WO2005034304A1

WO2005034304A1 - ヨーク、電磁式アクチュエータ及びスターリング機関

Info

Publication number: WO2005034304A1
Application number: PCT/JP2004/010481
Authority: WO
Inventors: Shohzoh Tanaka
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2005-04-14
Also published as: CN1860658A; US20070052508A1; EP1670116A1; KR20060058138A; KR100758067B1

Abstract

　電磁式アクチュエータに使用されるヨークを、軟磁性鉄粉を成型して形成するとともに、そのヨークに渦電流損の発生を防止する欠切部を形成する。この欠切部により、渦電流の発生を防止し、アクチュエータを高効率に運転できるようにした。

Description

明細書

ヨーク、電磁式ァクチユエータ及びスターリング機関

技術分野

[0001] 本発明は、磁気回路を形成するヨーク、前記ヨークを備えた電磁式ァクチユエータ及び前記電磁式ァクチユエータを備えたスターリング機関に関する。

背景技術

[0002] 従来、電磁式 (リニア）ァクチユエータのヨークには渦電流の発生を防止するために薄板を積層した積層ヨークが使用されている。この積層ヨークは、打抜き法等により所定の形状に成型されたヨーク素板を力しめ又は接着等によって所定の枚数を積層させて製造される。その上下面は互いに平行で、側面は上下面と直角に形成されている。

[0003] 積層ヨークにコイルを卷いて電磁力を発生させるモータでは、コイルが可動子の移動方向と直行する断面内で巻かれる。従って、通常の回転モータでは、可動子を構成する各ヨーク素板は回転軸と直行する方向に回転軸方向に沿って積層され、可動子を直線運動させるリニアモータでは、可動子の運動方向と直行する方向に積層される。

[0004] 固定子又は可動子が円筒状で、この円筒の軸方向に可動子を直線運動させる円筒状のリニアァクチユエータでは、固定子又は可動子の円周方向に沿ってヨーク素板を積層する必要がある。

[0005] そこで、特開 2000— 337725号公報には、一対のコの字状のヨーク素板を複数枚積層したものを外側積層コアとし、また、短辺を切り欠いた略平鼓形状のヨーク素板を積層して構成したものを内側積層コアとし、それぞれ等中心角度 45° で配置して、外側ヨーク、内側ヨークとしたものが開示されている。それぞれの外側コアと内側コァは対向している。

[0006] し力ながら、特開 2000-337725号公報に開示されたヨークでは、ヨークでの渦電流の発生を防止できる力外側ヨーク、内側ヨーク全体では、磁気特性が場所によつて不均一であり、ヨークとしての効率が低下する。 [0007] また、特開 2002-369462号公報には、矩形状の鉄心素板（薄板）を積層して、その内周側側面を凹状に、外周側側面を凸状に湾曲させ、中心角度 45° の扇形の積層鉄心を形成する。その積層鉄心を円柱状ベース部材の外周面に取り付けることで内側ヨークとし、円柱状ベース部材上の円周方向に鉄心素板が積層されるものを開示している。また外側ヨークも可動子の外側に内側ヨークと同軸上に鉄心素板を配置してレ、るものを開示してレ、る。

[0008] 特開 2002—369462号公報に記載の内側ヨークにおいては、ヨークでの渦電流の発生を防止することができ、内側ヨーク、外側ヨークともに場所による磁気特性の大きな変化がなく均一に近い磁気特性を有している。

[0009] し力、しながら、特開 2002—369462号公報に記載のヨークのように、均一な厚みの薄板を中心軸に対して放射状に積層することは非常に困難である。また、製造されたヨークも寸法精度のばらつきが大きぐ製造後、仕上げのための修正が必要である。

[0010] また、薄板を中心軸に対して放射状に積層するのが難しぐしかも製造後の修正を必要とすることより製造に時間がかかるとともに、製造コストが増加する。また、構造が複雑であるため、耐久性及び耐衝撃性が低いという問題がある。

[0011] それに対して、 WO00/62406号公報には、電磁式リニアァクチユエータの内側ョーク又は外側ヨークに金属磁性粒子と電気絶縁性樹脂との混合物を圧縮成形することによって製造される圧縮成形体を用いるものが開示されている。このような構成とすれば、構造を簡単化できるとともに耐久性及び耐衝撃性も高いものを製造することが可能である。

[0012] また、特許文献 3には、金属磁性粒子と電気絶縁性樹脂との混合物を圧縮成形しているため、電気絶縁性樹脂によって隣接する金属磁性粒子が電気的に絶縁され、それによつて、渦電流損の発生を防止する旨が記載されている（特許文献 3実施例 6

) o

特許文献 1：特開 2000 - 337725号公報

特許文献 2：特開 2002 - 369462号公報

特許文献 3： WO00Z62406号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0013] 一方、電磁式 (リニア）ァクチユエータは高い動作効率で駆動することが望まれる。

特にスターリング機関の駆動源として電磁式リニアァクチユエータを使用し、これを冷凍機として動作させる場合には、特に動作効率が重要となる。

[0014] し力、しながら、高い動作効率で運転するためには、特許文献 3に記載されたように、金属磁性粒子と電気絶縁性樹脂との混合物を圧縮成形した程度では不十分である。すなわち、この程度では、渦電流損の発生が十分に抑制できず、高い動作効率を得ることが難しい。

[0015] そこで本発明は、より高効率で駆動する電磁式 (リニア）ァクチユエータを提供することを目的とする。また、それをスターリング機関に使用することにより、より高効率、即ち成績効率の良いスターリング機関を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0016] 上記目的を達成するために本発明は、軟磁性鉄粉を焼結して形成された、電磁式ァクチユエータに使用されるヨークであって、渦電流損の発生を防止する欠切部を備えたことを特徴とするヨークを提供する。

[0017] ここでいうヨークとは、リニアァクチユエータに使用するインナーヨーク、アウターョークに限らず、広くァクチユエータ一般に使用されるヨーク全体を意味するものであり、軟磁性鉄粉を焼結成型、圧縮成型などの成型で形成されたものである。前記欠切部とは切欠き及び溝のほか分割の間隙をも含み、前記ヨークは、周方向に分割して作製し筒状に組み合わせて形成するものを含む。このヨークによれば、良好に渦電流損の発生を防止し使用されたァクチユエータの動作効率を高効率とすることができる

[0018] 上記構成において欠切部として、一方の端面から他方の端面に向かって軸方向に延設された 1又は複数の切欠きを有するものを挙げることができる。

[0019] この構成によると、良好に渦電流損の発生を防止し高効率の電磁式 (リニア）ァクチユエータとすることが可能である。

[0020] さらに、一方の端面から他方の端面に向かって軸方向に延設された 1又は複数の切欠きを有するものに、前記他方の端面から前記一方の端面に向かって軸方向に延設された 1又は複数の切欠きをカ卩えたものを挙げることができる。

[0021] この構成によると、より良好に渦電流損の発生を防止し高効率の電磁式 (リニア）ァクチユエータとすることが可能である。

[0022] 上記構成にぉレ、て欠切部として、前記ヨークの外側面及び (又は）内側面に軸方向に延設された 1又は複数の溝 (軸心に直行する方向に深さを有する溝）を有しているものを挙げること力 Sできる。

[0023] また、本発明のヨークとして、周方向に複数のブロックに分割されており、隣り合うブロック同士は絶縁材料が挟まれた状態で接続されており、前記絶縁材料が挟まれた接続部を前記欠切部とするものを挙げることができる。

[0024] この構成によると、径の大きなヨークにおいて、周方向に分割すれば各分割部は小さなパーツとして作製できるので、場所によって磁化特性の大きな変化が生じにくぐそれだけ均一に近い磁気特性を有するヨークを提供することができる。

[0025] 上記構成のヨークが軸方向に複数分割されたもの挙げることができる。

[0026] この構成によると、ヨークが軸方向に長くなつた場合に、軸方向に分割することで各分割部は小さなパーツとして作製できるので、場所によって磁化特性の大きな変化が生じにくぐそれだけ均一に近い磁気特性を有するヨークを提供することができる。

[0027] 上記目的を達成するため本発明はアウターヨークと、前記アウターヨークの内側に対向して配置される軟磁性鉄粉を成型して形成されたインナーヨークと、前記ァウタ一ヨークに設けたコイル部と、前記アウターヨークとインナーヨークとの間に配置され前記コイル部が発生する磁束に従い往復動する永久磁石と、前記永久磁石を支持する可動子とを備えた電磁式リニアァクチユエータにおいて、上述したヨークを、前記アウターヨーク及び (又は)インナーヨークに採用していることを特徴とする電磁式ァクチユエータを提供する。

[0028] この構成によると、良好に渦電流損の発生を防止し高効率の電磁式 (リニア）ァクチユエータとすることが可能である。

[0029] 以上に記載した電磁式リニアァクチユエータは、スターリング機関に好適に使用することが可能である。これにより、成績係数の高レ、スターリング機関を提供しうる。発明の効果 [0030] 本発明によると、良好に渦電流損の発生を防止するヨーク、或いは高効率で駆動できる電磁式 (リニア）ァクチユエータ、或いは成績係数の良レ、スターリング機関を提供することが可能である。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1A]本発明に係るインナーヨークを使用したリニアァクチユエータの垂直断面図である。

[図 1B]図 1Aに示すリニアァクチユエータの水平断面図である。

[図 2A]本発明の実施例 1に係るインナーヨークの斜視図である。

[図 2B]図 2Aに示すインナーヨークの平面図である。

[図 3]本発明の実施例 2に係るインナーヨークの斜視図である。

[図 4]本発明に力かるインナーヨークをリニアァクチユエータに採用したときの欠切部の数と効率の関係を示すグラフである。

[図 5A]本発明に係るインナーヨークの他の例の斜視図である。

[図 5B]図 5Aに示すインナーヨークの平面図である。

[図 6A]本発明に係るインナーヨークのさらに他の例の斜視図である。

[図 6B]図 6Aに示すインナーヨークの平面図である。

[図 7]本発明に係るインナーヨークのさらに他の例の斜視図である。

[図 8]図 7に示すインナーヨークをシリンダに取り付けた状態の側断面図である。

[図 9]図 2Aに示すインナーヨークを軸方向に連結した状態の斜視図である。

[図 10]本発明のスターリング機関の断面図である。

符号の説明

[0032] A リニアァクチユエータ

1 インナーヨーク

2 シリンダ

22 ピストン

3 可動子

3a 永久磁石

4 アウターヨーク 5 コイル

11c一 18c 欠切部

l id— 16d 欠切部

l ie— 16e 欠切部

l lf一 18f 欠切部

発明を実施するための最良の形態

[0033] 以下に本発明の実施の形態 1を図面を参照して説明する。図 1Aは本発明のリニアァクチユエータの一例の断面図である。図 1Bに図 1Aに示すリニアァクチユエータの平面図を示す。

[0034] 図 1A、図 IBに示すリニアァクチユエータ Aは、円筒形状を有するインナーヨーク 1 と、円筒状インナーヨーク 1の円筒部 10の内周面 100に挿入されるシリンダ 2と、インナーヨーク 1の外側にインナーヨーク 1とは非接触に配置される可動子 3と、可動子 3 のさらに外側に、インナーヨーク 1及び可動子 3と非接触に配置されるアウターヨーク 4と、アウターヨーク 4の内周面の溝部 41に配置されるコイル 5とを有している。インナ一ヨーク 1、シリンダ 2、可動子 3、アウターヨーク 4及びコイル 5はシリンダ 2の中心軸 S を軸心として配置されてレ、る。

[0035] インナーヨーク 1はシリンダ 2に固定されており、その固定方法は、インナーヨーク 1 とシリンダ 2の接触部分に接着剤、粘着テープ等の接着手段にて接着固定するものを例示できる。ここでは、接着剤によって固定するものを採用している。

[0036] インナーヨーク 1は円周方向に不連続な部分である欠切部 11一 16を等中心角度間隔（ひ = 60° )で 6個有している。インナーヨーク 1の欠切部 11一 16は電気を流さなレ、状態 (絶縁状態)又は電気抵抗が非常に高レ、状態（略電気を通さなレ、状態）になるように形成されている。

シリンダ 2の内側 21には、可動子 3に連結され、リニアァクチユエータ Aにて往復運動させられるピストン 22が備えられている。ピストン 22は、シリンダ 2の内側面 210とはガス膜または油膜を介して摺動するように配置されている。

[0037] 可動子 3は有底（底壁に穴あり）の円筒形状を有しており、開いた端部側 31には、永久磁石 3aが取り付けられている。また、閉じた端部側 32の中心部 321の内側に、可動子 3とピストン 22を連結する連結部材 33が備えられている。連結部材 33は軸 S を中心軸とする円柱形状を有している。

[0038] 図 1Bをみればわかるようにインナーヨーク 1の隣り合う欠切部 11一 16で区切られる部分 111— 116、独立した永久磁石 3a及びアウターヨーク 4はシリンダ 2の半径方向に対向関係に配置されてレ、る。

[0039] 永久磁石 3aは 6個の独立した永久磁石 3aであり、独立した永久磁石 3aはインナーヨーク 1の外側にインナーヨーク 1に接触しないように、且つ、インナーヨーク 1の隣り合う欠切部 11一 16で区切られた部分 111一 116と 1対 1で対向するように（隣り合う永久磁石同士間隙をあけて)配置される。すなわち、独立した永久磁石 3aは等中心角度間隔で配置される。

[0040] アウターヨーク 4も、永久磁石 3aと同様 6個の独立したアウターヨークを有しており、それぞれ独立したアウターヨーク 4は永久磁石 3aの外側に永久磁石 3aに接触しないように、且つ、円周上に等中心角度間隔で配置された永久磁石 3aと対向するように配置される。

[0041] コイル 5は図示を省略した電源に接続されており、電源より一定の振幅かつ一定周期で向きが変わる電流が流される。コイル 5に電流が流されることでコイル回りに磁界が発生する。

[0042] リニアァクチユエータ Aは、コイル 5に電流を流すことで磁界を発生させ、インナーョーク 1とアウターヨーク 4の間に発生する磁界の磁束密度と永久磁石 3aの磁束密度を重ね合わせることで、磁束密度に粗及び密になる部分を生じさせて、そのときに働く力を利用して動作させるものである。リニアァクチユエータ Aの場合、インナーヨーク 1 、アウターヨーク 4及びコイル 5は固定であるので、永久磁石 3a及び永久磁石 3aが取り付けられている可動子 3が作動する。さらには可動子 3に固定された連結部材 33を介してピストン 22が作動する。

[0043] また、コイル 5の電流の向きを所定の周期で切り替えることで、可動子 3、永久磁石 3 a及び可動子 3に連結部材 33を介して連結されたピストン 22は電流の周期から決定される周期で往復運動する。

[0044] 図 2Aに本発明に係るインナーヨークの一例の上面斜視図を示す。図 2Bに図 2Aに示すインナーヨークの平面図を示す。

[0045] 図 2A、図 2Bに示すインナーヨーク Idは、円筒形状を基礎としており、欠切部としてその軸方向の一端面から他端面に向かって延設された切り欠きが、円周方向に等中心角度（ひ）間隔で 6箇所（ひ = 60° )設けられたものである。このインナーヨーク Id は軟磁性鉄粉と樹脂とを焼結成型によって焼き固めたものであり、軟磁性鉄粉としては、鉄、鉄'シリコン、鉄'ニッケル、鉄'コバルト合金、鉄'アルミ等を用いることが可能であり、また、樹脂材料としては、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることが可能である。

[0046] インナーヨーク Idは、図面内上面側に切り欠き l id 16dを有している。切り欠き 1 Id 16dは互いに同じ長さであり、インナーヨーク Idの軸方向長さの半分よりも長く形成されている。切り欠き l id 16dを設けたことで、渦電流が発生しにくい。このことにより、渦電流による影響を受けにくぐより、効率の高いインナーヨークを作製することが可能である。本実施例においては切り欠きを円周方向に等中心角度間隔で 6箇所に設けたものを例示している力それに限定されるものではなぐインナーョークとして高い効率を保てるもの（実験によれば図 4に示すごとく 8箇所)を広く採用すること力 Sできる。

[0047] 本実施例において切り欠きの長さはインナーヨーク Idの軸方向長さの半分の長さよりも長いものを例示している力それに限定されるものではなぐインナーヨークとして高い効率を保てるものを広く採用することができる。他端側は周状に連結された形状をしているので、インナーヨークを周方向に等角度間隔で複数ブロックに分割して形成し、それを後ほど接合するものと比較すると、焼結する際の成型過程で切り欠きを設けることが可能であるため、製造が容易であり、かつ高精度である。

[0048] 図 3にインナーヨークのさらに他の例の上面側斜視図を示す。

[0049] 図 3に示すインナーヨーク leは、図 2A、図 2Bに示すインナーヨーク Idにおいて隣り合う欠切部として切り欠きが、互いに両端面に交互に設けられているものである。

[0050] つまり、図 3のインナーヨーク leにおいて、第 1切り欠き l ieは図面内上側端面 lUe に設けられており、第 1切り欠き l ieの隣の切り欠き第 2切り欠き 12e及び第 6切り欠き 16eは図面内下側端面 lLeに設けられている。すなわち、インナーヨーク leは、第 1 切り欠き l le、第 3切り欠き 13e、第 5切り欠き 15eは上側端面 lUeに、第 2切り欠き 1 2e、第 4切り欠き 14e、第 6切り欠き 16eは下側端面 lLeに設けられている。

[0051] このことにより、インナーヨーク Idは図面内下側端部に閉じた円形断面を有する部分を備えており、渦電流が発生する可能性があるが、本実施例のインナーヨーク le においては、閉じた円形断面を有する部分を備えていないので渦電流がより発生しにくい。また、このように形成しても、焼結する際の成型過程で切り欠きを設けることが可能であるため、製造が容易であり、かつ高精度である。

[0052] 図 4にインナーヨークの欠切部の数とモータ効率の関係のグラフを示す。

[0053] 図 4に示すグラフの横軸はインナーヨークの欠切部の個数、縦軸はモータ効率である。図 4に示すグラフを見ると欠切部が増加すると共にモータ効率は上昇していき、欠切部が 8を越えたあたりでピークとなり、その後は徐々に効率が低下していく。このことは、欠切部は 8個のときが最もモータの効率が高くなることを示している。

[0054] 図 5Aに本発明に力かるインナーヨークの他の例の斜視図示す。図 5Bに図 5Aに示すインナーヨークの平面図を示す。図 5A、図 5Bに示すようにインナーヨーク Ifは円筒形の外周面 lOlfに欠切部として溝部 l lf一 18fを備えていてもよい。溝部 l lf一 1 8fの深さは強度的に許される範囲でインナーヨーク lcの厚みに近い深さのものが好ましく等中心角度 =45° )に 8個備えられている。溝部 l lf一 18fは円筒形の軸方向の全長にわたって形成されており、溝部 l lf一 18fが形成されていることによつて、渦電流の発生を抑制している。

[0055] また、インナーヨーク Ifでは溝部 l lf一 18fがインナーヨーク Ifの軸方向の全長にわたって形成されているものを例示している力それに限定されるものではなく両側の平面側から所定の長さだけ延びるものや、両端部まで達していないもの等、インナーク内に渦電流が発生するのを抑制する効果のある形状を広く採用することが可能である。また、内周面にも設けると渦電流の抑制効果が向上する。

[0056] さらに、インナーヨーク Ifの溝部 l lf一 18fはインナーヨーク Ifの軸と垂直な方向の断面形状が略矩形であるがそれに限定されるものではなぐインナーヨーク内に渦電流が発生するのを抑制する効果のある形状を広採用することが可能である。 [0057] 図 6Aにインナーヨークのさらに他の例の斜視図を、図 6Bに図 6Aに示すインナーョークの平面図を示す。

[0058] 図 6A、図 6Bに示すインナーヨーク lcは、円周方向に等中心角度間隔で 8分割されている。インナーヨーク lcの各分割部 11c一 18cは、それぞれ同じ鉄粉と樹脂の配合比率で焼結成型されたものである。各分割部 1 lc一 18cをそれぞれ焼結成型したものを組み合わせることで、インナーヨーク lcの場所による特性の大きな変化がなくなり、より均一な磁気特性を有するインナーヨークとすることができる。

[0059] 本実施例では、図 4に示すグラフに基づいて最もモータの効率の高い分割数として 8を採用しているがそれに限定されるものではなぐ均一な磁気特性を有して作製できる分割数を広く採用することができる。また、必ずしも等分割でなくてもよい。各分割部の間に不導体又は電気抵抗の高い物質を挟むことでより高度に渦電流損を防ぐことができる。

[0060] 図 7に本発明に力かるインナーヨークのさらに他の例の斜視図を示す。

[0061] 図 7に示すインナーヨーク lbは、リニアァクチユエータの往復動のストロークが長く、インナーヨーク lbが軸方向に長くなつたものを示している。インナーヨーク lbは、軟磁性鉄粉と樹脂を混合したものを焼結成型して作製する。このとき、インナーヨーク 1 bは大型であるので、鉄粉と樹脂が均一に混ざり合わずに場所によって磁気特性が偏ることがありえる。そこで、インナーヨーク lbを軸 S1方向に第 1部材 l ibと第 2部材 12bとに 2分割して、それぞれ同じ鉄粉と樹脂の配合比率にて焼結成型したものを組み合わせる。これによつて、インナーヨーク lbの場所による特性の大きな変化が略なくなり、より均一な磁気特性を有するインナーヨークを作製することが可能である。

[0062] 第 1部材 l ib及び第 2部材 12bは、図面内上部端面 l l lb、 121bに係合凸部 113 b、 123b,下き端面 112b、 122b (こィ系合回き I 14b、 124bをそれぞれ有してレヽる。第 2部材 12bの係合凸部 123bを第 1部材 l ibの係合凹部 114bに揷入し係合することで、第 1部材 l ibの中心軸 Sibと第 2部材 12bの中心軸 S2bがー致するとともに周方向の位置が一致するように連結することができる。すなわち、第 1部材 l ibと第 2部材 12bを連結することで、第 1部材 l ibと第 2部材 12bの軸方向長さをカ卩えた円筒形のインナーヨーク lbを形成することができる。 [0063] 図 8に図 7に示すインナーヨークをシリンダに取り付けた状態の側断面図を示す。

[0064] インナーヨーク lbはシリンダ 2bに固定リング 21b、押えリング 22b及び押えねじ 23b によって固定されている。

[0065] シリンダ 2bは下部にインナーヨーク lbを揷通したときに第 2部材 12bの下部端面 12

2bと面接触するつば部 24bが形成されている。またシリンダ 2bには、第 1部材 l ibの上部端面 11 lbの高さよりわずかに上の部分に全周にわたつて形成される溝 25bを有している。

[0066] インナーヨーク lbをシリンダ 2bに揷通し、インナーヨーク lbの第 2部材 12bの下部端面 122bがつば部 24bに接触した状態で、インナーヨーク lbの第 1部材 l ibの上部端面 111bを覆うように押えリング 22bが配置される。押えリング 22bには、等中心角度間隔に雌ねじ孔 221bが備えられており、雌ねじ孔 221bに押えねじ 23bが螺合されている。

[0067] また、押えリング 22bを配置した後に、シリンダ 2bの溝 25bに固定リング（例えば Cリング） 21bを挟着固定する。このとき押えリング 22bは固定リング 21bによってシリンダ 2bより抜けないようになつている。ここで、押えねじ 23bを回動させると、押えねじ 23b はインナーヨーク lbの上部端面 111bを押えるように作用すると共に、押えリング 22b を上部に持ち上げるように作用する。このとき、押えねじ 23bの先端 231bでインナーヨーク lbの上部端面 11 lb上に支えられた状態で押えリング 22bが上昇し、固定リング 2 lbと接触する。

[0068] さらにそれ以上押えねじ 23bを回動していくと、押えリング 22bが固定リング 21bを持ち上げ、固定リング 21bの上面が溝 25bの上側面を押圧することにより、押えリング 22bに螺合されている押えねじ 23bを介してインナーヨーク lbの上部端面 11 lbを押さえつける。これによつてインナーヨーク lbを固定することが可能である。ここで、押えリング 22bはある程度弾性変形するものが望ましぐそれには限定されないが樹脂製のものを採用している。

[0069] 図 9に図 2Aに示すインナーヨークを軸方向に連結したものの斜視図を示す。

[0070] また例えば、図 9に示すように欠切部として切り欠きを有するインナーヨーク Idを軸方向に重ねて連結する場合、第 1部材 1 da欠切部 11 da— 16daと第 2部材 1 db欠切部 l ldb— 16dbとが軸方向に一直線に並ぶように配置される。また、図 5に示すような外周面に設けられた溝を欠切部とするインナーヨーク Ifや周方向に分割されるインナーヨーク lcにおいても同様である。

[0071] 本実施例では軸方向に 2つ連結したものを例示しているがそれに限られるものではなぐ所望の長さに応じて連結数を任意に設定できる。また、本実施例では係合凸部及び係合凹部が円周上に 4つ配置されたものを示しているが、それに限定されるものではない。

[0072] 本実施例では第 1部材 l ibの下部端面 112bの係合凹部 114bと第 2部材 12bの上部端面 121bの係合凸部 124bとを係合することで第 1部材 l ib及び第 2部材 12bを連結するものを例示しているが、それに限定されるものではなぐ接着剤による接着、溶接等の接合方法を広く採用することができる。

[0073] 次に、本発明の実施の形態 2として、スターリング機関に上記実施の形態 1に記載したリニアァクチユエータを使用した場合について説明する。図 10はスターリング機関を冷凍機として使用する装置 (以下、スターリング冷凍機と称する。）の一例を示す断面図である。このスターリング冷凍機は、耐圧容器内に配置された諸構成により、スターリングサイクルを動作させコールドヘッド 73を冷却するものである。各構成について説明すると、耐圧容器は、主に、背面空間 8側に配置されるベッセル 74Bと、作動空間 7側に配置される外筒 73Cとから形成される。ベッセル 74Bは、さらに 2つの構造体に分割されており、コールドヘッド 73側がベッセル本体 74Dであり、コールドヘッド 73側とは相対する側（以下、本明細書においては防振装置 82側と称する。 )が

耐圧容器内には、連通穴 72Aを備えて接合されたシリンダ 2及びシリンダ 2Bが配置

される。シリンダ 2, 2Bには、シリンダ 2及び 2Bの軸と同軸上で往復動可能なピストン 22及びディスプレーサ 90が揷入されており、更には、ピストン 22を駆動するリニアァクチユエータ Aがシリンダ 2の外側に備えられている。耐圧容器内は大別して 2つの空間に仕切られており、その一つは主にベッセル 74Bとピストン 22により囲まれる背面空間 8であり、他の一つは主にピストン 22、外筒 73C、及びコールドヘッド 73によって囲まれる作動空間 7である。そして、作動空間 7はディスプレーサ 90によってさらに 2 つの空間に仕切られており、ディスプレーサ 90とピストン 22の間に存在する空間が圧縮空間 9、ディスプレーサ 90とコールドヘッド 73の間に存在する空間が膨張空間 7 0である。

[0075] この圧縮空間 9と膨張空間 70はシリンダ 2Bと外筒 73Cとの間に形成された連通路 72を介して連通しており、連通路 72内には、高温側内部熱交換器 95、再生器 71、低温側内部熱交換器 96が圧縮空間 9から膨張空間 70に向かって順に配置されている。コールドヘッド 73は、銅やアルミニウムなどの高熱伝導性材料を略有底円筒状に形成されたものであり、底部 73Aがシリンダ 2Bの開口と対向し、円筒部 73Bが低温側内部熱交換器 96と対向するよう配置される。また、ウォームヘッド 98は、銅やアルミニゥムなどの高熱伝導性材料をリング状に形成したものであり、その内周が高温側内部熱交換器 95の外周と対向して配置される。

[0076] ピストン 22は、円柱状の構造体であり、その中心軸 S (図 1A参照）にロッド 2aを揷通可能な貫通穴 22aが加工され、さらには、圧縮空間 9によって圧縮された冷媒をビストン 22の外周面とシリンダ 2の間の隙間に放出しベアリング効果を持たせるガスべァリング (不図示）が備えられる。ディスプレーサ 90は、円柱状の構造体であり、圧縮空間 9によって圧縮された冷媒をディスプレーサ 90の外周面とシリンダ 2Bの間の隙間に放出しベアリング効果を持たせるガスベアリング（不図示）が備えられる。そして、このディスプレーサ 90のピストン 22配置側の面にはロッド 2aが取り付けられ、ロッド 2a はピストン 22の貫通穴 22aに揷通される。ロッド 2aのディスプレーサ 90側とは相対する側の端部には、ネジ部 2bが加工されている。

[0077] リニアァクチユエータ Aは、上述した実施の形態 1に記載したものであり、ここでは連結部材 33はピストン 22に一体化されている。アウターヨーク 4の防振装置 82側の端面には、その端面から防振装置 82側に向かって、ピストン支持パネ 97、及びディスプレーサ支持パネ 88を固定するための固定軸 24が複数本（例えば 4本）立設される。ピストン支持パネ 97は、ピストン 22を弹性的に支持するものであり、固定軸 24に固定され、穴あきボルト 28により可動子 3に接続されている。ディスプレーサ支持パネ 8 8は、ピストン 22を弹性的に支持するものであり、固定軸 24に固定され、ねじ部 2bに締結されたナット 92を介してロッド 2aと接続されている。

[0078] また、耐圧容器の軸方向のコールドヘッド 73と反対側の端部には、スターリング冷凍機の防振用の防振装置 82が配置される。防振装置 82は、ピストンの振動周波数に近い周波数に固有振動数が設定された質量体とパネ体からなり、振動エネルギーを熱エネルギーに変換し、結果的にスターリング冷凍機全体の振動を低減することができる。

[0079] 以上のような構成のスターリング冷凍機は、その圧力容器内に冷媒が封入される。

この冷媒としては水素、ヘリウム、窒素などが使用され数十気圧の高圧に封入される。そして、リニアァクチユエータ Aに交番電圧を加えると、リニアァクチユエータ Aは往復動し、それに伴ってピストン 22も往復動する。そして、ディスプレーサ 90は、ピストン 22の動作に対して 4分の 1周期程度位相が遅れた状態で往復動し、作動空間 7内でスターリングサイクルを形成する。その結果、高温側内部熱交換器 95は高温に加熱され、低温側内部熱交換器 96は低温に冷却される。そして、高温側内部熱交換器 95の熱はウォーム

ヘッド 98に伝達されて外部に放出され、低温側内部熱交換器 96にはコールドヘッド 73を介して外部から熱が供給されるようになる。つまり、コールドヘッド 73は外部から見れば非常に低温な状態となり、この低温を利用することによりさまざまな対象物を冷却することが可能となる。

[0080] このような、スターリング冷凍機においては、モータの動作効率が成績係数（いわゆる COP)に大きな影響を与える力実施の形態 1に記載したリニアァクチユエ一タを使用することにより、良好な成績係数のスターリング冷凍機を得ることができる。

上記実施例においてヨークの成型方法として、焼結成型を採用しているが、それに限定されるものではなぐ圧縮成型等の軟磁性鉄粉を成型にて作製することができる

[0081] また上記実施例においてヨークとしてインナーヨークを例示して説明した力それに限定されるものではなぐアウターヨークにも採用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 軟磁性鉄粉を成型して形成された、電磁式ァクチユエータに使用されるヨークであつて、渦電流損の発生を防止する欠切部を備えたことを特徴とするヨーク。

[2] 前記欠切部は一方の端面から他方の端面に向かって軸方向に延設された 1又は複数の切欠きを有することを特徴とする請求項 1に記載のヨーク。

[3] 前記欠切部は前記他方の端面から前記一方の端面に向かって軸方向に延設された 1又は複数の切欠きを有することを特徴とする請求項 2に記載のヨーク。

[4] 前記欠切部は前記ヨークの外側面及び (又は）内側面に軸方向に延設された 1又は複数の溝を有してレ、ること特徴とする請求項 1に記載のヨーク。

[5] 前記ヨークは、周方向に複数のブロックに分割されており、隣り合うブロック同士は絶縁材料が挟まれた状態で接続されており、

前記絶縁材料が挟まれた接続部を前記欠切部とすることを特徴とする請求項 1に記載のヨーク。

[6] 前記ヨークは、軸方向に複数分割されたものであることを特徴とする請求項 1から請求項 5のレ、ずれかに記載のヨーク。

[7] アウターヨークと、前記アウターヨークの内側に対向して配置される軟磁性鉄粉を成型して形成されたインナーヨークと、前記アウターヨークに設けたコイル部と、前記ァウタ一ヨークとインナーヨークとの間に配置され前記コイル部が発生する磁束に従い往復動する永久磁石と、前記永久磁石を支持する可動子とを備えた電磁式リニアァクチユエータにおいて、

請求項 1から請求項 5の何れか一項に記載されたヨークを、前記アウターヨーク及び (又は)インナーヨークに採用してレ、ることを特徴とする電磁式ァクチユエータ。

[8] アウターヨークと、前記アウターヨークの内側に対向して配置される軟磁性鉄粉を成型して形成されたインナーヨークと、前記アウターヨークに設けたコイル部と、前記ァウタ一ヨークとインナーヨークとの間に配置され前記コイル部が発生する磁束に従い往復動する永久磁石と、前記永久磁石を支持する可動子とを備えた電磁式リニアァクチユエータにおいて、

請求項 6に記載されたヨークを、前記アウターヨーク及び (又は)インナーヨークに採用してレ、ることを特徴とする電磁式ァクチユエータ。

[9] 請求項 7に記載された電磁式リニアァクチユエータと、前記可動子に接続されたピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記ピストンと位相差を有して往復動するディスプレーサとを備えたスターリング機関。

[10] 請求項 8に記載された電磁式リニアァクチユエータと、前記可動子に接続されたピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記ピストンと位相差を有して往復動するディスプレーサとを備えたスターリング機関。