JP3797996B2 - 電磁式アクチュエータ及びスターリング機関 - Google Patents

Description

本発明は、磁気回路を形成するヨークを備えた電磁式アクチュエータ及び前記電磁式アクチュエータを備えたスターリング機関に関するものである。

従来、電磁式（リニア）アクチュエータのヨークには渦電流の発生を防止するために薄板を積層した積層ヨークが使用されている。この積層ヨークは、打抜き法等により所定の形状に成型されたヨーク素板をかしめ又は接着等によって所定の枚数を積層させて製造される。その上下面は互いに平行で、側面は上下面と直角に形成されている。

積層ヨークにコイルを巻いて電磁力を発生させるモータでは、コイルが可動子の移動方向と直行する断面内で巻かれる。従って、通常の回転モータでは、可動子を構成する各ヨーク素板は回転軸と直行する方向に回転軸方向に沿って積層され、可動子を直線運動させるリニアモータでは、可動子の運動方向と直行する方向に積層される。

固定子又は可動子が円筒状で、この円筒の軸方向に可動子を直線運動させる円筒状のリニアアクチュエータでは、固定子又は可動子の円周方向に沿ってヨーク素板を積層する必要がある。

そこで、特開２０００−３３７７２５号公報には、一対のコの字状のヨーク素板を複数枚積層したものを外側積層コアとし、また、短辺を切り欠いた略平鼓形状のヨーク素板を積層して構成したものを内側積層コアとし、それぞれ等中心角度４５°で配置して、外側ヨーク、内側ヨークとしたものが開示されている。それぞれの外側コアと内側コアは対向している。

しかしながら、特開２０００−３３７７２５号公報に開示されたヨークでは、ヨークでの渦電流の発生を防止できるが、外側ヨーク、内側ヨーク全体では、磁気特性が場所によって不均一であり、ヨークとしての効率が低下する。

また、特開２００２−３６９４６２号公報には、矩形状の鉄心素板（薄板）を積層して、その内周側側面を凹状に、外周側側面を凸状に湾曲させ、中心角度４５°の扇形の積層鉄心を形成する。その積層鉄心を円柱状ベース部材の外周面に取り付けることで内側ヨークとし、円柱状ベース部材上の円周方向に鉄心素板が積層されるものを開示している。また外側ヨークも可動子の外側に内側ヨークと同軸上に鉄心素板を配置しているものを開示している。

特開２００２−３６９４６２号公報に記載の内側ヨークにおいては、ヨークでの渦電流の発生を防止することができ、内側ヨーク、外側ヨークともに場所による磁気特性の大きな変化がなく均一に近い磁気特性を有している。

しかしながら、特開２００２−３６９４６２号公報に記載のヨークのように、均一な厚みの薄板を中心軸に対して放射状に積層することは非常に困難である。また、製造されたヨークも寸法精度のばらつきが大きく、製造後、仕上げのための修正が必要である。

また、薄板を中心軸に対して放射状に積層するのが難しく、しかも製造後の修正を必要とすることより製造に時間がかかるとともに、製造コストが増加する。また、構造が複雑であるため、耐久性及び耐衝撃性が低いという問題がある。

それに対して、ＷＯ００／６２４０６号公報には、電磁式リニアアクチュエータの内側ヨーク又は外側ヨークに金属磁性粒子と電気絶縁性樹脂との混合物を圧縮成形することによって製造される圧縮成形体を用いるものが開示されている。このような構成とすれば、構造を簡単化できるとともに耐久性及び耐衝撃性も高いものを製造することが可能である。

また、特許文献３には、金属磁性粒子と電気絶縁性樹脂との混合物を圧縮成形しているため、電気絶縁性樹脂によって隣接する金属磁性粒子が電気的に絶縁され、それによって、渦電流損の発生を防止する旨が記載されている（特許文献３実施例６）。
特開２０００−３３７７２５号公報 特開２００２−３６９４６２号公報 ＷＯ００／６２４０６号公報

一方、電磁式（リニア）アクチュエータは高い動作効率で駆動することが望まれる。特にスターリング機関の駆動源として電磁式リニアアクチュエータを使用し、これを冷凍機として動作させる場合には、特に動作効率が重要となる。

しかしながら、高い動作効率で運転するためには、特許文献３に記載されたように、金属磁性粒子と電気絶縁性樹脂との混合物を圧縮成形した程度では不十分である。すなわち、この程度では、渦電流損の発生が十分に抑制できず、高い動作効率を得ることが難しい。

そこで本発明は、より高効率で駆動する電磁式（リニア）アクチュエータを提供することを目的とする。また、それをスターリング機関に使用することにより、より高効率、即ち成績効率の良いスターリング機関を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明は、アウターヨークと、前記アウターヨークの内側に対向して配置され軟磁性鉄粉を成型して形成されたインナーヨークと、前記アウターヨークに設けたコイル部と、前記アウターヨークと前記インナーヨークとの間に配置され前記コイル部が発生する磁束に従い往復動する永久磁石と、前記永久磁石を支持する可動子とを備えた電磁式アクチュエータにおいて、前記インナーヨークは軸方向に複数分割して成型したものを組み合わせて成ることを特徴とする電磁式アクチュエータを提供する。

このインナーヨークは、軟磁性鉄粉を焼結成型、圧縮成型などの成型で形成されたものであり、軸方向に複数分割して成型したものを組み合わせて成る。この構成によると、インナーヨークが軸方向に長くなった場合に、軸方向に分割した各分割部を小さなパーツとして成型することで、場所によって磁気特性の大きな変化が生じにくく、それだけ均一に近い磁気特性を有するインナーヨークを備えた電磁式アクチュエータを提供することができる。

上記構成のインナーヨークの分割部の一方の面に凸部が、他方の面に前記凸部が嵌合する凹部が形成されているものであってもよい。

この構成によると、分割されたインナーヨークを容易に位置決めするとともに、連結することができる。

さらに、前記インナーヨークは渦電流損の発生を防止する欠切部を備えており、前記欠切部は、一方の端面から他方の端面に向かって軸方向に延設された切欠きを有するものを挙げることができる。

この構成によると、より良好に渦電流損の発生を防止し高効率の電磁式（リニア）アクチュエータとすることが可能である。

以上に記載した電磁式リニアアクチュエータは、スターリング機関に好適に使用することが可能である。これにより、成績係数の高いスターリング機関を提供しうる。

本発明によると、良好に渦電流損の発生を防止するヨーク、或いは高効率で駆動できる電磁式（リニア）アクチュエータ、或いは成績係数の良いスターリング機関を提供することが可能である。

以下に本発明の実施の形態１を図面を参照して説明する。図１（Ａ）は本発明のリニアアクチュエータの一例の断面図である。図１（Ｂ）に図１（Ａ）に示すリニアアクチュエータの平面図を示す。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すリニアアクチュエータＡは、円筒形状を有するインナーヨーク１と、円筒状インナーヨーク１の円筒部１０の内周面１００に挿入されるシリンダ２と、インナーヨーク１の外側にインナーヨーク１とは非接触に配置される可動子３と、可動子３のさらに外側に、インナーヨーク１及び可動子３と非接触に配置されるアウターヨーク４と、アウターヨーク４の内周面の溝部４１に配置されるコイル５とを有している。インナーヨーク１、シリンダ２、可動子３、アウターヨーク４及びコイル５はシリンダ２の中心軸Ｓを軸心として配置されている。

インナーヨーク１はシリンダ２に固定されており、その固定方法は、インナーヨーク１とシリンダ２の接触部分に接着剤、粘着テープ等の接着手段にて接着固定するものを例示できる。ここでは、接着剤によって固定するものを採用している。

インナーヨーク１は円周方向に不連続な部分である欠切部１１〜１６を等中心角度間隔（α＝６０°）で６個有している。インナーヨーク１の欠切部１１〜１６は電気を流さない状態（絶縁状態）又は電気抵抗が非常に高い状態（略電気を通さない状態）になるように形成されている。
シリンダ２の内側２１には、可動子３に連結され、リニアアクチュエータＡにて往復運動させられるピストン２２が備えられている。ピストン２２は、シリンダ２の内側面２１０とはガス膜または油膜を介して摺動するように配置されている。

可動子３は有底（底壁に穴あり）の円筒形状を有しており、開いた端部側３１には、永久磁石３ａが取り付けられている。また、閉じた端部側３２の中心部３２１の内側に、可動子３とピストン２２を連結する連結部材３３が備えられている。連結部材３３は軸Ｓを中心軸とする円柱形状を有している。

図１（Ｂ）をみればわかるようにインナーヨーク１の隣り合う欠切部１１〜１６で区切られる部分１１１〜１１６、独立した永久磁石３ａ及びアウターヨーク４はシリンダ２の半径方向に対向関係に配置されている。

永久磁石３ａは６個の独立した永久磁石３ａであり、独立した永久磁石３ａはインナーヨーク１の外側にインナーヨーク１に接触しないように、且つ、インナーヨーク１の隣り合う欠切部１１〜１６で区切られた部分１１１〜１１６と１対１で対向するように（隣り合う永久磁石同士間隙をあけて）配置される。すなわち、独立した永久磁石３ａは等中心角度間隔で配置される。

アウターヨーク４も、永久磁石３ａと同様６個の独立したアウターヨークを有しており、それぞれ独立したアウターヨーク４は永久磁石３ａの外側に永久磁石３ａに接触しないように、且つ、円周上に等中心角度間隔で配置された永久磁石３ａと対向するように配置される。

コイル５は図示を省略した電源に接続されており、電源より一定の振幅かつ一定周期で向きが変わる電流が流される。コイル５に電流が流されることでコイル回りに磁界が発生する。

リニアアクチュエータＡは、コイル５に電流を流すことで磁界を発生させ、インナーヨーク１とアウターヨーク４の間に発生する磁界の磁束密度と永久磁石３ａの磁束密度を重ね合わせることで、磁束密度に粗及び密になる部分を生じさせて、そのときに働く力を利用して動作させるものである。リニアアクチュエータＡの場合、インナーヨーク１、アウターヨーク４及びコイル５は固定であるので、永久磁石３ａ及び永久磁石３ａが取り付けられている可動子３が作動する。さらには可動子３に固定された連結部材３３を介してピストン２２が作動する。

また、コイル５の電流の向きを所定の周期で切り替えることで、可動子３、永久磁石３ａ及び可動子３に連結部材３３を介して連結されたピストン２２は電流の周期から決定される周期で往復運動する。

図２（Ａ）に本発明に係るインナーヨークの一例の上面斜視図を示す。図２（Ｂ）にその平面図を示す。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すインナーヨーク１ｄは、円筒形状を基礎としており、欠切部としてその軸方向の一端面から他端面に向かって延設された切欠きが、円周方向に等中心角度（α）間隔で６箇所（α＝６０°）設けられたものである。このインナーヨーク１ｄは軟磁性鉄粉と樹脂とを焼結成型によって焼き固めたものであり、軟磁性鉄粉としては、鉄、鉄・シリコン、鉄・ニッケル、鉄・コバルト合金、鉄・アルミ等を用いることが可能であり、また、樹脂材料としては、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることが可能である。

インナーヨーク１ｄは、図面内上面側に切欠き１１ｄ〜１６ｄを有している。切欠き１１ｄ〜１６ｄは互いに同じ長さであり、インナーヨーク１ｄの軸方向長さの半分よりも長く形成されている。切欠き１１ｄ〜１６ｄを設けたことで、渦電流が発生しにくい。このことにより、渦電流による影響を受けにくく、より、効率の高いインナーヨークを作製することが可能である。本実施例においては切欠きを円周方向に等中心角度間隔で６箇所に設けたものを例示している（実施例として切欠きを８箇所に設けたものを例示すべきであった）が、それに限定されるものではなく、インナーヨークとして高い効率を保てるもの（実験によれば図４に示すごとく８箇所を）を広く採用することができる。

本実施例において切欠きの長さはインナーヨーク１ｄの軸方向長さの半分の長さよりも長いものを例示しているが、それに限定されるものではなく、インナーヨークとして高い効率を保てるものを広く採用することができる。他端側は周状に連結された形状をしているので、インナーヨークを周方向に等角度間隔で複数ブロックに分割して形成し、それを後ほど接合するものと比較すると、焼結する際の成型過程で切欠きを設けることが可能であるため、製造が容易であり、かつ高精度である。

図３にインナーヨークのさらに他の例の上面側斜視図を示す。

図３に示すインナーヨーク１ｅは、図２に示すインナーヨーク１ｄにおいて隣り合う欠切部として切欠きが、互いに両端面に交互に設けられているものである。

つまり、図３のインナーヨーク１ｅにおいて、第１切欠き１１ｅは図面内上側端面１Ｕｅに設けられており、第１切欠き１１ｅの隣の切欠き第２切欠き１２ｅ及び第６切欠き１６ｅは図面内下側端面１Ｌｅに設けられている。すなわち、インナーヨーク１ｅは、第１切欠き１１ｅ、第３切欠き１３ｅ、第５切欠き１５ｅは上側端面１Ｕｅに、第２切欠き１２ｅ、第４切欠き１４ｅ、第６切欠き１６ｅは下側端面１Ｌｅに設けられている。

このことにより、インナーヨーク１ｄは図面内下側端部に閉じた円形断面を有する部分を備えており、渦電流が発生する可能性があるが、本実施例のインナーヨーク１ｅにおいては、閉じた円形断面を有する部分を備えていないので渦電流がより発生しにくい。また、このように形成しても、焼結する際の成型過程で切欠きを設けることが可能であるため、製造が容易であり、かつ高精度である。

図４にインナーヨークの欠切部の数とモータ効率の関係のグラフを示す。

図４に示すグラフの横軸はインナーヨークの欠切部の個数、縦軸はモータ効率である。図４に示すグラフを見ると欠切部が増加すると共にモータ効率は上昇していき、欠切部が８を越えたあたりでピークとなり、その後は徐々に効率が低下していく。このことは、欠切部は８個のときが最もモータの効率が高くなることを示している。

また、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すようにインナーヨーク１ｆは円筒形の外周面１０１ｆに欠切部として溝部１１ｆ〜１８ｆを備えていてもよい。溝部１１ｆ〜１８ｆの深さは強度的に許される範囲でインナーヨーク１ｃの厚みに近い深さのものが好ましく等中心角度（β＝４５°）に８個備えられている。溝部１１ｆ〜１８ｆは円筒形の軸方向の全長にわたって形成されており、溝部１１ｆ〜１８ｆが形成されていることによって、渦電流の発生を抑制している。

また、インナーヨーク１ｆでは溝部１１ｆ〜１８ｆがインナーヨーク１ｆの軸方向の全長にわたって形成されているものを例示しているが、それに限定されるものではなく両側の平面側から所定の長さだけ延びるものや、両端部まで達していないもの等、インナーヨーク内に渦電流が発生するのを抑制する効果のある形状を広く採用することが可能である。また、内周面にも設けると渦電流の抑制効果が向上する。

さらに、インナーヨーク１ｆの溝部１１ｆ〜１８ｆはインナーヨーク１ｆの軸と垂直な方向の断面形状が略矩形であるがそれに限定されるものではなく、インナーヨーク内に渦電流が発生するのを抑制する効果のある形状を広採用することが可能である。

図６（Ａ）にインナーヨークのさらに他の例の上面側斜視図を、図６（Ｂ）に図６（Ａ）に示すインナーヨークの平面図を示す。

図６に示すインナーヨーク１ｃは、円周方向に等中心角度間隔で８分割されている。インナーヨーク１ｃの各分割部１１ｃ〜１８ｃは、それぞれ同じ鉄粉と樹脂の配合比率で焼結成型されたものである。各分割部１１ｃ〜１８ｃをそれぞれ焼結成型したものを組み合わせることで、インナーヨーク１ｃの場所による特性の大きな変化がなくなり、より均一な磁気特性を有するインナーヨークとすることができる。

本実施例では、図４に示すグラフに基づいて最もモータの効率の高い分割数として８を採用しているがそれに限定されるものではなく、均一な磁気特性を有して作製できる分割数を広く採用することができる。また、必ずしも等分割でなくてもよい。各分割部の間に不導体又は電気抵抗の高い物質を挟むことでより高度に渦電流損を防ぐことができる。

図７にインナーヨークの他の例の上面側斜視図を示す。

図７に示すインナーヨーク１ｂは、リニアアクチュエータの往復動のストロークが長く、インナーヨーク１ｂが軸方向に長くなったものを示している。インナーヨーク１ｂは、軟磁性鉄粉と樹脂を混合したものを焼結成型して作製する。このとき、インナーヨーク１ｂは大型であるので、鉄粉と樹脂が均一に混ざり合わずに場所によって磁気特性が偏ることがありえる。そこで、インナーヨーク１ｂを軸Ｓ１方向に第１部材１１ｂと第２部材１２ｂとに２分割して、それぞれ同じ鉄粉と樹脂の配合比率にて焼結成型したものを組み合わせる。これによって、インナーヨーク１ｂの場所による特性の大きな変化が略なくなり、より均一な磁気特性を有するインナーヨークを作製することが可能である。

第１部材１１ｂ及び第２部材１２ｂは、図面内上部端面１１１ｂ、１２１ｂに係合凸部１１３ｂ、１２３ｂ、下部端面１１２ｂ、１２２ｂに係合凹部１１４ｂ、１２４ｂをそれぞれ有している。第２部材１２ｂの係合凸部１２３ｂを第１部材１１ｂの係合凹部１１４ｂに挿入し係合することで、第１部材１１ｂの中心軸Ｓ１ｂと第２部材１２ｂの中心軸Ｓ２ｂが一致するとともに周方向の位置が一致するように連結することができる。すなわち、第１部材１１ｂと第２部材１２ｂを連結することで、第１部材１１ｂと第２部材１２ｂの軸方向長さを加えた円筒形のインナーヨーク１ｂを形成することができる。

図８に図７に示すインナーヨークをシリンダに固定する方法を示す。

インナーヨーク１ｂはシリンダ２ｂに固定リング２１ｂ、押えリング２２ｂ及び押えねじ２３ｂによって固定されている。

シリンダ２ｂは下部にインナーヨーク１ｂを挿通したときに第２部材１２ｂの下部端面１２２ｂと面接触するつば部２４ｂが形成されている。またシリンダ２ｂには、第１部材１１ｂの上部端面１１１ｂの高さよりわずかに上の部分に全周にわたって形成される溝２５ｂを有している。

インナーヨーク１ｂをシリンダ２ｂに挿通し、インナーヨーク１ｂの第２部材１２ｂの下部端面１２２ｂがつば部２４ｂに接触した状態で、インナーヨーク１ｂの第１部材１１ｂの上部端面１１１ｂを覆うように押えリング２２ｂが配置される。押えリング２２ｂには、等中心角度間隔に雌ねじ孔２２１ｂが備えられており、雌ねじ孔２２１ｂに押えねじ２３ｂが螺合されている。

また、押えリング２２ｂを配置した後に、シリンダ２ｂの溝２５ｂに固定リング（例えばＣリング）２１ｂを挟着固定する。このとき押えリング２２ｂは固定リング２１ｂによってシリンダ２ｂより抜けないようになっている。ここで、押えねじ２３ｂを回動させると、押えねじ２３ｂはインナーヨーク１ｂの上部端面１１１ｂを押えるように作用すると共に、押えリング２２ｂを上部に持ち上げるように作用する。このとき、押えねじ２３ｂの先端２３１ｂでインナーヨーク１ｂの上部端面１１１ｂ上に支えられた状態で押えリング２２ｂが上昇し、固定リング２１ｂと接触する。

さらにそれ以上押えねじ２３ｂを回動していくと、押えリング２２ｂが固定リング２１ｂを持ち上げ、固定リング２１ｂの上面が溝２５ｂの上側面を押圧することにより、押えリング２２ｂに螺合されている押えねじ２３ｂを介してインナーヨーク１ｂの上部端面１１１ｂを押さえつける。これによってインナーヨーク１ｂを固定することが可能である。ここで、押えリング２２ｂはある程度弾性変形するものが望ましく、それには限定されないが樹脂製のものを採用している。

図９に図２に示すインナーヨークを軸方向に連結したものの斜視図を示す。

また例えば、図９に示すように欠切部として切欠きを有するインナーヨーク１ｄを軸方向に重ねて連結する場合、第１部材１ｄａ欠切部１１ｄａ〜１６ｄａと第２部材１ｄｂ欠切部１１ｄｂ〜１６ｄｂとが軸方向に一直線に並ぶように配置される。また、図５に示すような外周面に設けられた溝を欠切部とするインナーヨーク１ｆや周方向に分割されるインナーヨーク１ｃにおいても同様である。

本実施例では軸方向に２つ連結したものを例示しているがそれに限られるものではなく、所望の長さに応じて連結数を任意に設定できる。また、本実施例では係合凸部及び係合凹部が円周上に４つ配置されたものを示しているが、それに限定されるものではない。

本実施例では第１部材１１ｂの下部端面１１２ｂの係合凹部１１４ｂと第２部材１２ｂの上部端面１２１ｂの係合凸部１２４ｂとを係合することで第１部材１１ｂ及び第２部材１２ｂを連結するものを例示しているが、それに限定されるものではなく、接着剤による接着、溶接等の接合方法を広く採用することができる。

次に、本発明の実施の形態２として、スターリング機関に上記実施の形態１に記載したリニアアクチュエータを使用した場合について説明する。図１０は、スターリング機関を冷凍機として使用する装置（以下、スターリング冷凍機と称する。）の一例を示す断面図である。このスターリング冷凍機は、耐圧容器内に配置された諸構成により、スターリングサイクルを動作させコールドヘッド７３を冷却するものである。各構成について説明すると、耐圧容器は、主に、背面空間８側に配置されるベッセル７４Ｂと、作動空間７側に配置される外筒７３Ｃとから形成される。ベッセル７４Ｂは、さらに２つの構造体に分割されており、コールドヘッド７３側がベッセル本体７４Ｄであり、コールドヘッド７３側とは相対する側（以下、本明細書においては防振装置８２側と称する。）がベッセルキャップ７４Ｃである。

耐圧容器内には、連通穴７２Ａを備えて接合されたシリンダ２及びシリンダ２Ｂが配置される。シリンダ２，２Ｂには、シリンダ２及び２Ｂの軸と同軸上で往復動可能なピストン２２及びディスプレーサ９０が挿入されており、更には、ピストン２２を駆動するリニアアクチュエータＡがシリンダ２の外側に備えられている。耐圧容器内は大別して２つの空間に仕切られており、その一つは主にベッセル７４Ｂとピストン２２により囲まれる背面空間８であり、他の一つは主にピストン２２、外筒７３Ｃ、及びコールドヘッド７３によって囲まれる作動空間７である。そして、作動空間７はディスプレーサ９０によってさらに２つの空間に仕切られており、ディスプレーサ９０とピストン２２の間に存在する空間が圧縮空間９、ディスプレーサ９０とコールドヘッド７３の間に存在する空間が膨張空間７０である。

この圧縮空間９と膨張空間７０はシリンダ２Ｂと外筒７３Ｃとの間に形成された連通路７２を介して連通しており、連通路７２内には、高温側内部熱交換器９５、再生器７１、低温側内部熱交換器９６が圧縮空間９から膨張空間７０に向かって順に配置されている。コールドヘッド７３は、銅やアルミニウムなどの高熱伝導性材料を略有底円筒状に形成されたものであり、底部７３Ａがシリンダ２Ｂの開口と対向し、円筒部７３Ｂが低温側内部熱交換器９６と対向するよう配置される。また、ウォームヘッド９８は、銅やアルミニウムなどの高熱伝導性材料をリング状に形成したものであり、その内周が高温側内部熱交換器９５の外周と対向して配置される。

ピストン２２は、円柱状の構造体であり、その中心軸Ｓ（図１参照）にロッド２ａを挿通可能な貫通穴２２ａが加工され、さらには、圧縮空間９によって圧縮された冷媒をピストン２２の外周面とシリンダ２の間の隙間に放出しベアリング効果を持たせるガスベアリング（不図示）が備えられる。ディスプレーサ９０は、円柱状の構造体であり、圧縮空間９によって圧縮された冷媒をディスプレーサ９０の外周面とシリンダ２Ｂの間の隙間に放出しベアリング効果を持たせるガスベアリング（不図示）が備えられる。そして、このディスプレーサ９０のピストン２２配置側の面にはロッド２ａが取り付けられ、ロッド２ａはピストン２２の貫通穴２２ａに挿通される。ロッド２ａのディスプレーサ９０側とは相対する側の端部には、ネジ部２ｂが加工されている。

リニアアクチュエータＡは、上述した実施の形態１に記載したものであり、ここでは連結部材３３はピストン２２に一体化されている。アウターヨーク４の防振装置８２側の端面には、その端面から防振装置８２側に向かって、ピストン支持バネ９７、及びディスプレーサ支持バネ８８を固定するための固定軸２４が複数本（例えば４本）立設される。ピストン支持バネ９７は、ピストン２２を弾性的に支持するものであり、固定軸２４に固定され、穴あきボルト２８により可動子３に接続されている。ディスプレーサ支持バネ８８は、ピストン２２を弾性的に支持するものであり、固定軸２４に固定され、ねじ部２ｂに締結されたナット９２を介してロッド２ａと接続されている。

また、耐圧容器の軸方向のコールドヘッド７３と反対側の端部には、スターリング冷凍機の防振用の防振装置８２が配置される。防振装置８２は、ピストンの振動周波数に近い周波数に固有振動数が設定された質量体とバネ体からなり、振動エネルギーを熱エネルギーに変換し、結果的にスターリング冷凍機全体の振動を低減することができる。

以上のような構成のスターリング冷凍機は、その圧力容器内に冷媒が封入される。この冷媒としては水素、ヘリウム、窒素などが使用され数十気圧の高圧に封入される。そして、リニアアクチュエータＡに交番電圧を加えると、リニアアクチュエータＡは往復動し、それに伴ってピストン２２も往復動する。そして、ディスプレーサ９０は、ピストン２２の動作に対して４分の１周期程度位相が遅れた状態で往復動し、作動空間７内でスターリングサイクルを形成する。その結果、高温側内部熱交換器９５は高温に加熱され、低温側内部熱交換器９６は低温に冷却される。そして、高温側内部熱交換器９５の熱はウォームヘッド９８に伝達されて外部に放出され、低温側内部熱交換器９６にはコールドヘッド７３を介して外部から熱が供給されるようになる。つまり、コールドヘッド７３は外部から見れば非常に低温な状態となり、この低温を利用することによりさまざまな対象物を冷却することが可能となる。

このような、スターリング冷凍機においては、モータの動作効率が成績係数（いわゆるＣＯＰ）に大きな影響を与えるが、実施の形態１に記載したリニアアクチュエータを使用することにより、良好な成績係数のスターリング冷凍機を得ることができる。

上記実施例においてヨークの成型方法として、焼結成型を採用しているが、それに限定されるものではなく、圧縮成型等の軟磁性鉄粉を成型にて作製することができる。

また上記実施例においてヨークとしてインナーヨークを例示して説明したが、それに限定されるものではなく、アウターヨークにも採用することができる。

図（Ａ）は本発明に係るインナーヨークを使用したリニアアクチュエータの垂直断面図、図（Ｂ）は水平断面図である。 図（Ａ）は本発明の実施例１に係るインナーヨークの斜視図であり、図（Ｂ）は平面図である。 本発明の実施例２に係るインナーヨークの斜視図である。 本発明にかかるインナーヨークをリニアアクチュエータに採用したときの欠切部の数と効率の関係を示すグラフである。 図（Ａ）は本発明に係るインナーヨークの他の例を示す斜視図であり、図（Ｂ）は平面図である。 図（Ａ）は本発明に係るインナーヨークのさらに他の例を示す上面側斜視図であり、図（Ｂ）は平面図である。 図（Ａ）は本発明に係るインナーヨークのさらに他の例を示す上面側斜視図であり、図（Ｂ）は平面図である。 図７に示すインナーヨークをシリンダに取り付けた状態の側断面図である。 図２に示すインナーヨークを軸方向に連結した状態の斜視図である。 本発明のスターリング機関の断面図である。

符号の説明

Ａ リニアアクチュエータ
１ インナーヨーク
２ シリンダ
２２ ピストン
３ 可動子
３ａ 永久磁石
４ アウターヨーク
５ コイル
１１ｃ〜１８ｃ 欠切部
１１ｄ〜１６ｄ 欠切部
１１ｅ〜１６ｅ 欠切部
１１ｆ〜１８ｆ 欠切部

Claims (4)

1. アウターヨークと、前記アウターヨークの内側に対向して配置され軟磁性鉄粉を成型して形成されたインナーヨークと、前記アウターヨークに設けたコイル部と、前記アウターヨークと前記インナーヨークとの間に配置され前記コイル部が発生する磁束に従い往復動する永久磁石と、前記永久磁石を支持する可動子とを備えた電磁式アクチュエータにおいて、
   前記インナーヨークは軸方向に複数分割して成型したものを組み合わせて成ることを特徴とする電磁式アクチュエータ。
2. 前記インナーヨークの分割部の一方の面に凸部が、他方の面に前記凸部が嵌合する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁式アクチュエータ。
3. 前記インナーヨークは渦電流損の発生を防止する欠切部を備えており、前記欠切部は、一方の端面から他方の端面に向かって軸方向に延設された切欠きを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁式アクチュエータ。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載された電磁式アクチュエータと、前記可動子に接続されたピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記ピストンと位相差を有して往復動するディスプレーサとを備えたスターリング機関。

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