專利名稱：直線電動(dòng)機(jī)裝置及其制造方法、直線壓縮機(jī)以及斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直線電動(dòng)機(jī)裝置及其制造方法以及具有該直線電動(dòng)機(jī)裝置的直線壓縮機(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
過去，在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中，作為對(duì)活塞進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使用的是直線電動(dòng)機(jī)裝置。在特開2002-139263號(hào)公報(bào)中公開了該直線電動(dòng)機(jī)裝置的一個(gè)例子。
上述文獻(xiàn)記載了這樣一種直線電動(dòng)機(jī)裝置，即，具有設(shè)置在缸筒的外周面上的內(nèi)軛鐵、以將內(nèi)軛鐵圍起來的方式設(shè)置在外殼上的外軛鐵組裝體、以及配置在內(nèi)軛鐵與外軛鐵之間的間隙中的與活塞相連的永久磁鐵，其外軛鐵組裝體包括與內(nèi)軛鐵相向配置的繞組骨架/繞組、從外殼一側(cè)和中心線方向一側(cè)將繞組骨架/繞組覆蓋遮擋起來的外軛鐵、以及在徑向上夾入外軛鐵地設(shè)置的環(huán)形的一對(duì)壓緊部件。
專利文獻(xiàn)1特開2002-139263號(hào)公報(bào)但是，上述文獻(xiàn)記載的直線電動(dòng)機(jī)裝置不具有使一對(duì)壓緊部件之間的間隔固定的部件。因此，當(dāng)壓緊部件發(fā)生傾斜等情況時(shí)，有可能導(dǎo)致壓緊部件之間的間隔(直線電動(dòng)機(jī)裝置的徑向尺寸)在壓緊部件的周向上發(fā)生離散。若壓緊部件之間的間隔如上所述發(fā)生離散，則在將直線電動(dòng)機(jī)裝置組裝到機(jī)器中時(shí)會(huì)發(fā)生困難。而且，在將直線電動(dòng)機(jī)裝置組裝到機(jī)器中時(shí)還必須保證有余量，存在著導(dǎo)致機(jī)器體積增大的問題。
此外，組裝有如上所述的直線電動(dòng)機(jī)裝置的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)或直線壓縮機(jī)會(huì)出現(xiàn)下述問題。
例如在具有活塞和排出器的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞是由直線電動(dòng)機(jī)裝置直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，因此，與排出器相比，裝配位置的偏差的影響較小，而對(duì)排出器的動(dòng)作進(jìn)行控制的部件通常只是彈簧，因而對(duì)排出器施加作用力的彈簧的安裝位置的精度變得非常重要。若該對(duì)排出器施加作用力的彈簧的安裝位置的精度低，則會(huì)對(duì)壓縮空間和膨脹空間兩種空間產(chǎn)生影響，其結(jié)果，將產(chǎn)生斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的離散性變大的問題。
對(duì)于直線壓縮機(jī)來說，有些情況下也同樣要將對(duì)活塞進(jìn)行支撐的彈簧安裝在直線電動(dòng)機(jī)裝置中的上述壓緊部件上。在這種情況下，直線電動(dòng)機(jī)裝置的徑向尺寸的離散性將成為導(dǎo)致壓縮空間的容積發(fā)生離散的原因。因此，直線壓縮機(jī)也會(huì)出現(xiàn)性能離散性變大的問題。


本發(fā)明是為解決上述問題而提出來的，其目的是，提供一種徑向尺寸的離散性得以減小的直線電動(dòng)機(jī)裝置及其制造方法以及性能的離散性得以減小的直線壓縮機(jī)及斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明所涉及的直線電動(dòng)機(jī)裝置具有內(nèi)軛鐵，外軛鐵，繞組卷繞體和可動(dòng)磁鐵部，對(duì)外軛鐵進(jìn)行夾持的第1和第2夾持部件，以及將第1和第2夾持部件以既定間隔進(jìn)行連接的間隔撐桿?？蓜?dòng)磁鐵部對(duì)在缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的活塞進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此外，在第1夾持部件上設(shè)置有對(duì)活塞施加作用力的彈簧的支撐部，將第2夾持部件直接或間接地固定在缸筒上。
通過如上所述在第1和第2夾持部件之間設(shè)置間隔撐桿，能夠使第1和第2夾持部件之間的間隔固定，能夠減小第1和第2夾持部件之間的間隔在第1和第2夾持部件的周向上的離散性。
上述間隔撐桿最好是在兩端具有徑向端面和從該徑向端面上突出的徑縮部，而第1和第2夾持部件最好是包括具有容納間隔撐桿的徑縮部的凹部以及對(duì)間隔撐桿的徑向端面進(jìn)行支撐的支撐面的第1和第2承接部。此外，最好是將間隔撐桿配置在與沿著第1和第2夾持部件的周向配置的外軛鐵塊相鄰的位置上。
上述外軛鐵由在上述第1和第2夾持部件的周向上配置多個(gè)在上述間隔撐桿的長(zhǎng)度方向上分體的外軛鐵塊而成，外軛鐵塊與第1和第2夾持部件通過熔敷部相接合。其中的“熔敷部”，在本說明書中是指作為接合對(duì)象的至少一方熔融而實(shí)現(xiàn)接合的部分，例如在將樹脂材料和金屬材料二者熔敷的場(chǎng)合，熔敷部主要由樹脂構(gòu)成。
本發(fā)明所涉及的直線電動(dòng)機(jī)裝置的制造方法具有下面各工序。將構(gòu)成外軛鐵塊的第1外軛鐵塊和第2外軛鐵塊分別通過超聲波熔敷固定在第1夾持部件和第2夾持部件上。在第1和第2外軛鐵塊固定在第1和第2夾持部件上的狀態(tài)下，通過超聲波熔敷使第1和第2夾持部件經(jīng)由間隔撐桿相連。使第1和第2外軛鐵塊相互固定。最好是，使上述第1和第2夾持部件以在第1和第2外軛鐵塊之間存在有間隙的狀態(tài)相連。
通過如上所述使第1和第2夾持部件經(jīng)由間隔撐桿相連，能夠使第1和第2夾持部件之間的間隔在第1和第2夾持部件的周向上的離散性減小。此外，采用超聲波熔敷，能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)部位進(jìn)行熔敷，高效率地實(shí)現(xiàn)外軛鐵塊在夾持部件上的固定以及第1和第2夾持部件的連接。
本發(fā)明所涉及的直線壓縮機(jī)具有上述直線電動(dòng)機(jī)裝置。此外，本發(fā)明的直線壓縮機(jī)也可以是具有設(shè)置在外殼內(nèi)的缸筒、活塞、設(shè)置在缸筒的外周部的對(duì)活塞進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的直線電動(dòng)機(jī)裝置、以及對(duì)活塞施加作用力的彈簧的壓縮機(jī)。在這種場(chǎng)合，直線電動(dòng)機(jī)裝置具有內(nèi)軛鐵、外軛鐵、繞組卷繞體和可動(dòng)磁鐵部、對(duì)外軛鐵進(jìn)行夾持的第1和第2夾持部件、將第1和第2夾持部件以既定間隔進(jìn)行連接的間隔撐桿、以及對(duì)彈簧進(jìn)行支撐的支撐部。此外，在第1夾持部件上設(shè)置支撐部，將第2夾持部件安裝在缸筒上。第2夾持部件在缸筒上的安裝并不限于直接安裝，也可以通過其它部件間接地進(jìn)行安裝。
本發(fā)明所涉及的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有設(shè)置在外殼內(nèi)的缸筒、活塞和排出器、使活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的直線電動(dòng)機(jī)裝置、以及對(duì)排出器施加作用力的彈簧。并且，直線電動(dòng)機(jī)裝置具有內(nèi)軛鐵、外軛鐵、繞組卷繞體及可動(dòng)磁鐵部、對(duì)外軛鐵進(jìn)行夾持的第1和第2夾持部件、將第1和第2夾持部件以既定間隔進(jìn)行連接的間隔撐桿、以及對(duì)彈簧進(jìn)行支撐的支撐部。并且，在第1夾持部件上設(shè)置有支撐部，將第2夾持部件安裝在缸筒上。第2夾持部件在缸筒上的安裝并不限于直接安裝，也可以通過其它部件間接地進(jìn)行安裝。
通過如上所述在組裝到直線壓縮機(jī)或斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中的直線電動(dòng)機(jī)裝置的第1和第2夾持部件之間設(shè)置間隔撐桿，能夠減小直線電動(dòng)機(jī)裝置的第1和第2夾持部件之間的間隔的離散性以及在第1和第2夾持部件的周向上的該第1和第2夾持部件之間的間隔的離散性。這樣一來，可提高對(duì)活塞或排出器施加作用力的彈簧相對(duì)于缸筒的設(shè)置位置的精度(減小離散性)，能夠減小直線壓縮機(jī)中壓縮空間的容積的離散性、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中壓縮空間和膨脹空間的容積的離散性。
根據(jù)本發(fā)明的直線電動(dòng)機(jī)裝置及其制造方法，能夠減小第1和第2夾持部件之間的間隔的離散性，因此，能夠減小直線電動(dòng)機(jī)裝置的徑向尺寸的離散性。
此外，作為本發(fā)明的直線壓縮機(jī)，能夠減小壓縮空間的容積的離散性，作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠減小壓縮空間和膨脹空間的容積的離散性，因此，能夠減小它們的性能的離散性。

圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式中的直線電動(dòng)機(jī)裝置的立體圖。
圖2是圖1所示直線電動(dòng)機(jī)裝置的主要部分的剖視圖。
圖3是圖1所示直線電動(dòng)機(jī)裝置中的第1夾緊環(huán)的局部剖視圖。
圖4是圖1所示直線電動(dòng)機(jī)裝置中的外軛鐵的剖視圖。
圖5是圖1所示直線電動(dòng)機(jī)裝置的分解立體圖。
圖6是圖1所示直線電動(dòng)機(jī)裝置中的外軛鐵的立體圖。
圖7是圖1所示直線電動(dòng)機(jī)裝置中的第2夾緊環(huán)和外軛鐵二者的接合部及其附近的剖視圖。
圖8是圖1所示直線電動(dòng)機(jī)裝置中的第1和第2夾緊環(huán)與間隔撐桿二者的接合部及其附近的剖視圖。
圖9是本發(fā)明一實(shí)施方式中的斯特林冷凍機(jī)的剖視圖。
圖10是本發(fā)明一實(shí)施方式中的直線壓縮機(jī)的剖視圖。
附圖標(biāo)記的說明1直線電動(dòng)機(jī)裝置、2第1夾緊環(huán)、3第2夾緊環(huán)、4外軛鐵、4a、4b外軛鐵塊、5間隔撐桿、6a、6b承接部、7、13焊接部、8繞組卷繞體、8a繞組骨架、8b繞組、9支撐部件、9a、9b徑縮部、10a～10e凹部、11、14、15a、15b熔敷部、12a、12b凸部、16支撐部、20斯特林冷凍機(jī)、21、41外殼、22、42缸筒、23、43活塞、24排出器、25再生器、26、44壓縮空間、27膨脹空間、28散熱部、29吸熱部、30內(nèi)軛鐵、31永久磁鐵、32可動(dòng)磁鐵部、33、46活塞彈簧、34排出器彈簧、35排出器軸、36背壓空間、40直線壓縮機(jī)、45缸蓋、47固定板、48螺旋彈簧、49支撐板具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合圖1～圖10對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
本發(fā)明一實(shí)施方式中的直線電動(dòng)機(jī)裝置具有內(nèi)軛鐵、配置在該內(nèi)軛鐵的外部的外軛鐵、配置在內(nèi)軛鐵和外軛鐵之間的繞組卷繞體及可動(dòng)磁鐵部、對(duì)外軛鐵進(jìn)行夾持的第1和第2夾緊環(huán)(第1和第2夾持部件)、將第1和第2夾緊環(huán)以既定間隔進(jìn)行連接的間隔撐桿(支撐部件連接部件)。
圖1是上述直線電動(dòng)機(jī)裝置1的一個(gè)例子的局部立體圖，圖2是該直線電動(dòng)機(jī)裝置1的剖視圖，圖5是分解立體圖。圖中省略了內(nèi)軛鐵和可動(dòng)磁鐵部。此外，圖3、4、6、7、8是圖1的直線電動(dòng)機(jī)裝置1的主要部分的放大圖。
如圖1所示，直線電動(dòng)機(jī)裝置1具有環(huán)狀的第1和第2夾緊環(huán)2、3。作為第1和第2夾緊環(huán)2、3的材料，例如可以使用聚碳酸酯或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等樹脂或者在這些樹脂中加入玻璃纖維而成的材料。在用于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合，作為第1和第2夾緊環(huán)2、3的材料，最好是使用具有優(yōu)異的耐熱性和吸濕量少的材料。
外軛鐵4得到上述第1和第2夾緊環(huán)2、3的夾持。第1夾緊環(huán)2如圖1～圖3所示，具有對(duì)例如與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞或排出器相連的彈簧進(jìn)行支撐的支撐部16。在圖1～圖3的例子中，該支撐部16是由在第1夾緊環(huán)2的上面與之成一體設(shè)置的凸部構(gòu)成，但也可以將另外的零部件組裝到第1夾緊環(huán)2上而將其作為支撐部16。
如圖2和圖3所示，在支撐部16的上表面形成有凹部10e。支撐部件9安裝在該凹部10e中。支撐部件9例如由不銹鋼等金屬制成，在長(zhǎng)度方向的兩端具有直徑比其它部分小的徑縮部(突起部)9a、9b，在該徑縮部9a、9b的周圍具有環(huán)狀的徑向端面。將徑縮部9b嵌入凹部10e內(nèi)，并如圖3所示，對(duì)熔敷部11進(jìn)行例如超聲波熔敷而將支撐部件9固定在支撐部16上。通過對(duì)徑縮部9a、9b進(jìn)行滾花加工，可提高支撐部件9的固接強(qiáng)度。
在第1和第2夾緊環(huán)2、3之間設(shè)置有間隔撐桿5。該間隔撐桿5的典型的設(shè)置方式是在第1和第2夾緊環(huán)2、3的周向上等間隔設(shè)置多個(gè)，可由具有耐熱性的材質(zhì)制成的桿狀件或管狀件構(gòu)成。例如可以將由不銹鋼等金屬制成的圓桿件作為間隔撐桿5使用。
在圖5的例子中，間隔撐桿5也與支撐部件9同樣，在長(zhǎng)度方向的兩端具有徑向端面和從該徑向端面上突出的徑縮部(突起部)5a、5b。作為徑縮部5a、5b，通過對(duì)間隔撐桿5進(jìn)行切削等加工很容易形成，重要的是要使間隔撐桿5的徑向端面為平坦的面以及減小該徑向端面之間的間隔(徑向長(zhǎng)度)的離散性。
如圖1、圖2和圖8所示，第1和第2夾緊環(huán)2、3具有可容納間隔撐桿5兩端的徑縮部5a、5b的凸?fàn)畹某薪硬?a、6b。該承接部6a、6b如圖2和圖8所示，具有容納間隔撐桿5的徑縮部5a、5b的凹部10c、10d，在該凹部10c、10d的周圍具有對(duì)間隔撐桿5的上述徑向端面進(jìn)行支撐的支撐面。該支撐面也同樣，重要的是要做成平坦面。
如上所述使間隔撐桿5的徑向端面為平坦面、使該端面之間的間隔的離散性小、使第1和第2夾緊環(huán)2、3的承接部6a、6b的支撐面也為平坦面、并將第1和第2夾緊環(huán)2、3通過間隔撐桿5進(jìn)行連接，可使得第1和第2夾緊環(huán)2、3之間的間隔為既定的值。
特別是，通過在第1和第2夾緊環(huán)2、3的周向上等間隔設(shè)置多個(gè)間隔撐桿5，可使得第1和第2夾緊環(huán)2、3相平行地且以既定的間隔相連。本發(fā)明人在實(shí)際制造圖1的結(jié)構(gòu)時(shí)確認(rèn)，能夠?qū)D1所示的直線電動(dòng)機(jī)裝置1的高度H的離散性以及高度H在周向上的離散性控制在0.1mm以下。
由于能夠如上所述使第1和第2夾緊環(huán)2、3之間的間隔為既定的值，因此，可使得直線電動(dòng)機(jī)裝置1向斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)器中進(jìn)行組裝時(shí)變得容易，而且還能夠避免機(jī)器的體積增大。
如圖8所示，間隔撐桿5是通過熔敷部15a、15b例如經(jīng)超聲波熔敷固定到第1和第2夾緊環(huán)2、3上的。通過使間隔撐桿和夾緊環(huán)如上所述通過熔敷部接合，與使用粘接劑進(jìn)行接合相比，可避免接合部的時(shí)效老化而且還能夠提高耐熱性。
作為能夠進(jìn)行超聲波熔敷的第1和第2夾緊環(huán)2、3的材質(zhì)，除了聚碳酸酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等樹脂或在這些樹脂中添加玻璃纖維而成的材料之外，還可以使用聚苯撐氧、聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)等。此外，在間隔撐桿5使用金屬材料等熔點(diǎn)高的材料的場(chǎng)合，通過對(duì)徑縮部5a、5b進(jìn)行滾花加工，可使熔融的第1和第2夾緊環(huán)2、3的材料漫布在徑縮部5a、5b表面的凹凸上，使間隔撐桿5的固定強(qiáng)度得到提高。
外軛鐵4由在間隔撐桿5的長(zhǎng)度方向(直線電動(dòng)機(jī)裝置1的徑向)上分體的一對(duì)外軛鐵塊構(gòu)成。在圖1和圖2的例子中，由分別被保持在第1和第2夾緊環(huán)2、3上的外軛鐵塊4a、4b構(gòu)成外軛鐵4。
外軛鐵塊4a、4b例如由多片電磁鋼片層疊而成。如圖6所示，外軛鐵塊4a具有例如3處焊接部13(圖6中用粗實(shí)線和粗虛線表示的即是焊接部)。外軛鐵塊4b也同樣具有3處焊接部13。焊接部13例如既能夠進(jìn)行激光焊接，但也可以以其它方法進(jìn)行焊接。
如圖4和圖5所示，外軛鐵塊4a、4b均具有大致U字形形狀，并分別具有凸部12a、12b。第1和第2夾緊環(huán)2、3如圖2所示，具有容納外軛鐵塊4a、4b的凸部12a、12b的凹部10a、10b，外軛鐵塊4a、4b的凸部12a、12b可嵌入該凹部10a、10b內(nèi)，以外軛鐵塊4a、4b的開口端一側(cè)相向的狀態(tài)被分別保持在第1和第2夾緊環(huán)2、3上。
如圖7所示，外軛鐵塊4b通過熔敷部14與第2夾緊環(huán)3接合，外軛鐵塊4a也通過熔敷部與第1夾緊環(huán)2接合。該熔敷部例如也能夠通過超聲波熔敷形成。此外，通過在上述凸部12a、12b的表面設(shè)置凹凸，可提高外軛鐵塊與夾緊環(huán)二者的接合強(qiáng)度。
外軛鐵塊4a、4b是在它們之間局部保留有間隙的情況下相互連接的。使外軛鐵塊4a、4b之間的間隙在0.2mm以下的程度(最好是達(dá)到0.1mm的程度)。這樣一來，能夠避免直線電動(dòng)機(jī)裝置1的磁特性能降低。
如圖1和圖4所示，外軛鐵塊4a、4b是通過焊接部7連接的。在圖1的例子中，在外軛鐵塊4a、4b的兩個(gè)端部附近形成了焊接部7。該焊接部7例如可通過激光焊接形成。只要能夠使外軛鐵塊4a、4b相互接合(固定)，也可以采用激光焊接之外的任意的方法。
使外軛鐵塊4a、4b如上所述接合，可避免例如在向直線電動(dòng)機(jī)裝置1通入交流電流時(shí)因在軛鐵內(nèi)形成磁通而引起外軛鐵塊4a、4b發(fā)生振動(dòng)和噪音從而導(dǎo)致直線電動(dòng)機(jī)裝置1的性能變差。
由外軛鐵塊4a、4b構(gòu)成的外軛鐵4如圖1所示，在第1和第2夾緊環(huán)2、3的周向上隔著間隔配置，而上述間隔撐桿5配置在與外軛鐵4相鄰的既定的位置上。
再回到圖1和圖2，直線電動(dòng)機(jī)裝置1具有繞組卷繞體8。如圖2所示，繞組卷繞體8具有繞組骨架8a以及卷繞在該繞組骨架8a上的繞組8b。在圖2的例子中，繞組卷繞體8是受到外軛鐵塊4a、4b夾持而得到外軛鐵4的保持的。
雖未圖示，但在本實(shí)施方式的直線電動(dòng)機(jī)裝置1中，在上述外軛鐵4的內(nèi)側(cè)，具有內(nèi)軛鐵以及配置在該內(nèi)軛鐵與外軛鐵4之間的可動(dòng)磁鐵部。內(nèi)軛鐵例如配置在內(nèi)部具有活塞的缸筒的外周上，可動(dòng)磁鐵部具有例如圓筒狀的形狀，其前端具有永久磁鐵。該永久磁鐵配置在內(nèi)軛鐵與外軛鐵4之間。
下面，就具有上述構(gòu)造的直線電動(dòng)機(jī)裝置1的制造方法進(jìn)行說明。
首先，分別制造上述外軛鐵塊4a、4b和第1和第2夾緊環(huán)2、3。外軛鐵塊4a、4b可通過對(duì)由電磁鋼片層疊而成的材料進(jìn)行加工而制成，第1和第2夾緊環(huán)2、3例如可采用注塑成型方法用樹脂成型。也可以將被樹脂等絕緣被覆膜被覆的微細(xì)鐵粉在模具內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)而制成外軛鐵塊4a、4b。在外軛鐵塊4a、4b的凸部12a、12b的表面，通過實(shí)施粗糙面處理以形成凹凸。
另一方面，還要另外制造出上述間隔撐桿5以及支撐部件9。在用不銹鋼進(jìn)行制造的場(chǎng)合，可對(duì)不銹鋼制造的圓棒的兩端實(shí)施切削加工，制造出具有徑縮部5a、5b的間隔撐桿5和具有徑縮部9a、9b的支撐部件9。對(duì)上述徑縮部5a、5b、9b實(shí)施滾花加工。此外，另外制造出將繞組8b卷繞在繞組骨架8a上而成的繞組卷繞體8。
其次，在外軛鐵塊4a的凸部12a嵌入第1夾緊環(huán)2的凹部10a中、外軛鐵塊4b的凸部12b嵌入第2夾緊環(huán)3的凹部10b中的狀態(tài)下，通過超聲波熔敷使外軛鐵塊4a與第1夾緊環(huán)2以及外軛鐵塊4b與第2夾緊環(huán)3接合。此時(shí)，由于在凸部12a、12b的表面如上所述設(shè)置有凹凸，因而能夠使外軛鐵塊4a、4b牢固地固定在第1和第2夾緊環(huán)2、3上。
其次，在繞組卷繞體8被夾在外軛鐵塊4a、4b之間、間隔撐桿5的徑縮部5a、5b分別插入第1和第2夾緊環(huán)2、3的凹部10c、10d中、支撐部件9的徑縮部9b插入第1夾緊環(huán)2的凹部10c中的狀態(tài)下施加超聲波。這樣一來，可在對(duì)支撐部件9與第1夾緊環(huán)2進(jìn)行超聲波熔敷的同時(shí)，對(duì)間隔撐桿5與第1和第2夾緊環(huán)2、3進(jìn)行超聲波熔敷，從而將第1和第2夾緊環(huán)2、3之間連結(jié)起來。
在使第1和第2夾緊環(huán)2、3如上相連時(shí)，要確保在外軛鐵塊4a、4b之間形成0.2mm程度的間隙。這樣一來，能夠通過間隔撐桿5使第1和第2夾緊環(huán)2、3之間的間隔達(dá)到高精度，而與外軛鐵塊4a、4b的形狀的離散性和安裝精度無關(guān)。
其次，使外軛鐵塊4a、4b之間相連。例如通過激光焊接進(jìn)行外軛鐵塊4a、4b的熔敷，可使外軛鐵塊4a、4b相互固定。這樣一來，能夠避免向直線電動(dòng)機(jī)裝置1通電時(shí)外軛鐵塊4a、4b振動(dòng)而產(chǎn)生噪音等不良現(xiàn)象的發(fā)生，能夠避免直線電動(dòng)機(jī)裝置1的性能變差。
之后，再在上述被第1和第2夾緊環(huán)2、3夾持的結(jié)構(gòu)體的內(nèi)側(cè)配置內(nèi)軛鐵和可動(dòng)磁鐵部即可?？芍圃斐霰緦?shí)施方式中的直線電動(dòng)機(jī)裝置1。在將直線電動(dòng)機(jī)裝置1組裝到斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)器中的場(chǎng)合，只要在內(nèi)軛鐵和可動(dòng)磁鐵部被容納在上述結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部的狀態(tài)下將上述結(jié)構(gòu)體組裝到機(jī)器中即可。
其次，就本發(fā)明一實(shí)施方式中的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合圖9進(jìn)行說明。在下面的說明中，是列舉將本發(fā)明應(yīng)用于作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)之一例的斯特林冷凍機(jī)中的例子進(jìn)行說明的，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于斯特林冷凍機(jī)之外的其它斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中。
圖9示出本實(shí)施方式中的斯特林冷凍機(jī)20的概略構(gòu)成。如圖9所示，斯特林冷凍機(jī)20具有外殼21；設(shè)置在該外殼21內(nèi)的缸筒22；可在缸筒22內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的活塞23和排出器24；再生器25；壓縮空間(第1工作空間)26；膨脹空間(第2工作空間)27；散熱部(熱頭)28；吸熱部(冷頭)29；作為活塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前述的直線電動(dòng)機(jī)裝置1；對(duì)活塞23進(jìn)行支撐并對(duì)其施加既定的彈性力的、諸如板簧等活塞彈簧(第1彈簧)33；對(duì)排出器24進(jìn)行支撐并對(duì)其施加既定的彈性力的、諸如板簧等排出器彈簧(第2彈簧)34；排出器軸35；背壓空間36。
直線電動(dòng)機(jī)裝置1設(shè)置在缸筒22的外周部，具有內(nèi)軛鐵30、配置在該內(nèi)軛鐵30的外側(cè)的外軛鐵4、配置在內(nèi)軛鐵30與外軛鐵4之間的繞組卷繞體8和可動(dòng)磁鐵部32、對(duì)外軛鐵4進(jìn)行夾持的第1和第2夾緊環(huán)2、3、將第1和第2夾緊環(huán)2、3之間以既定間隔進(jìn)行連接的上述間隔撐桿(圖9中未畫出)、對(duì)活塞彈簧33和排出器彈簧34進(jìn)行支撐的支撐部16。
內(nèi)軛鐵30以將缸筒22圍起來的狀態(tài)設(shè)置，而以將該內(nèi)軛鐵30圍起來的狀態(tài)配置圓筒狀的可動(dòng)磁鐵部32。可動(dòng)磁鐵部32與活塞23相連接，前端具有永久磁鐵31。該永久磁鐵31配置在內(nèi)軛鐵30與外軛鐵4之間。
第1夾緊環(huán)2具有對(duì)活塞彈簧33和排出器彈簧34進(jìn)行支撐的支撐部16?；钊麖椈?3通過安裝在該支撐部16上的支撐部件與支撐部16相連接，排出器彈簧34通過安裝在支撐部件上的連接部件與活塞彈簧33和支撐部16相連接。除此之外，直線電動(dòng)機(jī)裝置1的構(gòu)成同前。另外，考慮到?jīng)]有活塞彈簧33的直線電動(dòng)機(jī)裝置，在這種直線電動(dòng)機(jī)裝置中，排出器彈簧34直接與支撐部16相連接。
如前所述，作為直線電動(dòng)機(jī)裝置1，可確保使第1和第2夾緊環(huán)2、3之間的間隔達(dá)到高精度，因此，在將直線電動(dòng)機(jī)裝置1的第2夾緊環(huán)3直接固定(在圖9的結(jié)構(gòu)中是通過外殼21的局部間接固定)在圖2所示的缸筒22的凸緣面上而組裝到斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)，能夠使第1夾緊環(huán)2的自直線電動(dòng)機(jī)裝置1的設(shè)置面(缸筒22的凸緣面)的高度位置達(dá)到高精度。這樣一來，能夠減小斯特林冷凍機(jī)20中的壓縮空間26和膨脹空間27的容積的離散性，能夠減小斯特林冷凍機(jī)20的性能的離散性。
外殼21是斯特林冷凍機(jī)20的外罩(外壁)的構(gòu)成部分，以缸筒22為首的各種零部件組裝在該外殼21內(nèi)。在圖9的例子中，外殼21不是由單一的容器構(gòu)成，而主要由對(duì)背壓空間36進(jìn)行限定并用來容納直線電動(dòng)機(jī)裝置1的容器部分、以及散熱部28和再生器25和吸熱部29的外壁部分構(gòu)成。在該外殼21的內(nèi)部填充有氦氣和氫氣、氮?dú)獾裙ぷ鹘橘|(zhì)。
缸筒22具有大體上為圓筒狀的形狀，在該缸筒22內(nèi)，活塞23和排出器24在同一軸線上隔開間隔配置，由該活塞23和排出器24將缸筒22內(nèi)的工作空間分隔為壓縮空間26和膨脹空間27。壓縮空間26主要被散熱部28圍起來，膨脹空間27主要被吸熱部29圍起來。
在壓縮空間26和膨脹空間27之間設(shè)置有再生器25，這兩個(gè)空間通過該再生器25連通。這樣一來，在斯特林冷凍機(jī)20內(nèi)形成了封閉回路。通過使密封在該封閉回路中的工作介質(zhì)隨著活塞23和排出器24的動(dòng)作而流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)反向的斯特林循環(huán)。
活塞23的一端與活塞彈簧33相連。通過該活塞彈簧33和直線電動(dòng)機(jī)裝置1，能夠使活塞23在缸筒22內(nèi)以所希望的振幅周期性往復(fù)移動(dòng)。
其次，對(duì)本實(shí)施方式中的斯特林冷凍機(jī)20的工作原理進(jìn)行說明。
首先，使直線電動(dòng)機(jī)裝置1工作來驅(qū)動(dòng)活塞23。受到直線電動(dòng)機(jī)裝置1驅(qū)動(dòng)的活塞23向排出器24靠近，對(duì)壓縮空間26內(nèi)的工作介質(zhì)(工作氣體)進(jìn)行壓縮。
隨著活塞23向排出器24靠近，壓縮空間26內(nèi)的工作介質(zhì)的溫度升高，但通過散熱部28可使該壓縮空間26內(nèi)產(chǎn)生的熱量向外部散發(fā)。因此，壓縮空間26內(nèi)的工作介質(zhì)的溫度可大體維持等溫。即，本過程相當(dāng)于反向的斯特林循環(huán)中的等溫壓縮過程。
在活塞23靠近排出器24后，排出器24向吸熱部29一側(cè)移動(dòng)。在活塞23的作用下，壓縮空間26內(nèi)被壓縮的工作介質(zhì)流入再生器25內(nèi)，并進(jìn)一步流入膨脹空間27。此時(shí)，工作介質(zhì)所具有的熱量被蓄存在再生器25中。即，本過程相當(dāng)于反向的斯特林循環(huán)中的等容冷卻過程。
流入膨脹空間27內(nèi)的高壓工作介質(zhì)隨著排出器24向活塞23一側(cè)移動(dòng)而膨脹。這樣一來，雖然膨脹空間27內(nèi)的工作介質(zhì)的溫度要降低，但由于外部的熱量將通過吸熱部29傳遞到膨脹空間27內(nèi)，因此，膨脹空間27內(nèi)可大體保持等溫。即，本過程相當(dāng)于反向的斯特林循環(huán)的等溫膨脹過程。
此后，排出器24開始向遠(yuǎn)離活塞23的方向移動(dòng)。這樣一來，膨脹空間27內(nèi)的工作介質(zhì)將從再生器25中通過而再次返回壓縮空間26。此時(shí)，由于蓄存在再生器25中的熱量作用于工作介質(zhì)，因而工作介質(zhì)將升溫。即，本過程相當(dāng)于反向的斯特林循環(huán)的等容加熱過程。
通過上述一系列過程(等溫壓縮過程-等容冷卻過程-等溫膨脹過程-等容加熱過程)的重復(fù)進(jìn)行，可形成反向的斯特林循環(huán)。其結(jié)果，吸熱部29的溫度將逐漸降低直至達(dá)到極低溫。
下面，就本發(fā)明一實(shí)施方式中的直線壓縮機(jī)結(jié)合圖10進(jìn)行說明。
如圖10所示，直線壓縮機(jī)40具有設(shè)置在外殼41內(nèi)的缸筒42、可在該缸筒42內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的活塞43、設(shè)置在缸筒42的外周部的對(duì)活塞43進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的上述直線電動(dòng)機(jī)裝置1、對(duì)活塞43施加作用力的活塞彈簧(板簧)46、對(duì)缸筒進(jìn)行支撐的支撐機(jī)構(gòu)部。
直線電動(dòng)機(jī)裝置1具有設(shè)置在缸筒42的外周部的內(nèi)軛鐵30；配置在該內(nèi)軛鐵30的外側(cè)的外軛鐵4；配置在內(nèi)軛鐵30與外軛鐵4之間的繞組卷繞體8和可動(dòng)磁鐵部32；對(duì)外軛鐵4進(jìn)行夾持的第1和第2夾緊環(huán)2、3；將第1和第2夾緊環(huán)2、3之間以既定間隔進(jìn)行連接的上述間隔撐桿；對(duì)活塞彈簧46進(jìn)行支撐的支撐部16。
內(nèi)軛鐵30以將缸筒42圍起來的狀態(tài)設(shè)置，而以將該內(nèi)軛鐵30圍起來的狀態(tài)配置圓筒狀的可動(dòng)磁鐵部32?？蓜?dòng)磁鐵部32與活塞43相連，前端具有永久磁鐵31。該永久磁鐵31配置在內(nèi)軛鐵30與外軛鐵4之間。
第1夾緊環(huán)2具有對(duì)活塞彈簧46進(jìn)行支撐的支撐部16?；钊麖椈?6通過安裝在該支撐部16上的支撐部件與支撐部16相連接。除此之外，直線電動(dòng)機(jī)裝置1的構(gòu)成同前。
本實(shí)施方式中的直線壓縮機(jī)40也同樣，在將直線電動(dòng)機(jī)裝置1組裝到直線壓縮機(jī)40中時(shí)，能夠使第1夾緊環(huán)2的距直線電動(dòng)機(jī)裝置1的設(shè)置面(缸筒42的凸緣面)的高度位置達(dá)到高精度，因此，能夠減小壓縮空間44的容積的離散性，減小直線壓縮機(jī)40的性能的離散性。
缸筒42是在外殼41內(nèi)得到支撐機(jī)構(gòu)部的支撐的，而該支撐機(jī)構(gòu)部在圖10的例子中，由固定在外殼41的內(nèi)部的支撐板49、以及安放在該支撐板49上的對(duì)缸筒42進(jìn)行支撐的螺旋彈簧48構(gòu)成。
此外，缸蓋45通過固定板47固定在缸筒42的一端。在該缸筒頭45與活塞43的頭部之間形成可使冷媒受到壓縮的壓縮空間44。
下面，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的直線壓縮機(jī)的工作原理進(jìn)行說明。首先，當(dāng)向繞組卷繞體8的繞組通電時(shí)，將在其與可動(dòng)磁鐵部32的永久磁鐵31之間產(chǎn)生推力，在該推力的作用下可動(dòng)磁鐵部32在缸筒42的徑向上移動(dòng)。此時(shí)，由于可動(dòng)磁鐵部32是與活塞43相連的，因此，活塞43也將與可動(dòng)磁鐵部32一起在缸筒42的徑向上移動(dòng)。
冷媒從未圖示的吸入管被導(dǎo)入外殼41內(nèi)，從缸蓋45和固定板47內(nèi)的通路中通過后進(jìn)入壓縮空間44內(nèi)。在該壓縮空間44內(nèi)，冷媒被活塞43壓縮，之后，經(jīng)由未圖示的排出管向外排出。
對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了以上的說明，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，這里所公開的實(shí)施方式，其所有細(xì)節(jié)均為示例，作為本發(fā)明并不受此限制。本發(fā)明的范圍如權(quán)利要求書所示，而與權(quán)利要求書的范圍實(shí)質(zhì)上等同的以及在其范圍內(nèi)的所有變更均應(yīng)包括在內(nèi)。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明能夠有效地應(yīng)用于直線電動(dòng)機(jī)裝置及其制造方法以及具有該直線電動(dòng)機(jī)裝置的直線壓縮機(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中。
權(quán)利要求
1.一種直線電動(dòng)機(jī)裝置，其特征是，具有內(nèi)軛鐵(30)；外軛鐵(4)，配置在上述內(nèi)軛鐵(30)的外側(cè)；配置在上述內(nèi)軛鐵(30)與上述外軛鐵(4)之間的繞組卷繞體(8)和對(duì)可在缸筒(42)內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的活塞(43)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的可動(dòng)磁鐵部(32)、第1和第2夾持部件(2、3)，夾持上述外軛鐵(4)；間隔撐桿(5)，將上述第1和第2夾持部件(2、3)之間以既定間隔進(jìn)行連接；在上述第1夾持部件(2)上設(shè)置有對(duì)上述活塞(43)施加作用力的彈簧(46)的支撐部(16)，上述第2夾持部件(3)直接或間接地固定在上述缸筒(42)上。
2.如權(quán)利要求1所述的直線電動(dòng)機(jī)裝置，其特征是，上述間隔撐桿(5)在其兩端具有徑向端面和從該徑向端面上突出的徑縮部(9a、9b)，上述第1和第2夾持部件(2、3)包括具有容納上述間隔撐桿(5)的徑縮部(9a、9b)的凹部(10a～10d)、以及對(duì)上述間隔撐桿(5)的上述徑向端面進(jìn)行支撐的支撐面的第1和第2承接部(6a、6b)。
3.如權(quán)利要求1所述的直線電動(dòng)機(jī)裝置，其特征是，上述外軛鐵(4)由在上述第1和第2夾持部件(2、3)的周向上配置多個(gè)在上述間隔撐桿(5)的長(zhǎng)度方向上分體的外軛鐵塊(4a、4b)而成，上述外軛鐵塊(4a、4b)與上述第1和第2夾持部件(2、3)通過熔敷部相接合。
4.一種直線電動(dòng)機(jī)裝置的制造方法，其特征是，具有將第1外軛鐵塊(4a)和第2外軛鐵塊(4b)分別通過超聲波熔敷固定在第1夾持部件(2)和第2夾持部件(3)上的工序；在上述第1和第2外軛鐵塊(4a、4b)固定在上述第1和第2夾持部件(2、3)上的狀態(tài)下，通過超聲波熔敷使上述第1和第2夾持部件(2、3)經(jīng)由間隔撐桿(5)連接的工序；使上述第1和第2外軛鐵塊(4a、4b)相互固定的工序。
5.如權(quán)利要求4所述的直線電動(dòng)機(jī)裝置的制造方法，其特征是，使上述第1和第2夾持部件(2、3)以在上述第1和第2外軛鐵塊(4a、4b)之間存在有間隙的狀態(tài)相連。
6.一種直線壓縮機(jī)，其特征是，具有權(quán)利要求1所述的直線電動(dòng)機(jī)裝置。
7.一種直線壓縮機(jī)，其特征是，具有設(shè)置在外殼(41)內(nèi)的缸筒(42)；可在上述缸筒(42)內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的活塞(43)；設(shè)置在上述缸筒(42)的外周部，對(duì)上述活塞(43)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的直線電動(dòng)機(jī)裝置(1)；對(duì)上述活塞(43)施加作用力的彈簧(46)；上述直線電動(dòng)機(jī)裝置(1)具有內(nèi)軛鐵(30)，配置在上述內(nèi)軛鐵(30)的外部的外軛鐵(4)，配置在上述內(nèi)軛鐵(30)與上述外軛鐵(4)之間的繞組卷繞體(8)和可動(dòng)磁鐵部(32)，對(duì)上述外軛鐵(4)進(jìn)行夾持的第1和第2夾持部件(2、3)，將上述第1和第2夾持部件(2、3)以既定間隔進(jìn)行連接的間隔撐桿(5)；以及對(duì)上述彈簧(46)進(jìn)行支撐的支撐部(16)，在上述第1夾持部件(2)上設(shè)置上述支撐部(16)，將上述第2夾持部件(3)安裝在上述缸筒(42)上。
8.一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是，具有設(shè)置在外殼(21)內(nèi)的缸筒(22)；可在上述缸筒(22)內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的活塞(23)和排出器(24)；設(shè)置在上述缸筒(22)的外周部，使上述活塞(23)在上述缸筒(22)內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的直線電動(dòng)機(jī)裝置(1)；對(duì)上述排出器(24)施加作用力的彈簧(34)；上述直線電動(dòng)機(jī)裝置(1)具有內(nèi)軛鐵(30)，配置在上述內(nèi)軛鐵(30)的外側(cè)的外軛鐵(4)，配置在上述內(nèi)軛鐵(30)與上述外軛鐵(4)之間的繞組卷繞體(8)和可動(dòng)磁鐵部(32)；對(duì)上述外軛鐵(4)進(jìn)行夾持的第1和第2夾持部件(2、3)，將上述第1和第2夾持部件(2、3)以既定間隔進(jìn)行連接的間隔撐桿(5)，以及對(duì)上述彈簧(34)進(jìn)行支撐的支撐部(16)；在上述第1夾持部件(2)上設(shè)置上述支撐部(16)，將上述第2夾持部件(3)安裝在上述缸筒(22)上。
全文摘要
直線電動(dòng)機(jī)裝置(1)具有內(nèi)軛鐵、外軛鐵(4)、繞組卷繞體(8)和可動(dòng)磁鐵部、對(duì)外軛鐵(4)進(jìn)行夾持的第1和第2夾緊環(huán)(2、3)、將第1和第2夾緊環(huán)(2、3)之間以既定間隔進(jìn)行連接的間隔撐桿(5)?？蓜?dòng)磁鐵部對(duì)可在缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的活塞進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在第1夾緊環(huán)(2)上設(shè)置對(duì)活塞施加作用力的彈簧的支撐部(16)，第2夾緊環(huán)(3)直接或間接地固定在缸筒上。直線壓縮機(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有上述直線電動(dòng)機(jī)裝置(1)。
文檔編號(hào)F04B35/04GK1809952SQ20048001694
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月16日
發(fā)明者上田和彥 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社