JP2001514370A - Synchronous twin reciprocating piston device - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンプレッサおよびポンプに関するものであり、特に寒剤冷却システムでのコンプレッサとしての使用に適した同期ツイン往復ピストン装置に関するものである。 【解決手段】 同期ツイン往復ピストン装置はシリンダ（１２）と、これに固定して取り付けられた複数の固定子組立（１４）とを備えている。固定子組立（１４）は、シリンダ（１２）の各端部付近にある多くの範囲（１６）において放射状の磁場を生じるように構成されている。さらにこの装置は、各々が、シリンダ（１２）の端部内で滑動可能なピストン（２０）を備えた１対のピストン磁石組立（１８）と、範囲（１６）内に設けられた多数の複合永久磁石システム（２２）とを備えている。各複合永久磁石システム（２２）は、シリンダ軸に対して放射状方向において磁化された第１部分（３４）と、第１部分から軸方向に置換され、それとは反対方向に磁化された第２部分（３６）とを設けている。固定子組立（１４）が交流で励磁されると、ピストン磁石組立（１８）が前記シリンダ（１２）に対して軸方向に往復運動を行い、付加された電流の周波数と同調する。次に、シリンダ（１２）内でピストン（１８）が脈動圧を生じる。 (57) Abstract: The present invention relates to a compressor and a pump, and more particularly to a synchronous twin reciprocating piston device suitable for use as a compressor in a cryogen cooling system. A synchronous twin reciprocating piston device includes a cylinder (12) and a plurality of stator assemblies (14) fixedly attached to the cylinder (12). The stator assembly (14) is configured to produce a radial magnetic field in a number of areas (16) near each end of the cylinder (12). The device further comprises a pair of piston magnet assemblies (18) each having a piston (20) slidable within the end of the cylinder (12), and a number of compound permanent magnets provided in the area (16). A magnet system (22). Each composite permanent magnet system (22) has a first portion (34) magnetized in a radial direction with respect to the cylinder axis, and a second portion axially displaced from the first portion and magnetized in the opposite direction. (36). When the stator assembly (14) is energized with alternating current, the piston magnet assembly (18) reciprocates axially with respect to the cylinder (12) and is tuned to the frequency of the applied current. Next, pulsating pressure is generated by the piston (18) in the cylinder (12).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】 （発明の技術分野） 本発明はコンプレッサおよびポンプに関するものであり、特に、寒剤冷却シス
テムでのコンプレッサとしての使用に適した同期ツイン往復ピストン装置に関す
るものである。 寒剤冷却システム等のために脈動圧を生じるべく対向する２つのピストンを使
用したリニアコンプレッサの利用が知られている。一般に、脈動圧は、スターリ
ングサイクルクーラ内でディスプレーサピストンを往復させるために採用されて
いる。このタイプのコンプレッサは、Ｈｕｇｈｅｓ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｃｏ．
による欧州特許出願第９４／１０５、５２２号（ＥＰ出願公告Ｎｏ．６２０、３
６７）に開示されている。リニアコンプレッサの一般的なデザインは、各ピスト
ンに取り付けられたコイルを通して交流が流され、固定された永久磁石の両極間
に設けられた「可動コイル」設計である。コイルが固定され、永久磁石がピスト
ンに取り付けられている「可動磁石」設計でも同等の結果が得られると考えられ
ている。 上に参照した欧州特許出願のもののような従来のリニアコンプレッサは、磁束
の大部分が漏出してしまうために概して非常に非効率である。磁石を１つしか使
用しないことも効率性をさらに限定してしまう。 様々なタイプの永久磁石電気モータが知られている。これらには、従来のリニ
アモータ、米国特許第４、６２９、９２０号に開示されているようなディスクロ
ータを備えたモータ、米国特許第４、３４６、３１８号に開示されているような
往復リニアモータが含まれる。一般に、これらのモータは１つまたはそれ以上の
対の磁石を備えている。この磁石の対は対向する方向に磁化され、磁気回路のブ
レーク内に配置されている。交流コイルの磁束を磁石周囲に集中させるこの配置
により、高い効率性が得られる。 従って、従来技術の欠点を除いた、単純で効率の高いリニアコンプレッサおよ
びポンプが必要となる。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to compressors and pumps, and more particularly to a synchronous twin reciprocating piston device suitable for use as a compressor in a cryogen cooling system. The use of linear compressors using two opposed pistons to generate pulsating pressure for cryogen cooling systems and the like is known. Generally, pulsating pressure is employed to reciprocate the displacer piston within a Stirling cycle cooler. This type of compressor is available from Hughes Aircraft Co.
European Patent Application No. 94 / 105,522 (EP Application Publication No. 620,3)
67). A common design of a linear compressor is an "moving coil" design in which alternating current is passed through a coil attached to each piston and located between the poles of a fixed permanent magnet. It is believed that equivalent results would be obtained with a "moving magnet" design in which the coil is fixed and a permanent magnet is attached to the piston. Conventional linear compressors, such as those of the European patent application referenced above, are generally very inefficient because most of the magnetic flux leaks out. The use of only one magnet further limits efficiency. Various types of permanent magnet electric motors are known. These include conventional linear motors, motors with disk rotors as disclosed in U.S. Pat. No. 4,629,920, reciprocating linear motors as disclosed in U.S. Pat. No. 4,346,318. Motor included. Generally, these motors include one or more pairs of magnets. This pair of magnets are magnetized in opposite directions and are located in the breaks of the magnetic circuit. This arrangement of concentrating the magnetic flux of the AC coil around the magnet provides high efficiency. Therefore, there is a need for a simple and efficient linear compressor and pump that eliminates the disadvantages of the prior art.

【０００２】 （発明の概要） 本発明は、寒冷冷却システムにおいてコンプレッサとしての使用に適した同期
ツイン往復ピストン装置である。 本発明の教示によれば、同期ツイン往復ピストン装置は、（ａ）第１端部を有
するシリンダ、第２端部、中央軸を有し、（ｂ）前記シリンダに固定された少な
くとも１つの固定子組立を有し、前記少なくとも１つの固定子組立が、少なくと
も２つの範囲において磁場を生じるように構造されており、前記磁場の各々が前
記軸に対して放射状であり、前記軸周囲で対称的であり、（ｃ）１対のピストン
磁石組立を有し、前記ピストン磁石組立の各々が、（ｉ）前記シリンダの前記各
端部の内の１つの端部内で滑動可能なピストンを有し、（ｉｉ） 前記範囲内に
配置され、前記ピストンと関連する少なくとも１つの複合永久磁石システムを有
し、前記複合永久磁石システムの各々が、前記軸に対して放射状に磁化された第
１部分と、前記第１部分から軸方向に置換された、前記第１部分とは反対の方向
に磁化された第２部分とを有し、そのため、前記少なくとも１つの固定子組立が
交流によって駆動されると、前記ピストン磁石組立が前記シリンダに対して軸方
向に往復運動を行う。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a synchronous twin reciprocating piston device suitable for use as a compressor in a refrigeration system. In accordance with the teachings of the present invention, a synchronous twin reciprocating piston arrangement includes: (a) a cylinder having a first end, a second end, a central shaft, and (b) at least one fixed fixed to the cylinder. A stator assembly, wherein the at least one stator assembly is configured to generate a magnetic field in at least two ranges, each of the magnetic fields being radial with respect to the axis and symmetric about the axis. (C) having a pair of piston magnet assemblies, each of said piston magnet assemblies having (i) a piston slidable in one of said ends of said cylinder; (Ii) at least one composite permanent magnet system disposed within the area and associated with the piston, wherein each of the composite permanent magnet systems is first magnetized radially with respect to the axis; The first part And a second portion axially displaced from the first portion and magnetized in a direction opposite to the first portion, so that when the at least one stator assembly is driven by an alternating current, the piston magnet assembly Reciprocates axially with respect to the cylinder.

【０００３】 本発明のさらなる特徴によれば、前記ピストンは前記シリンダと接続した出口
において脈動圧を生じる。 本発明のさらなる特徴によれば、前記シリンダは内径を有し、前記ピストンと
前記内径の間の距離が第１ギャップを画定し、前記複合永久磁石システムと前記
固定子の間の距離が第２ギャップを画定し、前記第２ギャップが前記第１ギャッ
プよりも著しく大きい。 本発明のさらなる特徴によれば、前記第２ギャップは前記第１ギャップよりも
少なくとも約１０倍は大きい。 本発明のさらなる特徴によれば、前記複合永久磁石システムは、前記ピストン
と同軸にある中空シリンダ形状を有する。 本発明のさらなる特徴によれば、前記複合永久磁石システムは、実質的に閉鎖
した多角形を形成するべくまとめて取り付けられた、複数の実質的に平らな磁石
で形成されている。 また本発明のさらなる特徴によれば、前記複合永久磁石システムは、（ａ）内
面と外面を有する磁性伝導材料の層と、（ｂ）前記内面に取り付けられた複数の
永久磁石と、（ｃ）前記外面に取り付けられた複数の永久磁石とを有している。
本発明のさらなる特徴によれば、前記層は前記ピストンと一体的に形成されて
いる。 本発明のさらなる特徴によれば、前記装置の動作中に起こる摩擦エネルギー損
失を最小限にするために前記磁場を変形するための磁気補正機構をさらに備えて
いる。 また本発明のさらなる特徴によれば、前記磁気補正機構は、前記複合永久磁石
システムの１つから可変距離において取り付けられた少なくとも１個の柔軟な磁
石材料を有する。 本発明のさらなる特徴によれば、少なくとも１つの固定子組立が少なくとも１
つの調整コイルを有し、前記磁気補正機構が、前記少なくとも１つの調整コイル
を選択的に駆動するための手段を有する。 本発明のさらなる特徴によれば、少なくとも１つの固定子組立は、（ａ）前記
少なくとも２つの範囲のうちの第１範囲において前記磁場を生じるための第１コ
イルを有し、（ｂ）前記少なくとも２つの範囲のうちの第２範囲において前記磁
場を生じるための第２コイルを有し、（ｃ）前記第１と第２コイルにかけて電位
を接続するための少なくとも１つのコネクタを有し、前記少なくとも１つのコネ
クタが、前記第１および第２コイルの１つにかけて接続された電位の極性を選択
的に逆転できるように切換え可能である。According to a further feature of the present invention, the piston produces a pulsating pressure at an outlet connected to the cylinder. According to a further feature of the present invention, the cylinder has an inner diameter, a distance between the piston and the inner diameter defines a first gap, and a distance between the composite permanent magnet system and the stator is a second gap. A gap is defined, wherein the second gap is significantly larger than the first gap. According to a further feature of the present invention, the second gap is at least about 10 times larger than the first gap. According to a further feature of the present invention, the composite permanent magnet system has a hollow cylinder shape coaxial with the piston. According to a further feature of the present invention, the composite permanent magnet system is formed of a plurality of substantially flat magnets mounted together to form a substantially closed polygon. According to still further features in the described preferred embodiments the composite permanent magnet system comprises: (a) a layer of a magnetically conductive material having an inner surface and an outer surface; (b) a plurality of permanent magnets attached to the inner surface; A plurality of permanent magnets attached to the outer surface.
According to a further feature of the present invention, the layer is formed integrally with the piston. According to a further feature of the present invention, the apparatus further comprises a magnetic compensation mechanism for deforming the magnetic field to minimize frictional energy losses that occur during operation of the device. According to still further features in the described preferred embodiments the magnetic compensating mechanism has at least one flexible magnet material mounted at a variable distance from one of the composite permanent magnet systems. According to a further feature of the present invention, at least one stator assembly has at least one
And at least one adjustment coil, wherein the magnetic correction mechanism has means for selectively driving the at least one adjustment coil. According to a further feature of the present invention, at least one stator assembly has: (a) a first coil for producing the magnetic field in a first of the at least two ranges; A second coil for generating the magnetic field in a second of the two ranges; and (c) at least one connector for connecting a potential across the first and second coils; One connector is switchable so that the polarity of the potential connected across one of the first and second coils can be selectively reversed.

【０００４】 （好適な実施形態の説明） 本発明は、寒剤冷却システムでのコンプレッサとしての使用に適した同期ツイ
ン往復ピストン装置に関するものである。 本発明によるこの装置の原理および動作は、図面と添付の説明を参照すること
でさらに理解することができる。 例示の方法により、本発明の同期ツイン往復ピストン装置を、正味流量を伴わ
ずに脈動圧を生成するためのコンプレッサを参照して説明する。この実施形態は
、従来の冷却用途の範囲においてスターリングサイクルクーラの駆動に適してい
る。そこで、参照の便宜のために本発明の装置を「コンプレッサ」と呼ぶ。しか
しながら、本発明の同期ツイン往復ピストン装置を、例えば冷蔵庫に利用するも
ののような、正味流体流動が生じるポンプまたはコンプレッサと同様に構成する
ことができる。当業者には明らかであるように、このような用途では、説明した
実施形態に若干の改良を加える程度でよい。 ここで図１を参照すると、本発明の教示に従って構成され、動作するコンプレ
ッサを参照符号１０で示している。一般的に、コンプレッサ１０はシリンダ１２
、２つの同一な固定子組立１４、１対のピストン磁石組立１８を備えている。２
つの同一な固定子組立１４は、シリンダ１２に関連して固定されており、範囲１
６において凝縮された交替放射状磁場を生じる。各ピストン磁石組立１８は、シ
リンダ１２の一部内で滑動可能なピストン２０と、範囲１６内に配置された多数
の複合永久磁石システム２２とを備えている。固定子組立１４が交流によって励
磁されると、複合永久磁石システム２２に別の軸方向力が働き、これによりシリ
ンダ１２内で対向するピストンの往復に同期が生じる。シリンダ１２内のピスト
ン２０の往復により、シリンダ１２の中央において振動圧力が上昇する。 明確さの重要性において、本明細書および請求項では「軸の」という用語をシ
リンダ１２の中央軸と平行な方向または次元として使っている。同様に、本明細
書および請求項では「放射状の」という用語を、この軸に対して垂直な方向また
は次元を意味するものとして用いている。 ここでは本発明を単一シリンダ構造として説明しているが、複数のシリンダシ
ステムとすることも容易である。その出口に多くの平行に機能する同期システム
を接続することができる。あるいは、１対の対向するピストン磁石組立を受容す
るための、角度的に離間し、連結した複数の穴と共に、多数のシリンダを１つの
ユニットに組合せてもよい。Description of the Preferred Embodiment The present invention relates to a synchronous twin reciprocating piston device suitable for use as a compressor in a cryogen cooling system. The principles and operation of this device according to the present invention may be better understood with reference to the drawings and accompanying descriptions. By way of example, the synchronous twin reciprocating piston device of the present invention will be described with reference to a compressor for generating pulsating pressure without a net flow. This embodiment is suitable for driving a Stirling cycle cooler in a range of conventional cooling applications. Thus, for convenience of reference, the device of the present invention is referred to as a "compressor". However, the synchronous twin reciprocating piston device of the present invention can be configured similarly to a pump or compressor that produces a net fluid flow, such as those utilized in refrigerators. As will be apparent to those skilled in the art, such applications may require only minor modifications to the described embodiments. Referring now to FIG. 1, a compressor constructed and operative in accordance with the teachings of the present invention is indicated generally by the reference numeral 10. Generally, the compressor 10 comprises a cylinder 12
, Two identical stator assemblies 14, a pair of piston magnet assemblies 18. 2
Two identical stator assemblies 14 are fixed with respect to cylinder 12 and
At 6 produces a condensed alternating radial magnetic field. Each piston magnet assembly 18 includes a piston 20 slidable within a portion of the cylinder 12 and a number of composite permanent magnet systems 22 disposed within the area 16. When the stator assembly 14 is energized by alternating current, another axial force is exerted on the composite permanent magnet system 22 thereby synchronizing reciprocation of the opposing piston within the cylinder 12. Due to the reciprocation of the piston 20 in the cylinder 12, the vibration pressure increases in the center of the cylinder 12. For purposes of clarity, the specification and claims use the term "axial" as a direction or dimension parallel to the central axis of the cylinder 12. Similarly, the term "radial" is used in the present description and claims to mean a direction or dimension perpendicular to this axis. Although the present invention has been described as having a single cylinder structure, it is easy to use a multiple cylinder system. Many parallel-working synchronization systems can be connected to the outlet. Alternatively, multiple cylinders may be combined into one unit, with a plurality of angularly spaced and connected holes for receiving a pair of opposed piston magnet assemblies.

【０００５】 次にコンプレッサ１０の特徴をさらに詳細に説明すると、シリンダ１２は、ピ
ストン２０を受容するために高い精密度に設定された内腔を１つ備えている。出
口管２４が、シリンダ１２の内容にその中央付近にて接続されている。正味流量
を必要とするポンプ使用のために、入口管と適切に配置された弁（図示せず）を
さらに追加してもよい。 本発明のコンプレッサの重要な特徴は、シリンダ１２、固定子組立１４、ピス
トン磁石組立１８が同軸的に正確に配置されていることである。固定子組立１４
をシリンダ１２に対して容易に正確に整列させるために、コンプレッサ１０は、
シリンダ１２の中心に一体的に設けられた放射状にのびるフランジ１３を備えて
いることが特徴である。 次に固定子組立１４に移ると、固定子組立１４の各々は少なくとも１つのコイ
ル２６と、シリンダ１２の軸周辺に対称的に配置された、固定子パック２８の１
つまたはそれ以上の対から成るコアとを備えている。ピストン磁石組立１８の各
々を駆動するためには、独立した固定子組立１４を設けることが好ましい。固定
子組立１４の各々はフランジ１３に取り付けられている。あるいは、図８を参照
して以下に説明するように、シリンダ１２の両端周囲に範囲１６を提供するため
に、固定子組立１４がシリンダ１２の全長の大部分からのびていてもよい。 固定子組立１４が、範囲１６内に集中した実質的に放射状の磁場パターンを生
じることが本発明の大きな特徴である。この結果を得るためには、固定子パック
２８を、コイル２６を通る実質的に閉鎖した磁気回路として形成する。範囲１６
は、固定子パック２８内の、ギャップフェース３０、３１の間に形成された比較
的狭いブレークによって画定されている。図１に関連する磁束パターンを図２に
示す。[0005] Turning now to the features of the compressor 10 in more detail, the cylinder 12 has a single lumen set with a high degree of precision to receive the piston 20. An outlet tube 24 is connected to the contents of the cylinder 12 near its center. Additional inlet pipes and appropriately positioned valves (not shown) may be added for use with pumps that require a net flow rate. An important feature of the compressor of the present invention is that the cylinder 12, stator assembly 14, and piston magnet assembly 18 are coaxially and precisely located. Stator assembly 14
In order to easily and accurately align the cylinder with the cylinder 12, the compressor 10
It is characterized by having a radially extending flange 13 integrally provided at the center of the cylinder 12. Turning now to the stator assemblies 14, each of the stator assemblies 14 has at least one coil 26 and one of the stator packs 28 symmetrically disposed about the axis of the cylinder 12.
One or more pairs of cores. Preferably, a separate stator assembly 14 is provided to drive each of the piston magnet assemblies 18. Each of the stator assemblies 14 is attached to the flange 13. Alternatively, the stator assembly 14 may extend from most of the length of the cylinder 12 to provide an area 16 around the ends of the cylinder 12, as described below with reference to FIG. It is a significant feature of the present invention that stator assembly 14 produces a substantially radial magnetic field pattern concentrated within area 16. To achieve this result, the stator pack 28 is formed as a substantially closed magnetic circuit through the coil 26. Range 16
Is defined by a relatively narrow break formed in the stator pack 28 between the gap faces 30,31. FIG. 2 shows a magnetic flux pattern related to FIG.

【０００６】 好適な実施形態では、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃに示すように、シリンダ１２の
軸周囲に六角形の対称において３対の固定子パック２８が配置されている。固定
子パック２８は、磁束方向と平行する複数のラミネーションで構成され、そのた
め磁気損失を最小限にできることが好ましい。 ギャップフェース３０、３１は、複合永久磁石システム２２の形状と合致する
ように形成されている。そのため、複合永久磁石システム２２は一般に、円筒形
をした磁石のデザインと一致するべく湾曲している。これについては、以下に図
５Ａを参照して説明する。あるいは、以下に図５Ｂを参照して説明するように、
多角形的構造を持つ複合永久磁石システムと一致する平行なプレーナギャップフ
ェース３０、３１を用いてもよい。 コイル２６と固定子パック２８は、各範囲１６において、与えられた許容範囲
にまで、等しい度数の磁場を生じるように構成されている。従って、シリンダ１
２の両端において磁場を生じるために個別のコイル２６が使用されている場合、
同じアンペア回数の同一のコイルを使用する。同様に、固定子パック２８は、シ
リンダ１２の軸周囲の回転と、これに対して垂直な平面における反射との両方に
対して対称的に設計および配置されている。実際には、生成された磁場の対称性
は、使用する構成部品の許容範囲によって制限される。磁場のゆがみを補正する
ための機構について以下に説明する。In a preferred embodiment, as shown in FIGS. 3A, 3B and 3C, three pairs of stator packs 28 are arranged around the axis of the cylinder 12 in a hexagonal symmetry. The stator pack 28 is preferably composed of a plurality of laminations parallel to the direction of the magnetic flux, so that the magnetic loss can be minimized. The gap faces 30, 31 are formed to match the shape of the composite permanent magnet system 22. As such, the composite permanent magnet system 22 is generally curved to match the design of the cylindrical magnet. This will be described below with reference to FIG. 5A. Alternatively, as described below with reference to FIG. 5B,
Parallel planar gap faces 30, 31 may be used which are consistent with a composite permanent magnet system having a polygonal structure. The coils 26 and stator packs 28 are configured to produce equal degrees of magnetic field in each range 16 up to a given tolerance. Therefore, cylinder 1
If a separate coil 26 is used to generate a magnetic field at both ends of
Use the same coil with the same amperage. Similarly, the stator pack 28 is designed and arranged symmetrically for both rotation about the axis of the cylinder 12 and reflection in a plane perpendicular thereto. In practice, the symmetry of the generated magnetic field is limited by the tolerances of the components used. A mechanism for correcting the distortion of the magnetic field will be described below.

【０００７】 コイル２６と電源（図示せず）を接続するために個別で可逆の接続（図示せず
）を設けることが概して有益である。これにより、使用する各磁石の極性の独特
な決定を必要とせずに、ピストン磁石組立１８を構成することができる。使用し
ている磁石の配置によって必要な対抗ピストン動作が生じるかどうかを知るため
に極性チェック方法を実行してもよい。また必要であれば、コイル２６の１つの
極性を逆にしてもよい。極性チェック方法について以下に説明する。この説明は
、コイル２６の平行および連続接続間の切換えを可能にするためのものでもある
。 上述した積層された固定子構造とは異なり、固定子組立１４のコアは従来の方
法を用いてフェライトで造ることもできる。固定子組立１４にフェライトを使用
することにより、さらなる固定子構造が可能になる。例えば、固定子組立１４は
、露出しているあらゆる固定子断面の回転体として構成することができ、このた
め範囲１６内で対称的な円形の磁場を生じる。固定子組立１４の組立を容易にす
るために、一般にフェライトコアは、２つまたはそれ以上の部品を１つに固定し
たものから成る。図４Ａは、３部品構造の使用例を示す。図４Ｂは簡素化した２
部品構造を示す。 次に、ピストン磁石組立１８の特徴に移る。これは図５Ａ、図６Ａに最も明確
に示されている。ピストン磁石組立１８は、キャップ３２を介して接続されたピ
ストン２０と複合永久磁石システム２２とを備えている。It is generally beneficial to provide a separate, reversible connection (not shown) for connecting the coil 26 to a power source (not shown). This allows the piston magnet assembly 18 to be constructed without requiring a unique determination of the polarity of each magnet used. A polarity checking method may be performed to determine if the required counter-piston movement is caused by the placement of the magnet being used. If necessary, the polarity of one of the coils 26 may be reversed. The polarity checking method will be described below. This description is also to enable switching of the coil 26 between parallel and continuous connections. Unlike the stacked stator structure described above, the core of the stator assembly 14 can be made of ferrite using conventional methods. The use of ferrite for stator assembly 14 allows for additional stator construction. For example, the stator assembly 14 can be configured as a rotor of any exposed stator cross-section, thus producing a symmetric circular magnetic field within the area 16. To facilitate the assembly of the stator assembly 14, the ferrite core generally comprises two or more components fixed together. FIG. 4A shows a usage example of a three-part structure. FIG. 4B is a simplified version 2
2 shows a part structure. Next, the features of the piston magnet assembly 18 will be described. This is most clearly shown in FIGS. 5A and 6A. The piston magnet assembly 18 includes a piston 20 and a composite permanent magnet system 22 connected via a cap 32.

【０００８】 ピストン２０は、少なくとも数μｍ（一般に、約８〜３０μｍ）の隙間をもた
せてシリンダ１２の内腔と合致するように機械加工されていることが好ましい。
ピストン２０の磁気特性は重要でないため、ピストン２０の材料は機械的な考慮
のみに基づいて選ぶ。従って、一般にピストン２０は硬化した低摩擦金属で造ら
れる。また、ピストン２０を、従来より知られているように、例えばアルミニウ
ムといった柔軟な軽量金属に適切なコーティングを施して造ることもできる。 複合永久磁石システム２２は、シリンダ１２に対するその磁化放射の方向で磁
化された第１部分３４と、第１部分３４に隣接して軸方向に配置された、第１部
分３４のものとは逆の磁化方向で磁化された第２部分３６とから成っている。第
１および第２部分３４、３６は、一般に別々に製造され、その後いずれかの適切
なタイプの結合方法を用いて結合される。 好適な実施形態において、図５Ａ示すように、第１および第２部分３４、３６
は放射状に磁化された円筒形の磁石から成る。あるいは、図５Ｂに示すように、
各部分を、均整のとれた多角形を形成するよう取り付けた多数のプラーナ永久磁
石から造ってもよい。両方の場合において、第１および第２部分３４、３６は、
軸周囲で対称的に閉鎖した構造であるため、正確な整列が厳密に要求される構造
を提供する。当然のことながら、固定子パック２８のギャップフェース３０、３
１は、複合永久磁石システム２２と各ギャップフェース３０、３１との間に約０
．１〜１ｍｍの隙間をもたせて、複合永久磁石システム２２の形状と合致するよ
うに形成されている。The piston 20 is preferably machined with a gap of at least a few μm (typically about 8-30 μm) to match the lumen of the cylinder 12.
Since the magnetic properties of the piston 20 are not important, the material of the piston 20 is chosen based solely on mechanical considerations. Accordingly, piston 20 is generally made of a hardened, low friction metal. Alternatively, the piston 20 can be made by applying a suitable coating to a soft, lightweight metal such as aluminum, as is known in the art. The composite permanent magnet system 22 includes a first portion 34 that is magnetized in the direction of its magnetization radiation relative to the cylinder 12 and an axially disposed adjacent portion of the first portion 34, opposite to that of the first portion 34. And a second portion 36 magnetized in the magnetization direction. The first and second portions 34, 36 are generally manufactured separately and then joined using any suitable type of joining method. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 5A, first and second portions 34, 36
Consists of a radially magnetized cylindrical magnet. Alternatively, as shown in FIG. 5B,
Each section may be made from a number of prana permanent magnets mounted to form a proportioned polygon. In both cases, the first and second portions 34, 36
The symmetrically closed structure around the axis provides a structure where precise alignment is strictly required. Naturally, the gap faces 30, 3 of the stator pack 28
1 is approximately 0 between the composite permanent magnet system 22 and each of the gap faces 30,31.
. It is formed with a gap of 1 to 1 mm to match the shape of the composite permanent magnet system 22.

【０００９】 図６Ｂは、図５Ａ、図５Ｂのピストン磁石組立とは異なる構造を示している。
この構造では、キャップ３２と一体に形成されている磁性伝導材料の層３８がコ
アを形成し、このコアの上に複合永久磁石システム２２が構築される。層３８は
また、ピストン２０と一体に形成することもできる。次に、第１部分３４と第２
部分３６のそれぞれが、適切に磁化した永久磁石を層３８の内面と外面に取り付
けることによって形成される。 キャップ３２と一体に形成された層３８を使用することにより、構造の堅固性
が増し、磁石とピストン２０の正確な整列を確実に得る助けとなる。 層３８は、複合永久磁石システム２２の形状と合致する断面形状をもつ中空管
として形成されている。図５Ａに示す形状ではこの断面は円形であり、図５Ｂに
示す形状ではこの断面は関連する多角形である。 コンプレッサ１０が組立てられると、固定子組立１４がシリンダ１２周囲で固
定して取り付けられるため、シリンダ１２の各々の端部付近に対称的に配置され
た複数の範囲１６が得られる。ピストン磁石組立１８は、シリンダ１２の径内に
挿入されたピストン２０と、範囲１６内に挿入された複合永久磁石システム２２
と共にシリンダ１２の各端部に配置される。固定子パック２８に取り付けられた
内部ストップ４２によってピストン磁石組立１８の滑動動作の範囲が制限される
ため、ピストン２０の腐食を防止することができる。コンプレッサ１０は一般に
、構造全体に支持と堅固性を提供するケーシング４４も備えている。また、ケー
シング４４に取り付けられた外部ストップ４５によって、ピストン磁石組立１８
がその通常のピストン動作範囲から外部方向に超過することを防ぐ。ストップ４
２、４５は、例えば天然または合成ゴムといった弾性材料から成ることが好まし
い。 ギャップフェース３０、３１と複合永久磁石システム２２との間の隙間ギャッ
プが、ピストン２０とシリンダ１２の内径との間の隙間ギャップよりも著しく、
そして一般には１桁または２桁大きいことが本発明の好ましい特徴である。この
特徴により、コンプレッサ１０の機械的に柔軟な磁石構成部品を不必要な疲労か
ら保護する間、効果的なポンピング動作が確実に得られる。範囲１６が拡大する
と磁場が弱くなってしまうため、ギャップフェース３０、３１と複合永久磁石シ
ステム２２との間の隙間ギャップは、疲労からの保護に必要とされる範囲を超え
るまでに大きくするべきではない。FIG. 6B shows a structure different from the piston magnet assembly of FIGS. 5A and 5B.
In this configuration, a layer 38 of magnetically conductive material formed integrally with the cap 32 forms a core upon which the composite permanent magnet system 22 is built. Layer 38 can also be formed integrally with piston 20. Next, the first portion 34 and the second
Each of the portions 36 is formed by attaching appropriately magnetized permanent magnets to the inner and outer surfaces of the layer 38. The use of a layer 38 formed integrally with the cap 32 increases the rigidity of the structure and helps to ensure accurate alignment of the magnet 20 with the piston 20. Layer 38 is formed as a hollow tube having a cross-sectional shape that matches the shape of composite permanent magnet system 22. In the shape shown in FIG. 5A, the cross-section is circular, and in the shape shown in FIG. 5B, the cross-section is an associated polygon. When the compressor 10 is assembled, the stator assembly 14 is fixedly mounted around the cylinder 12, resulting in a plurality of regions 16 symmetrically disposed near each end of the cylinder 12. The piston magnet assembly 18 includes a piston 20 inserted within the diameter of the cylinder 12 and a composite permanent magnet system 22 inserted within the area 16.
Together with each end of the cylinder 12. The internal stop 42 attached to the stator pack 28 limits the range of sliding movement of the piston magnet assembly 18, thereby preventing corrosion of the piston 20. Compressor 10 also generally includes a casing 44 that provides support and rigidity throughout the structure. Also, an external stop 45 attached to the casing 44 allows the piston magnet assembly 18
From outside of its normal piston operating range. Stop 4
Preferably, 2 and 45 are made of an elastic material such as natural or synthetic rubber. The gap gap between the gap faces 30, 31 and the composite permanent magnet system 22 is significantly greater than the gap gap between the piston 20 and the inner diameter of the cylinder 12,
In general, it is a preferred feature of the present invention that it is one or two orders of magnitude larger. This feature ensures an effective pumping action while protecting the mechanically flexible magnet components of the compressor 10 from unnecessary fatigue. The gap gap between the gap faces 30, 31 and the composite permanent magnet system 22 should not be increased beyond the range required for protection from fatigue, since the magnetic field is weakened as the range 16 increases. Absent.

【００１０】 次にコンプレッサ１０の動作について説明する。コイル２６が交流によって励
磁されると、別の実質的に放射状の磁場が範囲１６内で生じる。磁場が第１方向
において拡大すると、磁場と１列に並んだ複合永久磁石システム２２の部分３４
がフィールドの中央に整列しようとし、また、対向する方向において磁化された
部分３６が反発する。これらの力の結果は、純粋に、キャップ３２からピストン
２０へと伝搬される各複合永久磁石システム２２上の軸力である。磁場が逆転す
る場合には力も逆転するため、ピストン２０が逆方向に押圧される。従って、電
流供給を変えることにより、複合永久磁石システム２２を、そしてピストン２０
を軸方向に運動させる。 コンプレッサ１０は、従来のリニアコンプレッサで常に特徴とされてきたバネ
を必要としないことに留意すべきである。複合永久磁石システム２２の対極構造
のために、ピストン磁石組立１８は、コイル２６に電流が流れていない際には、
ピストンが自然に中央で休止するようになっている。 上述したように、コイル２６は切換え可能な両極性を備えた独立した電機接続
を設けていることが好ましい。この特徴により、使用する各磁石の両極性の独特
な決定を要することなくピストン磁石組立１８を構成することができる。次に、
コンプレッサ１０を使用する前に極性チェック方法を実施する。極性チェック方
法では、コイルに非交流（直流）電圧を流して両方のピストン磁石組立の置換の
方向を観察する必要がある。もし両方のピストン磁石組立がシリンダ１２に向か
って内側に引き寄せられた場合、または両方がシリンダから外側に向かって移動
した場合には、磁石の極性においてコイルの接続が正確であることが明白である
。一方、片方のピストン磁石組立が内側に、もう片方のピストン磁石組立が外側
に移動した場合には、コイル２６の内の１つの極性が逆転しているということで
ある。Next, the operation of the compressor 10 will be described. When the coil 26 is energized by alternating current, another substantially radial magnetic field is created within the range 16. As the magnetic field expands in the first direction, a portion 34 of the composite permanent magnet system 22 aligned with the magnetic field.
Attempt to align with the center of the field, and the magnetized portion 36 repels in the opposite direction. The result of these forces is purely the axial force on each composite permanent magnet system 22 that is propagated from the cap 32 to the piston 20. When the magnetic field reverses, the force reverses, so that the piston 20 is pressed in the reverse direction. Therefore, by changing the current supply, the composite permanent magnet system 22 and the piston 20
Is moved in the axial direction. It should be noted that compressor 10 does not require the springs that have always been featured in conventional linear compressors. Due to the counter electrode configuration of the composite permanent magnet system 22, the piston magnet assembly 18 can be configured to operate when no current is flowing through the coil 26.
The piston naturally comes to rest in the center. As mentioned above, the coil 26 preferably has an independent electrical connection with switchable polarity. This feature allows the piston magnet assembly 18 to be constructed without requiring a unique determination of the polarity of each magnet used. next,
Before using the compressor 10, a polarity check method is performed. The polarity checking method requires that a non-AC (direct current) voltage be applied to the coil to observe the replacement direction of both piston magnet assemblies. If both piston magnet assemblies are pulled inward toward cylinder 12 or if both move outward from the cylinder, it is clear that the connection of the coils is correct in the polarity of the magnet. . On the other hand, if one piston magnet assembly moves inward and the other piston magnet assembly moves outward, then one of the coils 26 has reversed polarity.

【００１１】 次に、図７を参照し、磁場のゆがみを補正するための、コンプレッサ１０のさ
らなる好ましい特徴を説明する。上述したように、コンプレッサ１０の構成部品
の材料固有の変化と、これらが生じる許容量とが、範囲１６内に生じた磁場の対
称性をゆがめる原因となることがある。これらのゆがみのために、補正されてい
ない半径方向力がわずかに生じる。これにより、ピストン２０の疲労の増加と同
様に摩擦エネルギーがさらに損失してしまう。 従って、動作中にコンプレッサ１０の摩擦力損失と振動を最小限にするための
磁場を変形させるための磁気補正機構を特徴とするコンプレッサ１０は、本発明
の好ましい特徴である。 図７は、参照符号４６で表した、範囲１６内の磁場を変形させるための磁気補
正機構の１例を示すものである。機構４６は、固定子組立１４（図３Ａ参照）の
部品を係合するために溝５０と共に形成されたカラー４８と、ねじ切りされたラ
ジアルボア５２とを備えている。柔軟な磁性材料から成る多数の差込５４が、ラ
ジアルボア５２と適合するねじ切りピンとして形成される。差込５４を製造する
のに適した材料の１例としては、"Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ ４９"の商標で販売され
ている材料がある。 カラー４８が固定子パック２８上に配置され、差込５４がラジアルボア５２内
に配置されるると、各差込５４の端部が２つの複合永久磁石システム２２の付近
に維持される。この位置において、ラジアルボア５２のネジ切りに対する差込５
４の回転によって、差込５４の放射状位置が調整され、そして範囲１６からのそ
の距離が調整される。コンプレッサ１０の動作中に範囲１６内の磁場パターンを
変形するために、差込５４の柔軟磁性材料の複合永久磁石システム２２への可変
な近接が、コンプレッサ１０内の摩擦損失と振動が最小限になるまで用いられる
。Next, with reference to FIG. 7, further preferred features of the compressor 10 for correcting the distortion of the magnetic field will be described. As mentioned above, the material-specific changes in the components of the compressor 10 and the tolerances they produce can cause distortion of the magnetic field generated within the range 16. These distortions result in slight uncorrected radial forces. This results in a further loss of friction energy as well as an increase in the fatigue of the piston 20. Accordingly, a compressor 10 that features a magnetic correction mechanism to deform a magnetic field to minimize frictional force loss and vibration of the compressor 10 during operation is a preferred feature of the present invention. FIG. 7 shows an example of a magnetic correction mechanism represented by reference numeral 46 for deforming the magnetic field in the range 16. The mechanism 46 includes a collar 48 formed with a groove 50 for engaging components of the stator assembly 14 (see FIG. 3A), and a threaded radial bore 52. A number of inserts 54 of flexible magnetic material are formed as threaded pins that are compatible with the radial bore 52. One example of a suitable material for making the insert 54 is a material sold under the trademark "Carpenter 49". When the collar 48 is placed on the stator pack 28 and the bayonet 54 is placed in the radial bore 52, the end of each bayonet 54 is maintained near the two composite permanent magnet systems 22. In this position, the insertion 5 for the threading of the radial bore 52
The rotation of 4 adjusts the radial position of plug-in 54 and its distance from area 16. The variable proximity of the inset 54 to the composite permanent magnet system 22 of the soft magnetic material to deform the magnetic field pattern within the area 16 during operation of the compressor 10 minimizes frictional losses and vibrations within the compressor 10. It is used until it becomes.

【００１２】 実質的には、磁気補正機構４６を利用したコンプレッサ１０のパフォーマンス
を最適化する効果的な方法は、最低限の電力消費を達成するために差込５６を調
整するものである。これは、所定の交流電圧でコンプレッサ１０を駆動し、電流
が引きつけられるのを監視して行う。次に、差込５６を同時に、あるいは電流が
グローバルミニマムに達するまで調整する。 図７を参照して上述した磁気補正機構と異なり、個々の固定子パック２８の周
囲にさらに巻き上げ（図示せず）を配置して、選択的に直流電流を供給すること
もできる。１つまたはそれ以上の固定子パック２８の追加の巻き上げに流す電流
を変更するために、サーモスタットまたは電流制御装置を使用する。これは、磁
気補正機構４６における差込５６の調整と似た効果があり、上述した方法と似た
方法で半径方向力のバランスをとるために使用される。In essence, an effective way to optimize the performance of compressor 10 utilizing magnetic compensator 46 is to adjust plug-in 56 to achieve minimal power consumption. This is performed by driving the compressor 10 with a predetermined AC voltage and monitoring that the current is attracted. Next, the plugs 56 are adjusted simultaneously or until the current reaches a global minimum. Unlike the magnetic correction mechanism described above with reference to FIG. 7, a winding (not shown) may be further arranged around each stator pack 28 to selectively supply a direct current. A thermostat or current controller is used to change the current flowing through the additional windings of one or more stator packs 28. This has an effect similar to adjusting the insert 56 in the magnetic compensator 46 and is used to balance radial forces in a manner similar to that described above.

【００１３】 図８を参照すると、これから説明する本発明の教示に従って構成され、動作す
る、コンプレッサの応用形を参照番号５６で示している。コンプレッサ５６は概
してコンプレッサ１０と類似しており、同等の要素については同様の名称をつけ
ている。この場合、シリンダ１２の両端における範囲１６内に必要な磁場を提供
するために、固定子組立１４を長くのばしている。図９Ａ、図９Ｂは、この実施
形態で使用可能な固定子パック２８の２つの形状を示している。図１０Ａ、図１
０Ｂは、図９Ａ、図９Ｂの各々の形状に関連する磁束パターンを示す。 コンプレッサ５６とコンプレッサ１０のさらなる違いは、コンプレッサ５６に
バネ５８が備わっていることである。上述したように、ピストン磁石組立１８は
、バネが要らないセルフセンタリングである。しかしながら、ある状況において
は、図に示しているようにバネ５８を設けた方が好ましいこともある。バネ５８
により、ピストン磁石組立１８がその中央ピストンにかけてさらにバイアスし、
副共振状態におけるシステムの安定性が向上する。 コンプレッサ５６には、コンプレッサ１０にはないリニアベアリング４０が設
けられていることにも留意すべきである。リニアベアリング４０は、ピストン磁
石組立１８とシリンダ１２の間に必要とされる非常に正確な整列の維持に役立つ
。リニアベアリング４０はシリンダに直接取り付けてもよいし、または、固定子
パック２８への取り付けを介してシリンダ１２と並べて固定しても、あるいはコ
ンプレッサ１０の、シリンダ１２に関連して固定された別の部分に取り付けても
よい。 上の説明は、例示のみを目的としており、本発明の精神および範囲内において
その他の多くの実施形態が使用可能であることが理解されるであろう。Referring to FIG. 8, an application of a compressor, designated and referenced 56, constructed and operative in accordance with the teachings of the present invention as will now be described. Compressor 56 is generally similar to compressor 10, and like elements are similarly named. In this case, the stator assembly 14 is lengthened to provide the required magnetic field within a range 16 at both ends of the cylinder 12. 9A and 9B show two shapes of the stator pack 28 that can be used in this embodiment. FIG. 10A, FIG.
OB indicates a magnetic flux pattern associated with each of the shapes in FIGS. 9A and 9B. A further difference between the compressor 56 and the compressor 10 is that the compressor 56 has a spring 58. As described above, the piston magnet assembly 18 is self-centering without the need for a spring. However, in some circumstances, it may be preferable to provide the spring 58 as shown. Spring 58
This causes the piston magnet assembly 18 to further bias towards its central piston,
The stability of the system in the sub resonance state is improved. It should also be noted that the compressor 56 is provided with a linear bearing 40 that is not present in the compressor 10. Linear bearings 40 help maintain the very precise alignment required between piston magnet assembly 18 and cylinder 12. The linear bearings 40 may be mounted directly on the cylinder, or may be secured side by side with the cylinder 12 via attachment to the stator pack 28, or may be a separate fixed part of the compressor 10 associated with the cylinder 12. It may be attached to a part. It will be understood that the above description is for the purpose of illustration only, and that many other embodiments may be used within the spirit and scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

本発明は、例示としてのみ、下記の図面を参照して説明される； The present invention will now be described, by way of example only, with reference to the following drawings;

【図１】 図１は、本発明の教示に従って構成され、動作する同期ツイン往復ピストン装
置の側部断面図である。FIG. 1 is a side cross-sectional view of a synchronous twin reciprocating piston device constructed and operative in accordance with the teachings of the present invention.

【図２】 図１の装置が動作中の磁束パターンを示す略側部断面図である。FIG. 2 is a schematic side sectional view showing a magnetic flux pattern during operation of the apparatus of FIG. 1;

【図３】 図３Ａは図１の装置で使用する固定子組立のコアを示す略透視図であり、図３
Ｂは図３Ａの固定子コアを示す側部断面図であり、図３Ｃは図３Ａの固定子コア
の端面図である。FIG. 3A is a schematic perspective view showing the core of the stator assembly used in the apparatus of FIG. 1;
3B is a side sectional view showing the stator core of FIG. 3A, and FIG. 3C is an end view of the stator core of FIG. 3A.

【図４】 図４Ａはフェライトで製造した第１代替固定子コア構造のカッタウェイ斜視図
であり、図４Ｂはフェライトで製造した第２代替固定子コア構造のカッタウェイ
斜視図である。4A is a cutaway perspective view of a first alternative stator core structure made of ferrite, and FIG. 4B is a cutaway perspective view of a second alternative stator core structure made of ferrite.

【図５】 図５Ａは図１の装置で使用するピストン磁石組立の略透視図であり、この組立
は複合永久磁石システムを備えている。図５Ｂは図１の装置で使用する代替ピス
トン磁石組立の略透視図である。FIG. 5A is a schematic perspective view of a piston magnet assembly for use in the apparatus of FIG. 1, the assembly comprising a composite permanent magnet system. FIG. 5B is a schematic perspective view of an alternative piston magnet assembly for use in the apparatus of FIG.

【図６】 図６Ａは図５Ａのピストン磁石組立を示す略側部断面図であり、図６Ｂは代替
複合永久磁石システム構造を示す、図６Ａと類似した図である。6A is a schematic side cross-sectional view showing the piston magnet assembly of FIG. 5A, and FIG. 6B is a view similar to FIG. 6A, showing an alternative composite permanent magnet system configuration.

【図７】 図１の装置で使用する磁気補正機構の略透視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view of a magnetic correction mechanism used in the apparatus of FIG. 1;

【図８】 装置１の応用形を示す側部断面図である。FIG. 8 is a side sectional view showing an applied form of the device 1.

【図９】 図９Ａは図８の装置で使用する固定子コアの１形式を示す側部断面図であり、
図９Ｂは図８の装置で使用する固定子コアの代替形を示す側部断面図である。FIG. 9A is a side sectional view showing one type of a stator core used in the device of FIG. 8,
FIG. 9B is a side cross-sectional view showing an alternative stator core for use in the apparatus of FIG.

【図１０】 図１０Ａおよび図１０Ｂは図９Ａ、図９Ｂに示した固定子の形によって各々生
じた磁束パターンを示す側部断面図である。10A and 10B are side sectional views showing magnetic flux patterns generated by the shapes of the stators shown in FIGS. 9A and 9B, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ コンプレッサ、１２ シリンダ、１３ フランジ、１４ 固定子組立、１
６ 範囲、１８ ピストン磁石組立（ピストン）、２０ ピストン、２２ 複合
永久磁石システム、２４ 出口管、２６ コイル、２８ 固定子パック、３０、
３１ ギャップフェース、３２ ギャップ、３４ 第１部分（部分）、３６ 第
２部分、３８ 層、４０ リニアベアリング、４２ 内部ストップ（ストップ）
、４４ ケーシング、４５ 外部ストップ（ストップ）、４６ 磁気補正機構（
機構）、４８ カラー、５０ 溝、５２ ラジカルボア、５４ 差込、５６ 差
込（コンプレッサ）、５８ バネ10 compressor, 12 cylinder, 13 flange, 14 stator assembly, 1
6 range, 18 piston magnet assembly (piston), 20 piston, 22 composite permanent magnet system, 24 outlet tubes, 26 coils, 28 stator packs, 30,
31 gap face, 32 gap, 34 first part (part), 36 second part, 38 layers, 40 linear bearing, 42 internal stop (stop)
, 44 casing, 45 external stop (stop), 46 magnetic correction mechanism (
Mechanism), 48 collar, 50 groove, 52 radical bore, 54 insertion, 56 insertion (compressor), 58 spring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3H076 AA02 BB21 BB31 BB43 CC04 5H633 BB08 BB10 GG02 GG04 GG09 GG13 HH03 HH07 HH13 JA10 JB05 【要約の続き】 運動を行い、付加された電流の周波数と同調する。次 に、シリンダ（１２）内でピストン（１８）が脈動圧を 生じる。──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW) , EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, HU, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZWF terms (reference) 3H076 AA02 BB21 BB31 BB43 CC04 5H633 BB08 BB10 GG02 GG04 GG09 GG13 HH03 HH07 HH13 JA10 JB05 Synchronizes with the frequency of the current. Next, a pulsating pressure is generated by the piston (18) in the cylinder (12).

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 同期ツイン往復ピストン装置であって、 （ａ）第１端部を有するシリンダ、第２端部、中央軸を有し、 （ｂ）前記シリンダに固定された少なくとも１つの固定子組立を有し、前記少
なくとも１つの固定子組立が、少なくとも２つの範囲において磁場を生じるよう
に構造されており、前記磁場の各々が前記軸に対して放射状であり、前記軸周囲
で対称的であり、 （ｃ）１対のピストン磁石組立を有し、前記ピストン磁石組立の各々が、 （ｉ）前記シリンダの前記各端部の内の１つの端部内で滑動可能なピストン
を有し、 （ｉｉ）前記範囲内に配置され、前記ピストンと関連する少なくとも１つの
複合永久磁石システムを有し、前記複合永久磁石システムの各々が、前記軸に対
して放射状に磁化された第１部分と、前記第１部分から軸方向に置換された、前
記第１部分とは反対の方向に磁化された第２部分とを有し、 そのため、前記少なくとも１つの固定子組立が交流によって駆動されると、前記
ピストン磁石組立が前記シリンダに対して軸方向に往復運動を行うことを特徴と
する同期ツイン往復ピストン装置。1. A synchronous twin reciprocating piston device comprising: (a) a cylinder having a first end, a second end, and a central shaft; and (b) at least one stator fixed to said cylinder. Wherein the at least one stator assembly is configured to produce a magnetic field in at least two ranges, each of the magnetic fields being radial with respect to the axis, symmetric about the axis, and (C) having a pair of piston magnet assemblies, each of said piston magnet assemblies having: (i) a piston slidable within one of said ends of said cylinder; ii) having at least one composite permanent magnet system disposed within the area and associated with the piston, each of the composite permanent magnet systems being first magnetized radially with respect to the axis; First part An axially displaced second portion magnetized in a direction opposite to the first portion, such that when the at least one stator assembly is driven by an alternating current, the piston magnet assembly Performs a reciprocating motion in the axial direction with respect to the cylinder. 【請求項２】 前記ピストンが前記シリンダと接続した出口において脈動圧
を生じることを特徴とする請求項１に記載の装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein said piston produces a pulsating pressure at an outlet connected to said cylinder. 【請求項３】 前記シリンダが内径を有し、前記ピストンと前記内径の間の
距離が第１ギャップを画定し、前記複合永久磁石システムと前記固定子の間の距
離が第２ギャップを画定し、前記第２ギャップが前記第１ギャップよりも著しく
大きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。3. The cylinder has an inner diameter, a distance between the piston and the inner diameter defines a first gap, and a distance between the composite permanent magnet system and the stator defines a second gap. Apparatus according to claim 1, wherein the second gap is significantly larger than the first gap. 【請求項４】 前記第２ギャップが前記第１ギャップよりも少なくとも約１
０倍は大きいことを特徴とする請求項３に記載の装置。4. The method according to claim 1, wherein the second gap is at least about 1 greater than the first gap.
Apparatus according to claim 3, wherein 0 times is greater. 【請求項５】 前記複合永久磁石システムが、前記ピストンと同軸にある中
空シリンダ形状を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。5. The apparatus of claim 1, wherein the composite permanent magnet system has a hollow cylinder shape coaxial with the piston. 【請求項６】 前記複合永久磁石システムが、実質的に閉鎖した多角形を形
成するべくまとめて取り付けられた、複数の実質的に平らな磁石で形成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の装置。6. The composite permanent magnet system of claim 1, wherein the composite permanent magnet system is formed of a plurality of substantially flat magnets mounted together to form a substantially closed polygon. An apparatus according to claim 1. 【請求項７】 前記複合永久磁石システムが、 （ａ）内面と外面を有する磁性伝導材料の層と、 （ｂ）前記内面に取り付けられた複数の永久磁石と、 （ｃ）前記外面に取り付けられた複数の永久磁石と、 を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。7. The composite permanent magnet system comprising: (a) a layer of a magnetically conductive material having an inner surface and an outer surface; (b) a plurality of permanent magnets mounted on the inner surface; and (c) mounted on the outer surface. The apparatus of claim 1, comprising: a plurality of permanent magnets; 【請求項８】 前記層が前記ピストンと一体的に形成されていることを特徴
とする請求項７に記載の装置。8. The device according to claim 7, wherein said layer is formed integrally with said piston. 【請求項９】 前記装置の動作中に起こる摩擦エネルギー損失を最小限にす
るために前記磁場を変形するための磁気補正機構をさらに有することを特徴とす
る請求項１に記載の装置。9. The apparatus of claim 1, further comprising a magnetic correction mechanism for deforming the magnetic field to minimize frictional energy losses that occur during operation of the apparatus. 【請求項１０】 前記磁気補正機構が、前記複合永久磁石システムの１つか
ら可変距離において取り付けられた少なくとも１個の柔軟な磁石材料を有するこ
とを特徴とする請求項８に記載の装置。10. The apparatus of claim 8, wherein said magnetic compensating mechanism comprises at least one flexible magnet material mounted at a variable distance from one of said composite permanent magnet systems. 【請求項１１】 前記少なくとも１つの固定子組立が少なくとも１つの調整
コイルを有し、前記磁気補正機構が、前記少なくとも１つの調整コイルを選択的
に駆動するための手段を有することを特徴とする請求項８に記載の装置。11. The at least one stator assembly has at least one adjustment coil, and the magnetic compensating mechanism has means for selectively driving the at least one adjustment coil. An apparatus according to claim 8. 【請求項１２】 前記少なくとも１つの固定子組立が、 （ａ）前記少なくとも２つの範囲のうちの第１範囲において前記磁場を生じる
ための第１コイルを有し、 （ｂ）前記少なくとも２つの範囲のうちの第２範囲において前記磁場を生じる
ための第２コイルを有し、 （ｃ）前記第１と第２コイルにかけて電位を接続するための少なくとも１つの
コネクタを有し、前記少なくとも１つのコネクタが、前記第１および第２コイル
の１つにかけて接続された電位の極性を選択的に逆転できるように切換え可能で
ある、 ことを特徴とする請求項１に記載の装置。12. The at least one stator assembly comprises: (a) a first coil for producing the magnetic field in a first of the at least two ranges; and (b) the at least two ranges. Having a second coil for generating the magnetic field in a second range of: (c) having at least one connector for connecting a potential across the first and second coils, the at least one connector 2. The device of claim 1, wherein the device is switchable so that the polarity of a potential connected across one of the first and second coils can be selectively reversed.