JP4184273B2 - 電機変換器、線形コンプレッサ及び無線送信アンテナ - Google Patents
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Description
従来技術の移動コイル線形電動機は、高製造原価をもたらす可撓の電流リード線及び多量の磁石材料を必要とする。
前記第1のコアの一部の周りに配置された少なくとも1つの第1の静止コイルと、
第2の磁束路を提供すると共に第2の空隙を画定する第2のコアと、
前記第2のコアの一部の周りに配置された少なくとも1つの第2の静止コイルと、
前記第1の空隙と前記第2の空隙とを介して長手軸に沿って線形運動できるように配置された第1の電機子とを有し、
前記第1の空隙と前記第2の空隙は、前記長手軸が前記第1の空隙と前記第2の空隙を通るように互いに隣接し隔離関係に配置され、
前記少なくとも1つの第1の静止コイルと前記少なくとも1つの第2の静止コイルは、前記長手軸が存在する長手平面の相対向する側に配置されている電機変換器が提供される。
第1の磁束路と第2の磁束路は、長手平面のほぼ対向側に存在するように位置決めされることが好ましい。
電機子は、コイルを備えた電機子と必要とされた可撓の電流リード線の必要が除去されるように永久磁石を有することが好ましい。
好都合にも、この電機変換器は、可変リラクタンスの電動機で、電機子は、高透磁率の軟磁性体からなり、従って、高価な永久磁石材料の必要が除去される。
このような構成は、線形電動機の電機子の移動長を増大してもよいので、有益な場合がある。
電機子は、長手軸の方向において第2の空隙のほぼ長さだけ離隔されている第1の電機子と第2の電機子を有するキャリッジを備えることが望ましい。これにより磁束鎖交の全変化が増大され、従って、パワー取り扱い能力が増大される。この能力の増大は、電動機の直径、コイルの数またはコイルに電流を供給する制御システムの複雑さを増大せずに達成することができる。
もちろん、上記の第1、第2、第3、第4のコアと同じ方法で任意の数のコアを設けて全て接続してもよい。
本発明は、このような線形コンプレッサを備えた冷蔵庫を提供もする。
電機変換器は、線形発電機として動作するよう構成されてもよい。
次に本発明を単に例として添付図面に関して記載する。
図面において、類似の参照数字は類似の部分を表示するために使用される。
第1の空隙11は、第1の電機子50が極片12、14の表面間に位置決めできるような寸法である。第1の電機子50が第1の空隙11に位置決めされると、(極片12、14を含む)第1のコア10と第1の電機子50を含む第1の磁気回路は完結される。
図3から分るように、第1の電機子50は、第1の(上部)空隙11の上面と第2の(下部)空隙21の底面との間の距離の長手軸上の長さのほぼ半分である。
電機子50が永久磁石または電磁石の時に、この線形電動機を駆動する回路は、第1の電機子50を駆動するようにコイル15、16、25、26を通して電流を駆動する従来の方法で設計されている。これらのコイルは、この特定の実施例により決定される種々の方法で共に電気的に接続されてもよい。
従って、この線形電動機が可変のリラクタンス電動機として使用される時、その電機子は、軟高透磁率の矩形材料からなる単一片であってもよい。この電機子は、製造が容易で廉価であり、磁石は、必要とされない。このモータは、悪環境で、例えば、高温で動作するよう設計することができる。
第2のコイル25、26を通して電流を流すことにより第2の磁気回路が付勢されコイル15、16がオフに切り替えられると、力は反転する。
数組のコア10、20と関連するコイル15、16、25、26は、電機子力を増大させるか電機子50の移動を増大させるために、直列に次々と配置してもよいということが理解される。
図6は、図5の線形モータにおける空隙を示す。わかるように、キャリッジ150は、空隙11と21における磁石51の移動が空隙31と41における磁石52の移動と一致するように、同一方向に分極化され共に取り付けられているが、分離されている磁石(永久磁石または電磁石)である第1の電機子51と第2の電機子52からなる。これらの磁石は、プラスティックのような材料からなる非磁性部材55により共に連結されている。
図5と図6に示した実施例は、使用時に第1および第2の電機子51、52が高透磁率軟磁性体からなる図1の装置の場合と同一方法で、上記の可変リラクタンス電動機に等しく適用可能である。図5の装置は、電機子51、52の永久磁石かまたは電磁石または高透磁率軟磁性体からなる電機子51、52を備えた発電機として使用してもよい。
図8は、シリンダ85内にピストン80を含む線形コンプレッサに取り付けた図5に示したような線形電動機を示す。ピストン80は、取り付け手段57を介して電機子に連結されている。ピストン80、電機子、取り付け手段57は、2組の吊設ばね70に取り付けられている。吊設ばね70は、ピストン/電機子装置の運動をモータ/コンプレッサ軸に沿う正確な線形運動に制限する。ピストンとシリンダとの間の半径方向の間隙は、流体の漏洩が容認できるほど小さくなるように非常に小さく維持されている。この種のシールは、接触面を有しないので、クリアランス・シールと呼ばれる。この種の機械の任意の磨耗面を除去することにより、機械は、オイルフリー動作で長寿命を達成することができる。
発電機モードで、上記の装置は、スターリング・エンジンで使用してもよい。
これらの線形電動機により駆動されるクーラまたは冷蔵庫の特定用途は、無線通信アンテナの冷却用である。
軟磁性体合成物からなる図10のワンピース・コアは、軟鉄層に比較して非常に低いバルク導電率を有している。従って、任意の電流を回避するためにこのコアを積層する必要はなく、三次元磁界の変化は、最小の渦電流損のみで行われるので、設計の融通性を更に大にすることができる。
もちろん、図10の実施例のコイルをある数、図6に示したと同じ方法で1つずつ互いに上に積み重ねることができる。しかし、このような場合、恐らく、各コアは、それ自体の別々のトロイダル・コイルを有することになろう。
Claims (32)
- 第1の磁束路を提供すると共に第1の空隙を画定する第1のコアと、
前記第1のコアの一部の周りに配置された少なくとも1つの第1の静止コイルと、
第2の磁束路を提供すると共に第2の空隙を画定する第2のコアと、
前記第2のコアの一部の周りに配置された少なくとも1つの第2の静止コイルと、
前記第1の空隙と前記第2の空隙とを介して長手軸に沿って線形運動できるように配置された第1の電機子とを有し、
前記第1の空隙と前記第2の空隙は、前記長手軸が前記第1の空隙と前記第2の空隙を通るように互いに隣接し前記長手軸に沿って隔離関係に配置され、
前記第1のコアと前記第2のコアは、前記長手軸の方向に少なくとも部分的に重複し、
前記少なくとも1つの第1の静止コイルと前記少なくとも1つの第2の静止コイルは、前記長手軸が存在する長手平面の相対向する側に配置され、
前記第1および第2のコアは、前記第1および第2の磁束路が前記長手平面の対向する側に実質的に存在するように位置して成る電機変換器。 - 請求項1記載の電機変換器であって、前記第1の空隙と前記第2の空隙は、前記それぞれの第1のコアと第2のコアの極片の2つの相対向面の間に形成されている電機変換器。
- 請求項2記載の電機変換器であって、前記相対向面は、前記長手平面をほぼ横断する電機変換器。
- 請求項1、2または3のいずれかに記載の電機変換器であって、前記第1のコアと前記第2のコアは、ほぼ同一の形状を有する電機変換器。
- 請求項4記載の電機変換器であって、前記第1のコアと前記第2のコアは、前記長手平面に関し互いにほぼ対称的に位置決めされている電機変換器。
- 請求項1から5のいずれかに記載の電機変換器であって、前記第1の電機子は、ほぼ矩形の断面を有する電機変換器。
- 請求項1から6のいずれかに記載の電機変換器であって、前記少なくとも1つの第1の静止コイルは、前記第1のコアの周りにトロイダル形状に巻かれており、前記少なくとも1つの第2の静止コイルは、前記第2のコアの周りにトロイダル形状に巻かれている電機変換器。
- 請求項1から7のいずれかに記載の電機変換器であって、前記少なくとも1つの第1の静止コイルは、2つの静止コイルを有し、前記少なくとも1つの第2の静止コイルは、2つの静止コイルを有する電機変換器。
- 請求項1から8のいずれかに記載の電機変換器であって、前記第1の磁束路と前記第2の磁束路は、前記長手軸にほぼ直角である電機変換器。
- 請求項1から9のいずれかに記載の電機変換器であって、前記第1の電機子は、前記長手軸の方向における前記空隙の長さにほぼ等しい前記長手軸の方向の長さを有する電機変換器。
- 請求項1から10のいずれかに記載の電機変換器であって、前記第1のコアと前記第2のコアは、軟磁性体合成物から作られている電機変換器。
- 請求項1から11のいずれかに記載の電機変換器であって、前記第1のコア、前記第2のコアは、前記第1および第2の空隙の近くにおいて他におけるよりも前記長手軸の方向に大きな寸法を有している電機変換器。
- 請求項1から12のいずれかに記載の電機変換器であって、第3の磁束路を提供すると共に第3の空隙を画定するための第3のコアを更に有し、前記第3の空隙は前記長手軸が前記第3の空隙を通るように前記第2の空隙に隣接し離隔した関係で配置されている電機変換器。
- 請求項13記載の電機変換器であって、前記少なくとも1つの第1の静止コイルは、前記第3の空隙を横切って磁界を発生するために前記第3のコアの一部の周りに配置されている電機変換器。
- 請求項13または14に記載の電機変換器であって、第4の磁束路を提供すると共に第4の空隙を画定するための第4のコアを更に有し、
前記第4の空隙は、前記長手軸が前記第4の空隙を通るように前記第3の空隙に隣接して離隔した関係に位置決めされている電機変換器。 - 請求項15記載の電機変換器であって、前記少なくとも1つの第2の静止コイルは、前記第4の空隙を横切って磁界を発生させるために前記第4のコアの一部の周りに配置されている電機変換器。
- 請求項13から16のいずれかに記載の電機変換器であって、前記第1の空隙と前記第2の空隙を通って前記長手軸に沿い線形運動可能なように配置されている前記第1の電機子と前記第2の電機子を有するキャリッジを更に備え、前記第1の電機子と第2の電機子は、前記長手軸の方向において前記第2の空隙のほぼ長さだけ離隔されている電機変換器。
- 請求項17記載の電機変換器であって、前記第1の電機子と前記第2の電機子は、前記長手軸にほぼ直角方向に両方とも分極化されている磁石である電機変換器。
- 請求項18記載の電機変換器であって、前記キャリッジは、磁石である第3の電機子を有し、前記第3の磁石は、前記第1の電機子と前記第2の電機子とは逆方向に分極化されて、前記第1の電機子と前記第2の電機子との間に位置決めされている電機変換器。
- 請求項1から17のいずれかに記載の電機変換器であって、前記第1の電機子は、磁石を有している電機変換器。
- 請求項20記載の電機変換器であって、前記磁石は、前記長手軸にほぼ直角な方向に分極化されている永久磁石である電機変換器。
- 請求項20記載の電機変換器であって、前記磁石は、1つ以上のコイルと前記長手軸にほぼ直角な方向に分極可能な軟鉄コアとを備えた少なくとも1つの電磁石を有している電機変換器。
- 請求項17記載の電機変換器であって、前記第1の電機子と前記第2の電機子は、高透磁率軟磁性体からなる電機変換器。
- 請求項1から17のいずれかに記載の電機変換器であって、前記第1の電機子は、高透磁率軟磁性体からなる電機変換器。
- 請求項1から24のいずれかに記載の電機変換器であって、前記少なくとも1つの第1の静止コイルと第2の静止コイルは、それぞれ前記第1の空隙と前記第2の空隙を横切って磁界を発生するためのものであり、前記第1の電機子は、前記発生された磁界に関して線形運動ができるように配置され、線形の電動機として動作するように構成された電機変換器。
- 請求項25記載の電機変換器であって、前記少なくとも1つの第1の静止コイルと前記少なくとも1つの第2の静止コイルに電流を発生する電気回路を更に有する電機変換器。
- 請求項1から24のいずれかに記載の電機変換器であって、線形発電機として動作するように構成された電機変換器。
- 請求項25または26に記載の線形電動機を備えた線形コンプレッサ。
- 請求項28記載の線形コンプレッサであって、前記第1の電機子の端部に連結されたピストンを更に有する線形コンプレッサ。
- 請求項28または29記載の線形コンプレッサであって、前記第1の電機子を前記空隙内に吊設する吊設ばねを更に有する線形コンプレッサ。
- 請求項28から30のいずれかに記載の線形コンプレッサを備えた冷蔵庫。
- 請求項31の冷蔵庫を備えた無線通信アンテナ。
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