(57)【要約】リニアモータおよびモータを含むリニアコンプレッサである。リニアモータは、固定された部材（６０）の外周の周りに取り付けられた、ステータを形成する、一組の内側積層部（９０）、および内側積層部（９０）から間隔を空けて取り付けられた外側積層部（３０）を具備している。アクチュエータ（８５）は、可動部材（８０）に結合され且つ内側積層部（９０）と外側積層部（３０）の間に画定される空間内にマグネット部材（８６）を担持している。内側積層部（９０）と外側積層部（３０）の上端部は、それら両積層部を安定化し且つ一組の外側積層部（３０）のための懸架取付け部として機能する非磁性材料から作られる結合エレメント（１００）によって結合されている。コイル（９５）に対して電流を印加することによって、アクチュエータ（８５）が移動され且つそれと共に可動部材（８０）が担持される。固定された部材（６０）は、コンプレッサのシリンダによって画定され且つ、冷媒ガスを圧縮するためにシリンダの内側で往復運動する、ピストンによる可動部材（８０）および結合エレメント（１００）は、シリンダに接触していない。この構成は、シリンダのどのような特別な構成、あるいは外側積層部への結合を提供するための付加的な板材の使用をも必要としない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル（９５）を担持し且つ固定部材（６０）に取り付けられる一組の内側積層部（９０）、および該内側積層部（９０）から間隔を空けて配置された一組の外側積層部（３０）によって形成されるステータと、前記コイル（９５）に電流が供給されたときに、前記固定部材（６０）内で可動部材（８０）を往復運動させるべく結合されたアクチュエータ（８５）によって担持されるマグネットエレメント（８６）とを有するリニアモータであって、前記外側積層部（３０）と前記内側積層部（９０）を結合する、リングの形態をなす結合エレメント（１００）を具備することを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記結合エレメント（１００）は、前記外側積層部（３０）の頭頂部分を前記内側積層部（９０）の頭頂部分と結合することを特徴とする、請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記結合エレメント（１００）は、非磁性材料から作られることを特徴とする、請求項１または２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記結合エレメント（１００）は、前記内側積層部（９０）と前記外側積層部（３０）との間に画定された空間に連通している貫通孔（１０７）を有していることを特徴とする、請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のリニアモータを含むリニアコンプレッサであって、前記固定部材（６０）は、コンプレッサのシリンダ（６０）であり、前記可動部材（８０）は、前記リニアモータによって前記シリンダ（６０）内において往復運動されるピストンによって画定されることを特徴とする、リニアコンプレッサ。
【請求項６】
前記結合エレメント（１００）は、前記コンプレッサのシリンダ（６０）から間隔が空けられ且つそのシリンダと接触していないことを特徴とする、請求項５に記載のリニアコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータに関し、特に小規模の冷却システムのリニアコンプレッサに適用されたときに、前記モータの能率を改善するために、モータの積層部の取り付けの単純化を提供するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動リニアモータは、良く知られた装置であり、当該モータでは、コイルまたはマグネットエレメントの一方が固定された部材に担持されており、その他方のエレメントが運動させられる部材に担持されている。電流がコイルに印加され、該コイルにはマグネットと相互に作用して可動部材の線形運動を生成するための磁力線を発生する。そのような電動リニアモータは、冷却コンプレッサに広く用いられており、そこでは、可動部材は、コンプレッサのピストンによって画定され且つマグネットはピストンに取付けられている。
【０００３】
コイルは、シリンダを形成するコンプレッサ構造の外部部分に固定的に取付けられており、その内側において、上記のピストンが往復運動させられる。
【０００４】
添付図面の図１Ａは、米国特許第５，９４５，７４８号明細書に開示されたタイプの先行技術のリニアコンプレッサを示している。この公知の先行技術の構造においては、密封シェル１０が設けられており、その内部には、所定の内側空間を画定する円筒状の内側カップ２０が取付けられている。リニアモータのための一組の外側積層部３０は、内側カップ２０の内面に添設されている。円盤形状のカバープレート４０は、その中央部分に孔を有し且つシリンダ６０の上端部に一体化されたフランジ６１に結合され、そして内側カップ２０および外側積層部３０の両方の上端部分に結合されている。やはり円盤形状をなす下側カバー５０は、内側カップ２０の下端部分に結合されている。シリンダ６０の上側部分は、カバープレート４０の開口した中央部分を通って延び、そしてバルブ機構７０が、シリンダ６０の上側部分がそれを通って延びる孔をぴったりと覆うべくシリンダ６０の上側部分の中央部に取付けられている。吸い込みバルブおよび排出バルブを有する従来のバルブプレートも使用され得る。シリンダ６０の内側には、リニアモータによって往復運動させられて公知のやり方で冷媒ガスを圧縮するピストン８０が取付けられている。リニアモータの一組の内側積層部９０は、シリンダ６０の外側周面の一部分の周りに取付けられ、内部積層部９０は、一組の外側積層部３０からの所定の間隔を維持する。
【０００５】
トロイダル形状のコイル９５は、内側積層部９０の外側周面の切欠部分内に配置され、そしてコイル９５の両端は、当該コイル９５に電流を供給するリード線（図示されていない）に接続されている。所望される場合、コイル９５は、一組の外側積層部３０上に配置されることも可能である。円盤の形態をなす結合部材は、ピストン８０の下側端部を円筒状アクチュエータ８５に結合し、その上側端部には、通常複数の永久マグネット（図示されていない）によって形成されるマグネット部材８６が取着されている。マグネット部材８６は、外側積層部３０と内側積層部９０の各組の間の空間内を運動する。
【０００６】
図１Ａからわかるように、リニアモータは、一組の外側積層部３０と、コイル９５を担持する一組の内側積層部９０と、そしてまたアクチュエータ８５を含む。このアクチュエータ８５にはマグネット部材８６がそこに取着される。
【０００７】
内側のつるまきバネ６６は、ピストン８０の往復運動を弾性的に支持するために、結合部材６５と、一組の内側積層部９０の底部に取着される支持体６８との間に設けられる。外側のつるまきバネ６７は、ピストン８０が往復運動しているときにコンプレッサを支持するために、結合部材６５と下側カバー５０との間に配置される。少なくとも１つの冷媒ガス通路８０ａが、ピストン８０の決定された位置において後者のシリンダ内に冷媒ガスを入れるためにシリンダ６０の上側部分に沿って設けられる。
【０００８】
図１Ａに示されたコンプレッサの動作において、電流がコイル９５に供給されたとき、アクチュエータ８５に取付けられたマグネット部材８６は、磁力線に反応し、該アクチュエータ８５を、内側積層部９０と外側積層部３０との間で直線状に往復運動させ、それによってピストン８０は、アクチュエータ８５の対応する変位の作用としてシリンダ６０内で往復運動させられる。冷媒ガスは、シリンダ６０内に設けられた冷媒ガス通路８０ａを通ってシリンダ６０内に流入する。シリンダ６０内において圧縮された冷媒ガスは、バルブ機構７０を通して排出され、そして上述された動作が繰り返し行なわれる。
【０００９】
内側積層部９０は、図１Ａに示されているもののように、現在公知の構造のいずれか１つを用いることによってシリンダに取付けられてよい。例えば、シリンダに取付けられ且つ内側積層部９０を担持するモールド成型されたブラケット部材が設けられることができ、これらの積層部は、その外面にコイル９５を収容するための切欠部を有している。
【００１０】
図１Ｂは、外側積層部３０を取付けるために使用され得る１つのタイプの取付けを示している。この図は、上記の米国特許明細書に示された構成の変形を示している。鉄またはスティールのような、磁性金属から作られる、外側積層部３０は、コンプレッサの中央に対して放射状に配置されている。管状フレーム２５は、内側カップ２０の壁部の内部に取付けられ且つ各外側積層部３０の下側端部がその上に取付けられる棚２６を担持しており、そして該管状フレーム２５は、外側積層部３０の上側端部を結合するための上側ブラケット２７が更に設けられている。それにもかかわらず、外側積層部３０を内側カップ２０の壁部に適切に固定するために任意の適切な取付け構成が使用されてもよいことは理解されるべきである。
【００１１】
図１Ａのコンプレッサに見られるように、シリンダ６０は、シリンダ６０の最上部から放射状に外側向きに延びるフランジ６１を有して形成されており、そしてカバープレート４０は、シリンダ６０のフランジ６１と外側積層部３０との間に結合を与える。以下に述べるように、この公知の構成は、種々の問題を生じさせる。
【００１２】
図２は、他のタイプの先行技術コンプレッサの一部を示す。このコンプレッサはシリンダ６０から形成され、このシリンダ６０の外表面に対してリニアモータが接着剤又は他の固定手段により設けられている。当該リニアモータのステータは、図１Ａに関連して既述したように、トロイダルコイル９５を収容するための外側切欠きを有する内側積層部９０を備える。
【００１３】
一組の外側積層部３０の上側端部は、該外側積層部３０に懸架取付けを提供するために、シリンダ６０に一体化され且つそこから放射状に外側向きに延びるフランジ６１の外側部分の内面に対して、接着剤、溶接または他のいずれかの固定手段によって、直接的に添着されている。フランジ６１の下面は、内側積層部９０の頭頂部にも接触している。そのようにして、シリンダ６０のフランジ６１と、外側積層部３０と、内側積層部９０との間に直接結合が提供される。
【００１４】
以上においては、リニアモータは、リニアコンプレッサに使用されるものとして説明されてきた。しかしながら、そのようなリニアモータは、他の装置においても使用される。例えば、固定ブッシングは、コンプレッサのシリンダ６０と置き換えることができ、コンプレッサのピストンは、リニアモータが動作するように、一定の作用を行なうべく往復運動され得るシャフトによって置き換えられ得る。そのような他の装置は、内側および外側積層部を取付けるための構成を必要とするかもしれず、また、図１Ａ、図１Ｂおよび図２に示されたものに関連してその構造的構成における変形が存在するかもしれない。しかしながら、これら公知の変形の全ては、上記の３つの構成要素、すなわち（または他の装置において対応する）フランジ６１を有するシリンダ６０、リニアモータの外側積層部３０及び内側積層部９０の直接的な関与を利用する。
【００１５】
特にリニアコンプレッサについて説明され、しかし他の有用な装置においては等価的な構成要素を有するそのような構成は、次のような不都合を有している。すなわち、
・シリンダはその外側向きに放射状に突出するフランジ６１を一体化しなければならないので、シリンダを構成するために多量の材料が必要とされる。しかも、図１Ａに示された実施の形態においては、カバープレート４０を設けることが更に必要とされる。
・上記の構造を通る磁力線の流れを回避するために、シリンダは、非磁性材料から作られなければならない。磁力線の流れは、熱およびエネルギーの損失を生成するフーコー電流を発生することとなる。
・シリンダを製造するための非磁性材料は、通常、オーステナイトタイプまたは種々のタイプのステンレススティールまたはアルミニウムであり、そして全てのそのような材料は比較的高価である。
・シリンダ６０のカバープレート４０およびフランジ６１の構成には、大きな表面が存在し、それは望まれていないノイズの放射を引き起こす。
・図１Ａおよび図２に示されたシリンダを形成するために、非常に多数の機械加工作業が必要とされるとともに、シリンダを製造するための多量の設備投資が必要とされる。
・シリンダを製造するために使用される非磁性材料のいくつかは、例えば、往復運動するピストンとシリンダとの間に、または往復運動シャフトと固定ブッシングとの間に生じるような摩擦にさらされる構成要素としては不適切であり、ある場合には、シリンダまたはブッシングのためのよりかたい材料のスリーブを使用することが必要となる。このことは、取付け操作を更に困難にし、最終製品のコストを増大させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、非磁性材料から作られたリング部材によって、且つ内部で他の部材が往復運動させられる固定された部材に対するいかなる結合をも用いることなく、結合された内側積層部９０および外側積層部３０を有するリニアモータを提供することである。
【００１７】
本発明の更に別の目的は、リニアコンプレッサのためのリニアモータを提供することにある。ここで、このリニアモータは、シリンダに取り付けられた一組の内側積層部と、一組の外側積層部とから形成される。これらの内側及び外側積層部は、当該両積層部を固定するがコンプレッサシリンダのどの部分にも接触しない非磁性結合リングによって結合されている。
【００１８】
本発明のなおさらなる目的は、リニアモータの両積層部を取付けるために、どんな直接的な固定をも必要としない、リニアコンプレッサのためのリニアモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のリニアモータは、その内部でピストンがリニアモータにより往復運動をして冷媒ガスを圧縮するシリンダを有するリニアコンプレッサに使用されるものとして説明されている。このリニアモータは、一組の内側積層部９０とトロイダルコイルから形成される。当該内側積層部は、ステータを画定するものであり、シリンダの外周部に取り付けられている。また、当該トロイダルコイルは、電流が流れるよう構成され、内部積層部により支持される。一組の外側積層部は、カップの内面の周りに取付けられており、その内側にコンプレッサが収容されている。ある場合は、外側積層部によって担持される第２のコイルが設けられることもでき、あるいはコイルは、一組の外側積層部にのみ設けられることもできる。アクチュエータは、ピストンの下端部に結合され且つ内側積層部と外側積層部との間の空間内にマグネット部材を担持する。コイルに電流を印加すると同時に、アクチュエータは、ピストンをそれと共に担持して、往復運動させられる。
【００２０】
内側積層部と外側積層部の上端部は、非磁性材料から作られシリンダに接触していない結合リングによって結合されている。結合リングは、内側積層部が、固定されたシリンダに取付けられているので、外側積層部のための懸架取付けとして機能する。このことは、積層部の組のために安定化を提供する。この構成は、シリンダのどんな特別な構成も分離されたカバープレートの使用も必要としない。
【００２１】
それゆえ、提案された解決方法は、単純であり且つ安価に作ることができ、そして、それは、シリンダおよびピストンが、鋳鉄または鋳鋼のような、より安価な材料で作られるようにすることができるという点で更なる利点を有する。
【００２２】
本発明のその他の目的および利点は、添付された図面を参照することにより一層明確になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明のリニアモータは、そのリニアコンプレッサへの応用に関して以下に説明される。図３は、本発明の１つの実施の形態を示しており、そこでは同一の参照番号が、先に説明されたのと同一の構成要素について使用されている。
【００２４】
本発明によれば、リニアモータは、シリンダ６０の外部表面上に取付けられた一組の内側積層部９０によって形成されたステータを有している。図２のコンプレッサにおけるように、内側積層部９０は、コイル９５を収容するために、その外部表面に切欠部を有しており、該コイルには、電流が供給される。図示された通り、シリンダ６０は、図１Ａおよび図２に示された構成のシリンダ６０と比較して、フランジ６１がもはや必要とされないので、より小さなサイズで且つより複雑でない構成からなっている。
【００２５】
一組の外側積層部３０は、内側カップ２０の上側部分を、下方で、固定する。内側積層部９０の上端部と外側積層部３０の上端部との間は、リングの形状を呈する結合エレメント１００により結合される。結合エレメント１００は、平坦なモールド成型されまたは打抜き成型された部品であり、該結合エレメントとして使用される材料に依存して、接着剤の使用または溶接など、いずれかの適切な技術によって、内側積層部９０の各々の上端部および外側積層部３０のそれらに固定される。結合エレメント１００は、一組の外側積層部３０について懸架タイプの取付けとして作用する。すなわち、該外側積層部３０は、一組の内側積層部９０に固定されており、内側積層部９０はまた固定シリンダ６０に取付けられている。そのように、外側積層部３０は、図１Ａにおいて示されたようなブラケットを使用することなしに取り付けられ得る。
【００２６】
結合エレメント１００は、ステンレススティール、プラスティック、アルミニウム、その他のような、非磁性材料から作られる。結合リング１００には、望ましくは、マグネット部材８６がその中で移動する空間に対して開口したスルーホール１０７が、空間においてマグネット部材８６によって圧縮されるガスの通過を可能とするために、設けられている。
【００２７】
本発明の構成は、いくつもの利点を有するものであるが、その中のいくつかを以下に述べる。すなわち、
・図１Ａおよび図２において詳説したようなフランジ６１はもはや必要とされないため、シリンダのサイズの低減が達成される。また、図１Ａのコンプレッサにおいて詳説したような分離カバー４０も必要とされない。
・シリンダフランジおよび／またはカバープレートがないため、ノイズの発生源が排除される。
・シリンダ６０は、非磁性材料ほど高価でない、スティールまたは鋳鉄のような磁性材料から作られても良い。そのような金属であっても、往復運動するピストン（これも、スティールまたは鋳鉄で作られる場合がある）による摩擦にさらされる場合に、より高い構造的な信頼性が得られる。
・結合エレメント１００が非磁性材料からなっているため、リニアモータは、シリンダから磁気的に絶縁されたままである。それゆえ、フーコー電流は、発生しない。
・種々のエレメントの取付けが単純化される。さらに、シリンダの製造は、先行技術のシリンダの構造と比較すると単純化される。
【００２８】
リニアモータは、本発明の開示された実施の形態において、リニアコンプレッサのピストンを駆動するものとして説明したが、このモータ構造は、ピストンの代わりの異なるエレメント、例えば、コンプレッサシリンダの代わりにブッシング内で往復運動する装置のシャフトを駆動することもできる。そのような装置においては、積層部に結合するため、ブッシングまたはシリンダに一体化されたフランジを設ける必要がない。
【００２９】
本発明の固有の特徴は図面に示されているが、これは便宜のためであって、各特徴は本発明に係る他の特徴と組み合わされて良い。その他の実施の形態は、当業者によって可能である通り認められるであろうし、特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。したがって、上述の説明は、例示として解釈されるべきであり、発明の範囲を限定するものではない。全てのそのような明白な変更および変形は、添付された特許請求の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】図１Ａは、先行技術のリニアコンプレッサの第１の実施形態の立面断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、先行技術によるリニアモータの外側積層部のための１つのタイプの取付け構成立面図である。
【図２】図２は、先行技術の他の実施形態によるリニアコンプレッサの一部分の立面断面図である。
【図３】図３は、本発明に従って構成されたリニアコンプレッサの一部分の立面断面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月7日(2003.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル（９５）を担持し且つ固定部材（６０）に取り付けられる一組の内側積層部（９０）、および前記内側積層部（９０）から間隔を空けて配置された一組の外側積層部（３０）によって形成されるステータと、前記コイル（９５）に電流が供給されたときに、前記固定部材（６０）内に可動部材（８０）を往復運動させるべく結合されたアクチュエータ（８５）によって担持されるマグネットエレメント（８６）とを有するリニアモータであって、前記外側積層部（３０）と前記内側積層部（９０）を結合する、リングの形態をなす結合エレメント（１００）を具備し、前記結合エレメント（１００）は、コンプレッサのシリンダ（６０）から間隔があけられ且つ該シリンダ（６０）に接触していないことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記結合エレメント（１００）は、前記外側積層部（３０）の頭頂部分を前記内側積層部（９０）の頭頂部分と結合することを特徴とする、請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記結合エレメント（１００）は、非磁性材料から作られることを特徴とする、請求項１または２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記結合エレメント（１００）は、前記内側積層部（９０）と前記外側積層部（３０）との間に画定された空間に連通している貫通孔（１０７）を有していることを特徴とする、請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のリニアモータを含むリニアコンプレッサであって、前記固定部材（６０）は、コンプレッサのシリンダ（６０）であり、前記可動部材（８０）は、前記リニアモータによって前記シリンダ（６０）内において往復運動されるピストンによって画定されることを特徴とする、リニアコンプレッサ。
【国際調査報告】
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