(57)【要約】【課題】従来のリニアコンプレッサの欠点を改善することにある。【解決手段】シリンダボアを備えたシリンダ部品を有するリニアコンプレッサ。ボア内にはピストンが配置されかつ該ボア内で摺動可能である。シリンダ部品は主スプリングによりピストンに連結されている。主スプリングとピストンとの間は連結部材により連結されている。連結部材はリニア電気モータのステータのエアギャップを通っている。リニア電気モータの少なくとも１つのアーマチャ連結部材に沿って配置されている。ステータはエアギャップを横切って対向する複数のステータ部品を備えている。シリンダ部品は各ステータ部品用のテーパ状クランプを備えている。テーパ状クランプはエアギャップから外方に向かって幅広になっている。各ステータ部品はマッチングテーパを有しかつテーパ状クランプ内に係合している。【選択図】図７
2009501873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアコンプレッサであって
シリンダボアを備えたシリンダ部品と、
前記ボア内に配置されかつボア内で摺動可能なピストンと、
前記シリンダ部品を前記ピストンに連結する主スプリングと、
該主スプリングと前記ピストンとの間を連結する連結部材と、
リニア電気モータのステータであって、エアギャップを備え、前記連結部材は前記エアギャップを通る該ステータと、
前記連結部材に沿って配置され、前記リニア電気モータの少なくとも１つのアーマチャ磁極とを備え、
前記ステータは前記エアギャップを横切って対向する複数のステータ部品を備え、前記シリンダ部品は前記ステータ部品用のテーパ状クランプを備え、該テーパ状クランプは前記エアギャップから外方に向かって幅広になっており、
前記各ステータ部品はマッチングテーパを有しかつ前記テーパ状クランプ内に係合している、
ことを特徴とするリニアコンプレッサ。
【請求項２】
少なくとも１つのアーマチャ磁極が、前記連結部材に固定された永久磁石材料からなる実質的に平らな１つ以上のブロックを有し、該ブロックの大きい面がステータに対面しており、前記永久磁石材料は磁化されて前記アーマチャ磁極を形成している、
請求項１記載のリニアコンプレッサ。
【請求項３】
前記テーパ状クランプは少なくとも１対の対向面を有し、これらの面は互いに対面しかつ前記シリンダ内での前記ピストンの往復運動に対して実質的に平行な方向を向いており、前記対向面は、前記エアギャップから離れているどころか近接している、
請求項１または２記載のリニアコンプレッサ。
【請求項４】
前記ステータ部品はラミネーションスタックからなり、該ラミネーションスタックの各ラミネーションは面および縁部を有し、ラミネーションスタックは対応する面および縁部を有し、前記ラミネーションスタックは前記クランプ内に配置され、前記対をなす対向面は前記スタックの縁部と係合している、
請求項３記載のリニアコンプレッサ。
【請求項５】
前記面は、約３°のテーパで収斂していることを特徴とする請求項３または４記載のリニアコンプレッサ。
【請求項６】
１つの前記面は前記往復運動軸線に対して実質的に垂直であり、他の前記面は前記垂直に対して或る角度で傾斜し、前記テーパを形成している、
請求項３から５のいずれか１項記載のリニアコンプレッサ。
【請求項７】
前記ラミネーションスタックの前記ラミネーションは、前記エアギャップに対面する縁部と、各クランプ面に隣接する縁部とを有し、１つの前記クランプ面は前記エアギャップの縁部に対して実質的に垂直であり、１つの前記クランプ面は外方に拡開した部分を有している、
請求項３記載のリニアコンプレッサ。
【請求項８】
前記外方に拡開した縁部は、前記エアギャップ縁部に対して約９３°の角度をなしている、
請求項７記載のリニアコンプレッサ。
【請求項９】
前記ステータを前記シリンダ部品に固定する他のいかなる手段も備えていない、
請求項１から８のいずれか１項記載のリニアコンプレッサ。
【請求項１０】
前記シリンダ部品は外方を向いた少なくとも１つのショルダを有し、前記ステータ部品は、前記シリンダ部品の前記外方を向いたショルダに当接する少なくとも１つの突出膝部を有している、
請求項１から９のいずれか１項記載のリニアコンプレッサ。
【請求項１１】
意図したエアギャップから外方に離れる方向に幅広になっている一体形テーパ状クランプを備えたシリンダ部品を用意する段階と、
ピストンロッドが前記エアギャップ内に配置されかつ横方向に支持されるようにして、ピストン・コネクティングロッド組立体を取付ける段階と、
前記テーパ状クランプのテーパを補完するテーパを有するステータ部品を前記テーパ状クランプ内に押込む段階とを有する、
ことを特徴とするリニアコンプレッサの製造方法。
【請求項１２】
前記ステータを前記シリンダ部品に固定する他のいかなる手段も備えていない、
請求項１０記載のリニアコンプレッサの製造方法。
【請求項１３】
前記ステータ部品は、該ステータ部品の膝部が前記シリンダ部品のショルダに当接するまで、前記テーパ状クランプ内に押込まれる、
請求項１１または１２記載のリニアコンプレッサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニアコンプレッサに関し、より詳しくは、蒸気圧縮冷凍システムでの使用に適した形式のリニアコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気圧縮冷凍システムに使用する形式のリニアコンプレッサは、従来技術の多くの文献の主題である。１つのこのような文献として、本件出願人に係る係属中の下記特許文献１がある。この特許文献１の明細書には、このようなコンプレッサに関する種々の開発が開示されており、これらの開発の多くはリニアコンプレッサへの特定用途を有している。本発明は、特許文献１に開示されているようなコンプレッサの実施形態の更なる改善に関するものであり、本発明が適用されるコンプレッサの広範な例を提供する。しかしながら、本発明は、特許文献１に開示されたリニアコンプレッサの特定実施形態の範囲を超えて適用することができる。当業者ならば、従来技術において見出されているようなリニアコンプレッサの他の実施形態への本発明のアイデア広範な用途を理解できるであろう。
【０００３】
【特許文献１】ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＮＺ２００４／０００１０８明細書
【特許文献２】ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＮＺ２０００／０００２０１明細書
【特許文献３】ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＮＺ２０００／０００２０２明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一目的は、リニアコンプレッサに関する改善を提供すること、または少なくとも産業に有効な選択を与えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第一態様では、本発明はリニアコンプレッサからなり、本発明のリニアコンプレッサは、
シリンダボアを備えたシリンダ部品と、
前記ボア内に配置されかつボア内で摺動可能なピストンと、
前記シリンダ部品を前記ピストンに連結する主スプリングと、
該主スプリングと前記ピストンとの間を連結する連結部材と、
リニア電気モータのステータとを有し、該ステータはエアギャップを備え、前記連結部材は前記エアギャップを通り、
前記連結部材に沿って配置された、前記リニア電気モータの少なくとも１つのアーマチャ磁極とを更に有し、
前記ステータは前記エアギャップを横切って対向する複数のステータ部品を備え、前記シリンダ部品は前記ステータ部品用のテーパ状クランプを備え、該テーパ状クランプは前記エアギャップから外方に向かって幅広になっており、
前記各ステータ部品はマッチングテーパを有しかつ前記テーパ状クランプ内に係合している。
【０００６】
他の態様によれば、少なくとも１つのアーマチャ磁極が、前記連結部材に固定された永久磁石材料からなる実質的に平らな１つ以上のブロックを有し、該ブロックの大きい面がステータに対面しており、前記永久磁石材料は磁化されて前記アーマチャ磁極を形成している。
【０００７】
他の態様によれば、前記テーパ状クランプは少なくとも１対の対向面を有し、これらの面は互いに対面しかつ前記シリンダ内での前記ピストンの往復運動に対して実質的に平行な方向を向いており、前記対向面は、前記エアギャップから離れているどころか近接している。
【０００８】
他の態様によれば、前記ステータ部品はラミネーションスタックからなり、該ラミネーションスタックの各ラミネーションは面および縁部を有し、ラミネーションスタックは対応面および縁部を有し、前記ラミネーションスタックは前記クランプ内に配置され、前記対をなす対向面は前記スタックの縁部と係合している。
【０００９】
他の態様によれば、前記面は、約３°のテーパで収斂している。
他の態様によれば、１つの前記面は前記往復運動軸線に対して実質的に垂直であり、他の前記面は前記垂直に対して或る角度で傾斜し、前記テーパを形成している。
他の態様によれば、前記ラミネーションスタックの前記ラミネーションは、前記エアギャップに対面する縁部と、各クランプ面に隣接する縁部とを有し、１つの前記クランプ面は前記エアギャップの縁部に対して実質的に垂直であり、１つの前記クランプ面は外方に拡開した部分を有している。
【００１０】
他の態様によれば、前記外方に拡開した縁部は、前記エアギャップ縁部に対して約９３°の角度をなしている。
【００１１】
他の態様によれば、本発明はリニアコンプレッサの製造方法に関し、本発明の製造方法は、
意図したエアギャップから外方に離れる方向に幅広になっている一体形テーパ状クランプを備えたシリンダ部品を用意する段階と、
ピストンロッドが前記エアギャップ内に配置されかつ横方向に支持されるようにして、ピストン・コネクティングロッド組立体を取付ける段階と、
前記テーパ状クランプのテーパを補完するテーパを有するステータ部品を前記テーパ状クランプ内に押込む段階とを有している。
【００１２】
他の態様によれば、前記シリンダ部品、前記テーパ状クランプおよび／またはステータ部品は、前記いずれか１つの文節（パラグラフ）に従って構成されている。
前記いずれかのパラグラフに記載の本発明に関し、前記主スプリングは、コイルスプリング同士の組合せ、コイルスプリングと平スプリングとの組合せ、または平スプリング同士の組合せからなる。コイルスプリングは適当な高耐疲労ワイヤまたは薄壁円筒状ストックから機械加工されたスプリングで形成できる。上記組合せには、高い横方向剛性に寄与する少なくとも１つの平スプリング要素を含めることが好ましい。また、より好ましくは、上記組合せには、少なくとも１つの平スプリングおよび少なくとも１つのコイルスプリングを含める。
【００１３】
前記永久磁石材料と前記ピストンとの中間の位置には、前記シリンダ部品と連結部材との間で作用し、コネクティングロッドの軸線方向移動は許容するが横方向荷重は前記シリンダ部品に伝達する横方向支持体を設けることができる。
【００１４】
上記文節に記載された本発明に関しては、前記主スプリングは、単一スプリング要素で構成するか、並列に作用する複数のスプリング要素で構成することができる。主スプリングはまた、前記モータのアーマチャの一端が前記主スプリングにより支持されかつ他端が前記横方向支持体により支持されるように、前記アーマチャの磁極（単一または複数）が前記主スプリングの位置と前記横方向支持体との間にされる位置において、前記シリンダ部品と連結部材との間で作用する横方向支持体を構成することもできる。
【００１５】
横方向支持体は、例えばシート材料からカットされた１つ以上の平スプリング、または一平面内でスプリングラインに曲げられたスプリングワイヤから形成できる。或いは、前記半径方向支持体は、連結部材に作用する１つ以上の滑りベアリングで構成できる。
横方向支持体とピストンとの間の連結部材の領域では、連結部材は、横方向に撓み得るように構成するか、１つ（または好ましくは２つ）のフレキシブル部分を設けて、軸線方向の力は有効に伝達できるが、連結部材の軸線および往復運動のラインに対するピストンの横方向および角度方向の順応性（コンプライアンス）を有するように構成できる。
【００１６】
シリンダ部品には、圧縮ガスを受入れ、これらの圧縮ガスを、シリンダボアに沿ってかつシリンダボアに沿って間隔を隔てて配置された複数のベアリングポートから供給して、作動時にピストンを支持するエアロスタティック・ガスベアリングを設けることができる。しかしながら、両端部において半径方向（または横方向）に支持されたアーマチャおよび横方向支持体とピストンとの間での連結部材の順応性により、本発明者は、ガスベアリング内での圧縮ガスの消費量が、ガスベアリングおよび小さい摩擦の利益を凌駕することを期待する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
当業者ならば、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の構造、種々の実施形態および本発明の用途の多くの変更をなし得るであろう。本明細書における開示および説明は純粋な例示であり、いかなる意味においても本発明を限定するものではない。
【００１８】
第一態様では、本発明はリニアコンプレッサからなり、該リニアコンプレッサは、
シリンダボアを備えたシリンダ部品と、
前記ボア内に配置されかつボア内で摺動可能なピストンと、
前記シリンダ部品を前記ピストンに直接的または間接的に連結する主スプリングと、
該主スプリングと前記ピストンとの間を連結する連結部材と、
エアギャップをもつステータとを有し、前記連結部材は前記エアギャップを通っており、
前記連結部材に沿って配置された少なくとも１つのアーマチャ磁極とを更に有し、
前記ステータは前記エアギャップを横切って対向する複数のステータ部品を備え、前記各シリンダ部品は前記ステータ部品用のテーパ状クランプを備え、該テーパ状クランプは前記エアギャップから外方に向かって幅広になっており、
前記各ステータ部品はマッチングテーパを有しかつ前記テーパ状クランプ内に係合している。
【００１９】
他の態様によれば、少なくとも１つのアーマチャ磁極が、前記連結部材に固定された永久磁石材料からなる実質的に平らな１つ以上のブロックを有し、該ブロックの大きい面がステータに対面しており、前記永久磁石材料は磁化されて前記アーマチャ磁極を形成している。
他の態様によれば、前記テーパ状クランプは少なくとも１対の対向面を有し、これらの面は互いに対面しかつ前記シリンダ内での前記ピストンの往復運動に対して実質的に平行な方向を向いており、前記対向面は、前記エアギャップから離れているどころか近接している。
【００２０】
他の態様によれば、前記ステータ部品はラミネーションスタックからなり、該ラミネーションスタックの各ラミネーションは面および縁部を有し、ラミネーションスタックは対応面および縁部を有し、前記ラミネーションスタックは前記クランプ内に配置され、前記対をなす対向面は前記スタックの縁部と係合している。
他の態様によれば、前記面は、約３°のテーパで収斂している。
他の態様によれば、１つの前記面は前記往復運動軸線に対して真に垂直であり、他の前記面は前記垂直に対して或る角度で傾斜し、前記テーパを形成している。
【００２１】
他の態様によれば、前記ラミネーションスタックの前記ラミネーションは、前記エアギャップに対面する縁部（該縁部は不連続である）と、各クランプ面に隣接する縁部とを有し、１つの前記クランプ面は前記エアギャップの縁部に対して垂直であり、１つの前記クランプ面はテーパ状部分（外方に拡開した部分）を有している。
他の態様によれば、前記外方に拡開した縁部は、前記エアギャップ縁部に対して約９３°の角度をなしている。
【００２２】
他の態様では、本発明はリニアコンプレッサの製造方法を含み、この製造方法は、
意図したエアギャップから外方に離れる方向に幅広になっている一体形テーパ状クランプを備えたシリンダ部品を用意する段階と、
ピストンロッドが前記エアギャップ内に配置されかつ横方向に支持されるようにして、ピストン・コネクティングロッド組立体を取付ける段階と、
前記テーパ状クランプのテーパを補完するテーパを有するステータ部品を前記テーパ状クランプ内に押込む段階とを有している。
【００２３】
他の態様によれば、前記シリンダ部品、前記テーパ状クランプおよび／または前記ステータ部品は、上記いずれかの文節の記載に従って構成される。
上記いずれかの文節に記載された本発明に関しては、前記主スプリングは、例えば、コイルスプリング同士の組合せ、コイルスプリングと平スプリングとの組合せまたは平スプリング同士の組合せからなる。コイルスプリングは適当な高耐疲労ワイヤまたは薄壁円筒状ストックから機械加工されたスプリングで形成できる。上記組合せには、高い横方向剛性に寄与する少なくとも１つの平スプリング要素を含めることが好ましい。また、より好ましくは、上記組合せには、少なくとも１つの平スプリングおよび少なくとも１つのコイルスプリングを含める。
【００２４】
前記永久磁石材料と前記ピストンとの中間の位置には、前記シリンダ部品と連結部材との間で作用し、コネクティングロッドの軸線方向移動は許容するが横方向荷重は前記シリンダ部品に伝達する横方向支持体を設けることができる。
【００２５】
上記文節に記載された本発明に関しては、前記主スプリングは、単一スプリング要素で構成するか、並列に作用する複数のスプリング要素で構成することができる。主スプリングはまた、前記モータのアーマチャの一端が前記主スプリングにより支持されかつ他端が前記横方向支持体により支持されるように、前記アーマチャの磁極（単一または複数）が前記主スプリングの位置と前記横方向支持体との間にされる位置において、前記シリンダ部品と連結部材との間で作用する横方向支持体を構成することもできる。
【００２６】
横方向支持体は、例えばシート材料からカットされた１つ以上の平スプリング、または一平面内でスプリングラインに曲げられたスプリングワイヤから形成できる。或いは、前記半径方向支持体は、連結部材に作用する１つ以上の滑りベアリングで構成できる。
横方向支持体とピストンとの間の連結部材の領域では、連結部材は、横方向に撓み得るように構成するか、１つ（または好ましくは２つ）のフレキシブル部分を設けて、軸線方向の力は有効に伝達できるが、連結部材の軸線および往復運動のラインに対するピストンの横方向および角度方向の順応性を有するように構成できる。
【００２７】
シリンダ部品には、圧縮ガスを受入れ、これらの圧縮ガスを、シリンダボアに沿ってかつシリンダボアに沿って間隔を隔てて配置された複数のベアリングポートから供給して、作動時にピストンを支持するエアロスタティック・ガスベアリングを設けることができる。しかしながら、両端部において半径方向（または横方向）に支持されたアーマチャおよび横方向支持体とピストンとの間での連結部材の順応性により、本発明者は、ガスベアリング内の圧縮ガスの消費量の利益が、ガスベアリングおよび小さい摩擦の利益を凌駕することを期待する。
【００２８】
図１から図６に示すように、蒸気圧縮冷凍システム用コンプレッサは、ハウジング２内に支持されたリニアコンプレッサ１を有している。一般に、ハウジング２は気密的にシールされ、かつガス入口ポート３および圧縮ガス出口ポート４を有している。圧縮されないガスは、コンプレッサ１を包囲するハウジング２の内部を流れる。これらの圧縮されないガスは、吸入ストローク時にコンプレッサ内に吸入され、圧縮ストローク時にピストンクラウン１４と弁プレート５との間で圧縮され、かつ排出弁６を通って圧縮ガスマニホールド７内に排出される。圧縮ガスは、マニホールド７を出て、フレキシブルチューブ８を通ってシェル内の出口ポート４に流入する。排出チューブ８のスチフネス効果を低減させるため、チューブ８は、コンプレッサの往復運動軸線に対して横方向のループまたはスパイラルとして配置するのが好ましい。圧縮スペースへの吸入は、ピストン（クラウンに孔および弁が設けられている）を通して、または吸入マニホールドおよび弁および排出マニホールドおよび弁が形成されるように分割されたヘッドを通して行うことができる。図示のコンプレッサは、吸入マニホールド１３および吸入弁２９を備えたヘッドを通して吸入を行う。
【００２９】
図示のリニアコンプレッサ１は、概略的にいえば、主スプリングにより連結されたシリンダ部品およびピストン部品を有している。シリンダ部品は、シリンダハウジング１０と、シリンダヘッド１１と、弁プレート５と、シリンダ１２とを有している。シリンダ部品はまた、リニア電気モータのステータ部品１５を有している。シリンダ部品の一端部（ヘッド１１から遠位側の端部）は、シリンダ部品に対して主スプリングを取付けている。図１および図２に示す実施形態および図５および図６に示す実施形態では、主スプリングは、コイルスプリング１９と平スプリング２０との組合せとして形成されている。図３および図４に示す実施形態では、主スプリングは複数の平スプリング１６のスタックからなる。
【００３０】
ピストン部品は、側壁２４およびクラウン１４を備えた中空ピストン２２を有している。ロッド２６が、クラウン１４と、リニアモータアーマチャ１７の支持ボディ３０との間を連結している。リニアモータアーマチャ１７は、シリンダライナ内でのピストンの往復運動軸線に対して横方向の１つ以上の磁極を形成すべく磁化された永久磁石材料（例えば、フェライトまたはネオジム）のボディを有している。アーマチャ支持体３０の一端部３２（ピストン２２から遠位側の端部）は、主スプリングに連結されている。
【００３１】
図１および図２の実施形態では、ロッド２６は、中空ピストン２２のほぼ中央に位置するフレキシブル部分２８を有している。図３および図４の実施形態および図５および図６の実施形態では、ロッド２１はその全長に亘って細い。
【００３２】
リニアコンプレッサ１は、シェル２内で、該シェル２からリニアコンプレッサ１を隔絶するための複数のサスペンションスプリング上に取付けられる。リニアコンプレッサの大きい外側ボディの使用時に、シリンダ部品は、該シリンダ部品内のピストン部品の往復運動軸線に沿って振動する。好ましいコンプレッサでは、ピストン部品は、シリンダ部品の振動が、ピストン部品とシリンダ部品との間の相対往復運動と比べて小さくなるように、意図的に、シリンダ部品に比べて非常に軽量に維持される。図示の形態では、リニアコンプレッサは、該リニアコンプレッサのほぼ周囲に配置された４つのサスペンションスプリング３１の組上に取付けられている。上記特許文献１には、他のサスペンションスプリング構造が示されている。各サスペンションスプリングの両端部は、各スプリングの一端でリニアコンプレッサ１に連結されかつ各スプリングの他端でコンプレッサシェル２に連結されたエラストマー緩衝器上に嵌合されている。
【００３３】
図１および図２のコンプレッサの実施形態を参照すると、ここには、本件出願人に係る上記特許文献２に開示された形式のコンプレッサの変更形態が示されている。この特許文献２において、本件出願人は、シリンダ部品により支持されたステータのエアギャップ内で作動する実質的に平らな永久磁石アーマチャを備えたリニアモータを有するコンプレッサを開示した。平らなアーマチャは、ピストンから、ステータの一側まで延びかつステータの他側で主スプリングまで延びている連結部材に沿って一部が配置されている。連結部材従ってリニア電気モータにより加えられる横方向力は、一端がシリンダ内のピストンにより横方向に支持され、他端が主スプリングの横方向スチフネスにより支持されている。
【００３４】
特許文献２において本件出願人は、ヘビーゲージ高耐疲労強度スチールワイヤ（heavy gauge high fatigue strength steel wire）からなるダブルヘリカルループを含むかなり優れた構造の主スプリングを開示した。この主スプリングは、本質的に一体の単一要素に充分な横方向スチフネスおよび適当な軸線方向スチフネスを与え、かつ本発明に適したスプリングの他の例である。
【００３５】
主スプリングの他の変更形態として、組合せて作動する複数の別々のスプリング要素がある。例えば、図１および図２の実施形態および図５および図６の実施形態では、主スプリングは、コイルスプリング１９と平スプリング２０との組合せからなる。平スプリング２０は横方向スチフネスを付与するのに対し、コイルスプリング１９は任意の所望の付加軸線方向スチフネスを付与する。平スプリング２０は、例えばばね鋼板からカットされた任意の従来形態にするか、本件出願人に係る上記特許文献３に開示したような形態にすることができる。
【００３６】
図３および図４を参照して他の実施形態を開示する。この実施形態では、主スプリングが４つの平スプリング１６の結合スタックからなり、４つの平スプリングは全てが一緒に作動する。この場合、各平スプリングは、横方向スチフネスおよび軸線方向スチフネスの両方を提供する。平スプリングは、一般に、軸線方向スチフネスに比べて横方向スチフネスの方が非常に大きく、図３および図４に示した実施形態は多分、適当な軸線方向スチフネスを得るべく不必要に高い横方向スチフネスを呈するであろう。しかしながら、所望の軸線方向スチフネスは、コンプレッサの所望の運転速度に基いて定められることは理解されよう。
【００３７】
図３および図４および図５および図６の実施形態には、他の変更形態が示されている。図１および図２のコンプレッサの実施形態および特許文献２に開示のコンプレッサでは、アーマチャ１７を支持するピストンロッドは、その一端が主スプリングによりかつ他端がピストンにより、横方向荷重に対して支持されている。これは、そのコンパクトさおよび簡単さの点で好ましいが、シリンダボア内でピストンに大きい横方向荷重を引起こす結果を招く。この特別な横方向荷重は管理でき、如何に管理するかの例が、本願の図１および図２の実施形態に関し、特許文献２および３に開示されている。
【００３８】
しかしながら、本願の図３、図４、図５および図６の実施形態は、モータが主スプリングとピストンとを連結する部材上に配置されている構成の平らな永久磁石リニアモータから生じる横方向荷重に対処する他のアプローチを有している。
【００３９】
このアプローチによれば、アーマチャ磁石とピストンとの間の位置で、シリンダ部品１と連結部材との間で作用する半径方向支持体または横方向支持体が設けられている。この支持体は、連結部材からの横方向荷重をシリンダ部品１０に直接的に伝達する。
【００４０】
図３および図４の実施形態では、半径方向支持体は平スプリング４０からなり、該平スプリング４０は、その外縁部４１が前記シリンダ部品１０に連結され、かつそのハブ４３がアーマチャ支持ボディ３０の一端部４５に連結されている。平スプリング４０は実質的な横方向スチフネスを提供し、アーマチャ支持ボディ３０は実質的に剛性を有している。従って、平らな永久磁石リニアモータからの横方向荷重（これは実質的なものである）は、一端で平スプリング４０により支持され、かつ他端で、他の平スプリング１６を備えた主スプリングにより支持される。平スプリング４０は、シリンダ部品１０の環状リング部分４２内に取付けられる。
【００４１】
図５および図６に示す他の実施形態では、横方向支持体が軸線方向滑りベアリングにより形成されている。アーマチャ支持部材３０の端部５０は、一定直径の実質的な円筒状シャフトを与えるように形成されている。このシャフト部分は、シリンダ部品１０の一部を形成する滑りベアリング５２に通されている。滑りベアリング５２は、例えば、適当な低摩擦低摩耗材料からなるブシュで形成される。ブシュは、例えば、適当な内部球形ハウジング内に保持されるＰＴＦＥプラスチック材料（またはこれと同様なプラスチック）からなる球形ブシュで形成できる。この構成は、シリンダ部品１０に対するアーマチャ支持部材３０の或るミスアライメントにも対処できる。
【００４２】
どの場合でも、アーマチャの近傍にはリーズナブルなガス流を維持することが好ましい。従って、シリンダ部品１０に対して横方向支持体（例えば平スプリングまたは滑りベアリング）を支持するのに、図４および図５に示すようなオープンフレーム構造が使用される。或いは、図５および図６の開口５６のような複数の窓または孔を設け、これらの窓または孔を、リニア電気モータを収容するシリンダ部品の領域およびシリンダおよびピストンを収容するシリンダ部品の領域の両領域に連通させることができる。このように、シリンダ部品１０の内部にガスが流入できることは、ピストン２２の後面に作用するあらゆるガス圧効果を低下させること、および吸入ガス流がコンプレッサヘッドを通るのではなくピストンのクラウンを通るように構成された実施形態においてピストン２２後面へのガス流経路を形成することに有効である。
【００４３】
アーマチャ支持部材３０が横方向荷重に対して完全に支持される構成の図３から図６の実施形態では、アーマチャ支持部材３０とピストン２２との間の好ましい連結は、かなり大きい横方向順応性を有すると同時に、軸線方向スチフネスを保持することである。適当なリンケージとして、アーマチャ支持部材３０の端部の一端およびピストンクラウン１４の他端に埋入される細い金属ロッドがある。細いロッド２１は、作動するコンプレッサの圧縮ストローク時に、アーマチャ支持部材３０とシリンダ１２との間のあらゆるミスアライメントに適合するようにピストン２２を配向できる充分な順応性と、リニアモータおよびスプリングがピストンをシリンダヘッドの方向に駆動するときにロッド２１が座屈しない充分な軸線方向スチフネスとを有するべきである。
【００４４】
平らな永久磁石アーマチャが完全に支持される構成のこれらの実施形態によるコンプレッサは、シリンダ１２とピストン２２との間で作動するのに、依然としてエアロスタティックガスベアリングを形成しているが、ピストン２２からシリンダ１２への横方向荷重は非常に小さいことが期待される。現代のハードウェアおよびコーティング技術によれば、この構成は、オイル潤滑またはエアロスタティックベアリングのいずれをも用いることなく、充分な寿命で有効に作動できる。
【００４５】
図１および図２の実施形態、図３および図４の実施形態または図５および図６の実施形態の各々において、シリンダ部品は、各ステータ部品１５のための一体形ステータクランプ１００を有している。図７には、ステータクランプおよび関連するステータ部品がより詳細に示されている。一体形ステータクランプ１００は、対向する１対のクランプ面１０１、１０２を有している。両クランプ面は、コンプレッサの軸線に対して軸線方向に分離されており、それぞれのステータ部品が両クランプ面の間に収容される。クランプ面の平面は、ピストンの往復運動軸線に対してほぼ垂直であるが、クランプ面は、これらの面間に、エアギャップ内に見られるコンプレッサ組立体の外部からテーパ状開口を形成している。テーパの角度は、約３°であるのが好ましい。それぞれのステータ部品は、その端部１０５、１０６間に補完テーパを有している。ステータ部品は両クランプ面１０１、１０２の間の開口内に詰め込まれ、かつ純粋にこの界面および永久磁石のモータアーマチャへの全ての吸引力に基いて所定位置に保持される。
【００４６】
クランプ面の３°の収斂は、シリンダ部品およびステータ部品の材料と、シリンダ部品の剛性とに基いて定められる。このテーパ角度は、一方のクランプ面（例えばクランプ面１０１）内およびこれに対応する一方のステータ端部（例えば端部１０５）内に形成するのが好ましい。この形態では、他方のクランプ面１０２およびステータ部品の端部１０６は、往復運動軸線に対して真に垂直である。
【００４７】
ステータ部品は、巻回コイルを支持する個々のラミネーションのスタックを有している。個々のラミネーションは例えば「Ｅ」形にすることができ、ラミネーションはスタックされかつ例えばリベットにより一体に固定され、コイルは「Ｅ」形の中央脚の周囲に巻回される。コイルは絶縁ボビン上に巻回され、次に「Ｅ」形の中央脚上に嵌合される。ステータのラミネーションは面および縁部を有し、ラミネーションスタックは対応する面および縁部を有する。各ラミネーションスタックの１つの（不連続）縁部は、エアギャップに対面している。ラミネーションスタックの２つの縁部１０５、１０６は、クランプ面１０１、１０２に対して押付けられる。残りの縁部は、エアギャップから離れる方向を向いている。
【００４８】
縁部１０５、１０６は、好ましくはそれぞれの膝部（knees）を有し、これらの膝部はシリンダ部品のショルダ１１４、１１５に当接して、一体形クランプ内へのステータ部品の挿入深さを制限する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第一実施形態によるリニアコンプレッサを断面で示す平面図である。この第一実施形態は、平スプリングとコイルスプリングとの組合せからなる主スプリングを有している。平らなモータアーマチャは、その一端が主スプリングにより、他端がピストンにより半径方向に支持されている。図１は、図２のＤ−Ｄ線を通る断面図である。
【図２】図１の実施形態を、図１のＣ−Ｃ線を通る断面で示す側面図である。
【図３】第二実施形態によるリニアコンプレッサを断面で示す平面図である。この第二実施形態は平スプリングのスタックからなる主スプリングを有している。平らなモータアーマチャは、その一端が主スプリングにより、他端が他の平スプリングにより半径方向に支持されている。ピストンには順応連結されている。図３は、図４のＥ−Ｅ線を通る断面図である。
【図４】図２の実施形態を、図３のＢ−Ｂ線を通る断面で示す側面図である。
【図５】第三実施形態によるリニアコンプレッサを断面で示す平面図である。この第三実施形態は平スプリングとコイルスプリングとの組合せからなる主スプリングを有している。平らなモータアーマチャは、その一端が主スプリングにより半径方向に支持され、他端が滑りベアリング内に支持されている。ピストンには順応連結されている。図５は、図６のＦ−Ｆ線を通る断面図である。
【図６】図５の実施形態を、図５のＡ−Ａ線を通る断面で示す側面図である。
【図７】本発明の各実施形態に含まれている一体形ステータ取付けクランプおよび関連するステータ部品を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  シリンダハウジング
１１  シリンダヘッド
１２  シリンダ
１５ステータ部品
１７  リニアモータアーマチャ
１９  コイルスプリング
２０  平スプリング
２２  中空ピストン
２６  ロッド
３１  サスペンションスプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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