 2 6 A , 2 6 Bに交流電流を通じる と、 実施の形態 7 と同様の原理で、 可動子 1 2 1が往復動作する。 例えば、 可動子 1 2 1が矢印 Yの方向に移動した際には、 ばね 1 3 0 Aが撓みばね 1 3 0 Aに第 1の反発力が蓄えられる。 次に電流の 流れ方向が変り、 可動子 1 2 1が矢印 Zの方向に移動する際には、 第 1の反発力がばね 1 3 O Aから取り出され、 可動子 1 2 1 の速度 として回収される。 同時に、 今度はばね 1 3 0 Bが撓みばね 1 3 0 Bに第 2の反発力が蓄えられる。 可動子 1 2 1が再び矢印 Yの方向 に移動する際には、 第 2の反発力がばね 1 3 0 Bから取り出され、 可動子 1 2 1 の速度として回収される。

この動作がいわゆる共振作用であり、 ばね 1 3 O A, 1 3 O Bを 用いない時と比べて、 小さい電流でス トロークが大きい往復運動を 行なう ことができる。 この時の電源の周波数を、 可動子 1 2 1、 固 定子 2 5の質量とフレクシャベアリング 1 2 8 A, 1 2 8 B、 ばね 1 3 0 A, 1 3 0 Bのばね定数とから求められる共振周波数と一致 させる。 すると、 可動子 1 2 1 と共振ばねであるばね 1 3 0 A， 1 3 0 Bからの加速度の周期が同期する。 その結果、 エネルギーロス は小さく抑えられ、 可動子 1 2 1は効率よく往復動する。

この共振周波数を高くするためには、 可動子 1 2 1 の重量の低減 や、 ばね 1 3 0 A, 1 3 0 Bゃフレクシャベアリ ング 1 2 8 A, 1 2 8 Bのばね定数を大きくする必要がある。 しかしながら、 可動子 1 2 1 の重量の低減にはモー夕としての設計限界がある。 このため 現実的にはばね定数を大きくするほうが容易な場合が多い。 そのば ね定数を大きくするために、 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A, 1 2 8 Bのばね定数を大きくすると、 ヒステリシス損失が大きくなり効 率が低下する。 具体的にはフレクシャベアリ ング 1 2 8 A， 1 2 8 Bの厚さを厚く したり、 複数枚重ねるなどを行う とこのようなこと になる。 一方、 ばね 1 3 O A, 1 3 0 Bは基本的にヒステリ シス損 失がない。 このため、 ばね 1 3 0 A， 1 3 0 Bのばね定数のみを大 きくすることで、 共振周波数を高くする設計において、 ヒステリ シ ス損失が小さく高い効率が確保することが可能である。

また、 ばね 1 3 0 A， 1 3 0 Bの組み付け時の長さ （ L ) は自然 長 （H) より も短く、 その圧縮寸法 （H— L ) は可動子 1 2 1 の揺 動距離、 即ちス ト口一ク （ S ) の 1 Z 2以上となっている。 そのた め、 可動子 1 2 1が矢印 Yの方向に最大限移動した場合でも、 ばね 1 3 0 Bの長さ （L b ) は自然長 （H) より も短い。 即ちばね 1 3 0 Bは自然長 （H) から必ず圧縮された状態にある。 同様に、 可動 子 1 2 1が矢印 Zの方向に最大限移動した場合でも、 ばね 1 3 0 A の長さ （ L a ) は自然長 （H) より も短い。 即ちばね 1 3 O Aは自 然長 （H) から必ず圧縮された状態にある。

従って、 可動子 1 2 1が往復動しても、 常にばね 1 3 0 A, 1 3 0 Bは自然長よりも圧縮された状態である。 このため、 その変形に より蓄えられるエネルギーによって、 ばね 1 3 O A, 1 3 O Bは可 動軸 1 2 6 A, 1 2 6 Bとホルダ 1 3 1 A, 1 3 1 Bとの間に撓ん だ状態で係止される。 その結果、 リニアモータは常に効率の良い共 振運動を繰り返し行う。 またばね 1 3 0 A， 1 3 0 Bは、 特別な固 定部を用いなく とも、 脱落することも無い。

さらに、 往復動する可動子 1 2 1、 可動軸 1 2 6 A, 1 2 6 B、 ばね 1 3 0 A, 1 3 0 B、 固定子 2 5等、 全ての構成部品は、 空間 1 3 1 C内に収納されている。 このため、 可動子 1 2 1、 可動軸 1 2 6 A, 1 2 6 B、 ばね 1 3 0 A , 1 3 0 Bの動きに伴う騒音が空 間 1 3 1 C内にとどめられる。 すなわち外部に騒音が伝わることが 低減され、 遮音効果が得られる。

また、 可動子 1 2 1 の可動鉄心 1 2 4 と固定子 2 5 の固定鉄心 2 7 はいずれも軸方向を中心に放射状に配設した薄板で構成されてい る。 このため、 構成部品が振動することで、 振動に起因する薄板な どからの騒音が発生することもあるが、 この騒音も遮音される。 尚、 本実施の形態においては、 ばね 1 3 0 A , 1 3 0 Bを同じば ね定数のばねとしているが、 ばね定数や寸法が異なるコイルばねを 組み合わせたとしても、 同様に実施可能である。 実施の形態 1 によ る板ばねを用いたリニアモ一夕と本実施の形態におけるコイルばね とを組み合わせて共振ばねを構成してもよい。

(実施の形態 1 0 )

図 1 7は、 本発明の実施の形態 1 0 によるリニアコンプレッサの 断面図である。 フレクシャベアリング 1 2 8 A， 1 2 8 Bの外周部 は、 ばねホルダ （以下、 ホルダ） 1 3 1 A, 1 3 1 Bと、 固定子 2 5 を支持している枠体 2 8 とで挟み込んで固定されている。 また、 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A, 1 2 8 Bの内周部は、 可動子 1 2 1 に連結された可動軸 1 2 6 A， 1 2 6 Bとばねアダプタ （以下、 アダプタ） 1 3 2 A， 1 3 2 Bとに係止されている。

コィルばね （以下、 ばね） 1 3 0 A， 1 3 0 Bは、 可動子 1 2 1 と固定子 2 5 とからなるリニアモ一タ 1 3 7 を挟んで両端面側に配 置されている。 さらにばね 1 3 O A， 1 3 0 Bは、 アダプタ 1 3 2 A , 1 3 2 Bとホルダ 1 3 1 A， 1 3 1 B との間に撓んだ状態で係 止され、 特別な固定部は用いていない。 ただ、 アダプタ 1 3 2 A， 1 3 2 Bとホルダ 1 3 1 A, 1 3 1 Bとの中央のばね 1 3 0 A, 1 3 0 Bとの当接面には、 ばね 1 3 0 A , 1 3 O Bを係止するために、 僅かな段が設けられている。

シリ ンダ 5 1 は、 ホルダ 1 3 1 Bに固定されており、 シリ ンダ 5 1 にはシリ ンダカバー 1 3 4が固定されている。 アダプタ 1 3 2 B は、ポールジョイント 6 1 を介してピス トン 5 2 と連結されている。 ピス トン 5 2はばねアダプタ一 1 3 2 Bに対して自由に傾斜、 回転 することが可能である。 圧縮室 4 8は、 ピス トン 5 2 とシリンダ 5 1 とで構成されている。

以上のように構成されたリニアコンプレッサにおいて、 以下その 動作を説明する。

リニアモ一夕 1 3 7 のマグネッ トワイヤ 2 6 A, 2 6 Bに交流電 流を流すと、 可動子 1 2 1 は固定子 2 5に対して往復動する。 その 駆動力が可動軸 1 2 6 B、 アダプタ 1 3 2 B、 ポールジョイント 6 1 を介してピス トン 5 2に伝達され、 ピス トン 5 2が可動子 1 2 1 と一体となって往復動する。 そしてこのピス トン 5 2の往復動によ り、 圧縮室 4 8内に吸入された冷媒ガスを順次圧縮し、 外部の冷凍 サイクルへ吐出する。

この時、 実施の形態 9 にて説明した通り、 リニアモータ 1 3 7 に 通電する電源の周波数を、 可動子 1 2 1、 固定子 2 5の質量と、 ば ね 1 3 0 A, 1 3 0 B、 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A, 1 2 8 B のばね定数から求められる共振周波数と一致させることが好ましい, これにより、 可動子 1 2 1 と共振ばねであるばね 1 3 0 A, 1 3 0 Bからの加速度の周期が同期される。 その結果、 エネルギーロスは 小さく抑えられ、 可動子 1 2 1が効率よく往復動する。

また、 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A, 1 2 8 Bが可動子 1 2 1 の両側を支持しているため、 すべり軸受などの支持機構を使用する 場合などと比べて、 可動子 1 2 1 の揺動に伴う摺動損失は発生しな い。 さらに、 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A , 1 2 8 Bの半径方向 に必要な剛性も小さいので、フレクシャベアリ ングの枚数を減らす、 厚さを薄くする、 アーム数を減らすなど、 低剛性に設計できる。 こ れによりフレクシャベアリ ング 1 2 8 A, 1 2 8 Bが変形する際の ヒステリシス損失が最小限に抑えられ、 高い効率が得られる。

さらに、 フレクシャベアリ ング 1 2 8 A， 1 2 8 Bが可動子 1 2 1 の半径方向に作用する磁気吸引力を全て両側で支持している。 こ のため、可動子 1 2 1 と固定子 2 5 との間で発生する磁気吸引力が、 ビス トン 5 2 とシリ ンダ 5 1 との側圧となって作用せず、 摺動損失 が発生しない。 この磁気吸引力とは、 可動子 1 2 1.が固定子 2 5に 対して半径方向に引き寄せられる力である。 このため、 摺動損失が 低減され、 コンプレッサが高効率化されるとともに、 摺動部の信頼 性も大幅に向上する。 また、 アダプタ 1 3 2 Bとピス トン 5 2 との 間にポールジョイント 6 1 を配設してもピス トン 5 2が支持され、 可動子 1 2 1 の往復動運動はピス トン 5 2 に伝達される。そのため、 シリ ンダ 5 1 内をピス トン 5 2が往復動する際には、 シリ ンダ 5 1 の摺動部に対して軸傾斜がほとんどない状態で揺動するよう、 ポー ルジョイント 6 1 により ピス トン 5 2が傾斜する。

従って、 可動子 1 2 1 とシリ ンダ 5 1 との軸心がずれたり、 軸が 傾斜して組み立てられても、 ピス トン 5 2 とシリ ンダ 5 1 との軸心 が合うように、ポールジョイント 6 1が軸ずれや軸傾斜を吸収する。 このため、 部品や部品組み立て精度を向上させることなく、 シリ ン ダ 5 1 とピス トン 5 2 との間の側圧低減により摺動損失が低減され 高効率なコンプレッサが得られる。

なお、 本実施の形態では可動子 1 2 1 の揺動方向をほぼ水平に構 成している。 このため、 実施の形態 2 と同様にモータ内にシリ ンダ が配置される従来のリニアコンプレッサに比べ、直径が小さくなる。

(実施の形態 1 1 )

図 1 8は、 本発明の実施の形態 1 1 によるリニアコンプレッサの 要部断面図である。 本実施の形態は、 実施の形態 1 0の構成におい て、 ポールジョイントに代わって実施の形態 3で説明した可倒ロッ ド （以下、 ロッ ド） 7 2 を適用し、 実施の形態 4で説明したガスべ ァリ ング 8 2 とを適用した構成である。

ロッ ド 7 2 は、 強度などの面から、 ステンレスやアルミニウムな どの材料からなり、断面形状が円形の比較的細い部位を有している。 この細い部位を有することで、 ロッ ド 7 2は軸方向に対して傾斜し た方向に弾性変形の範囲内で倒れることが可能である。

シリ ンダカバー 1 3 4内の高圧室 1 3 4 Aに吐出された冷媒ガス の多くは、 Dライン 1 4 1 を経由してコンプレッサの外に吐出され る。 その一部はシリ ンダ 1 4 2 A内に設けられた複数のガス通路 8 1 Bを経由してピス トン 1 3 9 Aとシリ ンダ 1 4 2 Aとの摺動部に 導かれ、 ガスベアリ ング 8 2 を形成している。 このため実施の形態 4と同様に潤滑油は使用していない。

高圧室 1 3 4 A内には、 吐出バルブ機構 （以下、 バルブ） 1 4 4 と、 バルブ 1 4 4をシリ ンダ 1 4 2 Aに付勢している吐出スプリ ン グ （以下、 スプリ ング） 1 4 5 とが配設されている。

第 2吸入管 1 4 6の一端 1 4 6 Aは、 ばねホルダ 1 3 1 B内で、 シリ ンダ 1 4 2 Aの反圧縮室側近傍に開口しており、 他端 1 4 6 B は密閉ケーシング 4 1 内に開口している。 吸入路 1 3 9 Bは、 ピス トン 1 3 9 A内に設けられており、 吸入バルブ機構 （以下、 バルブ）

1 3 9 Cはピス トン 1 3 9 Aの圧縮室 4 8側に取り付けられている 以上のように構成されたリニアコンプレッサについて、 以下その 動作を説明する。

フレクシャベアリ ング 1 2 8 A , 1 2 8 Bは、 可動子 1 2 1 の半 径方向に作用する磁気吸引力を全て、 両側から支持している。 この ため、 可動子 1 2 1 の往復動運動をピス トン 1 3 9 Aに伝達する部 材が磁気吸引力を支持する必要はなく、軸方向の剛性のみ求められ、 半径方向の剛性は小さくてよい。 そのため、 ピス トン 1 3 9 Aと可 動子 1 2 1 との連結に、 可倒ロッ ド 7 2を使用することができる。 これにより、可動子 1 2 1 とシリ ンダ 1 4 2 Aとの軸心がずれたり、 傾斜していても、 ピス トン 1 3 9 Aとシリ ンダ 1 4 2 Aの軸心が合 い、 軸傾斜もない状態となるようにロッ ド 7 2が傾いたり橈んだり する。 このため、 部品精度や部品組み立て精度の不具合が吸収され る。

従って、 部品や部品組み立て精度を向上させることなく、 シリ ン ダ 1 4 2 Aとピス トン 1 3 9 Aとの間の側圧が低減され、 摺動損失 が低減する。 このため、 高効率なコンプレッサが得られるとともに、 摺動部の信頼性も更に向上する。

さ らに、 ロッ ド 7 2は、 ポールジョイント機構などと比べて構造 が簡単である上に、 ボールジョイント機構のように僅かな摺動部も ないため、 摺動損失も小さく且つ連結機構としての信頼性も高い。

また、 高圧室 1 3 4 Aに吐出された冷媒ガスの一部が、 シリ ンダ

1 4 2 A内に設けられた複数のガス通路 8 1 Bを経由して、 ピス ト ン 1 3 9 Aとシリ ンダ 1 4 2 Aとの摺動部の微少隙間に導かれる。 これによりガス膜が形成され、 ガスベアリ ング 8 2が構成され、 ピ ス トン 1 3 9 Aとシリンダ 1 4 2 Aとが非接触状態になる。

ガスベアリ ング 8 2は、 いかに少ないガス量、 低いガス圧で非接 触化を実現できるかを評価されることが一般的である。 一方、 ガス 通路 8 1 Bの形状、 寸法、 配設位置などによって、 ガスベアリ ング 8 2の性能は大きく変化する。 そこで、 少なく ともガス通路 8 1 B の一部に、 φ 3 0 から Φ 2 0 0 mレベルの断面積に相当する 微小な断面積部を配設することが望ましい。 この構成では、 潤滑油 が存在すると、 この微小な断面積部が潤滑油で詰まつて冷媒ガスが 流れず、 ガスべアリ ング 8 2が機能しない。 そのため、 本実施の形 態では潤滑油を使用せずガスベアリング 8 2のみを用いる。

以上のように、 ピス トン 1 3 9 Aとシリ ンダ 1 4 2 Aとを非接触 状態にできることで、 ピス トン 1 3 9 Aとシリ ンダ 1 4 2 Aとの間 の摺動損失がほぼ零にまで低減される。 また、 摺動部の摩耗が著し く低減され信頼性が大幅に向上する。 運転周波数が高く摺動損失が 大きいコンプレッサであるほど、この構成を適用する効果は大きい。

また、 本実施の形態では潤滑油を使用しないオイルフリーの構成 であるので、 実施の形態 4と同様の効果を奏する。

上記の通り摺動損失はほぼ零に低減される。 一方、 ピス トン 1 3 9 Aとシリ ンダ 1 4 2 Aとの摺動部に冷媒ガスを導くために、 摺動 部の漏れ損失が増大し、 また圧縮した高圧ガスをガスベアリ ング 8 2 として使用するため圧縮損失も増大する。 しかしながら、 上述し たガスベアリ ング 8 2の設計ノウハウなどをもとに、 その損失の低 減も設計要素として可能である。 (実施の形態 1 2 )

図 1 9は、 本発明の実施の形態 1 2 によるリニアコンプレッサの 要部断面図である。 本実施の形態は、 実施の形態 1 1 の構成におい て、 ガスベアリ ングに代わって実施の形態 5で説明した自己潤滑性 を有する材料と実施の形態 6で説明したセラミ ック材料とをそれぞ れピス トンとシリ ンダ一とに適用した構成である。 すなわち、 ビス トン 1 3 9 Dには自己潤滑性を有する材料 1 4 7 Aを使用し、 シリ ンダ 1 4 2 Bにセラミックス系材料 1 4 7 Bを使用している。 その ため、 自己潤滑性の効果やセラミックス系材料 1 4 7 Bの耐摩耗性 により、 潤滑油を使用しなくても摺動部の摩耗が防止され、 信頼性 が確保される。

また、 密閉ケーシング 4 1 内に吸入された冷媒ガスは、 第 2吸入 管 1 4 6 を介してシリンダ 1 4 2 Bの反圧縮室側近傍に導かれる。 そして冷媒ガスは、 シリ ンダ 1 4 2 Bの反圧縮室側、 ピス トン 1 3 9 Dの反圧縮室側、 ピス トン 1 3 9 Dに設けられた吸入路 1 3 9 A と吸入バルブ機構 1 3 9 Bとを介して、 圧縮室 4 8内に流入する。 圧縮室 4 8で圧縮された冷媒ガスは、 吐出バルブ機構 （以下、 バ ルブ） 1 4 4をシリ ンダ 1 4 2 Bに付勢している吐出スプリ ング 1 4 5の付勢力に打ち勝ってバルブ 1 4 4を開き、 高圧室 1 3 4 Aへ と吐出される。

ところで、 冷蔵庫などの冷却システムにおける過渡運転時には、 必ず運転圧力変動があり、 そういった際には、 ピス トン 1 3 9 Dが 所定のス トロークを超えて往復動することが発生する。 また、 コン プレッサの運転電流や運転電圧などを制御している場合においては. 更に制御精度や外乱対応精度などに起因して、 ピス トン 1 3 9 Dが 所定のス トロークを超えて往復動することが発生する。

本実施の形態では、 ピス トン 1 3 9 Dがバルブ 1 4 4を押し退け て揺動可能である。 そのため、 上記のような場合にでも、 押し退け 出来ない吐出バルブ機構と比べてピス トン 1 3 9 Dに掛かる衝突の 衝撃力が緩和される。 したがって、 ピス トン 1 3 9 Dの衝突時の騒 音が低減されるとともに、 バルブ 1 4 4やピス トン 1 3 9 Dの信頼 性が向上する。

(実施の形態 1 3 )

図 2 0は、 本発明の実施の形態 1 3 によるリニアコンプレッサの 断面図である。 密閉ケーシング （以下、 ケース） 4 1 内に、 可動子 1 2 1 の揺動方向が重力方向と一致するように圧縮機構部 1 4 9が 縦型に配置されている。 また圧縮機構部 1 4 9は複数のサスペンシ ヨ ンスプリ ング （以下、 スプリ ング） 1 5 0、 トップスプリ ング （以 下、 スプリング） 1 5 1 にて内部懸架、 内部支持されている。

動吸振器 1 5 2は、 ウェイ ト 1 5 3、 ばね 1 5 4、 ホルダ 1 5 5 から構成され、 ケース 4 8内の上部空間に形成されている。 ウェイ ト 1 5 3は、 単一または複数個からなり、 その形状は、 ケ一ス 4 1 内側に沿った略環状形状または略円弧形状である。 ばね 1 5 4は、 ばね 1 5 4 A， 1 5 4 B力 らなる。

組み立てられた状態またはリ二アコンプレッサが停止している状 態では、 ばね 1 5 4 A、 1 5 4 Bは共に自然長より短く、 圧縮され た状態にある。 そのためウェイ ト 1 5 3は、 ピス トン 1 3 9 Aの揺 動方向と同一方向に、 ばね 1 5 4 A、 1 5 4 Bのばね力により挟持 されてホルダ 1 5 5 に取り付けられている。 ホルダ 1 5 5の形状も 略環状形状または略円弧形状である。

ばね 1 5 4はウェイ ト 1 5 3 の移動に伴い、 ピス トン 1 3 9 Aの 揺動方向に弾性変形可能である。 さらに、 ウェイ ト 1 5 3の重量と ばね 1 5 4のピス トン 1 3 9 Aが揺動する方向のばね定数との総和 は、 それらから決まる共振周波数がリニアコンプレッサの運転周波 数と一致するように選択されている。

さらに、 シリンダ 1 4 2 Aの少なく とも一部はコイルばね （以下、 ばね） 1 3 0 B内に揷入配置されている。

本実施の形態では、 可動子 1 2 1 の揺動方向が重力方向と一致す るように縦型配置としている。 そのため、 可動子 1 2 1 の半径方向 に作用する力は、 可動子 1 2 1 と固定子 2 5 との間に作用するマグ ネッ ト 3 5 A, 3 5 Bによる磁気吸引力のみであり、 可動子 1 2 1 の重力は作用しない。よって、可動子 1 2 1 を支持し磁気吸引力を支 持しているフレクシャベアリ ング 1 2 8 A , 1 2 8 Bの半径方向の 剛性も、 可動子 1 2 1 の重力が作用しない分、 小さくすることがで きる。 これにより、 例えば安価な材料選定、 板厚の低減、 形状の簡 素化、 小型化などが可能となる。

また同様に、 シリ ンダ 1 4 2 Aとピス トン 1 3 9 Aとの摺動部に おいて、 ピス トン 1 3 9 Aへの重力による側圧が作用しないため、 その分、 摺動 ί 失が低減される。

次に、 動吸振器 5 2 による低振動化について説明する。

圧縮機構部 1 4 9 において可動子 1 2 1 は固定子 2 5に対して往 復動し圧縮を行うが、 この際、 固定子 2 5は可動子 1 2 1 の往復動 の反作用などにより、 ピス トン 1 3 9 Aの往復方向に振動する。 圧 縮機構部 1 4 9は、 スプリ ング 1 5 0 により、 ケース 4 1 内に弾性 的に懸架されており、 圧縮機構部 1 4 9の振動はスプリング 5 0 を 介してケース 4 1 に加振力として伝達する。 ケース 4 1 に伝達され た加振力により、 ウェイ ト 1 5 3 とばね 1 5 4 とからなる共振部が 励起され、 ウェイ ト 1 5 3がピス トン 1 3 9 Aの往復方向に振動す る。 この時、 スプリ ング 1 5 0からケース 4 1 に伝わる加振力と、 ウェイ ト 1 5 3の振動による作用力との大きさがほぼ等しく且つ逆 位相で作用する。 このため、 圧縮機構部 1 4 9からの加振力は動吸 振器 1 5 2からの作用力により打ち消される。

また、 ケース 4 1 の振動周波数は、 リニアコンプレッサの駆動周 波数に一致する。 このため、 リニアコンプレッサの駆動周波数と動 吸振器 1 5 2のウェイ ト 1 5 3の揺動周波数を合わせることで、 動 吸振器 1 5 2の効果が最大限に引き出され、 ケース 4 1の振動が最 大限に低減される。 共振周波数は、 ケース 4 1 とウェイ ト 1 5 3 と の質量とばね 1 5 4のばね定数とで決まる。 そこで、 リニアコンプ レッサの駆動周波数と一致するように、 ウェイ ト 1 5 3の質量とば ね 1 5 4のばね定数を選択設計することで、 最大限にケース 4 1 の 振動が低減される。

なお、 動吸振器 1 5 2 を用いない場合でも、 縦型配置とすること で可動子 1 2 1 の揺動方向とスプリング 1 5 0の伸縮方向とがとも に重力方向で一致する。 このため、 ケース 4 1 の振動方向も重力方 向となる。 したがって、 スプリ ング 1 5 0の剛性を小さくするとい う簡単な方法で、 ケース 4 1への圧縮機構部 1 4 9 の振動伝達が低 減される。 すなわち、 ピス トン 1 3 9 Aの往復方向が水平方向であ る横型配置より も、 ケース 4 1 は大幅に低振動化される。

また、動吸振器 1 5 2はケース 4 1 の上部空間に形成されている。 圧縮機構部 1 4 9のうち半径方向に最も大きく、 径方向の大きさを 決定しているのはリニアモ一夕 1 3 7であるが、 ケース 4 1 の上部 空間にはリニアモータ 1 3 7を配置していない。 そのため、 ケース 4 1の径方向の大きさに対して、 上部空間と下部空間とには、 無効 な空間が形成される。この空間に動吸振器 1 5 2 を配置することで、 ケース 4 1 を大きくすることなく、 ケース 4 1 は動吸振器 1 5 2 を コンパク トに内蔵し、 低振動化される。

特に、 リニアモータ 1 3 7 の円形形状、 ケース 4 1 の円形形状と 同様に、 動吸振器 1 5 2の形状をケース 4 1 の内側に沿った略環状 形状または略円弧形状とすることが好ましい。 これによりケース 4 1 を大きくすることなく、 動吸振器 1 5 2がコンパク 卜に内蔵され る。 さらに、 動吸振器 1 5 2のウェイ ト 1 5 3 を大きくする、 即ち 重くすることができ、 ケース 4 1 とウェイ ト 1 5 3 との質量とばね 1 5 4のばね定数とで決まる共振周波数の設計幅が大きくなる。 そ のため、 動吸振器 1 5 2でケース 4 1 の振動を低減できる駆動周波 数の幅が広くなり、 低振動で駆動できるリニアコンプレッサの運転 周波数幅が大きくなる。

さらに、 シリ ンダ 1 4 2 Aの少なく とも一部をばね 1 3 0 B内に 挿入配置している。 そのため、 ばね 1 3 0 B外にシリ ンダ 1 4 2 A を配置した時と比較して、 可動子 1 2 1 の揺動方向の大きさを小さ くすることができる。 これにより、 リニアコンプレッサとしてケー ス 4 1 を小型化でき、特に可動子 1 2 1 の揺動方向に小型化できる。

なお、 本実施の形態においては、 動吸振器 1 5 2 をケース 4 1 内 の上部空間に形成しているが、 ケース 4 1 内の下部空間に形成して も同様の効果が得られる。

また、 本実施の形態においては、 リニアモータが重力方向上方に 配置されているが、 リニアモータが重力方向下方に配置されても、 同様に実施可能である。

また、 以上説明した実施の形態における特徴は、 可能な範囲で組 み合わせることができ、 そのような形態は本発明の範疇である。 産業上の利用可能性

本発明によるリニアモー夕は、 固定鉄心とマグネッ トワイヤとを 有する固定子と、 可動鉄心とマグネッ トとを有する可動子と、 可動 子をその揺動方向に揺動自在に支持する板状の弾性部材とを有する, この構成により可動子を支持するための摺動部が不要なため、 可動 子の往復動に伴う損失を低減することができる。 またこのリニアモ 一夕を用いたリニアコンプレッサは、 高効率で信頼性も高い。

Claims

請求の範囲

1 . 固定鉄心と前記固定鉄心に係着したマグネッ トワイヤとを有 する固定子と、

前記固定子の内側に位置し、 可動鉄心とマグネッ トとを有す る可動子と、

前記可動子を、 前記可動子の揺動方向に揺動自在に支持する 板状の弾性部材と、 を備えた、

リニアモータ。

2 . 前記弾性部材は、 前記可動子を前記固定子の磁極と一定の空 隙を保ちながら前記固定子に対向させて支持する、

求項 1記載のリニアモ一夕。

3 . 前記弾性材を複数有し、 複数の前記弾性部材が前記可動子の 揺動方向両側に配置された、

請求項 1記載のリニアモータ。

4 . 前記弾性部材が板ばねからなる、

請求項 1記載のリニァモータ。

5 . 前記可動子は円筒形であり、 前記板ばねは前記可動子への取 り付け位置より前記固定子への取り付け位置へ、 同一方向に旋回し ながら伸びる複数の腕部を有する、

請求項 4記載のリニアモータ。

6 . 前記板ばねを複数有し、 複数の前記板ばねが前記可動子の揺 動方向両側に配置され、 複数の前記板ばねは、 前記可動子の軸心方 向から見て前記腕部の位置が互いに一致しない様に、 回転方向にず らして取り付けられた、 請求項 5記載のリ二ァモ一夕。

7 . 前記弹性部材が複数のアームを有するフレクシャベアリ ング からなる、

請求項 1記載のリニアモータ。

8 前記固定子の内側に形成した磁極と、 前記可動子の外周面と は 前記可動子と軸心を共有した円筒形である、

請求項 1記載のリニアモー夕。

9 一端が前記可動子に係止されたコイルばねと、

前記固定子に固定され、 前記コイルばねの他端を係止するば ねホルダと、 をさらに備えた、

マ

m求項 1記載のリニァモー夕。

1 0 . 前記可動子の揺動方向に延出形成された可動軸と、

一端が前記可動軸に係止されたコイルばねと、

前記固定子に固定され、 前記コイルばねの他端を係止するば ねホルダーと、 をさらに備えた、

請求項 1記載のリニアモータ。

1 1 . 前記可動子の揺動方向両側に前記可動子を付勢する少なく と も 2つのコイルばねと、 をさ らに備えた、

請求項 1記載のリニアモータ

1 2 . 静止状態において、 前記コイルばねの圧縮寸法が前記可動子 の揺動距離の 1 2以上である、

請求項 9 〜 1 1 のいずれかに記載のリニアモー夕。 1 3 . 前記ばねホルダは、 前記弾性部材と前記コイルばねとを内部 に収容する密閉空間を形成した、

請求項 9 、 1 0のいずれかに記載のリニアモータ

1 4 . 固定鉄心と前記固定鉄心に係着したマグネッ トワイヤ とを有する固定一子と、

前記固定子の内側に位置し、 可動鉄心とマグネッ トと を有する可動子と、

前記可動子を、 前記可動子の揺動方向に揺動自在に支 持する板状の弾性部材と、 を有するリニアモータと、 前記可動子の揺動方向に軸心を共有するシリ ンダと、 前記シリ ンダ^ Uこ往復自在に揷入され、—前記可動子と連結さ れたピス トンと、 を備えた、

リニアコンプレッサ。 1 5 . 前記固定部と前記可動部の質量と、 前記弾性部材のばね定数 とで決まる共振周波数の近傍の周波数で駆動される、

請求項 1 4記載のリニアコンプレッサ。

1 6 .前記ピス トンと前記可動子とを連結するポールジョイン トと、 をさらに備えた、

求項 1 4記載のリニアコンプレッサ

1 7 . 前記ピス トンと前記可動子とを連結する、 弾性体からなる可 倒ロッ ドと、 をさらに備えた、

請求項 1 4記載のリニアコンプレッサ。

1 8 . 前記可動子の揺動方向が水平方向である、

請求項 1 4記載のリニアコンプレッサ。 1 9 . 潤滑油フリーである、 請求項 1 4記載のリニアコンプレッサ。

2 0 . 前記ピス トンと前記シリ ンダとの摺動部をガスベアリ ングで 構成した、

請求項 1 4記載のリニアコンプレッサ。

2 1 . 前記ピス トンと前記シリ ンダとの少なく とも一方に、 自己潤 滑性を有する材料を用いた、

請求項 1 4記載のリニアコンプレッサ。

2 2 . 前記ピス トンと前記シリ ンダとの少なく とも一方に、 セラミ ック系材料を用いた、

請求項 1 4記載のリニアコンプレッサ。 2 3 . 前記可動子の揺動方向両側に前記可動子を付勢する少なく と も 2つのコイルばねと、 をさらに備えた、

請求項 1 4記載のリニアコンプレッサ。

2 4 . 前記シリ ンダの少なく とも一部を前記コイルばね内に揷入配 置した、

請求項 2 3記載のリニアコンプレッサ。

2 5 . 前記可動子の揺動方向を重力方向と一致させた、

m求項 1 4記載のリニアコンプレッサ

2 6 . 前記リニアモータと前記シリ ンダと前記ピス トンとを収納す る密閉ケーシングと、

前記可動子の揺動方向に弾性変形可能なばねと、 前記ばねに取り付けたウェイ トと、 を有し、 前記密閉 ケ一シングに取り付けられた動吸振器と、 をさらに備えた、 請求項 1 4に記載のリニアコンプレッサ。

2 7 . 前記動吸振器を前記密閉ケーシング内の上部空間、 下部空間 の少なく とも一方に有する、

請求項 2 6記載のリニアコンプレッサ。

2 8 . 前記密閉ケーシング内側の形状が略円筒状であり、 前記ゥェ イ トの形状は、 前記密閉ケーシング内側に沿った略環状形状、 略円 弧形状のいずれかである、

請求項 2 6記載のリニアコンプレッサ。