(57)【要約】      （修正有）【課題】回転機が開示される。回転機は、周縁を画定する固定子、複数の第１の磁石アレイ、回転子、及び第１のピストンを含む。【解決手段】第１の磁石アレイは、第１の磁石パターンで固定子の周縁の周りに配置された複数の離散磁石からなる。回転子２０は、回転軸Ａ−Ａの周りで回転可能であり、本体を画定する。本体は、第１の通路を画定する。第１のピストン２６は、複数の第１の磁気素子を含み、回転子の第１の通路内で駆動される。複数の離散磁石は、第１の磁石パターンで配置され、第１のピストンの磁気素子と相互作用するように位置付けされ、回転子が回転軸の周りを回転する時に第１の磁力が生成される。第１の磁力は、第１のピストンを駆動させるのに必要な第１の量の力を表す。【選択図】図１
2019031965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機（１０）であって、
周縁（１４８）を画定する固定子（１８）、
第１の磁石パターンで前記固定子（１８）の前記周縁（１４８）の周りに配置された複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）からなる複数の第１の磁石アレイ（６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂ）、
回転軸の周りで回転可能であり、本体（３６）を画定する回転子（２０）であって、前記本体（３６）が、第１の通路（３２）を画定する、回転子（２０）、及び
複数の第１の磁気素子（１５０、１５２）を含む第１のピストン（２６）であって、前記第１のピストン（２６）が、前記回転子（２０）の前記第１の通路（３２）内で駆動され、前記複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）が、前記第１の磁石パターンで配置され、前記第１のピストン（２６）の前記第１の磁気素子（１５０、１５２）と相互作用するように位置付けされ、前記回転子（２０）が前記回転軸の周りを回転する時に第１の磁力を生成し、前記第１の磁力が、前記回転子（２０）の前記第１の通路（３２）内で前記第１のピストン（２６）を駆動させるのに必要な第１の量の力を表す、第１のピストン（２６）
を備えている回転機。
【請求項２】
複数の第２の磁気素子（１５０、１５２）を含む第２のピストン（３０）を含み、前記第２のピストン（２６）が、前記回転子（２０）の前記本体（３６）によって画定された第２の通路（３４）内で駆動され、前記固定子（１８）が、複数の第２の離散磁石（１６４、１６６）からなる複数の第２の磁石アレイ（６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ）を含む、請求項１に記載の回転機（１０）。
【請求項３】
前記複数の第２の離散磁石（１６４，１６６）が、前記第２のピストン（３０）の前記第２の磁気素子（１５０、１５２）と相互作用するように位置付けされ、前記回転子が前記回転軸の周りを回転する時に第２の磁力を生成し、前記第２の磁力が、前記回転子（２０）の前記第２の通路（３４）内で前記第２のピストン（３０）を駆動させるのに必要な第２の量の力を表す、請求項２に記載の回転機（１０）。
【請求項４】
前記複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）が、前記第１のピストン（２６）の前記第１の磁気素子（１５０、１５２）によって画定された磁化の第２の方向とは反対の磁化の第１の方向を画定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の回転機（１０）。
【請求項５】
前記複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）が、強磁性バー（１６７、１６８）を含み、前記第１のピストン（２６）の前記第１の磁気素子（１５０、１５２）が、永久磁石である、請求項１から４のいずれか一項に記載の回転機（１０）。
【請求項６】
前記複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）が、永久磁石であり、前記第１のピストン（２６）の前記第１の磁気素子（１５０、１５２）が、強磁性バー（２５０、２５２）である、請求項１から５のいずれか一項に記載の回転機（１０）。
【請求項７】
前記回転機（１０）が、動作の４段階を含むスターリングエンジンである、請求項１から６のいずれか一項に記載の回転機（１０）。
【請求項８】
前記第１の磁力が、前記第１のピストン（２６）を前記スターリングエンジンの動作の４段階のうちの１つに駆動するように構成されている、請求項７に記載の回転機（１０）。
【請求項９】
前記回転機が、スターリングサイクルを利用する低温クーラーであり、前記低温クーラーが、負荷（５０）に冷却をもたらす、請求項１から８のいずれか一項に記載の回転機（１０）。
【請求項１０】
前記第１のピストン（２６）が、軸受（７０）によって前記回転子（２０）に連結され、前記軸受（７０）が、たわみ軸受、気体軸受、滑り軸受、及びリニアボール軸受からなる群から選択される、請求項１から９のいずれか一項に記載の回転機（１０）。
【請求項１１】
前記第１のピストン（２６）が、前記回転子（２０）の前記回転軸に対して実質的に垂直な方向に、前記第１の通路（３２）内で配向される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の回転機（１０）。
【請求項１２】
第１の再生器（２４Ａ）及び第２の再生器（２４Ｂ）を含み、前記第１の再生器（２４Ａ）が、前記回転子（２０）の第１の側部（３０２）に位置付けされ、前記第２の再生器（２４Ｂ）が、前記第１の側部（３０２）の反対側の、前記回転子（２０）の第２の側部（３０２）に位置付けされている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の回転機（１０）。
【請求項１３】
回転機（１０）の一部である回転子（２０）の第１の通路（３２）内で第１のピストン（２６）を駆動させる方法であって、
回転軸の周りで前記回転子（２０）を回転させることであって、前記回転子（２０）が、周縁（１４８）を画定する固定子（１８）によって囲まれ、複数の第１の磁石アレイ（６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂ）が、第１の磁石パターンで前記固定子（１８）の前記周縁（１４８）の周りに配置された複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）からなる、前記回転子（２０）を回転させることと、
前記回転子（２０）が前記回転軸の周りで回転する時に第１の磁力を生成することであって、前記第１の磁力が、前記固定子（１８）の前記周縁（１４８）の周りに配置された前記複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）と前記第１のピストン（２６）の複数の第１の磁気素子（１５０、１５２）との間の相互作用によって生成される、第１の磁力を生成することと、
前記第１の磁力によって、前記回転子（２０）の前記第１の通路（３２）内で前記第１のピストン（２６）を駆動させることと
を含む方法。
【請求項１４】
前記回転子（２０）が前記回転軸の周りを回転する時に第２の磁力を生成することをさらに含み、前記第２の磁力が、前記回転子（２０）の第２の通路（３４）内で第２のピストン（３０）を駆動させるのに必要な第２の量の力を表す、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のピストン（２６）をスターリングサイクルの４段階のうちの１つに駆動することを含む、請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示されたシステムは、回転機に関し、より具体的には、磁気素子を有するピストンを含む回転機に関し、ピストンは、回転子が回転する時に生成される磁力によって駆動される。
【背景技術】
【０００２】
熱機関は、作業を行うために、熱の形態で供給されたエネルギーを使用する。熱機関が利用することができる熱力学サイクルが幾つかある。それは、例えば、カルノーサイクル、スターリングサイクル、並びにオットーサイクル及びディーゼルサイクルのような様々な内燃機関サイクルである。これらのすべての熱力学的な熱機関は、作動流体として気体を使用する。例えば、スターリングサイクルは、比較的小さくて控えめなサイズの低温クーラーにおいて用いられることが多く、この場合、作動流体は通常ヘリウムである。
【０００３】
スターリングエンジンは、作動流体を移動させて圧縮し、出力を生成するために使用される内部ピストンを含み得る。特に、ピストンは、上り工程又は圧縮の間、仕事を受け取り、下り工程又は膨張の間、仕事を生成し、その後、所与の温度で作動流体によって熱が周りの熱シンクに伝達される。スターリングエンジンのピストンは、たわみ軸受（ｆｌｅｘｕｒｅ  ｂｅａｒｉｎｇ）を用いてピストンを静止し、次いで、電磁石を用いて駆動運動を生成することにより、駆動することができる。しかしながら、電磁石は、主に時間的に正弦波的な駆動力を生成する。正弦波駆動力は、電磁石のコイルのインダクタンスによって引き起こされ、さらに駆動電圧及び切り替え速度が両方とも比較的低く保たれている故に引き起こされる。
【０００４】
回転機は、さらに固定子及び回転子を含む。少なくとも幾つかの用途では、回転子は冷却される必要がある場合がある。回転子を冷却するために、リザーバ又は冷却器からの冷却された気体が、回転子と固定子などの静止した部品との間の空間に導入され得る。しかしながら、冷却された気体の大部分が回転子の最外表面に当たるため、回転子の冷却は不均一となる。したがって、回転子の内部を冷却するために、冷却気体の経路のための特別な回転継手が必要であり得る。さらに、冷却された気体の貯蔵に冷却器を使用する場合、電力接続が必要となる。
【０００５】
電流を運ぶブラシで回転子に接触することにより、電力が回転子上で生成される。回転子ではない部品で生成された電流は、ブラシを通して、電気伝導体に沿って、回転子まで流れ、ここで電流が利用される。しかしながら、電気伝導体を通る電流の経路は、熱を生成してしまい、それにより今度はジュール加熱損失が生じる。さらに、ブラシが機関のシャフトに接触してしまう場合があり、摩耗及びメンテンアンスの課題が生じる。ブラシによって生じた摩耗は、回転速度と共に増大する。回転子に電力を供給する別のアプローチとして、ブラシの代わりにバッテリを使用する場合がある。しかしながら、バッテリは、限られた量のエネルギーしか貯蔵せず、いずれ再充電又は交換する必要がある。最後に、さらに別のアプローチとして、回転子のための電力が、固定子に位置するコイルから回転子に位置するコイルへの誘導伝達によって生成される。しかしながら、回転子と固定子の両方にあるコイルにおいてジュール加熱損失が生じる。
【発明の概要】
【０００６】
一態様では、回転機が開示される。回転機は、周縁を画定する固定子、複数の第１の磁石アレイ、回転子、及び第１のピストンを含む。第１の磁石アレイは、第１の磁石パターンで固定子の周縁の周りに配置された複数の第１の離散磁石からなる。回転子は、回転軸の周りで回転可能であり、本体を画定する。本体は、第１の通路を画定する。第１のピストンは、複数の第１の磁気素子を含み、回転子の第１の通路内で駆動される。複数の第１の離散磁石は、第１の磁石パターンで配置され、第１のピストンの磁気素子と相互作用するように位置付けされ、回転子が回転軸の周りを回転する時に第１の磁力が生成される。第１の磁力は、回転子の第１の通路内で第１のピストンを駆動させるのに必要な第１の量の力を表す。
【０００７】
別の態様では、回転機の一部である回転子の通路内でピストンを駆動させる方法が開示される。当該方法は、回転軸の周りで回転子を回転させることを含む。回転子は、周縁を画定する固定子によって囲まれ、第１の磁石アレイが、第１の磁石パターンで固定子の周縁の周りに配置された複数の離散磁石からなる。当該方法は、回転子が回転軸の周りを回転する時に第１の磁力を生成することをさらに含む。第１の磁力は、固定子の複数の離散磁石と第１のピストンの複数の磁気素子との間の相互作用によって生成される。第１の磁力は、回転子の第１の通路内で第１のピストンを駆動させるのに必要な量の力を表す。最後に、当該方法は、回転子の第１の通路内で第１のピストンを駆動させることを含む。
【０００８】
開示された方法及びシステムのその他の目的及び利点は、下記の説明、添付図面、及び添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】固定子、回転軸の周りで回転する回転子、圧縮ピストン、及び膨張ピストンを含む低温クーラーとして示される例示的な回転機の概略断面図である。
【図２】区切り線ＢーＢに沿って見た、図１に示す熱機関の断面図である。
【図３】図１に示す圧縮ピストンの斜視図である。圧縮ピストンは、第１のセクションと第２のセクションと間に画定されるショルダーを含む。
【図４】図３に示すピストンを示す。ピストンは、永久磁石を含み、透明物体として描かれている。
【図５Ａ−５Ｄ】図１に示す回転子によって画定された通路内に配置されたピストンを示す。図５Ａから図５Ｄは、それぞれ、スターリングサイクルの４つの異なる状態のうちの一状態におけるピストンを示す。
【図６】図１に示す固定子の概略図である。固定子は、圧縮ピストンを図５Ａから図５Ｄに示すスターリングサイクルの４つの異なる状態に駆動させるための磁石アレイを含む。
【図７】図１に示す固定子の概略図である。固定子は、図１に示す膨張ピストンをスターリングサイクルの４つの異なる状態に駆動させるための磁石アレイを含む。
【図８】図４に示すピストンの代替例である。永久磁石は、図１に示す回転子の回転軸と整列させられる。
【図９】図８に示すピストンの永久磁石、及び固定子の磁石アレイの実施例を示す概略図である。
【図１０】図９に示すピストンの永久磁石、及び固定子の磁石アレイの代替例を示す概略図である。永久磁石と磁石アレイは両方とも回転子の回転軸に対して実質的に平行である。
【図１１】図９に示すピストンの永久磁石、及び固定子の磁石アレイの別の実施例を示す概略図である。磁石アレイは、単一の強磁性バーを含む。
【図１２】図１１に示すピストンの永久磁石、及び固定子の強磁性バーのさらに別の実施例を示す概略図である。
【図１３】ピストンのさらに別の実施例を示す概略図である。ピストンは、固定子の磁石アレイと相互作用する強磁性素子を含む。
【図１４】図３に示すピストンの代替例を示す。ピストンは、図１に示す回転子の回転軸と実質的に平行な方向に駆動される。
【図１５】図１６の区切り線ＡーＡに沿って切り取った、回転子の代替例の概略断面図である。
【図１６】図１５の区切り線ＢーＢに沿って切り取った、回転子の概略断面図である。
【図１７】図１に示す圧縮ピストンを駆動させる例示的方法を示すプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、熱機関１０の形態の回転機の概略横断面図である。熱機関１０は、固定子１８、シャフト２２に接続された回転子２０、再生器２４、第１のピストン２６、及び第２のピストン３０を含む。第１のピストン２６は、第１の圧縮通路３２内で駆動される圧縮ピストンである。第２のピストン３０は、第２の膨張通路３４内で駆動される膨張ピストンである。回転子２０は、回転軸ＡーＡの周りで回転可能であり、本体３６を画定する。回転子２０の本体３６は、圧縮通路３２及び膨張通路３４の両方を画定する。図１に見るように、暖かい圧縮空間３８が、回転子２０の圧縮通路３２内で画定され、圧縮ピストン２６と再生器２４との間に位置する。同様に、膨張空間３９が、回転子２０の膨張通路３４内で画定され、膨張ピストン３０と再生器２４との間に位置する。
【００１１】
圧縮ピストン２６及び圧縮通路３２は、ピストン−シリンダアッセンブリを画定し、膨張ピストン３０及び膨張通路３４は、さらに別のピストン−シリンダアッセンブリを画定する。ピストン−シリンダアッセンブリという用語が使用されるが、圧縮通路３２及び膨張通路３４は、シリンダ形状構成に限定されないことを理解されたい。実際に、以下でより詳細に説明されるように、ピストン２６、３０は、任意の数の形状を含み得る。例えば、図３及び図４で見るように、圧縮ピストン２６は、平坦な側面並びに平坦な上面及び底面を備えた階段状のプロファイルをもっているように示される。
【００１２】
再生器２４は、圧縮空間３８と膨張空間３９との間で回転子２０の本体３６内に位置付けされる。図示の例示的な実施例では、再生器２４は、回転子２０の回転軸Ａ−Ａと整列させられる。再生器２４は、多孔性固体マトリックスから構築されている。再生器２４を通して作動流体が流動し、周期的に行ったり来たりすることができる。特に、エネルギーは、作動流体から再生器２４のマトリックス４０内に伝達され、再生器２４のマトリックス４０から作動流体によって吸収される。作動流体は、再生器２４のマトリックス４０の細孔、暖かい圧縮空間３８、及び冷たい膨張空間３９を充填する。作動流体は、圧縮ピストン２６及び膨張ピストン３０の駆動に用いられる加圧気体又は液体である。図示の例示的な実施例では、熱機関１０は、４段階動作を有するスターリングエンジンであり、作動流体はヘリウムである。ここではスターリングエンジンが記載されているが、熱機関１０は、カルノーサイクル、オットーサイクル、又はディーゼルサイクルに基づいて動作する機関などの他の任意の種類の機関であってもよいが、これに限定されない。
【００１３】
図示の例示的な実施例では、圧縮ピストン２６及び膨張ピストン３０の両方が、回転子２０の回転軸Ａ−Ａに対して実質的に垂直な方向で、それぞれの通路３２，３４内で配向されている。しかしながら、図１４に示す実施例では、ピストン２６、３０は、回転子２０の回転軸Ａ−Ａに対して実質的に平行である。
【００１４】
一連の放熱フィン４２が、回転子２０によって画定された最外底面４６に沿って配置され得る。回転子２０は、高熱伝導率４８の経路をさらに含む。高熱伝導率４８の経路により、暖かい圧縮空間３８、シャフト２２、及びフィン４２の間の熱接続が生じる。図１に示す例示的な実施例では、熱機関１０は、スターリングサイクルを利用する低温クーラーである。低温クーラーは、負荷５０に冷却をもたらす。回転子２０は、負荷５０を冷たい膨張空間３９に熱的に接続する経路５２を含む。
【００１５】
図２は、区切り線Ｂ−Ｂに沿って見た、図１に示す熱機関１０の回転子２０の断面図である。図２に見るように、回転子２０は、最周縁面５６を画定する。図１及び図２の両方を参照すると、回転子２０の表面５６は、複数の切り欠き又は空間５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃを画定する。固定子１８は、回転子２０を囲む。より具体的には、固定子１８は、回転子２０の周縁表面５６全体を囲む。空間５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、回転子２０の周縁表面５６全体の周りで延在する。図１で見るように、空間５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、固定子１８によって画定される対応する突出部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを受け入れるように寸法形成される。特に、空間５８Ａは突出部６０Ａを受け入れるように形成され、空間５８Ｂは突出部６０Ｂを受け入れるように形成され、空間５８Ｃは突出部６０Ｃを受け入れるように形成される。
【００１６】
図１で見るように、固定子１８の突出部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは、それぞれ、永久磁石のアレイ（磁石アレイ）６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ、６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂを含む。特に、図１に示す例示的な実施例に示すように、磁石アレイ６６Ａ、６６Ｂ、６８Ａ、及び６８Ｂは、固定子１８の対応する突出部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの上面４４に沿って配置され、磁石アレイ６５Ａ、６５Ｂ、６７Ａ、及び６７Ｂは、それぞれの突出部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの下面４５に沿って配置される。しかしながら、以下で説明するように、磁石アレイ６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ、６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂは、突出部６０の上面４４又は下面４５に沿って配置されることに限定されず、上面４４及び下面４５の近位に配置されてもよい。
【００１７】
図２を参照すると、圧縮ピストン２６は、第１の軸受７０によって回転子２０に連結されている。特に、第１の軸受７０は、圧縮ピストン２６の端部７２に接続される。端部７２は、回転子２０の回転軸Ａ−Ａに対する圧縮ピストン２６の最外部である。同様に、膨張ピストン３０は、第１の軸受８４によって回転子２０に連結されている。特に、第２の軸受８４は、膨張ピストン３０の端部８６に接続される。端部８６は、回転子２０の回転軸Ａ−Ａに対する膨張ピストン３０の最外部である。
【００１８】
１つの例示的な実施例では、第１の軸受７０及び第２の軸受８４は、両方ともたわみ軸受である。第１の軸受７０及び第２の軸受８４は、両方とも回転子２０の一部であり、ピストン移動の方向において剛性が比較的低い。しかしながら、第１の軸受７０及び第２の軸受８４は、さらにピストン移動に対して実質的に垂直な方向において剛性が比較的高い。ここではたわみ軸受が説明されているが、例えば、気体軸受、滑り軸受、又はリニアボール軸受のような他の種類の軸受も同様に用いてよい。
【００１９】
空間９０は、圧縮通路３２の開口９４の周りの表面９２、及び回転子２０によって画定される一対の側面９６によって画定される。同様に、空間９８は、膨張通路３４の開口１０２の周りの表面１００、及び回転子２０の一対の側面１０４によって画定される。空間９０、９８は両方とも、周囲温度において作動流体で充填される。記載された例示的な実施例では、回転子２０はスターリングエンジンの一部であり、作動流体はヘリウムである。    
【００２０】
図３は、圧縮ピストン２６の例示的な図である。図３では圧縮ピストン２６が説明されているが、膨張ピストン３０はさらに同じ部品及び構造を含む。図３に示す圧縮ピストン２６は、第１のセクション１１０及び第２のセクション１１２を含む。第１のセクション１１０は、圧縮ピストン２６の第２のセクション１１２によって画定される第２の幅Ｗ２より短い第１の幅Ｗ１を画定し、それにより、ショルダー１１４を画定する。しかしながら、別の実施例では、圧縮ピストン２６の第１のセクション１１０の第１の幅Ｗ１は、第２のセクション１１２の第２の幅Ｗ２より長い。さらに別の実施例では、圧縮ピストン２６は、図３で見るような階段状の構成をもたない場合があり、その代わりに均一な断面を有する。さらに、圧縮ピストン２６は、図３で示す構成に限定されず、例えば、シリンダのような任意の数の形状を含み得る。圧縮ピストン２６は、圧縮ピストン２６の第２のセクション１１２の両面に沿って位置する取付点１２０の対をさらに含む（図３では一対の取付点のみが確認できる）。図２及び図３を両方参照すると、圧縮ピストン２６を軸受７０、８４のうちの対応する１つに固定するために圧縮ピストン２６の取付点１２０が用いられている。
【００２１】
続けて図２及び図３を両方参照すると、圧縮ピストン２６の第１のセクション１１０は、暖かい圧縮空間３８によって受け入れられ、圧縮ピストン２６の第２のセクション１１２は、周囲温度の空間９０によって受け入れられる。圧縮ピストン２６がフル圧縮又は最大圧縮の位置にあるとき、圧縮ピストン２６のショルダー１１４が、暖かい圧縮空間３８の開口９４の周りの表面９２に対して当接し得る。
【００２２】
これより図３を参照すると、圧縮ピストン２６は、第１の平坦面１３０、及び第１の平坦面１３０に対して実質的に平行な第２の平坦面１３２を画定する。第１の平坦面１３０は、圧縮ピストン２６の最上部１３４に沿って配置され、第２の平坦面１３２は、圧縮ピストン２６の最下部１３６に沿って配置される。第１の平坦面１３０は、圧縮ピストン２６の第２の幅Ｗ２に沿って複数の空洞１４０を画定する。空洞１４０は、それぞれ、ピストン移動の方向Ｄ１及びＤ２（図２）に対して実質的に平行な方向で延在する。これより図２を参照すると、圧縮ピストン２６は、回転軸Ａ−Ａに向かって第１の方向Ｄ１に移動し、回転軸Ａ−Ａから離れるように第２の方向Ｄ２に移動する。
【００２３】
図４は、圧縮ピストン２６の図であり、第２の平坦面１３２が見えるように透明物体として描かれている。図４に見るように、一連の磁気素子１５０は、それぞれ、圧縮ピストン２６によって画定された空洞１４０（図３）のうちの１つによって受け入れられている。図示の実施例では、磁気素子１５０は、永久磁石である。しかしながら、以下で詳細に説明される図１３に示す別の実施例では、磁気素子１５０は、強磁性バーであってもよい。任意選択的な一実施例では、圧縮ピストン２６の第２の平坦面１３２は、対応する磁気素子１５２を受け入れるようにそれぞれ成形された複数の空洞をさらに画定する。図２及び図４を両方参照すると、磁気素子１５０、１５２は、それぞれ、回転子２０内のピストン移動の第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２に対して実質的に平行な磁化の方向を含む。
【００２４】
図５Ａから図５Ｄは、回転子２０の圧縮通路３２内でスターリングサイクルの４つの異なる状態のうちの一状態に駆動された圧縮ピストン２６の例示的概略図を示す。回転子２０の通路３２は、固定子１８の突出部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃによって囲まれる。以下で説明するように、圧縮ピストン２６は、固定子１８の磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂと圧縮ピストン２６の磁気素子１５０、１５２との間に生成された第１の磁力によって、スターリングサイクルの４つの異なる状態のうちの一状態に駆動させられる。スターリングサイクルの４つの異なる状態は、等温膨張、定容熱除去（ｃｏｎｓｔａｎｔ−ｖｏｌｕｍｅ  ｈｅａｔ  ｒｅｍｏｖａｌ）、等温圧縮、及び定容熱添加（ｃｏｎｓｔａｎｔ−ｖｏｌｕｍｅ  ｈｅａｔ  ａｄｄｉｔｉｏｎ）であり、図５Ａから図５Ｄはそれぞれ、スターリングサイクルの４つの異なる状態のうちの一状態における圧縮ピストン２６を示す。
【００２５】
図６は、固定子１８の上面図を表す概略図である。図６は、図５Ａから図５Ｄに示す磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂをさらに示す。図６に示すように、各磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂは、一連の離散磁石１６０、１６２を含む。固定子１８は、周縁１４８を画定し、離散磁石１６０、１６２は、第１の磁石パターンで固定子１８の周縁１４８の周りに配置されている。離散磁石１６０、１６２は、圧縮ピストン２６の磁気素子１５０、１５２（図３及び図４）と相互作用するように、第１の磁石パターンで配置され、通路３２内で圧縮ピストン２６を駆動させるのに必要な第１の磁力が生成される。より具体的には、離散磁石１６０、１６２は、圧縮ピストン２６をスターリングサイクルの４つの状態のうちの一状態に位置付けるために、圧縮ピストン２６の磁気素子１５０、１５２と相互作用するように構成される。
【００２６】
図６では磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂが示されているが、突出部６０Ｃの上面４４に沿って配置された磁石アレイ６８Ａ、６８Ｂ（図１）も同じ磁石パターンで配置され、離散磁石１６０、１６２を含むことを理解されたい。圧縮ピストン２６は、さらに段階／状態ｃで示される。段階ｃは、圧縮側ピストンに対応するスターリングサイクルの４つの状態のうちの一状態を表す。スターリングサイクルの残りの３つの状態は、さらに段階ａ、段階ｂ、及び段階ｄとして示され、ここではそれぞれ状態ａ、ｂ、及びｄとも呼ばれる。状態ａは、図５Ａに対応し、状態ｂは、図５Ｂに対応し、状態ｃは、図５Ｃに対応し、状態ｄは、図５Ｄに対応する。
【００２７】
続けて図６を参照すると、離散磁石１６０、１６２は、第１の磁石パターンで固定子１８の周縁１４８の周りに配置され、圧縮ピストン２６の磁気素子１５０、１５２（図４）と相互作用し、回転子２０（図１）が反時計回り方向ＣＣで回転軸Ａ−Ａの周りで回転する時に第１の磁力が生成される。第１の磁力は、回転子２０の通路３２内で圧縮ピストン２６を駆動させるのに必要な量の力を表す。例えば、図５Ａから図５Ｄで示す例示的な実施例では、第１の磁力は、ピストン２６をスターリングサイクルの４つの状態のうちの一状態に駆動させるように構成される。
【００２８】
これより図５Ａを参照すると、固定子１８の磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂによって画定された磁化の方向は、矢印Ｍ１によって示され、回転子２０の磁気素子１５０、１５２によって画定された磁化の方向は、矢印Ｍ２によって示される。回転子２０の磁気素子１５０、１５２の両方の磁化の方向Ｍ２は、同じ方向に配向される。磁化の方向Ｍ２は、回転子２０の回転軸Ａ−Ａに対して実質的に垂直である。固定子１８の磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂの磁化の方向Ｍ１も互いに同じ方向に配向され、圧縮ピストン２６の磁気素子１５０、１５２の磁化の方向Ｍ２は、固定子１８の磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂの磁化の方向Ｍ１と反対方向である。互いに対向する磁化方向Ｍ１と磁化方向Ｍ２との間の相互作用によって第１の磁力が生成される。
【００２９】
磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂは、両方とも、突出部６０Ｂの下面４５に沿って配置されるか、又は下面４５の近位に配置され、磁石アレイ６８Ａ、６８Ｂは、突出部６０Ｃの上面４５に沿って配置されるか、又は上面４４の近位に配置される。特に、磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂは、圧縮ピストン２６の磁気素子１５０と反応するように、固定子１８内に位置付けされ、それにより、第１の磁力の一部が生成される。同様に、磁石アレイ６８Ａ、６８Ｂは、圧縮ピストン２６の磁気素子１５２と反応するように、固定子１８内に位置付けされ、それにより、通路３２内で圧縮ピストン２６を駆動させるのに必要な第１の磁力の残りの部分が生成される。図５Ａに示すように、磁石アレイ６７Ａ及び６８Ａは、両方とも、圧縮ピストン２６の中心線Ｃから等距離に位置する。同様に、磁石アレイ６７Ｂ及び６８Ｂも圧縮ピストン２６の中心線から等距離に位置する。したがって、互いに対向する磁化方向Ｍ１、Ｍ２によって生成された、圧縮ピストン２６にかかる（図１に示す）回転子２０の回転軸Ａ−Ａに沿った第１の磁力は、実質的にゼロである。
【００３０】
図５Ａ及び図６を両方参照すると、磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂは、通路３２の長さＬに対して配置され、磁石アレイ６５Ａ、６５Ｂと磁気素子１５０、１５２との互いに対向する磁化方向Ｍ１、Ｍ２が、圧縮ピストン２６をスターリングサイクルの第１の状態に配向させる。図６に見るように、磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂの第１の磁力は、回転子２０の回転軸Ａ−Ａに対する圧縮ピストン２６の周縁上の位置に応じて変化する。より具体的には、第１の磁力を生成するために、又は、第１の磁力によって圧縮ピストン２６をスターリングサイクルの４段階のうちの一段階に駆動させるために、離散磁石１６０、１６２は、第１の磁石パターンで固定子１８の周縁１４８の周りに配置される。
【００３１】
図５Ａは、通路３２内で完全に膨張した状態の圧縮ピストン２６を示す。圧縮ピストン２６が完全に膨張した位置にあるとき、通路３２内で圧縮ピストン２６を所定位置に保つのに必要な駆動力の量は最小限で済む。これより図５Ｂ及び図６を見ると、回転子２０（図１）が状態ａから状態ｂへと回転軸Ａ−Ａの周りで反時計回り方向ＣＣに回転するにつれて、磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂの離散磁石１６０、１６２は、互いの間の距離を縮めるように配置され、それにより、生成されて圧縮ピストン２６に対して加えられる第１の磁力が増大する。図５Ｂで見るように、圧縮ピストン２６は、通路３２内で第１の方向Ｄ１に付勢され、回転軸Ａ−Ａに向かって、スターリングサイクルの段階ｂに付勢される。通路３２内の圧縮空間３８が縮小したので、段階ｂは段階ａよりも圧縮を必要とする。
【００３２】
これより図５Ｃ及び図６を見ると、回転子２０（図１）が状態ｂから状態ｂへと回転軸Ａ−Ａの周りで反時計回り方向ＣＣに回転するにつれて、磁石アレイ６５Ａ、６５Ｂの離散磁石１６０、１６２は、互いの間の距離を広げ続け、それにより、圧縮ピストン２６に対して加えられる第１の磁力が増大する。図５Ｃで見るように、圧縮ピストン２６は、これより最大圧縮又は完全圧縮を表すスターリングサイクルの段階ｃに配向される。したがって、図６に示すように、離散磁石１６０、１６２は、離散磁石１６０、１６２のそれぞれの間の距離が最短となるように位置付けされる。なぜなら、圧縮空間３８内で作動流体によって加えられる力を克服するのに必要な第１の磁力が最大となるからである。
【００３３】
これより図５Ｄ及び図６を見ると、回転子２０（図１）が状態ｃから状態ｄへと回転軸Ａ−Ａの周りで反時計回り方向ＣＣに回転するにつれて、磁石アレイ６５Ａ、６５Ｂの離散磁石１６０、１６２は、互いから実質的に同じ距離に留まるように配置される。図５Ｄで見るように、圧縮ピストン２６は、これよりスターリングサイクルの段階ｄに配向される。最後に、回転子２０が、状態ｄから状態ａへと、回転軸Ａ−Ａの周りで反時計回り方向ＣＣに回転するにつれて、離散磁石１６０、１６２は、離散磁石１６０、１６２のそれぞれの間の距離が増大し、ポイントａで最大距離となるように配置される。したがって、圧縮ピストン２６に加えられる第１の磁力は、回転子２０が回転軸Ａ−Ａ（図１）の周りで回転するにつれて変動する。
【００３４】
図７は、固定子１８の上面図を表す概略図である。突出部６０Ａ（図１）の下面４５に沿って配置された磁石アレイ６５Ａ、６５Ｂが示されている。磁石アレイ６５Ａ、６５Ｂ及び磁石アレイ６６Ａ、６６Ｂは、磁気素子１５０、１５２（図４）と相互作用し、第２の磁力を膨張ピストン３０（図１に示す）に加える。図６の実施例と同じように、各磁石アレイ６５Ａ、６５Ｂは、膨張側ピストン３０を駆動させることが意図されている第２の磁石パターンで、固定子１８の周縁１４８の周りに配置されている一連の離散磁石１６４、１６６からなる。特に、離散磁石１６４、１６６は、ピストン（図４）の磁気素子１５０、１５２と相互作用するように配置され、回転子２０（図１）が反時計回り方向ＣＣで回転軸Ａ−Ａの周りで回転する時に第２の磁力が生成される。第２の磁力は、膨張ピストン３０を、回転子２０の通路３４内で、且つスターリングサイクルの４つの異なる状態のうちの一状態に、駆動させるのに必要な量の力を表す。図６に示す実施例と同じように、スターリングサイクルの４つの状態は、図７では、段階ａ、段階ｂ、段階ｃ、及び段階ｄとして示される。段階ａは、最大圧縮の状態に対応し、段階ｄは、ピストン３０の最大膨張の位置に対応する。
【００３５】
図８は、圧縮ピストン２６の代替例であり、圧縮ピストン２６は透明物体として示されている。図８に示すように、磁気素子１５０は、磁気素子１５０の磁化の方向Ｍ１が、回転子２０（図２）内のピストン移動の第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２に対して実質的に垂直な方向に、且つ、回転子２０の回転軸Ａ−Ａ（図１）と実質的に平行になるように、配向される。磁気素子１５０はそれぞれ、圧縮ピストン２６の第１の平坦面１３０と第２の平坦面１３２との間で垂直方向に延在する。
【００３６】
図９は、固定子１８の磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂに対する圧縮ピストン２６の磁気素子１５０の概略図である（図９では固定子１８が図示されていない）。磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂは、回転子２０の回転軸Ａ−Ａに対して実質的に垂直な方向、且つ、磁気素子１５０の磁化方向Ｍ２に配向される。特に、磁石アレイ６８Ｂ及び磁石アレイ６８Ａの磁化の方向Ｍ１は、径方向内側方向に、且つ回転軸Ａ−Ａに向けて配向され、磁石アレイ６７Ａ、６８Ｂの磁化の方向Ｍ３は、径方向外側に、回転軸Ａ−Ａから離れるように配向される。磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂ及び６８Ａ、６８Ｂは、圧縮ピストン２６の中心線Ｃから等距離に位置する。したがって、圧縮ピストン２６に加えられる磁力は、実質的にゼロである。
【００３７】
図１０は、図９に示す配置のさらに別の実施例であり、これより、磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂは、圧縮ピストン２６の磁気素子１５０、及び回転子２０の回転軸Ａ−Ａに対して実質的に平行に配向される。特に、磁気素子１５０の磁化の方向Ｍ２は、下方に、且つ、圧縮ピストン２６の第２の平坦面１３２に向けて配向される。磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂのそれぞれの磁化の方向Ｍ１は、磁気素子１５０の磁化の方向Ｍ２とは実質的に反対の方向である。
【００３８】
図１１は、図９に示す配置のさらに別の実施例であり、磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂは、単一の強磁性バー１６７と交換され、磁石アレイ６８Ａ、６８Ｂは、単一の強磁性バー１６８と交換されている。したがって、図６及び図１１の両方を参照すると、離散磁石１６０、１６２は、強磁性バー１６７、１６８と交換されている。強磁性バー１６７、１６８、及び圧縮ピストン２６の磁気素子１５０、１５２は、それぞれ、回転軸Ａ−Ａに対して実質的に垂直な方向に配向されている。図１１に示す例示的な実施例では、強磁性バー１６７、１６８の両方が、長さ１７０を画定する。強磁性バー１６７、１６８の長さ１７０は、圧縮ピストン２６の磁気素子１５０、１５２の長さ１７２とほぼ同一である。ピストン２６の磁気素子１５０、１５２の両方の磁化方向Ｍ２は、回転子２０の回転軸Ａ−Ａから外側且つ離れる方向に配向されている。
【００３９】
図１２は、図１１に示す配置の別の実施例であり、磁気素子１５０は、これより、磁化の第１の方向Ｍ１及び磁化の第２の方向Ｍ２に配向されており、磁化の第１の方向Ｍ１及び磁化の第２の方向Ｍ２の両方が、回転軸Ａ−Ａと実質的に平行である。さらに、回転軸Ａ−Ａに最も近い圧縮ピストン２６の近位端部１８０に位置する１つ又は複数の磁気素子１５０の磁化の方向Ｍ１は、回転軸Ａ−Ａから最も遠い圧縮ピストン２６の遠位端部１８２に位置する１つ又は複数の磁気素子１５０の磁化の第２の方向Ｍ２に対して実質的に反対方向に配向される。
【００４０】
図１３は、図１１に示す配置のさらに別の実施例であり、圧縮ピストン２６は、これより複数の強磁性バー２５０、２５２を含む。特に、１つ又は複数の強磁性バー２５０は、圧縮ピストン２６の第１の平坦面１３０の近位に位置し、１つ又は複数の強磁性バー２５２は、圧縮ピストン２６の第２の平坦面１３２の近位に位置する。磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂは、それぞれ、回転軸Ａ−Ａに対して実質的に垂直な磁化の方向Ｍ１であって、径方向内側に且つ回転軸Ａ−Ａに向かって配向された磁化の方向Ｍ１を含む。  
【００４１】
上述の実施例では、ピストン２６、３０は、回転子２０の回転軸Ａ−Ａ（図１）に対して実質的に垂直な方向Ｄ１及びＤ２（図２）に駆動される。図１４は、熱機関１０の代替例であり、ピストン２２６は、回転軸Ａ−Ａに対して実質的に平行な方向に駆動され得る。図１４は、回転子２０の回転軸Ａ−Ａ（図１）と整列させられた通路２３２を示す。通路２３２は、回転軸Ａ−Ａに対して実質的に平行な方向に配向される。図１４に見るように、ピストン２２６は、回転子２０の回転軸Ａ−Ａと整列させられ、回転軸Ａ−Ａに沿って延在する。ピストン２２６は、それぞれ回転軸Ａ−Ａと整列させられ、且つピストン２２６の長さ２５４に沿って配置された複数の永久磁石２４０、２４２、２４６を含む。図１４で示すように、ピストン２２６は、２つの磁石アレイ２６６、２６８によって囲まれている。図１４は、ピストン２２６が回転子２０の回転軸Ａ−Ａと整列しているように示しているが、別の実施例では、ピストン２２６は、さらに回転子２０の回転軸Ａ−Ａから一定の距離でオフセットされ得る。
【００４２】
図１５及び図１６は、回転子２０の代替例であり、図１及び図２に示すピストン／ガス構成が逆転している。図１５は、図１６の区切り線Ａ−Ａに沿って切り取られた回転子２０の概略断面図であるが、図１６は、図１５の区切り線Ｂ−Ｂに沿って切り取られた回転子２０の概略断面図である。図１５及び図１６の両方で見るように、回転子２０は、２つの再生器２４Ａ、２４Ｂ、２つの圧縮ピストン２６Ａ、２６Ｂ、２つの膨張ピストン３０Ａ、３０Ｂを含む。図１６に見るように、２つの再生器２４Ａ、２４Ｂが、それぞれ回転子２０の両側３０２に沿って配置されており、第１の再生器２４Ａが、回転子２０の第１の側部３０２に位置付けされ、第２の再生器２４Ｂが、第１の側部３０２と概して反対側の回転子２０の第２の側部３０２に位置付けされる。再生器２４Ａは、圧縮ピストン２６Ａと膨張ピストン３０Ａとの間で熱を伝達するために使用され、再生器２４Ｂは、圧縮ピストン２６Ｂと膨張ピストン３０Ｂとの間に熱を伝達する。
【００４３】
図１６に見るように、２つの圧縮ピストン２６Ａ、２６Ｂは、両方とも軸受７０Ａ、７０Ｂによって回転子２０に連結されている。特に、軸受７０Ａ、７０Ｂは、それぞれ、圧縮ピストン２６Ａ、２６Ｂの端部７３ａ、７３ｂに接続されており、端部７３Ａ、７３Ｂは、それぞれの圧縮ピストン２６Ａ、２６Ｂの最内側を表す。さらに図１６に見るように、それぞれの熱交換器３２０Ａ、３２０Ｂが、それぞれの圧縮空間３２Ａ、３２Ｂに熱的に接続されている。熱交換器３２０Ａ、３２０Ｂは両方とも熱伝導経路３２２に熱的に接続されている。熱伝導経路３２２は、伝導バス３２４と通じている。伝導バス３２４は、回転子２０の垂直方向に沿って熱を伝導するように用いられる。任意選択的なセパレータ３２６が、対称軸Ｓ−Ｓに沿って配置されてもよく、圧縮空間３２Ａ、３２Ｂを分離するように用いられる。
【００４４】
図１７は、図１に示すピストン２６を駆動させるための例示的な方法４００を示すプロセスフロー図である。ここでは圧縮ピストン２６しか説明されていないが、膨張ピストン３０を駆動するのに似たようなアプローチを同様に用いることができることを理解されたい。
【００４５】
これより、図１、図２、図６、及び図１７を参照すると、方法４００はブロック４０２で開始し得る。ブロック４０２では、回転子２０は、回転軸Ａ−Ａの周りで回転させられる。図１で見るように、回転子２０は、固定子１８によって囲まれている。図６で示すように、固定子１８は、磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂを画定する。磁石アレイ６７Ａ、６７Ｂは、離散磁石１６０、１６２からなり、第１の磁石パターンで固定子１８の周縁１４８の周りに配置されている。次いで、方法４００はブロック４０４に進み得る。
【００４６】
ブロック４０４では、回転子２０が回転軸Ａ−Ａの周りで回転する時に第１の磁力が生成される。特に、上述のように、第１の磁力は、固定子１８の複数の離散磁石１６０、１６２とピストン２６の磁気素子１５０、１５２との間の相互作用によって生成される。第１の磁力は、回転子２０の通路３２内で圧縮ピストン２６を駆動させるのに必要な量の力を表すことを理解されたい。次いで、方法４００はブロック４０６に進み得る。
【００４７】
ブロック４０６では、第１の磁力は、通路３２内でピストン２６を駆動させる。図５Ａから図５Ｄ、及び図６で見るように、ピストン２６は、状態ａから状態ｂ、状態ｂから状態ｃ、状態ｃから状態ｄ、又は状態ｄから状態ａに駆動され得る。次いで、方法４００は終了し得る。
【００４８】
概して図面を参照すると、数多くの技術的効果及び利点が、ピストンの駆動に磁力を利用する開示されたシステムに関連付けられる。開示されたシステムは、熱機関を動作させるために用いることができ、機械の非回転部分によって回転子と接触する必要性をなくす。さらに、ピストンの駆動に電流が直接用いられることはないので、ジュール加熱損失が生じない。ピストンの駆動に磁石を利用することにより、ピストンの駆動に関連するエネルギー損失のほとんどが実質的になくなる。最後に、動作の任意の時点においてピストンに加えられる力は、さらに、固定子に含まれる磁気素子の特定のサイズ及び強度に基づいて決定され得る。したがって、動作の改善のために駆動中のピストンの移動運動を調節することができる。
【００４９】
さらに、本開示は、下記の条項に係る実施例を含む。
【００５０】
条項１
回転機（１０）であって、
周縁（１４８）を画定する固定子（１８）、
第１の磁石パターンで前記固定子（１８）の前記周縁（１４８）の周りに配置された複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）からなる複数の第１の磁石アレイ（６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂ）、
回転軸の周りで回転可能であり、本体（３６）を画定する回転子（２０）であって、前記本体（３６）が、第１の通路（３２）を画定する、回転子（２０）、及び
複数の第１の磁気素子（１５０、１５２）を含む第１のピストン（２６）であって、前記第１のピストン（２６）が、前記回転子（２０）の前記第１の通路（３２）内で駆動され、前記複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）が、前記第１の磁石パターンで配置され、前記第１のピストン（２６）の前記第１の磁気素子（１５０、１５２）と相互作用するように位置付けされ、前記回転子（２０）が前記回転軸の周りを回転する時に第１の磁力を生成し、前記第１の磁力が、前記回転子（２０）の前記第１の通路（３２）内で前記第１のピストン（２６）を駆動させるのに必要な第１の量の力を表す、第１のピストン（２６）
を備えている回転機。
【００５１】
条項２
複数の第２の磁気素子（１５０、１５２）を含む第２のピストン（３０）を含み、前記第２のピストン（２６）が、前記回転子（２０）の前記本体（３６）によって画定された第２の通路（３４）内で駆動され、前記固定子（１８）が、複数の第２の離散磁石（１６４、１６６）からなる複数の第２の磁石アレイ（６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ）を含む、条項１に記載の回転機（１０）。
【００５２】
条項３
前記複数の第２の離散磁石（１６４，１６６）が、前記第２のピストン（３０）の前記第２の磁気素子（１５０、１５２）と相互作用するように位置付けされ、前記回転子が前記回転軸の周りを回転する時に第２の磁力を生成し、前記第２の磁力が、前記回転子（２０）の前記第２の通路（３４）内で前記第２のピストン（３０）を駆動させるのに必要な第２の量の力を表す、条項２に記載の回転機（１０）。
【００５３】
条項４
前記複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）が、前記第１のピストン（２６）の前記第１の磁気素子（１５０、１５２）によって画定された磁化の第２の方向とは反対の磁化の第１の方向を画定する、条項１に記載の回転機（１０）。
【００５４】
条項５
前記複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）が、強磁性バー（１６７、１６８）を含み、前記第１のピストン（２６）の前記第１の磁気素子（１５０、１５２）が、永久磁石である、条項１に記載の回転機（１０）。
【００５５】
条項６
前記複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）が、永久磁石であり、前記第１のピストン（２６）の前記第１の磁気素子（１５０、１５２）が、強磁性バー（２５０、２５２）である、条項１に記載の回転機（１０）。
【００５６】
条項７
前記回転機（１０）が、動作の４段階を含むスターリングエンジンである、条項１に記載の回転機（１０）。
【００５７】
条項８
前記第１の磁力が、前記第１のピストン（２６）を前記スターリングエンジンの動作の４段階のうちの１つに駆動するように構成されている、条項７に記載の回転機（１０）。
【００５８】
条項９
前記回転機が、スターリングサイクルを利用する低温クーラーであり、前記低温クーラーが、負荷（５０）に冷却をもたらす、条項１に記載の回転機（１０）。
【００５９】
条項１０
前記第１のピストン（２６）が、軸受（７０）によって前記回転子（２０）に連結されている、条項１に記載の回転機（１０）。
【００６０】
条項１１
前記軸受（７０）が、たわみ軸受、気体軸受、滑り軸受、及びリニアボール軸受からなる群から選択される、条項１０に記載の回転機（１０）。
【００６１】
条項１２
前記第１のピストン（２６）が、前記回転子（２０）の前記回転軸に対して実質的に垂直な方向に、前記第１の通路（３２）内で配向される、条項１に記載の回転機（１０）。
【００６２】
条項１３
前記第１のピストン（２６）が、前記回転子（２０）の前記回転軸に対して実質的に平行な方向に駆動される、条項１に記載の回転機（１０）。
【００６３】
条項１４
前記第１の磁気素子（１５０、１５２）が、前記回転子（２０）の前記回転軸に対して実質的に垂直な磁化の方向を画定する、条項１に記載の回転機（１０）。
【００６４】
条項１５
前記第１の磁気素子（１５０、１５２）が、前記回転子（２０）の前記回転軸に対して実質的に平行な磁化の方向を画定する、条項１に記載の回転機（１０）。
【００６５】
条項１６
前記回転子（２０）の前記回転軸の周りに位置付けされた再生器（２４）を含む、条項１に記載の回転機（１０）。
【００６６】
条項１７
第１の再生器（２４Ａ）及び第２の再生器（２４Ｂ）を含み、前記第１の再生器（２４Ａ）が、前記回転子（２０）の第１の側部（３０２）に位置付けされ、前記第２の再生器（２４Ｂ）が、前記第１の側部（３０２）の反対側の、前記回転子（２０）の第２の側部（３０２）に位置付けされている、条項１に記載の回転機（１０）。
【００６７】
条項１８
回転機（１０）の一部である回転子（２０）の第１の通路（３２）内で第１のピストン（２６）を駆動させる方法であって、
回転軸の周りで前記回転子（２０）を回転させることであって、前記回転子（２０）が、周縁（１４８）を画定する固定子（１８）によって囲まれ、複数の第１の磁石アレイ（６７Ａ、６７Ｂ、６８Ａ、６８Ｂ）が、第１の磁石パターンで前記固定子（１８）の前記周縁（１４８）の周りに配置された複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）からなる、前記回転子（２０）を回転させることと、
前記回転子（２０）が前記回転軸の周りで回転する時に第１の磁力を生成することであって、前記第１の磁力が、前記固定子（１８）の前記周縁（１４８）の周りに配置された前記複数の第１の離散磁石（１６０、１６２）と前記第１のピストン（２６）の複数の第１の磁気素子（１５０、１５２）との間の相互作用によって生成される、第１の磁力を生成することと、
前記第１の磁力によって、前記回転子（２０）の前記第１の通路（３２）内で前記第１のピストン（２６）を駆動させることと
を含む方法。
【００６８】
条項１９
前記回転子（２０）が前記回転軸の周りを回転する時に第２の磁力を生成することをさらに含み、前記第２の磁力が、前記回転子（２０）の第２の通路（３４）内で第２のピストン（３０）を駆動させるのに必要な第２の量の力を表す、条項１８に記載の方法。
【００６９】
条項２０
前記第１のピストン（２６）をスターリングサイクルの４段階のうちの１つに駆動することを含む、条項１８に記載の方法。
【００７０】
本明細書に記載の装置及び方法の形態は、本開示の好ましい態様を構成しているが、本開示は、これらの装置及び方法の厳密な形態に限定されず、これらに対する変更を、本開示の範囲から逸脱せずに行うことができることを理解されたい。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
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