专利名称：直线电动机装置及其制造方法、直线压缩机以及斯特林发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及直线电动机装置及其制造方法以及具有该直线电动机装置的直线压缩机和斯特林发动机。
背景技术：
过去，在斯特林发动机中，作为对活塞进行驱动的驱动机构使用的是直线电动机装置。在特开2002-139263号公报中公开了该直线电动机装置的一个例子。
上述文献记载了这样一种直线电动机装置，即，具有设置在缸筒的外周面上的内轭铁、以将内轭铁围起来的方式设置在外壳上的外轭铁组装体、以及配置在内轭铁与外轭铁之间的间隙中的与活塞相连的永久磁铁，其外轭铁组装体包括与内轭铁相向配置的绕组骨架/绕组、从外壳一侧和中心线方向一侧将绕组骨架/绕组覆盖遮挡起来的外轭铁、以及在径向上夹入外轭铁地设置的环形的一对压紧部件。
专利文献1特开2002-139263号公报但是，上述文献记载的直线电动机装置不具有使一对压紧部件之间的间隔固定的部件。因此，当压紧部件发生倾斜等情况时，有可能导致压紧部件之间的间隔(直线电动机装置的径向尺寸)在压紧部件的周向上发生离散。若压紧部件之间的间隔如上所述发生离散，则在将直线电动机装置组装到机器中时会发生困难。而且，在将直线电动机装置组装到机器中时还必须保证有余量，存在着导致机器体积增大的问题。
此外，组装有如上所述的直线电动机装置的斯特林发动机或直线压缩机会出现下述问题。
例如在具有活塞和排出器的斯特林发动机中，活塞是由直线电动机装置直接进行驱动的，因此，与排出器相比，装配位置的偏差的影响较小，而对排出器的动作进行控制的部件通常只是弹簧，因而对排出器施加作用力的弹簧的安装位置的精度变得非常重要。若该对排出器施加作用力的弹簧的安装位置的精度低，则会对压缩空间和膨胀空间两种空间产生影响，其结果，将产生斯特林发动机的性能的离散性变大的问题。
对于直线压缩机来说，有些情况下也同样要将对活塞进行支撑的弹簧安装在直线电动机装置中的上述压紧部件上。在这种情况下，直线电动机装置的径向尺寸的离散性将成为导致压缩空间的容积发生离散的原因。因此，直线压缩机也会出现性能离散性变大的问题。
本发明是为解决上述问题而提出来的，其目的是，提供一种径向尺寸的离散性得以减小的直线电动机装置及其制造方法以及性能的离散性得以减小的直线压缩机及斯特林发动机。
本发明所涉及的直线电动机装置具有内轭铁，外轭铁，绕组卷绕体和可动磁铁部，对外轭铁进行夹持的第1和第2夹持部件，以及将第1和第2夹持部件以既定间隔进行连接的间隔撑杆。可动磁铁部对在缸筒内往复移动的活塞进行驱动。此外，在第1夹持部件上设置有对活塞施加作用力的弹簧的支撑部，将第2夹持部件直接或间接地固定在缸筒上。
通过如上所述在第1和第2夹持部件之间设置间隔撑杆，能够使第1和第2夹持部件之间的间隔固定，能够减小第1和第2夹持部件之间的间隔在第1和第2夹持部件的周向上的离散性。
上述间隔撑杆最好是在两端具有径向端面和从该径向端面上突出的径缩部，而第1和第2夹持部件最好是包括具有容纳间隔撑杆的径缩部的凹部以及对间隔撑杆的径向端面进行支撑的支撑面的第1和第2承接部。此外，最好是将间隔撑杆配置在与沿着第1和第2夹持部件的周向配置的外轭铁块相邻的位置上。
上述外轭铁由在上述第1和第2夹持部件的周向上配置多个在上述间隔撑杆的长度方向上分体的外轭铁块而成，外轭铁块与第1和第2夹持部件通过熔敷部相接合。其中的“熔敷部”，在本说明书中是指作为接合对象的至少一方熔融而实现接合的部分，例如在将树脂材料和金属材料二者熔敷的场合，熔敷部主要由树脂构成。
本发明所涉及的直线电动机装置的制造方法具有下面各工序。将构成外轭铁块的第1外轭铁块和第2外轭铁块分别通过超声波熔敷固定在第1夹持部件和第2夹持部件上。在第1和第2外轭铁块固定在第1和第2夹持部件上的状态下，通过超声波熔敷使第1和第2夹持部件经由间隔撑杆相连。使第1和第2外轭铁块相互固定。最好是，使上述第1和第2夹持部件以在第1和第2外轭铁块之间存在有间隙的状态相连。
通过如上所述使第1和第2夹持部件经由间隔撑杆相连，能够使第1和第2夹持部件之间的间隔在第1和第2夹持部件的周向上的离散性减小。此外，采用超声波熔敷，能够同时对多个部位进行熔敷，高效率地实现外轭铁块在夹持部件上的固定以及第1和第2夹持部件的连接。
本发明所涉及的直线压缩机具有上述直线电动机装置。此外，本发明的直线压缩机也可以是具有设置在外壳内的缸筒、活塞、设置在缸筒的外周部的对活塞进行驱动的直线电动机装置、以及对活塞施加作用力的弹簧的压缩机。在这种场合，直线电动机装置具有内轭铁、外轭铁、绕组卷绕体和可动磁铁部、对外轭铁进行夹持的第1和第2夹持部件、将第1和第2夹持部件以既定间隔进行连接的间隔撑杆、以及对弹簧进行支撑的支撑部。此外，在第1夹持部件上设置支撑部，将第2夹持部件安装在缸筒上。第2夹持部件在缸筒上的安装并不限于直接安装，也可以通过其它部件间接地进行安装。
本发明所涉及的斯特林发动机具有设置在外壳内的缸筒、活塞和排出器、使活塞在缸筒内往复移动的直线电动机装置、以及对排出器施加作用力的弹簧。并且，直线电动机装置具有内轭铁、外轭铁、绕组卷绕体及可动磁铁部、对外轭铁进行夹持的第1和第2夹持部件、将第1和第2夹持部件以既定间隔进行连接的间隔撑杆、以及对弹簧进行支撑的支撑部。并且，在第1夹持部件上设置有支撑部，将第2夹持部件安装在缸筒上。第2夹持部件在缸筒上的安装并不限于直接安装，也可以通过其它部件间接地进行安装。
通过如上所述在组装到直线压缩机或斯特林发动机中的直线电动机装置的第1和第2夹持部件之间设置间隔撑杆，能够减小直线电动机装置的第1和第2夹持部件之间的间隔的离散性以及在第1和第2夹持部件的周向上的该第1和第2夹持部件之间的间隔的离散性。这样一来，可提高对活塞或排出器施加作用力的弹簧相对于缸筒的设置位置的精度(减小离散性)，能够减小直线压缩机中压缩空间的容积的离散性、斯特林发动机中压缩空间和膨胀空间的容积的离散性。
根据本发明的直线电动机装置及其制造方法，能够减小第1和第2夹持部件之间的间隔的离散性，因此，能够减小直线电动机装置的径向尺寸的离散性。
此外，作为本发明的直线压缩机，能够减小压缩空间的容积的离散性，作为斯特林发动机，能够减小压缩空间和膨胀空间的容积的离散性，因此，能够减小它们的性能的离散性。
图1是本发明一实施方式中的直线电动机装置的立体图。
图2是图1所示直线电动机装置的主要部分的剖视图。
图3是图1所示直线电动机装置中的第1夹紧环的局部剖视图。
图4是图1所示直线电动机装置中的外轭铁的剖视图。
图5是图1所示直线电动机装置的分解立体图。
图6是图1所示直线电动机装置中的外轭铁的立体图。
图7是图1所示直线电动机装置中的第2夹紧环和外轭铁二者的接合部及其附近的剖视图。
图8是图1所示直线电动机装置中的第1和第2夹紧环与间隔撑杆二者的接合部及其附近的剖视图。
图9是本发明一实施方式中的斯特林冷冻机的剖视图。
图10是本发明一实施方式中的直线压缩机的剖视图。
附图标记的说明1直线电动机装置、2第1夹紧环、3第2夹紧环、4外轭铁、4a、4b外轭铁块、5间隔撑杆、6a、6b承接部、7、13焊接部、8绕组卷绕体、8a绕组骨架、8b绕组、9支撑部件、9a、9b径缩部、10a～10e凹部、11、14、15a、15b熔敷部、12a、12b凸部、16支撑部、20斯特林冷冻机、21、41外壳、22、42缸筒、23、43活塞、24排出器、25再生器、26、44压缩空间、27膨胀空间、28散热部、29吸热部、30内轭铁、31永久磁铁、32可动磁铁部、33、46活塞弹簧、34排出器弹簧、35排出器轴、36背压空间、40直线压缩机、45缸盖、47固定板、48螺旋弹簧、49支撑板具体实施方式
下面，结合图1～图10对本发明的实施方式进行说明。
本发明一实施方式中的直线电动机装置具有内轭铁、配置在该内轭铁的外部的外轭铁、配置在内轭铁和外轭铁之间的绕组卷绕体及可动磁铁部、对外轭铁进行夹持的第1和第2夹紧环(第1和第2夹持部件)、将第1和第2夹紧环以既定间隔进行连接的间隔撑杆(支撑部件连接部件)。
图1是上述直线电动机装置1的一个例子的局部立体图，图2是该直线电动机装置1的剖视图，图5是分解立体图。图中省略了内轭铁和可动磁铁部。此外，图3、4、6、7、8是图1的直线电动机装置1的主要部分的放大图。
如图1所示，直线电动机装置1具有环状的第1和第2夹紧环2、3。作为第1和第2夹紧环2、3的材料，例如可以使用聚碳酸酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯等树脂或者在这些树脂中加入玻璃纤维而成的材料。在用于斯特林发动机的场合，作为第1和第2夹紧环2、3的材料，最好是使用具有优异的耐热性和吸湿量少的材料。
外轭铁4得到上述第1和第2夹紧环2、3的夹持。第1夹紧环2如图1～图3所示，具有对例如与斯特林发动机的活塞或排出器相连的弹簧进行支撑的支撑部16。在图1～图3的例子中，该支撑部16是由在第1夹紧环2的上面与之成一体设置的凸部构成，但也可以将另外的零部件组装到第1夹紧环2上而将其作为支撑部16。
如图2和图3所示，在支撑部16的上表面形成有凹部10e。支撑部件9安装在该凹部10e中。支撑部件9例如由不锈钢等金属制成，在长度方向的两端具有直径比其它部分小的径缩部(突起部)9a、9b，在该径缩部9a、9b的周围具有环状的径向端面。将径缩部9b嵌入凹部10e内，并如图3所示，对熔敷部11进行例如超声波熔敷而将支撑部件9固定在支撑部16上。通过对径缩部9a、9b进行滚花加工，可提高支撑部件9的固接强度。
在第1和第2夹紧环2、3之间设置有间隔撑杆5。该间隔撑杆5的典型的设置方式是在第1和第2夹紧环2、3的周向上等间隔设置多个，可由具有耐热性的材质制成的杆状件或管状件构成。例如可以将由不锈钢等金属制成的圆杆件作为间隔撑杆5使用。
在图5的例子中，间隔撑杆5也与支撑部件9同样，在长度方向的两端具有径向端面和从该径向端面上突出的径缩部(突起部)5a、5b。作为径缩部5a、5b，通过对间隔撑杆5进行切削等加工很容易形成，重要的是要使间隔撑杆5的径向端面为平坦的面以及减小该径向端面之间的间隔(径向长度)的离散性。
如图1、图2和图8所示，第1和第2夹紧环2、3具有可容纳间隔撑杆5两端的径缩部5a、5b的凸状的承接部6a、6b。该承接部6a、6b如图2和图8所示，具有容纳间隔撑杆5的径缩部5a、5b的凹部10c、10d，在该凹部10c、10d的周围具有对间隔撑杆5的上述径向端面进行支撑的支撑面。该支撑面也同样，重要的是要做成平坦面。
如上所述使间隔撑杆5的径向端面为平坦面、使该端面之间的间隔的离散性小、使第1和第2夹紧环2、3的承接部6a、6b的支撑面也为平坦面、并将第1和第2夹紧环2、3通过间隔撑杆5进行连接，可使得第1和第2夹紧环2、3之间的间隔为既定的值。
特别是，通过在第1和第2夹紧环2、3的周向上等间隔设置多个间隔撑杆5，可使得第1和第2夹紧环2、3相平行地且以既定的间隔相连。本发明人在实际制造图1的结构时确认，能够将图1所示的直线电动机装置1的高度H的离散性以及高度H在周向上的离散性控制在0.1mm以下。
由于能够如上所述使第1和第2夹紧环2、3之间的间隔为既定的值，因此，可使得直线电动机装置1向斯特林发动机等机器中进行组装时变得容易，而且还能够避免机器的体积增大。
如图8所示，间隔撑杆5是通过熔敷部15a、15b例如经超声波熔敷固定到第1和第2夹紧环2、3上的。通过使间隔撑杆和夹紧环如上所述通过熔敷部接合，与使用粘接剂进行接合相比，可避免接合部的时效老化而且还能够提高耐热性。
作为能够进行超声波熔敷的第1和第2夹紧环2、3的材质，除了聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯等树脂或在这些树脂中添加玻璃纤维而成的材料之外，还可以使用聚苯撑氧、聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)等。此外，在间隔撑杆5使用金属材料等熔点高的材料的场合，通过对径缩部5a、5b进行滚花加工，可使熔融的第1和第2夹紧环2、3的材料漫布在径缩部5a、5b表面的凹凸上，使间隔撑杆5的固定强度得到提高。
外轭铁4由在间隔撑杆5的长度方向(直线电动机装置1的径向)上分体的一对外轭铁块构成。在图1和图2的例子中，由分别被保持在第1和第2夹紧环2、3上的外轭铁块4a、4b构成外轭铁4。
外轭铁块4a、4b例如由多片电磁钢片层叠而成。如图6所示，外轭铁块4a具有例如3处焊接部13(图6中用粗实线和粗虚线表示的即是焊接部)。外轭铁块4b也同样具有3处焊接部13。焊接部13例如既能够进行激光焊接，但也可以以其它方法进行焊接。
如图4和图5所示，外轭铁块4a、4b均具有大致U字形形状，并分别具有凸部12a、12b。第1和第2夹紧环2、3如图2所示，具有容纳外轭铁块4a、4b的凸部12a、12b的凹部10a、10b，外轭铁块4a、4b的凸部12a、12b可嵌入该凹部10a、10b内，以外轭铁块4a、4b的开口端一侧相向的状态被分别保持在第1和第2夹紧环2、3上。
如图7所示，外轭铁块4b通过熔敷部14与第2夹紧环3接合，外轭铁块4a也通过熔敷部与第1夹紧环2接合。该熔敷部例如也能够通过超声波熔敷形成。此外，通过在上述凸部12a、12b的表面设置凹凸，可提高外轭铁块与夹紧环二者的接合强度。
外轭铁块4a、4b是在它们之间局部保留有间隙的情况下相互连接的。使外轭铁块4a、4b之间的间隙在0.2mm以下的程度(最好是达到0.1mm的程度)。这样一来，能够避免直线电动机装置1的磁特性能降低。
如图1和图4所示，外轭铁块4a、4b是通过焊接部7连接的。在图1的例子中，在外轭铁块4a、4b的两个端部附近形成了焊接部7。该焊接部7例如可通过激光焊接形成。只要能够使外轭铁块4a、4b相互接合(固定)，也可以采用激光焊接之外的任意的方法。
使外轭铁块4a、4b如上所述接合，可避免例如在向直线电动机装置1通入交流电流时因在轭铁内形成磁通而引起外轭铁块4a、4b发生振动和噪音从而导致直线电动机装置1的性能变差。
由外轭铁块4a、4b构成的外轭铁4如图1所示，在第1和第2夹紧环2、3的周向上隔着间隔配置，而上述间隔撑杆5配置在与外轭铁4相邻的既定的位置上。
再回到图1和图2，直线电动机装置1具有绕组卷绕体8。如图2所示，绕组卷绕体8具有绕组骨架8a以及卷绕在该绕组骨架8a上的绕组8b。在图2的例子中，绕组卷绕体8是受到外轭铁块4a、4b夹持而得到外轭铁4的保持的。
虽未图示，但在本实施方式的直线电动机装置1中，在上述外轭铁4的内侧，具有内轭铁以及配置在该内轭铁与外轭铁4之间的可动磁铁部。内轭铁例如配置在内部具有活塞的缸筒的外周上，可动磁铁部具有例如圆筒状的形状，其前端具有永久磁铁。该永久磁铁配置在内轭铁与外轭铁4之间。
下面，就具有上述构造的直线电动机装置1的制造方法进行说明。
首先，分别制造上述外轭铁块4a、4b和第1和第2夹紧环2、3。外轭铁块4a、4b可通过对由电磁钢片层叠而成的材料进行加工而制成，第1和第2夹紧环2、3例如可采用注塑成型方法用树脂成型。也可以将被树脂等绝缘被覆膜被覆的微细铁粉在模具内进行烧结而制成外轭铁块4a、4b。在外轭铁块4a、4b的凸部12a、12b的表面，通过实施粗糙面处理以形成凹凸。
另一方面，还要另外制造出上述间隔撑杆5以及支撑部件9。在用不锈钢进行制造的场合，可对不锈钢制造的圆棒的两端实施切削加工，制造出具有径缩部5a、5b的间隔撑杆5和具有径缩部9a、9b的支撑部件9。对上述径缩部5a、5b、9b实施滚花加工。此外，另外制造出将绕组8b卷绕在绕组骨架8a上而成的绕组卷绕体8。
其次，在外轭铁块4a的凸部12a嵌入第1夹紧环2的凹部10a中、外轭铁块4b的凸部12b嵌入第2夹紧环3的凹部10b中的状态下，通过超声波熔敷使外轭铁块4a与第1夹紧环2以及外轭铁块4b与第2夹紧环3接合。此时，由于在凸部12a、12b的表面如上所述设置有凹凸，因而能够使外轭铁块4a、4b牢固地固定在第1和第2夹紧环2、3上。
其次，在绕组卷绕体8被夹在外轭铁块4a、4b之间、间隔撑杆5的径缩部5a、5b分别插入第1和第2夹紧环2、3的凹部10c、10d中、支撑部件9的径缩部9b插入第1夹紧环2的凹部10c中的状态下施加超声波。这样一来，可在对支撑部件9与第1夹紧环2进行超声波熔敷的同时，对间隔撑杆5与第1和第2夹紧环2、3进行超声波熔敷，从而将第1和第2夹紧环2、3之间连结起来。
在使第1和第2夹紧环2、3如上相连时，要确保在外轭铁块4a、4b之间形成0.2mm程度的间隙。这样一来，能够通过间隔撑杆5使第1和第2夹紧环2、3之间的间隔达到高精度，而与外轭铁块4a、4b的形状的离散性和安装精度无关。
其次，使外轭铁块4a、4b之间相连。例如通过激光焊接进行外轭铁块4a、4b的熔敷，可使外轭铁块4a、4b相互固定。这样一来，能够避免向直线电动机装置1通电时外轭铁块4a、4b振动而产生噪音等不良现象的发生，能够避免直线电动机装置1的性能变差。
之后，再在上述被第1和第2夹紧环2、3夹持的结构体的内侧配置内轭铁和可动磁铁部即可。可制造出本实施方式中的直线电动机装置1。在将直线电动机装置1组装到斯特林发动机等机器中的场合，只要在内轭铁和可动磁铁部被容纳在上述结构体的内部的状态下将上述结构体组装到机器中即可。
其次，就本发明一实施方式中的斯特林发动机结合图9进行说明。在下面的说明中，是列举将本发明应用于作为斯特林发动机之一例的斯特林冷冻机中的例子进行说明的，但本发明也可以应用于斯特林冷冻机之外的其它斯特林发动机中。
图9示出本实施方式中的斯特林冷冻机20的概略构成。如图9所示，斯特林冷冻机20具有外壳21；设置在该外壳21内的缸筒22；可在缸筒22内往复移动的活塞23和排出器24；再生器25；压缩空间(第1工作空间)26；膨胀空间(第2工作空间)27；散热部(热头)28；吸热部(冷头)29；作为活塞驱动机构的前述的直线电动机装置1；对活塞23进行支撑并对其施加既定的弹性力的、诸如板簧等活塞弹簧(第1弹簧)33；对排出器24进行支撑并对其施加既定的弹性力的、诸如板簧等排出器弹簧(第2弹簧)34；排出器轴35；背压空间36。
直线电动机装置1设置在缸筒22的外周部，具有内轭铁30、配置在该内轭铁30的外侧的外轭铁4、配置在内轭铁30与外轭铁4之间的绕组卷绕体8和可动磁铁部32、对外轭铁4进行夹持的第1和第2夹紧环2、3、将第1和第2夹紧环2、3之间以既定间隔进行连接的上述间隔撑杆(图9中未画出)、对活塞弹簧33和排出器弹簧34进行支撑的支撑部16。
内轭铁30以将缸筒22围起来的状态设置，而以将该内轭铁30围起来的状态配置圆筒状的可动磁铁部32。可动磁铁部32与活塞23相连接，前端具有永久磁铁31。该永久磁铁31配置在内轭铁30与外轭铁4之间。
第1夹紧环2具有对活塞弹簧33和排出器弹簧34进行支撑的支撑部16。活塞弹簧33通过安装在该支撑部16上的支撑部件与支撑部16相连接，排出器弹簧34通过安装在支撑部件上的连接部件与活塞弹簧33和支撑部16相连接。除此之外，直线电动机装置1的构成同前。另外，考虑到没有活塞弹簧33的直线电动机装置，在这种直线电动机装置中，排出器弹簧34直接与支撑部16相连接。
如前所述，作为直线电动机装置1，可确保使第1和第2夹紧环2、3之间的间隔达到高精度，因此，在将直线电动机装置1的第2夹紧环3直接固定(在图9的结构中是通过外壳21的局部间接固定)在图2所示的缸筒22的凸缘面上而组装到斯特林发动机中时，能够使第1夹紧环2的自直线电动机装置1的设置面(缸筒22的凸缘面)的高度位置达到高精度。这样一来，能够减小斯特林冷冻机20中的压缩空间26和膨胀空间27的容积的离散性，能够减小斯特林冷冻机20的性能的离散性。
外壳21是斯特林冷冻机20的外罩(外壁)的构成部分，以缸筒22为首的各种零部件组装在该外壳21内。在图9的例子中，外壳21不是由单一的容器构成，而主要由对背压空间36进行限定并用来容纳直线电动机装置1的容器部分、以及散热部28和再生器25和吸热部29的外壁部分构成。在该外壳21的内部填充有氦气和氢气、氮气等工作介质。
缸筒22具有大体上为圆筒状的形状，在该缸筒22内，活塞23和排出器24在同一轴线上隔开间隔配置，由该活塞23和排出器24将缸筒22内的工作空间分隔为压缩空间26和膨胀空间27。压缩空间26主要被散热部28围起来，膨胀空间27主要被吸热部29围起来。
在压缩空间26和膨胀空间27之间设置有再生器25，这两个空间通过该再生器25连通。这样一来，在斯特林冷冻机20内形成了封闭回路。通过使密封在该封闭回路中的工作介质随着活塞23和排出器24的动作而流动来实现反向的斯特林循环。
活塞23的一端与活塞弹簧33相连。通过该活塞弹簧33和直线电动机装置1，能够使活塞23在缸筒22内以所希望的振幅周期性往复移动。
其次，对本实施方式中的斯特林冷冻机20的工作原理进行说明。
首先，使直线电动机装置1工作来驱动活塞23。受到直线电动机装置1驱动的活塞23向排出器24靠近，对压缩空间26内的工作介质(工作气体)进行压缩。
随着活塞23向排出器24靠近，压缩空间26内的工作介质的温度升高，但通过散热部28可使该压缩空间26内产生的热量向外部散发。因此，压缩空间26内的工作介质的温度可大体维持等温。即，本过程相当于反向的斯特林循环中的等温压缩过程。
在活塞23靠近排出器24后，排出器24向吸热部29一侧移动。在活塞23的作用下，压缩空间26内被压缩的工作介质流入再生器25内，并进一步流入膨胀空间27。此时，工作介质所具有的热量被蓄存在再生器25中。即，本过程相当于反向的斯特林循环中的等容冷却过程。
流入膨胀空间27内的高压工作介质随着排出器24向活塞23一侧移动而膨胀。这样一来，虽然膨胀空间27内的工作介质的温度要降低，但由于外部的热量将通过吸热部29传递到膨胀空间27内，因此，膨胀空间27内可大体保持等温。即，本过程相当于反向的斯特林循环的等温膨胀过程。
此后，排出器24开始向远离活塞23的方向移动。这样一来，膨胀空间27内的工作介质将从再生器25中通过而再次返回压缩空间26。此时，由于蓄存在再生器25中的热量作用于工作介质，因而工作介质将升温。即，本过程相当于反向的斯特林循环的等容加热过程。
通过上述一系列过程(等温压缩过程-等容冷却过程-等温膨胀过程-等容加热过程)的重复进行，可形成反向的斯特林循环。其结果，吸热部29的温度将逐渐降低直至达到极低温。
下面，就本发明一实施方式中的直线压缩机结合图10进行说明。
如图10所示，直线压缩机40具有设置在外壳41内的缸筒42、可在该缸筒42内往复移动的活塞43、设置在缸筒42的外周部的对活塞43进行驱动的上述直线电动机装置1、对活塞43施加作用力的活塞弹簧(板簧)46、对缸筒进行支撑的支撑机构部。
直线电动机装置1具有设置在缸筒42的外周部的内轭铁30；配置在该内轭铁30的外侧的外轭铁4；配置在内轭铁30与外轭铁4之间的绕组卷绕体8和可动磁铁部32；对外轭铁4进行夹持的第1和第2夹紧环2、3；将第1和第2夹紧环2、3之间以既定间隔进行连接的上述间隔撑杆；对活塞弹簧46进行支撑的支撑部16。
内轭铁30以将缸筒42围起来的状态设置，而以将该内轭铁30围起来的状态配置圆筒状的可动磁铁部32。可动磁铁部32与活塞43相连，前端具有永久磁铁31。该永久磁铁31配置在内轭铁30与外轭铁4之间。
第1夹紧环2具有对活塞弹簧46进行支撑的支撑部16。活塞弹簧46通过安装在该支撑部16上的支撑部件与支撑部16相连接。除此之外，直线电动机装置1的构成同前。
本实施方式中的直线压缩机40也同样，在将直线电动机装置1组装到直线压缩机40中时，能够使第1夹紧环2的距直线电动机装置1的设置面(缸筒42的凸缘面)的高度位置达到高精度，因此，能够减小压缩空间44的容积的离散性，减小直线压缩机40的性能的离散性。
缸筒42是在外壳41内得到支撑机构部的支撑的，而该支撑机构部在图10的例子中，由固定在外壳41的内部的支撑板49、以及安放在该支撑板49上的对缸筒42进行支撑的螺旋弹簧48构成。
此外，缸盖45通过固定板47固定在缸筒42的一端。在该缸筒头45与活塞43的头部之间形成可使冷媒受到压缩的压缩空间44。
下面，对具有上述结构的直线压缩机的工作原理进行说明。首先，当向绕组卷绕体8的绕组通电时，将在其与可动磁铁部32的永久磁铁31之间产生推力，在该推力的作用下可动磁铁部32在缸筒42的径向上移动。此时，由于可动磁铁部32是与活塞43相连的，因此，活塞43也将与可动磁铁部32一起在缸筒42的径向上移动。
冷媒从未图示的吸入管被导入外壳41内，从缸盖45和固定板47内的通路中通过后进入压缩空间44内。在该压缩空间44内，冷媒被活塞43压缩，之后，经由未图示的排出管向外排出。
对于本发明的实施方式进行了以上的说明，但应当认为，这里所公开的实施方式，其所有细节均为示例，作为本发明并不受此限制。本发明的范围如权利要求书所示，而与权利要求书的范围实质上等同的以及在其范围内的所有变更均应包括在内。
产业上利用的可能性本发明能够有效地应用于直线电动机装置及其制造方法以及具有该直线电动机装置的直线压缩机和斯特林发动机中。
权利要求
1.一种直线电动机装置，其特征是，具有内轭铁(30)；外轭铁(4)，配置在上述内轭铁(30)的外侧；配置在上述内轭铁(30)与上述外轭铁(4)之间的绕组卷绕体(8)和对可在缸筒(42)内往复移动的活塞(43)进行驱动的可动磁铁部(32)、第1和第2夹持部件(2、3)，夹持上述外轭铁(4)；间隔撑杆(5)，将上述第1和第2夹持部件(2、3)之间以既定间隔进行连接；在上述第1夹持部件(2)上设置有对上述活塞(43)施加作用力的弹簧(46)的支撑部(16)，上述第2夹持部件(3)直接或间接地固定在上述缸筒(42)上。
2.如权利要求1所述的直线电动机装置，其特征是，上述间隔撑杆(5)在其两端具有径向端面和从该径向端面上突出的径缩部(9a、9b)，上述第1和第2夹持部件(2、3)包括具有容纳上述间隔撑杆(5)的径缩部(9a、9b)的凹部(10a～10d)、以及对上述间隔撑杆(5)的上述径向端面进行支撑的支撑面的第1和第2承接部(6a、6b)。
3.如权利要求1所述的直线电动机装置，其特征是，上述外轭铁(4)由在上述第1和第2夹持部件(2、3)的周向上配置多个在上述间隔撑杆(5)的长度方向上分体的外轭铁块(4a、4b)而成，上述外轭铁块(4a、4b)与上述第1和第2夹持部件(2、3)通过熔敷部相接合。
4.一种直线电动机装置的制造方法，其特征是，具有将第1外轭铁块(4a)和第2外轭铁块(4b)分别通过超声波熔敷固定在第1夹持部件(2)和第2夹持部件(3)上的工序；在上述第1和第2外轭铁块(4a、4b)固定在上述第1和第2夹持部件(2、3)上的状态下，通过超声波熔敷使上述第1和第2夹持部件(2、3)经由间隔撑杆(5)连接的工序；使上述第1和第2外轭铁块(4a、4b)相互固定的工序。
5.如权利要求4所述的直线电动机装置的制造方法，其特征是，使上述第1和第2夹持部件(2、3)以在上述第1和第2外轭铁块(4a、4b)之间存在有间隙的状态相连。
6.一种直线压缩机，其特征是，具有权利要求1所述的直线电动机装置。
7.一种直线压缩机，其特征是，具有设置在外壳(41)内的缸筒(42)；可在上述缸筒(42)内往复移动的活塞(43)；设置在上述缸筒(42)的外周部，对上述活塞(43)进行驱动的直线电动机装置(1)；对上述活塞(43)施加作用力的弹簧(46)；上述直线电动机装置(1)具有内轭铁(30)，配置在上述内轭铁(30)的外部的外轭铁(4)，配置在上述内轭铁(30)与上述外轭铁(4)之间的绕组卷绕体(8)和可动磁铁部(32)，对上述外轭铁(4)进行夹持的第1和第2夹持部件(2、3)，将上述第1和第2夹持部件(2、3)以既定间隔进行连接的间隔撑杆(5)；以及对上述弹簧(46)进行支撑的支撑部(16)，在上述第1夹持部件(2)上设置上述支撑部(16)，将上述第2夹持部件(3)安装在上述缸筒(42)上。
8.一种斯特林发动机，其特征是，具有设置在外壳(21)内的缸筒(22)；可在上述缸筒(22)内往复移动的活塞(23)和排出器(24)；设置在上述缸筒(22)的外周部，使上述活塞(23)在上述缸筒(22)内往复移动的直线电动机装置(1)；对上述排出器(24)施加作用力的弹簧(34)；上述直线电动机装置(1)具有内轭铁(30)，配置在上述内轭铁(30)的外侧的外轭铁(4)，配置在上述内轭铁(30)与上述外轭铁(4)之间的绕组卷绕体(8)和可动磁铁部(32)；对上述外轭铁(4)进行夹持的第1和第2夹持部件(2、3)，将上述第1和第2夹持部件(2、3)以既定间隔进行连接的间隔撑杆(5)，以及对上述弹簧(34)进行支撑的支撑部(16)；在上述第1夹持部件(2)上设置上述支撑部(16)，将上述第2夹持部件(3)安装在上述缸筒(22)上。
全文摘要
直线电动机装置(1)具有内轭铁、外轭铁(4)、绕组卷绕体(8)和可动磁铁部、对外轭铁(4)进行夹持的第1和第2夹紧环(2、3)、将第1和第2夹紧环(2、3)之间以既定间隔进行连接的间隔撑杆(5)。可动磁铁部对可在缸筒内往复移动的活塞进行驱动。在第1夹紧环(2)上设置对活塞施加作用力的弹簧的支撑部(16)，第2夹紧环(3)直接或间接地固定在缸筒上。直线压缩机和斯特林发动机具有上述直线电动机装置(1)。
文档编号F04B35/04GK1809952SQ20048001694
公开日2006年7月26日 申请日期2004年6月8日 优先权日2003年6月16日
发明者上田和彦 申请人:夏普株式会社