WO2007013505A1 - 往復動型サイクル機関 - Google Patents

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WO2007013505A1
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Inventor
Masahisa Miyahara
Kinji Kanagawa
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Mitsubishi Materials Pmg Corporation
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
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    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G2275/20—Controls for preventing piston over stroke
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    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2280/00—Output delivery
    • F02G2280/10—Linear generators

Definitions

  • the present invention relates to a reciprocating cycle engine.
  • a reciprocating cycle engine has been conventionally used for a drive device, a generator, and the like.
  • a drive device for example, a Stirling cycle engine as shown in Patent Document 1 below is known.
  • FIG. 5 As a conventional reciprocating cycle engine 100, a configuration as shown in FIG. 5 is known. That is, around the annular or columnar inner stator 101, a movable element 102 and an outer stator 103, each formed in a cylindrical shape, are coaxially arranged.
  • the outer stator 103 is formed with an inner space that opens through an opening 103a on the inner peripheral surface thereof.
  • a wire coil (not shown) is disposed in the internal space, and the mover 102 can reciprocate in the axial direction.
  • a continuous magnetic path is formed in the outer stator 103 and the inner stator 101 via the field magnet portion 102a of the mover 102.
  • the mover 102 of the reciprocating cycle engine provided in the generator includes a field magnet portion 102a and a restoring magnet portion 102b connected to both axial ends of the field magnet portion 102a.
  • a restoring force is generated in a direction opposite to the moving direction, so that the force between the inner stator 101 and the outer stator 103 is also increased. It's getting stuck.
  • the field direction of the field magnet part 102a is directed radially outward, that is, toward the outer stator 103
  • the field direction of the restoring magnet part 102b is directed radially inward, that is, toward the inner stator 101.
  • the mover 102 is supported on the outer peripheral surface of a metal tube 104 formed of stainless steel, for example, on the inner peripheral surface thereof.
  • the mover 102 of the reciprocating cycle engine provided in the drive device includes only the field magnet 102a and the restoring magnet portion 102b.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-293829
  • one end portion 102c in the axial direction of the field magnet portion 102a approaches the opening periphery of the opening portion 103a of the outer stator 103,
  • the movable element 102 moves in the axial direction so that the other end (not shown) of the field magnet portion 102a is separated from the opening periphery of the opening 103a, and the load of the reciprocating cycle engine 100 is increased.
  • the end 102c does not exceed the opening periphery of the opening 103a, and the outer peripheral surface of the end 102c and the inner peripheral surface of the outer stator 103 face each other. is doing.
  • Such an operation may occur when the reciprocating cycle engine 100 is provided in a drive device, but the load acting on the mover 102 is large even if V.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object thereof is to provide a reciprocating cycle engine capable of further improving the output.
  • a reciprocating cycle engine of the present invention includes an inner stator having an axis, and is coaxially disposed around the inner stator.
  • a reciprocating cycle engine comprising: a mover having a cylindrical shape and reciprocating along the axis; and an outer stator having a cylindrical shape disposed coaxially around the mover.
  • the outer stator has an opening formed on the inner peripheral surface facing the mover; an internal space that opens through the opening; and a winding coil disposed in the internal space
  • the mover has a field magnet portion; at both end positions along the axis of the field magnet portion.
  • the mover is a striking stroke that maximizes a load on the reciprocating cycle engine.
  • they When reaching the end position, they are arranged so as to reach the inside of the opening beyond the peripheral edge of the opening.
  • the boundary surface between the field magnet portion and the restoring magnet portion exceeds the opening periphery of the opening at the stroke end position of the mover where the load of the reciprocating cycle engine is maximum. It is possible to prevent the vicinity of the end portion of the field magnet portion from facing the inner peripheral surface of the outer stator at the stroke end. Therefore, when the mover reaches the stroke end, it continues to the inside of the inner stator and the outer stator through the portion including the vicinity of the end portion of the field magnet stone portion, and the outer peripheral side of the outer stator. It is possible to suppress the occurrence of a short-circuit magnetic path that does not reach, and to improve the output of the reciprocating cycle engine.
  • a clearance portion that is continuous with the opening portion and that is recessed radially outward may be formed at the opening peripheral edge portion of the opening portion on the inner peripheral surface of the outer stator. In this case, when the movable element reaches the stroke end, it is possible to reliably prevent the vicinity of the end portion of the field magnet portion from facing the inner peripheral surface of the outer stator.
  • FIG. 1 is a partial sectional view of a reciprocating cycle engine showing a first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the reciprocating cycle engine shown in FIG. 1, in a state where the load of the reciprocating cycle engine is maximum, that is, a state where the mover is located at the stroke end. Is shown.
  • FIG. 3 is a graph showing the results of verifying the effects of the reciprocating cycle engine shown in FIG.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of a reciprocating cycle engine showing a second embodiment according to the present invention, wherein the load of the reciprocating cycle engine is maximized, that is, the mover has its straw. It is located at the edge of the hook and shows the state.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view showing an example of a conventional reciprocating cycle engine, in which the load on the reciprocating side engine is maximized, that is, the mover is positioned at the stroke end. Is shown.
  • the reciprocating cycle engine 10 is provided in various generators. As shown in FIG. 1, each of the reciprocating cycle engines 10 is formed in a cylindrical shape around an annular or columnar inner stator 11.
  • the movable element 13 and the outer stator 12 thus arranged are sequentially arranged coaxially in this order so that the radial inward force is also directed outward. That is, the outer peripheral surface of the mover 13 and the inner peripheral surface of the outer stator 12 are opposed to each other.
  • the inner peripheral surface of the mover 13 and the outer peripheral surface of the inner stator 11 are arranged so as to face each other through a metal tube 15 described later.
  • the outer stator 12 is formed, for example, by laminating a plurality of steel plates in the circumferential direction thereof, or by a sintered body force of a composite soft magnetic material.
  • the thickness of the steel plate in the portion constituting the inner peripheral surface side of the outer stator 12 is smaller than that in the portion constituting the outer peripheral surface side.
  • the metal powder coated with an electrically insulating material such as thermosetting resin is compacted into a predetermined shape, and if necessary, strain relief annealing or insulation material can be used. Heat treatment for purposes such as thermosetting and improving material strength Do.
  • the metal powder examples include iron powder such as pure iron powder, and Fe-Si-based iron-based soft magnetic alloy containing 0.1 to 10% by weight of silicon (Si) with the balance being iron and inevitable impurities.
  • Fe- 3% Si powder consisting, or 0.1 to 10 weight Si 0/0, aluminum (A1) and 0.1 to 20 by weight% content and balance it is Fe and inevitable impurities
  • Fe-Si-A1-based iron-based soft magnetic alloy powder for example, Sendust powder having a composition of Fe-9% Si-5% A1, 0.1 to 20% by weight of A1 with the balance being Fe and Fe—A1-based soft magnetic alloy powder that also has inevitable impurity power (for example, Al-palm powder having a composition that also has Fe—16% A1 power) and 1-20% by weight of chromium (Cr), and if necessary, A1 Fe—Cr-based iron-based soft magnetic alloy powder containing at least one of 5% by weight or less, Si of 5% by weight
  • Nickel-based soft magnetic alloy powder containing at least one of 5% by weight or less with the balance being Fe and inevitable impurities, 0.1 to 52% by weight of cobalt (Co), and vanadium (V).
  • An Fe—Co—V-based iron-based soft magnetic alloy powder containing 0.1 to 3% by weight with the balance being Fe and inevitable impurity power can be used.
  • an organic insulating material, an inorganic insulating material, or a mixed material in which an organic insulating material and an inorganic insulating material are mixed is used.
  • Organic insulating materials include epoxy resin, fluorine resin, phenol resin, urethane resin, silicone resin, polyester resin, phenoxy resin, urea resin, isocyanate resin, acrylic resin, polyimide resin. Etc. can be used.
  • phosphates such as iron phosphate, various glassy insulators, water glass mainly composed of sodium silicate, and insulating oxides can be used.
  • the mover 13 of the present embodiment includes a field magnet portion 13a and a restoring magnet portion 13b coupled to both ends of the field magnet portion 13a in the direction of the axis O.
  • the mover 13 is supported on the outer peripheral surface of a metal tube 15 formed of stainless steel, for example, on the inner peripheral surface thereof.
  • the outer stator 12 has an inner opening that opens through an opening 12b formed on the inner peripheral surface thereof.
  • a space 12a is formed.
  • a wire coil 14 is disposed in the internal space 12a.
  • the movable element 13 can reciprocate between the inner stator 11 and the outer stator 12 in the direction of the axis O, and the inside of the outer stator 12 and the inner stator 11 In addition, a continuous magnetic path is formed via the field magnet portion 13a.
  • the first end 13c in the axis O direction of the field magnet portion 13a approaches the opening periphery of the opening 12b of the outer stator 12, and the second end 13d is the opening of the opening 12b.
  • the mover 13 moves in the direction of the axis O so as to move away from the peripheral edge, and at the stroke end position of the mover 13 where the load of the reciprocating cycle engine 10 is maximized, the first end 13c is outside.
  • the opening 12b of the stator 12 is configured to exceed the opening periphery.
  • the movable element 13 has its axis so that 13c approaches the opening periphery of the opening 12b of the outer stator 12 and the lower end (second end) 13d is away from the opening periphery of the opening 12b.
  • the upper end portion 13c exceeds the opening periphery of the opening portion 12b. That is, the outer peripheral surface of the upper end portion 13c of the field magnet portion 13a is not opposed to the inner peripheral surface of the outer stator 12, in other words, the restoring magnet portion 13b on the upper end portion 13c side is the opening of the outer stator 12. It faces the part 12b.
  • the lower end portion 13d of the field magnet portion 13a is movable so as to approach the opening periphery of the opening portion 12b of the outer stator 12, and the upper end portion 13c is separated from the opening periphery of the opening portion 12b. Even at the stroke end position when the child 13 moves upward in the axis O direction, the lower end portion 13d extends beyond the opening periphery of the opening portion 12b. That is, the outer peripheral surface of the lower end portion 13d of the field magnet portion 13a is not opposed to the inner peripheral surface of the outer stator 12, in other words, the restoring magnet portion 13b on the lower end portion 13d side is the opening portion of the outer stator 12. It is opposite to 12b.
  • the length of the field magnet portion 13a in the direction of the axis O is about 40 mm
  • the length of each restoring magnet portion 13b in the direction of the axis O is about 8 mm
  • the thickness of the field magnet portion 13a and the restoring magnet portion 13b Is about 3.5mm.
  • the length of the outer stator 12 in the axis O direction is about 65 mm
  • the length of the opening 12 b in the axis O direction is 18 mm or more and 24 mm or less, preferably 21 mm.
  • Aperture 12b is formed on the inner peripheral surface of the outer stator 12 so that the center portion in the axis O direction substantially coincides with the center portion in the axis O direction of the outer stator 12.
  • the mover 13 reciprocates by 10 mm in the vertical direction in FIGS. 1 and 2 along the axis O direction.
  • the mover 13 is located at the stroke end position of the mover 13 where the load on the reciprocating cycle engine 10 is maximum.
  • the boundary interface between the first end 13c of the field magnet portion 13a and the restoring magnet portion 13b exceeds the opening periphery of the opening 12b of the outer stator 12, so that the field at the stroke end position It is possible to prevent the outer peripheral surface of the first end portion 13c of the magnet portion 12a from facing the inner peripheral surface of the outer stator 12.
  • the opening peripheral portion of the opening 12b on the inner peripheral surface of the outer stator 12 is connected to the opening 12b and directed radially outward.
  • the outer peripheral surface in the vicinity of the first end part 13c of the field magnet part 13a is opposed to the escape part 12c.
  • the outer peripheral surface near the first end 13c of the field magnet portion 13a is fixed outside. Since it reaches a position not close to the inner peripheral surface of the child 12, the formation of the short-circuit magnetic path is suppressed.
  • the mover 13 may reach a position where the boundary surface between the first end portion 13c and the restoring magnet portion 13b reaches the inside of the opening portion 12b beyond the opening periphery of the opening portion 12b. Also in this case, the formation of the short-circuit magnetic path is suppressed.
  • the reciprocating cycle engine used for various generators has been shown, which includes the field magnet portion 13a and the restoring magnet portion 13b as the mover 13.
  • a reciprocating cycle engine that includes only the field magnet portion 13a and is used in the drive device may be used.

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Abstract

　軸線を有する内側固定子と；前記内側固定子の周囲に同軸に配置される筒形状を有し、前記軸線に沿って往復動する可動子と；前記可動子の周囲に同軸に配置される筒形状を有する外側固定子と；を備えた往復動型サイクル機関であって、前記外側固定子が、前記可動子に面する内周面側に形成された開口部と；前記開口部を介して開口する内部空間と；前記内部空間内に配設された巻線コイルと；を有し、前記可動子が、界磁磁石部と；この界磁磁石部の前記軸線に沿った両端位置にそれぞれ設けられた復元磁石部と；を有し、前記界磁磁石部及び前記各復元磁石部間の境界面が、前記可動子が前記往復動型サイクル機関の負荷が最大となるストローク端位置に達した際に、前記開口部の開口周縁を越えて開口部内に達するようにそれぞれ配置されている。

Description

明 細 書
往復動型サイクル機関
技術分野
[0001] 本発明は、往復動型サイクル機関に関する。
本願は、 2005年 7月 29日に、日本に出願された特願 2005— 221743号に基づき 優先権を主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 往復動型サイクル機関は、従来から、駆動装置や発電機等に用いられている。駆 動装置としては、例えば下記特許文献 1に示されるようなスターリングサイクル機関が 知られている。
[0003] 従来の往復動型サイクル機関 100としては、図 5に示されるような構成が知られてい る。すなわち、環状または柱状の内側固定子 101の回りに、各々が筒状に形成され た可動子 102および外側固定子 103が同軸的に配設されている。外側固定子 103 には、その内周面に開口部 103aを介して開口する内部空間が形成されている。前 記内部空間に、図示されない卷線コイルが配設され、可動子 102がその軸線方向に 往復動可能とされる。外側固定子 103および内側固定子 101の内部に、可動子 102 の界磁磁石部 102aを介して連続する磁路が形成される
[0004] 発電機に備えられる往復動型サイクル機関の前記可動子 102は、界磁磁石部 102 aと、前記界磁磁石部 102aの軸線方向両端部に連結された復元磁石部 102bとを備 え、前記復元磁石部 102bによって、可動子 102がストローク端に位置したときに、そ の移動方向と反対方向に復元力を発生させることにより、内側固定子 101と外側固 定子 103との間力も抜けないようになつている。界磁磁石部 102aの界磁方向は径方 向外方、つまり外側固定子 103側へ向き、復元磁石部 102bの界磁方向は径方向内 方、つまり内側固定子 101側へ向いている。可動子 102は、その内周面において、 例えばステンレス鋼により形成された金属管 104の外周面上に支持されている。 一般的には、駆動装置に備えられる往復動型サイクル機関の可動子 102では、界 磁磁石 102aのみが備えられ、復元磁石部 102bは備えられて 、な 、。 特許文献 1：特開 2004— 293829号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 発電機に備えられる前記従来の往復動型サイクル機関 100では、前記界磁磁石部 102aの軸線方向における一方の端部 102cが外側固定子 103の開口部 103aの開 口周縁に近づき、かつ前記界磁磁石部 102aの他方の端部（図示せず）が開口部 10 3aの開口周縁から離れるように可動子 102がその軸線方向に移動し、前記往復動 型サイクル機関 100の負荷が最大となる可動子 102のストローク端に達したとき、前 記端部 102cが前記開口部 103aの開口周縁を超えず、前記端部 102cの外周面と 外側固定子 103の内周面とが対向している。
このような動作は、往復動型サイクル機関 100が駆動装置に備えられた場合にお V、ても、可動子 102に作用する負荷が大き 、と生じ得るものである。
[0006] このため、往復動型サイクル機関 100の負荷が最大となる可動子 102のストローク 端位置において、界磁磁石部 102aの前記端部 102c側を介して内側固定子 101お よび外側固定子 103の内部に連続し、かつ外側固定子 103の外周部側に到達しな い短絡磁路 G1が発生し、この往復動型サイクル機関 100のさらなる出力向上を図る ことが困難であるという問題があった。このような課題は、この往復動型サイクル機関 100が備えられる駆動装置や発電機等の別を問わず生じていた。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、さらなる出力向上を図ることが できる往復動型サイクル機関を提供することを目的とする。
[0008] 上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の往復動型サイク ル機関は、軸線を有する内側固定子と；前記内側固定子の周囲に同軸に配置される 筒形状を有し、前記軸線に沿って往復動する可動子と;前記可動子の周囲に同軸に 配置される筒形状を有する外側固定子と；を備えた往復動型サイクル機関であって、 前記外側固定子が、前記可動子に面する内周面側に形成された開口部と;前記開 口部を介して開口する内部空間と;前記内部空間内に配設された卷線コイルと；を有 し、前記可動子が、界磁磁石部と;この界磁磁石部の前記軸線に沿った両端位置に それぞれ設けられた復元磁石部と；を有し、前記界磁磁石部及び前記各復元磁石部 間の境界面が、前記可動子が前記往復動型サイクル機関の負荷が最大となるスト口 ーク端位置に達した際に、前記開口部の開口周縁を越えて開口部内に達するように それぞれ配置されている。
[0009] この発明では、往復動型サイクル機関の負荷が最大となる可動子のストローク端位 置で、界磁磁石部と復元磁石部との境界面が前記開口部の開口周縁を越えるので、 前記ストローク端で、界磁磁石部の前記端部近傍が外側固定子の内周面と対向する ことを防ぐことができる。したがって、可動子が前記ストローク端に達した際に、界磁磁 石部の前記端部近傍を含む部分を介して内側固定子および外側固定子の内部に 連続し、かつ外側固定子の外周部側に到達しない短絡磁路が発生することを抑制 することができ、往復動型サイクル機関の出力向上を図ることができる。
[0010] 前記外側固定子の内周面における前記開口部の開口周縁部に、前記開口部内に 連なり、かつ径方向外方へ向けて凹む逃げ部が形成されていてもよい。この場合、可 動子が前記ストローク端に達した際に、界磁磁石部の前記端部近傍が外側固定子 の内周面と対向することを確実に防ぐことができる。
発明の効果
[0011] この発明に係る往復動型サイクル機関によれば、短絡磁路の発生を抑制することが でき、その出力の向上を図ることができる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本発明に係る第 1実施形態を示す往復動型サイクル機関の一部断面図である
[図 2]図 1に示す往復動型サイクル機関の一部拡大図であって、往復動型サイクル機 関の負荷が最大となる状態、すなわち可動子がそのストローク端に位置して 、る状態 を示すものである。
[図 3]図 1に示す往復動型サイクル機関の作用効果を立証した結果を示すグラフであ る。
[図 4]本発明に係る第 2実施形態を示す往復動型サイクル機関の一部拡大図であつ て、往復動型サイクル機関の負荷が最大となる状態、すなわち可動子がそのストロー ク端に位置して 、る状態を示すものである。
[図 5]従来の往復動型サイクル機関の一例を示す一部拡大図であって、往復動型サ イタル機関の負荷が最大となる状態、すなわち可動子がそのストローク端に位置して いる状態を示すものである。
符号の説明
[0013] 10 往復動型サイクル機関
11 内側固定子
12 外側固定子
12a 内部空間
12b 開口部
12c 逃げ部
13 可動子
13a 界磁磁石部
14 卷線コイル
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、図面を参照し、この発明の第 1実施形態について説明する。
本実施形態の往復動型サイクル機関 10は、各種発電機に備えられるものであって 、図 1に示されるように、環状または柱状の内側固定子 11の回りに、各々が筒状に形 成された可動子 13および外側固定子 12がこの順に、径方向内方力も外方へ向けて 順次同軸的に配設されている。すなわち、可動子 13の外周面と外側固定子 12の内 周面とが対向している。可動子 13の内周面と内側固定子 11の外周面とが、後述する 金属管 15を介して対向するように配置されている。
[0015] 外側固定子 12は、例えばその周方向に複数の鋼板が積層されてなるもの、もしく は複合軟磁性材による焼結体力も形成されている。前者の鋼板を用いる場合は、外 側固定子 12の内周面側を構成する部分の鋼板の方が、外周面側を構成する部分の 鋼板よりも厚さが小さい。後者の複合軟磁性材を用いる場合は、金属粉末を熱硬化 性榭脂等の電気絶縁材料で被覆した金属粉末を圧粉成形して所定の形状とし、必 要により歪取り焼鈍や絶縁材料の熱硬化、材料の強度向上などの目的で熱処理を 行う。
[0016] 前記金属粉末としては、純鉄粉末などの鉄粉末や、シリコン (Si)を 0. 1〜10重量 %含有して残部が鉄及び不可避不純物からなる Fe— Si系鉄基軟磁性合金粉末 (例 えば、 Fe— 3%Si粉末）や、 Siを 0. 1〜10重量0 /0、アルミニウム（A1)を 0. 1〜20重 量％含有して残部が Fe及び不可避不純物からなる Fe— Si— A1系鉄基軟磁性合金 粉末 (例えば、 Fe— 9%Si— 5%A1力もなる組成を有するセンダスト粉末)や、 A1を 0 . 1〜20重量％含有して残部が Fe及び不可避不純物力もなる Fe— A1系基軟磁性 合金粉末 (例えば、 Fe— 16%A1力もなる組成を有するアルパーム粉末)や、クロム（ Cr)を 1〜20重量％含有すると共に必要に応じて A1を 5重量％以下、 Siを 5重量％ 以下のうちの少なくとも 1種を含有して残部が Fe及び不可避不純物力 なる Fe— Cr 系鉄基軟磁性合金粉末や、ニッケル (Ni)を 35〜85重量％含有すると共に必要に 応じてモリブデン (Mo)を 5重量％以下、銅（Cu)を 5重量％以下、 Crを 2重量％以下 、マンガン (Mn)を 0. 5重量％以下のうちの少なくとも 1種を含有して残部が Fe及び 不可避不純物からなるニッケル基軟磁性合金粉末や、コバルト (Co)を 0. 1〜52重 量％、バナジウム (V)を 0. 1〜3重量％含有して残部が Fe及び不可避不純物力もな る Fe— Co— V系鉄基軟磁性合金粉末などを用いることができる。
[0017] 金属粉末を被覆する絶縁材料としては、有機絶縁材料や無機絶縁材料、ある 、は 有機絶縁材料と無機絶縁材料とを混合した混合材料が用いられて 、る。有機絶縁材 料としては、エポキシ榭脂ゃフッ素榭脂、フエノール榭脂、ウレタン榭脂、シリコーン 榭脂、ポリエステル榭脂、フエノキシ榭脂、ユリア榭脂、イソシァネート榭脂、アクリル 榭脂、ポリイミド榭脂などを用いることができる。また、無機絶縁材料としては、リン酸 鉄などのリン酸塩や各種ガラス状絶縁物、珪酸ソーダを主成分とする水ガラス、絶縁 性酸ィ匕物を用いることができる。
[0018] 本実施形態の可動子 13は、界磁磁石部 13aと、前記界磁磁石部 13aの軸線 O方 向両端部に連結された復元磁石部 13bとを備えている。可動子 13は、その内周面に おいて、例えばステンレス鋼により形成された金属管 15の外周面上に支持されてい る。
外側固定子 12には、その内周面に形成された開口部 12bを介して開口する内部 空間 12aが形成されている。前記内部空間 12aには、卷線コイル 14が配設されてい る。
[0019] 以上の構成において、可動子 13が、内側固定子 11と外側固定子 12との間をその 軸線 O方向に往復動可能とされるとともに、外側固定子 12および内側固定子 11の 内部に、界磁磁石部 13aを介して連続する磁路を形成する。
[0020] 本実施形態では、界磁磁石部 13aの軸線 O方向における第 1端部 13cが外側固定 子 12の開口部 12bの開口周縁に近づき、かつ第 2端部 13dが開口部 12bの開口周 縁から離れるように、可動子 13がその軸線 O方向に移動し、前記往復動型サイクル 機関 10の負荷が最大となる可動子 13のストローク端位置で、前記第 1端部 13cが外 側固定子 12の開口部 12bの開口周縁を超える構成とされている。
[0021] すなわち、図 1および図 2において、界磁磁石部 13aの軸線 O方向における上端部
(第 1端部） 13cが外側固定子 12の開口部 12bの開口周縁に近づき、かつ下端部（ 第 2端部） 13dが開口部 12bの開口周縁から離れるように、可動子 13がその軸線 O 方向下方に移動したときの前記ストローク端位置で、前記上端部 13cが開口部 12b の開口周縁を超えるようになつている。つまり、界磁磁石部 13aの上端部 13cの外周 面が外側固定子 12の内周面と対向しな 、ように、換言すれば上端部 13c側の復元 磁石部 13bが外側固定子 12の開口部 12bと対向するようになっている。
[0022] これとは逆に、界磁磁石部 13aの下端部 13dが外側固定子 12の開口部 12bの開口 周縁に近づき、かつ上端部 13cが開口部 12bの開口周縁から離れるように、可動子 1 3がその軸線 O方向上方に移動したときの前記ストローク端位置でも、前記下端部 13 dが開口部 12bの開口周縁を超えるようになつている。つまり、界磁磁石部 13aの下 端部 13dの外周面が外側固定子 12の内周面と対向しないように、換言すれば下端 部 13d側の復元磁石部 13bが外側固定子 12の開口部 12bと対向するようになって いる。
[0023] 界磁磁石部 13aの軸線 O方向における長さは約 40mm、各復元磁石部 13bの軸 線 O方向における長さは約 8mm、これら界磁磁石部 13aおよび復元磁石部 13bの 肉厚は約 3. 5mmである。外側固定子 12の軸線 O方向の長さは約 65mm、開口部 1 2bの軸線 O方向の長さは 18mm以上 24mm以下、好ましくは 21mmである。開口部 12bは、その軸線 O方向の中央部が外側固定子 12の軸線 O方向の中央部と略一致 するように、外側固定子 12の内周面に形成されている。可動子 13は、その軸線 O方 向に沿って図 1および図 2において上下にそれぞれ 10mmずつ往復移動するように なっている。
[0024] 以上説明したように本実施形態に係る往復動型サイクル機関 10によれば、前記往 復動型サイクル機関 10の負荷が最大となる可動子 13のストローク端位置に可動子 1 3が達した際に、界磁磁石部 13aの前記第 1端部 13cおよび復元磁石部 13b間の境 界面が外側固定子 12の開口部 12bの開口周縁を越えるので、前記ストローク端位置 で、界磁磁石部 12aの前記第 1端部 13cの外周面が外側固定子 12の内周面と対向 することを防ぐことができる。
[0025] したがって、可動子 13が前記ストローク端位置に達した際に、界磁磁石部 13aの前 記第 1端部 13c側を介して内側固定子 11および外側固定子 12の内部に連続し、か つ外側固定子 12の外周部側に到達しない短絡磁路が発生することを抑制すること ができ、往復動型サイクル機関 10の出力向上を図ることができる。
[0026] ここで、前記作用効果を立証するためのシミュレーション試験を実施した。試験モデ ルとして、前述した各部の寸法を一定とし、開口部 12bの軸線 O方向における開口寸 法を種々異ならせた複数の往復動型サイクル機関を採用した。その結果、図 3に示 すように、界磁磁石部 13aの軸線 O方向の大きさが 40mmで、可動子 13の軸線 O方 向のストローク量が、図 1および図 2における上下でそれぞれ 10mmの場合には、開 口部 12bの前記大きさが 18mm以上であれば、前記作用効果が特に顕著となること が確認された。図 3において出力比とは、開口部 12bの前記開口寸法が 16mmの場 合の出力を 1として、前記大きさを変更した場合の各出力の比を表している。
[0027] なお、本発明の技術的範囲は前記第 1実施形態に限定されるものではなぐ本発 明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更をカ卩えることが可能である。
例えば、図 4に示される第 2実施形態のように、外側固定子 12の内周面における前 記開口部 12bの開口周縁部に、前記開口部 12b内に連なり、かつ径方向外方へ向 けて凹む逃げ部 12cを形成し、可動子 13が前記ストローク端位置に達した際に、界 磁磁石部 13aの前記第 1端部 13c近傍の外周面を前記逃げ部 12cと対向させること によって、前記短絡磁路が形成されることを抑制することも可能である。 つまり、界磁磁石部 13aの第 1端部 13cおよび復元磁石部 13b間の境界面が逃げ 部 12cに対向することにより、界磁磁石部 13aの第 1端部 13c近傍の外周面は外側 固定子 12の内周面に近接しない位置まで到達するので、前記短絡磁路の形成が抑 制される。
さらに、可動子 13は、第 1端部 13cおよび復元磁石部 13b間の境界面が開口部 12 bの開口周縁を越えて開口部 12b内に達する位置まで到達してもよい。この場合も、 前記短絡磁路の形成が抑制される。
[0028] 前記各実施形態では、可動子 13として、界磁磁石部 13aと復元磁石部 13bとを備 え、各種発電機に使用される往復動型サイクル機関を示したが、これに代えて、界磁 磁石部 13aのみを備え、駆動装置に使用される往復動型サイクル機関としてもよい。 産業上の利用可能性
[0029] 磁力を利用した往復動型サイクル機関において、短絡磁路の発生を抑制すること ができ、その出力の向上を図ることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 軸線を有する内側固定子と;前記内側固定子の周囲に同軸に配置される筒形状を 有し、前記軸線に沿って往復動する可動子と;前記可動子の周囲に同軸に配置され る筒形状を有する外側固定子と;を備えた往復動型サイクル機関であって、 前記外側固定子が、前記可動子に面する内周面側に形成された開口部と;前記開 口部を介して開口する内部空間と;前記内部空間内に配設された卷線コイルと；を有 し、
前記可動子が、界磁磁石部と;この界磁磁石部の前記軸線に沿った両端位置にそ れぞれ設けられた復元磁石部と；を有し、
前記界磁磁石部及び前記各復元磁石部間の境界面が、前記可動子が前記往復 動型サイクル機関の負荷が最大となるストローク端位置に達した際に、前記開口部の 開口周縁を越えて開口部内に達するようにそれぞれ配置されている
ことを特徴とする往復動型サイクル機関。
[2] 請求項 1記載の往復動型サイクル機関であって、
前記軸線を含む断面で見た場合に、前記外側固定子の前記開口周縁に、前記内 周面側から径方向外側に向かって凹む逃げ部が形成されている。
[3] 軸線を有する内側固定子と;前記内側固定子の周囲に同軸に配置される筒形状を 有し、前記軸線に沿って往復動する可動子と;前記可動子の周囲に同軸に配置され る筒形状を有する外側固定子と;を備えた往復動型サイクル機関であって、 前記外側固定子が、前記可動子に面する内周面側に形成された開口部と;前記開 口部を介して開口する内部空間と；前記内部空間内に配設された卷線コイルと；前 記軸線を含む断面で見た場合に、前記開口部の開口周縁に、前記内周面側から径 方向外側に向力つて凹むように形成された逃げ部と；を有し、
前記可動子が、界磁磁石部と;この界磁磁石部の前記軸線に沿った両端位置にそ れぞれ設けられた復元磁石部と；を有し、
前記界磁磁石部及び前記各復元磁石部間の境界面が、前記可動子が前記往復 動型サイクル機関の負荷が最大となるストローク端位置に達した際に、前記逃げ部の 位置に達するようにそれぞれ配置されて 、る ：とを特徴とする往復動型サイクル機関
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008206344A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Fuji Electric Systems Co Ltd 振動型モータ
JP2009065754A (ja) * 2007-09-05 2009-03-26 Fuji Electric Systems Co Ltd 振動型モータ
JP2010119222A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Isuzu Motors Ltd 直動発電機
JP2012147631A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Isuzu Motors Ltd 直動発電機

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9735642B2 (en) 2012-01-26 2017-08-15 Continental Automotive Gmbh Rotor for a rotating electric machine
WO2013110652A1 (de) * 2012-01-26 2013-08-01 Continental Automotive Gmbh Rotor für eine rotierende elektrische maschine und rotierende elektrische maschine
DE202012000842U1 (de) 2012-01-26 2012-02-03 Continental Automotive Gmbh Rotor für eine rotierende elektrische Maschine und Elektromotor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09510534A (ja) * 1994-03-21 1997-10-21 サンパワー アイ エヌ シー． 往復運動物体を中心位置に向けるための撓性連結機構を有する流体ベアリング
JP2004180377A (ja) * 2002-11-25 2004-06-24 Twinbird Corp 電磁往復駆動機構
JP2005012855A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Sharp Corp リニアモータ装置およびその製造方法、リニア圧縮機ならびにスターリング機関

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4937481A (en) * 1989-01-13 1990-06-26 Mechanical Technology Incorporated Permanent magnet linear electromagnetic machine
US5148066A (en) * 1991-08-19 1992-09-15 Sunpower, Inc. Linear generator or motor with integral magnetic spring
US5175457A (en) * 1991-10-28 1992-12-29 Mechanical Technology Incorporated Linear motor or alternator plunger configuration using variable magnetic properties for center row and outer rows of magnets
KR100418376B1 (ko) * 1999-04-13 2004-02-11 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 리니어 모터
KR100396775B1 (ko) * 2001-03-29 2003-09-03 엘지전자 주식회사 왕복동식 모터

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09510534A (ja) * 1994-03-21 1997-10-21 サンパワー アイ エヌ シー． 往復運動物体を中心位置に向けるための撓性連結機構を有する流体ベアリング
JP2004180377A (ja) * 2002-11-25 2004-06-24 Twinbird Corp 電磁往復駆動機構
JP2005012855A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Sharp Corp リニアモータ装置およびその製造方法、リニア圧縮機ならびにスターリング機関

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008206344A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Fuji Electric Systems Co Ltd 振動型モータ
JP2009065754A (ja) * 2007-09-05 2009-03-26 Fuji Electric Systems Co Ltd 振動型モータ
JP2010119222A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Isuzu Motors Ltd 直動発電機
JP2012147631A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Isuzu Motors Ltd 直動発電機

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