JP2000205680A - 極低温冷凍機用コンプレッサ及びそれに使用される電機子コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型で効率に優れた極低温冷凍機用コンプレッ
サを提供する。 【解決手段】一対の環状型永久磁石４ａ、４ｂは外筒ヨ
ーク３に軸方向に隔置されて固定され、この外筒ヨーク
３は内筒ヨーク５と一体的に構成されている。一対の電
機子コイル７は、単一の線材の巻回層により形成され、
内筒ヨークと永久磁石間に対向して介在され、内筒ヨー
ク内で摺動するピストン６に固定されており、その結線
部分がコイルボビン内に収容されている。磁気回路は、
一対の環状型永久磁石と外筒ヨーク及び内筒ヨークとで
形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は極低温冷凍機用コン
プレッサに係り、特にスターリング冷凍機、パルスチュ
ーブ冷凍機等の小型冷凍機に好適する極低温冷凍機用コ
ンプレッサ及びそれに使用される電機子コイルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、極低温を生成するためのガス
サイクル機関として可動コイルを２組設け、これらを互
いに対向して往復運動させるように構成したものが知ら
れている。この装置は、ピストン、スリーブ、可動コイ
ルからなる組立系および永久磁石、環状ディスク、軟鉄
シリンダ、円形ディスクからなる閉磁気回路をそれぞれ
２組設けるとともに、これらを互いに対向して配置し、
かつ第１の可動コイルが挿入された第１の間隙の磁界の
向きを内径側から外径側へ、第２の可動コイルが挿入さ
れた第２の間隙の磁界の向きを内径側から外径側へ向か
うように永久磁石を配置した構造を有する。即ち、この
装置は対向型単極でそれぞれのＶＣＭは同極である。

【０００３】このような構成とすることにより、この装
置においては、２つの組立系が互いに同位相、同振幅で
逆方向に往復運動することにより、お互い振動を打ち消
しあって低振動となり、また、永久磁石をその磁束の方
向が第１の間隙と第２の間隙で同じ向きとなるように配
置される。また、従来、小型冷凍機に用いられているコ
ンプレッサの構造は、通常１つの円筒状（あるいは分割
構造）の永久磁石と１つのコイルにより磁気回路が形成
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた単極ＶＣＭ
を使用したコンプレッサにおいては、駆動電流の方向の
変化でコイルから発生するフラックスの向きが変り、推
力変動が発生するためコントロールが困難となり、ま
た、駆動電流の大きさでコイルから発生するフラックス
の大きさが変り、推力が駆動電流に比例しなくなるため
コントロールが困難となり、また駆動電流の周波数が大
きくなるにつれ、コイルから発生するフラックスによ
り、鉄損が生じコンプレッサ効率が悪くなり、またコイ
ルから発生するフラックスがマグネットから発生するフ
ラックスに付加される場合が生ずるため、そのフラック
ス量も含めてヨークが飽和しないように、そして、単極
型の特徴としてヨークの断面積が大きくなる事も考慮
し、その断面積を決定する必要がある。即ち、ヨークが
飽和している場合には、漏洩磁束が増加して可動部にサ
イドフォースを与えたり、電流に対する推力の増加が頭
打ちになるため、ヨークの断面積を大きくしなけれなら
ず、その結果コンプレッサ自体が大型化するという欠点
があった。

【０００５】また、２極ＶＣＭを使用したコンプレッサ
においては、隣接するコイルの結線部分がコイルボビン
から突出するため、磁気回路の総磁束の低下を生じ、効
率が低下する。また、結線部分の突出部と永久磁石の切
込み部が運転中又は輸送中に噛み込むことによるトラブ
ルが発生するという問題がある。さらに、隣接するコイ
ルの結線部分の半田付け作業が必要となる。

【０００６】本発明は、以上の欠点を解消するためにな
されたもので、多極ＶＣＭを使用し小型化が可能で、か
つ効率及び熱的に優れた極低温冷凍機用コンプレッサ及
びそれに使用される電機子コイルを提供することをその
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明の極低温冷凍機用コンプレッサは、外筒ヨ
ークに固定され軸方向に隔置された少なくとも一対の実
質的に環状型の永久磁石と、外筒ヨークと一体的に構成
された内筒ヨークと永久磁石間に介在され交流電流を通
電することにより内筒ヨーク内で摺動するピストンに固
定され軸方向に往復運動する少なくとも一対の電機子コ
イルとからなる一対のコンプレッサアッセンブリを対向
して配置するとともに、それぞれのコンプレッサアッセ
ンブリにおける磁束の向きが一対の電機子コイルの半径
方向に対して逆となるように一対の環状型永久磁石と外
筒ヨークと内筒ヨークとで磁気回路を形成し、一対の電
機子コイルの結線部分をコイルボビン内に収容して構成
される。

【０００８】また、本発明の極低温冷凍機用コンプレッ
サは、内筒ヨークに固定され軸方向に隔置された少なく
とも一対の実質的に環状型の永久磁石と、内筒ヨークと
一体的に構成された外筒ヨークと永久磁石間に介在され
交流電流を通電することにより内筒ヨーク内で摺動する
ピストンに固定され軸方向に往復運動する少なくとも一
対の電機子コイルとからなる一対のコンプレッサアッセ
ンブリを対向して配置するとともに、それぞれのコンプ
レッサアッセンブリにおける磁束の向きが一対の電機子
コイルの半径方向に対して逆となるように一対の環状型
永久磁石と外筒ヨークと内筒ヨークとで磁気回路を形成
し、一対の電機子コイルの結線部分をコイルボビン内に
収容して構成される。

【０００９】また、本発明の極低温冷凍機用コンプレッ
サは、内筒ヨークおよび内筒ヨークと一体的に構成され
た外筒ヨークにそれぞれ固定され軸方向に隔置された少
なくとも二対の実質的に環状型の永久磁石と、外筒ヨー
クと永久磁石間に介在され交流電流を通電することによ
り内筒ヨーク内で摺動するピストンに固定され軸方向に
往復運動する少なくとも一対の電機子コイルとからなる
一対のコンプレッサアッセンブリを対向して配置すると
ともに、それぞれのコンプレッサアッセンブリにおける
磁束の向きが一対の電機子コイルの半径方向に対して逆
となるように一対の環状型永久磁石と外筒ヨークと内筒
ヨークとで磁気回路を形成し、一対の電機子コイルの結
線部分をコイルボビン内に収容して構成される。

【００１０】この極低温冷凍機用コンプレッサにおい
て、一対の永久磁石は半径方向に対して互いに逆極とな
るように配置され、一対の永久磁石にそれぞれ対置する
１対の電機子コイルは軸方向にローレンツ力が発生する
ように巻線方向／通電方向が決定される。この極低温冷
凍機用コンプレッサにおいて、一対の永久磁石に、永久
磁石からの磁束を半径方向に並列させるための軸方向に
極性が配置された補助磁石が固着されている。

【００１１】この極低温冷凍機用コンプレッサにおい
て、永久磁石に対して電機子コイルは、その所望の有効
ストロークに応じて軸方向長さが決定される。さらに、
本発明の極低温冷凍機用コンプレッサに使用される電機
子コイルは、軸方向断面において複数の断面凹状の巻線
部を有する円筒体と、この円筒体の隣接する巻線部を連
通する溝部（Ａ）とその軸方向のいずれか一方の側に設
けられたコイル端末を導出するための溝部（Ｂ）とを備
えたコイルボビンと、複数の巻線部に線材を巻回して形
成したコイル部とを備え、隣接するコイル部間を溝部
（Ａ）を介してコイル端末を溝部（Ｂ）から導出するよ
うにしたものである。

【００１２】また、本発明の極低温冷凍機用コンプレッ
サに使用される電機子コイルは、軸方向断面において複
数の断面凹状の巻線部を有する円筒体と、この円筒体の
隣接する巻線部を連通する溝部（Ａ）とその軸方向の両
側に設けられたコイル端末を導出するための溝部（Ｂ）
と円筒体の内側又は外側に設けられた溝部（Ｃ）とを備
えたコイルボビンと、複数の巻線部に線材を巻回して形
成したコイル部とを備え、隣接するコイル部間を溝部
（Ａ）を介してコイル端末を溝部（Ｂ）及び溝部（Ｃ）
から導出するようにしたものである。

【００１３】また、本発明の極低温冷凍機用コンプレッ
サに使用される電機子コイルは、軸方向断面において複
数の断面凹状の巻線部を有する円筒体と、この円筒体の
隣接する巻線部を連通する溝部（Ａ）とその軸方向のい
ずれか一方の側に設けられたコイル端末を導出するため
の溝部（Ｂ）とを備えたコイルボビンと、複数の巻線部
に線材を巻回して形成したコイル部とを備え、コイル部
の巻数を偶数層とするとともに、隣接するコイル部の巻
線方向を逆方向に巻回し、隣接するコイル部間を溝部
（Ａ）を介してコイル端末を溝部（Ｂ）から導出するよ
うにしたものである。

【００１４】また、本発明の極低温冷凍機用コンプレッ
サに使用される電機子コイルは、軸方向断面において複
数の断面凹状の巻線部を有する円筒体と、隣接する巻線
部を連通する溝部（Ａ）とその軸方向の両側に設けられ
たコイル端末を導出するための溝部（Ｂ）と円筒体の内
側又は外側に設けられた溝部（Ｃ）とを備えたコイルボ
ビンと、複数の巻線部に線材を巻回して形成したコイル
部とを備え、コイル部の巻数を奇数層とするとともに、
隣接するコイル部の巻線方向を逆方向に巻回し、隣接す
るコイル間を溝部（Ａ）を介してコイル端末を溝部
（Ｂ）及び溝部（Ｃ）から導出するようにしたものであ
る。

【００１５】また、本発明の極低温冷凍機用コンプレッ
サに使用される電機子コイルは、軸方向断面において複
数の断面凹状の巻線部を有する円筒体と、この円筒体の
隣接する巻線部を連通する溝部（Ａ）とその軸方向の両
側に設けられたコイル端末を導出するための溝部（Ｂ）
と円筒体に設けられたスリット部（Ｄ）とを備えたコイ
ルボビンと、複数の巻線部に線材を巻回して形成したコ
イル部とを備え、隣接するコイル部間を溝部（Ａ）を介
してコイル端末を溝部（Ｂ）及びスリット部（Ｄ）から
導出するようにしたものである。

【００１６】また、本発明の極低温冷凍機用コンプレッ
サに使用される電機子コイルは、軸方向断面において複
数の断面凹状の巻線部を有する円筒体と、この円筒体の
隣接する巻線部を連通する溝部（Ａ）と円筒体の外側に
設けられ溝部から円筒体の一端まで軸方向に設けられコ
イル端末を導出するための溝部（Ｅ）とを備えたコイル
ボビンと、複数の巻線部に線材を巻回して形成したコイ
ル部とを備え、隣接するコイル部間を溝部（Ａ）を介し
て隣接するコイル部のコイル端末を溝部（Ｅ）から導出
するようにしたものである。

【００１７】上記のいずれの電機子コイルの場合におい
ても、単一の線材で複数のコイル部を形成することがで
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による極低温冷凍機
用コンプレッサ及びそれに使用される電機子コイルの好
ましい実施の形態について説明する。図１は本発明の極
低温冷凍機用コンプレッサの断面を示したもので、１は
シリンダ、２はハウジング、３は外筒ヨーク、４は環状
型永久磁石、５はシリンダ１によって構成される内筒ヨ
ーク、６はピストン、７は電機子コイルである。

【００１９】ハウジング２にはフリーディスプレーサ１
２が収容され、ピストン６の作動によりピストンと同じ
周波数で、かつ異なる位相で往復運動する点は従来の装
置と同様である。一対の環状型永久磁石４ａ、４ｂは外
筒ヨーク３に軸方向に隔置されて固定され、この外筒ヨ
ーク３は内筒ヨーク５と一体的に構成されている。

【００２０】一対の電機子コイル７は、電機子コイル７
ａと７ｂで構成され、内筒ヨーク５と永久磁石４間に永
久磁石４と対向して介在され、内筒ヨーク５内で摺動す
るピストン６に固定されている。図４に示すように、本
発明の極低温冷凍機用コンプレッサは、環状型永久磁石
４０を構成する一対の環状型永久磁石４０ａ、４０ｂが
内筒ヨーク５に固定され軸方向に隔置されて配置しても
よい。一対の電機子コイル７０は、電機子コイル７０ａ
と７０ｂで構成され、外筒ヨーク３と永久磁石４０間に
永久磁石４０と対向して介在され、内筒ヨーク５内で摺
動するピストン６に固定されている。

【００２１】図５に示すように、本発明の極低温冷凍機
用コンプレッサは、環状型永久磁石４１を構成する二対
の環状型永久磁石４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが内
筒ヨーク５および内筒ヨーク５と一体的に構成された外
筒ヨーク３にそれぞれ固定され軸方向に隔置されて配置
されてもよい。一対の電機子コイル７１は、電機子コイ
ル７１ａと７１ｂで構成され、外筒ヨーク３に固定され
た環状型永久磁石４１ａ、４１ｂと内筒ヨーク５に固定
された環状型永久磁石４１ｃ、４１ｄ間に二対の環状型
永久磁石４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄと対向して介
在され、内筒ヨーク５内で摺動するピストン６に固定さ
れている。

【００２２】これらの環状型永久磁石４ａ、４ｂ、４０
ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄはリング
状に一体的に形成された永久磁石で構成することができ
るが、個別の永久磁石をリング状に組み合わせて形成さ
れた実質的に環状型の永久磁石で構成することもでき
る。この極低温冷凍機用コンプレッサにおいて、少なく
とも一対の永久磁石４ａ、４ｂ、４０ａ、４０ｂ、４１
ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは半径方向に対して互いに
逆極となるように配置され、一対の永久磁石４ａ、４
ｂ、４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ
にそれぞれ対置する１対の電機子コイル７ａ、７ｂ、７
０ａ、７０ｂ、７１ａ、７１ｂは軸方向にローレンツ力
が発生するように巻線方向／通電方向が決定される。即
ち、一対の電機子コイル７ａ、７ｂ、７０ａ、７０ｂ、
７１ａ、７１ｂの巻線方向は互いに逆巻とし、それぞれ
の電機子コイル７ａ、７ｂ、７０ａ、７０ｂ、７１ａ、
７１ｂの通電方向は同方向としてもよく、又は一対の電
機子コイル７ａ、７ｂ、７０ａ、７０ｂ、７１ａ、７１
ｂの巻線方向は互いに同巻とし、それぞれの電機子コイ
ル７ａ、７ｂ、７０ａ、７０ｂ、７１ａ、７１ｂの通電
方向は逆方向としてもよいものである。

【００２３】図６に示すように、この極低温冷凍機用コ
ンプレッサにおいて、一対の永久磁石４ａ、４ｂに、永
久磁石４ａ、４ｂからの磁束を半径方向に並列させるた
めの軸方向に極性が配置された補助磁石７２ａ、７２ｂ
が固着されている。この極低温冷凍機用コンプレッサに
おいて、永久磁石４ａ、４ｂ、４０ａ、４０ｂ、４１
ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄに対して電機子コイル７
ａ、７ｂ、７０ａ、７０ｂ、７１ａ、７１ｂは、その所
望の有効ストロークに応じて軸方向長さが決定される。
即ち、図１に示すように、永久磁石４ａ、４ｂに対して
電機子コイル７ａ、７ｂは、その所望の有効ストローク
に応じて軸方向長さが短長に設定される。また、図７に
示すように、永久磁石４ａ、４ｂに対して電機子コイル
７ａ、７ｂは、その所望の有効ストロークに応じて軸方
向長さが長く設定される。さらに、図８に示すように、
永久磁石４ａ、４ｂに対して電機子コイル７ａ、７ｂ
は、その所望の有効ストロークに応じて軸方向長さが同
長に設定される。

【００２４】このようにして少なくとも一対の環状型永
久磁石４ａ、４ｂ、４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂ、
４１ｃ、４１ｄと、外筒ヨーク３と一体的に構成された
内筒ヨーク５と永久磁石４ａ、４ｂ、４０ａ、４０ｂ、
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ間に介在され交流電流
を通電することにより内筒ヨーク５内で摺動するピスト
ン６に固定され軸方向に往復運動する少なくとも一対の
電機子コイル７ａ、７ｂ、７０ａ、７０ｂ、７１ａ、７
１ｂとからなる一対のコンプレッサアッセンブリが対向
して配置される。

【００２５】それぞれのコンプレッサアッセンブリにお
ける磁束の向きが一対の電機子コイル７ａ、７ｂ、７０
ａ、７０ｂ、７１ａ、７１ｂの半径方向に対して逆とな
るように一対の環状型永久磁石４ａ、４ｂ、４０ａ、４
０ｂ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄと外筒ヨーク３
と内筒ヨーク５とで磁気回路（鎖線で示す）が形成され
る。

【００２６】以上の構成のコンプレッサにおいては、そ
れぞれのコンプレッサアッセンブリの電流供給端子８
ａ、８ｂ及びコイル端末９ａ、９ｂより電機子コイル７
ａ、７ｂ、７０ａ、７０ｂ、７１ａ、７１ｂに正弦波電
流を供給すると、電機子コイル７ａ、７ｂ、７０ａ、７
０ｂ、７１ａ、７１ｂには一対の環状型永久磁石４ａ、
４ｂ、４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１
ｄと外筒ヨーク３及び内筒ヨーク５とで形成される磁気
回路との相互作用により、軸方向にローレンツ力が作用
し、電機子コイル７ａ、７ｂ、７０ａ、７０ｂ、７１
ａ、７１ｂに固定されたピストン６がその軸方向に往復
運動する。

【００２７】この場合、一対のコンプレッサアッセンブ
リは対象的に作動する。即ち、同位相、同振幅の正弦波
電流を各電流供給端子８ａ、８ｂに供給すると、各コン
プレッサアッセンブリにおける磁界の方向が対象である
ため、各ピストン６は互いに逆方向に振動し、圧縮空間
１０の体積が周期的に変化する。その結果、作動空間内
のガスの圧縮、膨脹によりガス圧が変動し、従前と同様
に、フリーディスプレーサ１２がピストン６と同じ周波
数で、かつ異なる位相で往復運動する。

【００２８】尚、上記のピストン６には、磁気回路との
相互作用による推力と共振させるためにバネ１１が接続
されている。これらの一対の電機子コイル７ａ、７ｂ、
７０ａ、７０ｂ、７１ａ、７１ｂは、以下に示すように
その結線部分をコイルボビン２０内に収容して構成され
る。即ち、図２は、上記の電機子コイル７の一例を示し
たもので、コイルボビン２０はその軸方向断面において
断面凹状の２ケ所の巻線部２１ａ、２１ｂが形成されて
おり、巻線部２１ａ、２１ｂとの間には巻線部を連通す
る溝部（Ａ）が、また一方の大径部にはコイル端末を導
出するための溝部（Ｂ）が形成されている。

【００２９】上記の巻線部２１ａ、２１ｂには、隣接す
るコイル２２ａ、２２ｂの巻線方向を逆方向とし、かつ
その巻数が偶数層となるように線材が巻回されており、
このコイル２２ａ、２２ｂ間を溝部（Ａ）で接続すると
ともに、コイル端末２３を溝部（Ｂ）から導出するよう
にしたものである。以上の電機子コイル７、７０、７１
は、接続部を形成することなく、コイルボビン２０と単
一の線材で構成することが可能となる。

【００３０】即ち、コイル部の全層数をｎとすると、コ
イル端末２３を溝部（Ｂ）から導入し、巻線部２１ａに
線材を左巻にｎ−１層巻回する。この巻終端を溝部
（Ａ）から巻線部２１ｂに導入し、線材を右巻にｎ層巻
回した後、巻終端で巻き返して巻線部２１ａに左巻のｎ
層目を巻回した後、溝部（Ｂ）からコイル端末の他端を
導出して電機子コイル７、７０、７１を形成することが
できる。また、他の偶数層の巻数を有するコイルも同様
の方法により形成することが可能である。図９は、上記
の電機子コイル７、７０、７１の一例を示したもので、
コイルボビン２０はその軸方向断面において断面凹状の
２ケ所の巻線部２１ａ、２１ｂが形成されており、巻線
部２１ａ、２１ｂとの間には巻線部２１ａ、２１ｂを連
通する溝部（Ａ）が、また一方の大径部にはコイル端末
を導出するための溝部（Ｅ）が形成されている。

【００３１】上記の巻線部２１ａ、２１ｂには、隣接す
るコイル２２ａ、２２ｂの巻線方向を逆方向とし、かつ
その巻数が偶数層となるように線材が巻回されており、
このコイル２２ａ、２２ｂ間を連続線材２３ａで溝部
（Ａ）で接続するとともに、コイル端末２３を溝部
（Ｅ）から導出する（Ｅ）から導出するようにし又は溝
部（Ｅ）に丸状、角状、膜状の導体を取付け、それにコ
イル端末を接続したものである。

【００３２】以上の電機子コイル７、７０、７１は、接
続部を形成することなく、コイルボビン２０と単一の線
材で構成することが可能となる。即ち、コイル部の全層
数をｎとすると、コイル端末２３を溝部（Ｅ）から導入
し、巻線部２１ｂに線材を左巻にｎ層巻回する。この巻
終端を溝部（Ａ）から巻線部２１ａに導入し、線材を右
巻にｎ層巻回した後、この巻終端を溝部（Ｅ）からコイ
ル端末の他端を導出して電機子コイル７を形成すること
ができる。また、他の偶数層の巻数を有するコイルも同
様の方法により形成することが可能である。

【００３３】図３は、上記の電機子コイル７´の他の一
例を示したもので、コイルボビン３０はその軸方向断面
において断面凹状の２ケ所の巻線部３１ａ、３１ｂが形
成されており、巻線部３１ａ、３１ｂとの間には巻線部
を連通する溝部（Ａ）が、また一方の大径部にはコイル
端末を導出するための溝部（Ｂ）が形成されるととも
に、コイルボビン３０の内側に溝部（Ｃ）が設けられて
いる。

【００３４】上記の巻線部３１ａ、３１ｂには、隣接す
るコイル３２ａ、３２ｂの巻線方向を逆方向とし、かつ
その巻数が奇数層となるように線材が巻回されており、
このコイル３２ａ、３２ｂ間を溝部（Ａ）で接続すると
ともに、コイル端末３３の一端を溝部（Ｂ）から、また
コイル端末の他端３４を溝部（Ｃ）から導出するように
し又は溝部（Ｃ）に丸状、角状、膜状の導体を取付け、
それにコイル端末を接続するようにしたものである。

【００３５】以上の電機子コイル７´は、接続部を形成
することなく、コイルボビン３０と単一の線材で構成す
ることが可能となる。即ち、コイル部の全層数をｎとす
ると、コイル端末３３を溝部（Ｂ）から導入し、巻線部
３１ａに線材を左巻にｎ層巻回する。この巻終端を溝部
（Ａ）から巻線部３１ｂに導入し、線材を右巻にｎ層巻
回した後、コイル端末の他端３４を溝部（Ｃ）から導出
して電機子コイル７´を形成することができる。また、
他の奇数層の巻数を有するコイルも同様の方法により形
成することが可能である。

【００３６】尚、上記のコイルボビン３０の内側の溝部
（Ｃ）の代わりに渦電流防止用のスリット部（Ｄ）を利
用してコイル端末の他端３４を導出することもできる。
さらに、巻線部の巻き方向を限定することなくそれぞれ
別個に巻線部を形成し、所望の電流方向を有するように
溝部（Ａ）で接続することもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
極低温冷凍機用コンプレッサは、以下のような効果を奏
する。 イ）同一の磁場強さ、面積であっても従来のヨークに比
較してその断面積を半分にすることができる。

【００３８】ロ）ヨークの断面積の減少が可能となるこ
とにより、導体面積を大きくすることができ、同一巻数
であっても導体径を大きくできる結果、ジュール損を大
幅に減少させてその効率を向上させることが可能とな
る。 ハ）それぞれのコイルから発生する磁束が相殺され、鉄
損が減少する結果、効率が向上する。

【００３９】ニ）それぞれのコイルから発生する磁束が
相殺されるため、電流の向きによる推力のヒステリシス
が無くなり制御が簡単である。 ホ）それぞれのコイルから発生する磁束が相殺さるた
め、電流―推力特性がリニアであり、制御が簡単であ
る。 ヘ）ヨークの断面積の減少が可能となることにより、磁
石を厚くでき、このためコイルに流す電流も小さくなる
ため、熱的に有利となり、本体の温度上昇が抑制される
結果、冷却が不要となる。

【００４０】ト）コイルの電流による磁束でヨークが飽
和することがなくなる。 チ）磁気回路間の円形ディスクを磁経路として使用しな
いため必要最小限に薄くすることが出来る。また、本発
明の電機子コイルによれば、以下のような利点をもたら
すものである。

【００４１】リ）隣接するコイルの結線部分がコイルボ
ビンから突出することがないため、磁気回路のギャップ
を小さくでき、このため、総磁束の低下を防止すること
ができ効率が向上する。 ヌ）結線部分の突出部と永久磁石の切込み部が運転中又
は輸送中に噛み込みことによるトラブルの発生がなくな
る。

【００４２】ル）隣接するコイルの結線部分の半田付け
作業が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の極低温冷凍機用コンプレッサの一実施
例を示す概略断面図である。

【図２】本発明の極低温冷凍機用コンプレッサに使用さ
れる電機子コイルの一実施例を示す概略図である。

【図３】本発明の極低温冷凍機用コンプレッサに使用さ
れる電機子コイルの他の実施例を示す概略図である。

【図４】本発明の極低温冷凍機用コンプレッサの他の実
施例を示す概略断面図である。

【図５】本発明の極低温冷凍機用コンプレッサの他の実
施例を示す概略断面図である。

【図６】本発明の極低温冷凍機用コンプレッサの他の実
施例を示す概略断面図である。

【図７】本発明の極低温冷凍機用コンプレッサの他の実
施例を示す概略断面図である。

【図８】本発明の極低温冷凍機用コンプレッサの他の実
施例を示す概略断面図である。

【図９】本発明の極低温冷凍機用コンプレッサに使用さ
れる電機子コイルの他の実施例を示す概略図である。

【符号の説明】

１………シリンダ ２………ハウジング ３………外筒ヨーク ４、４ａ、４ｂ、４０、４０ａ、４０ｂ、４１、４１
ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ………環状型永久磁石 ５………内筒ヨーク ６………ピストン ７、７ａ、７ｂ、７０、７０ａ、７０ｂ、７１、７１
ａ、７１ｂ………電機子コイル ８ａ、８ｂ………電流供給端子 ９ａ、９ｂ、２３、３３………コイル端末 １０………圧縮空間 １１………バネ ２０、３０………コイルボビン ２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ………巻線部 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ………溝部 Ｄ………スリット部 ２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ………コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 並木 信也 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 村西 哲 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 小久保 修 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 成吉 郁馬 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 赤間 助広 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 佐藤 敏美 神奈川県平塚市夕陽ヶ丘63番30号 住友重 機械工業株式会社平塚事業所内 (72)発明者 生田 義貴 神奈川県平塚市夕陽ヶ丘63番30号 住友重 機械工業株式会社平塚事業所内 (72)発明者 金尾 憲一 神奈川県平塚市夕陽ヶ丘63番30号 住友重 機械工業株式会社平塚事業所内 (72)発明者 小泉 達雄 東京都田無市谷戸町二丁目１番１号 住友 重機械工業株式会社田無製造所内 (72)発明者 内田 年雄 東京都田無市谷戸町二丁目１番１号 住友 重機械工業株式会社田無製造所内 (72)発明者 田口 芳人 東京都田無市谷戸町二丁目１番１号 住友 重機械工業株式会社田無製造所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外筒ヨークに固定され軸方向に隔置された
   少なくとも一対の実質的に環状型の永久磁石と、前記外
   筒ヨークと一体的に構成された内筒ヨークと前記永久磁
   石間に介在され交流電流を通電することにより前記内筒
   ヨーク内で摺動するピストンに固定され前記軸方向に往
   復運動する少なくとも一対の電機子コイルとからなる一
   対のコンプレッサアッセンブリを対向して配置するとと
   もに、それぞれのコンプレッサアッセンブリにおける磁
   束の向きが前記一対の電機子コイルの半径方向に対して
   逆となるように前記一対の環状型永久磁石と前記外筒ヨ
   ークと前記内筒ヨークとで磁気回路を形成し、前記一対
   の電機子コイルの結線部分をコイルボビン内に収容した
   ことを特徴とする極低温冷凍機用コンプレッサ。
2. 【請求項２】内筒ヨークに固定され軸方向に隔置された
   少なくとも一対の実質的に環状型の永久磁石と、前記内
   筒ヨークと一体的に構成された外筒ヨークと前記永久磁
   石間に介在され交流電流を通電することにより前記内筒
   ヨーク内で摺動するピストンに固定され前記軸方向に往
   復運動する少なくとも一対の電機子コイルとからなる一
   対のコンプレッサアッセンブリを対向して配置するとと
   もに、それぞれのコンプレッサアッセンブリにおける磁
   束の向きが前記一対の電機子コイルの半径方向に対して
   逆となるように前記一対の環状型永久磁石と前記外筒ヨ
   ークと前記内筒ヨークとで磁気回路を形成し、前記一対
   の電機子コイルの結線部分をコイルボビン内に収容した
   ことを特徴とする極低温冷凍機用コンプレッサ。
3. 【請求項３】内筒ヨークおよび前記内筒ヨークと一体的
   に構成された外筒ヨークにそれぞれ固定され軸方向に隔
   置された少なくとも二対の実質的に環状型の永久磁石
   と、前記外筒ヨークと前記永久磁石間に介在され交流電
   流を通電することにより前記内筒ヨーク内で摺動するピ
   ストンに固定され前記軸方向に往復運動する少なくとも
   一対の電機子コイルとからなる一対のコンプレッサアッ
   センブリを対向して配置するとともに、それぞれのコン
   プレッサアッセンブリにおける磁束の向きが前記一対の
   電機子コイルの半径方向に対して逆となるように前記一
   対の環状型永久磁石と前記外筒ヨークと前記内筒ヨーク
   とで磁気回路を形成し、前記一対の電機子コイルの結線
   部分をコイルボビン内に収容したことを特徴とする極低
   温冷凍機用コンプレッサ。
4. 【請求項４】前記一対の永久磁石は半径方向に対して互
   いに逆極となるように配置し、前記一対の永久磁石にそ
   れぞれ対置する１対の電機子コイルは前記軸方向にロー
   レンツ力が発生するように巻線方向／通電方向が決定さ
   れることを特徴とする請求項１、２または３記載の極低
   温冷凍機用コンプレッサ。
5. 【請求項５】前記一対の永久磁石に、前記永久磁石から
   の磁束を半径方向に並列させるための軸方向に極性が配
   置された補助磁石を固着させたことを特徴とする請求項
   １、２または３記載の極低温冷凍機用コンプレッサ。
6. 【請求項６】前記永久磁石に対して電機子コイルは、そ
   の所望の有効ストロークに応じて軸方向長さが決定され
   ることを特徴とする請求項１、２または３記載の極低温
   冷凍機用コンプレッサ。
7. 【請求項７】軸方向断面において複数の断面凹状の巻線
   部を有する円筒体と、この円筒体の隣接する巻線部を連
   通する溝部（Ａ）とその軸方向のいずれか一方の側に設
   けられたコイル端末を導出するための溝部（Ｂ）とを備
   えたコイルボビンと、前記複数の巻線部に線材を巻回し
   て形成したコイル部とを備え、前記隣接するコイル部間
   を前記溝部（Ａ）を介してコイル端末を溝部（Ｂ）から
   導出するようにしたことを特徴とする電機子コイル。
8. 【請求項８】軸方向断面において複数の断面凹状の巻線
   部を有する円筒体と、この円筒体の隣接する巻線部を連
   通する溝部（Ａ）とその軸方向の両側に設けられたコイ
   ル端末を導出するための溝部（Ｂ）と前記円筒体の内側
   又は外側に設けられた溝部（Ｃ）とを備えたコイルボビ
   ンと、前記複数の巻線部に線材を巻回して形成したコイ
   ル部とを備え、前記隣接するコイル部間を前記溝部
   （Ａ）を介してコイル端末を前記溝部（Ｂ）及び前記溝
   部（Ｃ）から導出するようにしたことを特徴とする電機
   子コイル。
9. 【請求項９】軸方向断面において複数の断面凹状の巻線
   部を有する円筒体と、この円筒体の隣接する巻線部を連
   通する溝部（Ａ）とその軸方向のいずれか一方の側に設
   けられたコイル端末を導出するための溝部（Ｂ）とを備
   えたコイルボビンと、前記複数の巻線部に線材を巻回し
   て形成したコイル部とを備え、前記コイル部の巻数を偶
   数層とするとともに、隣接するコイル部の巻線方向を逆
   方向に巻回し、前記隣接するコイル部間を前記溝部
   （Ａ）を介してコイル端末を溝部（Ｂ）から導出するよ
   うにしたことを特徴とする電機子コイル。
10. 【請求項１０】軸方向断面において複数の断面凹状の巻
    線部を有する円筒体と、隣接する巻線部を連通する溝部
    （Ａ）とその軸方向の両側に設けられたコイル端末を導
    出するための溝部（Ｂ）と前記円筒体の内側又は外側に
    設けられた溝部（Ｃ）とを備えたコイルボビンと、前記
    複数の巻線部に線材を巻回して形成したコイル部とを備
    え、前記コイル部の巻数を奇数層とするとともに、隣接
    するコイル部の巻線方向を逆方向に巻回し、前記隣接す
    るコイル間を前記溝部（Ａ）を介してコイル端末を前記
    溝部（Ｂ）及び前記溝部（Ｃ）から導出するようにした
    ことを特徴とする電機子コイル。
11. 【請求項１１】軸方向断面において複数の断面凹状の巻
    線部を有する円筒体と、この円筒体の隣接する巻線部を
    連通する溝部（Ａ）とその軸方向の両側に設けられたコ
    イル端末を導出するための溝部（Ｂ）と前記円筒体に設
    けられたスリット部（Ｄ）とを備えたコイルボビンと、
    前記複数の巻線部に線材を巻回して形成したコイル部と
    を備え、前記隣接するコイル部間を前記溝部（Ａ）を介
    してコイル端末を前記溝部（Ｂ）及び前記スリット部
    （Ｄ）から導出するようにしたことを特徴とする電機子
    コイル。
12. 【請求項１２】軸方向断面において複数の断面凹状の巻
    線部を有する円筒体と、この円筒体の隣接する巻線部を
    連通する溝部（Ａ）と前記円筒体の外側に設けられ前記
    溝部から前記円筒体の一端まで軸方向に設けられコイル
    端末を導出するための溝部（Ｅ）とを備えたコイルボビ
    ンと、前記複数の巻線部に線材を巻回して形成したコイ
    ル部とを備え、前記隣接するコイル部間を前記溝部
    （Ａ）を介して前記隣接するコイル部のコイル端末を前
    記溝部（Ｅ）から導出するようにしたことを特徴とする
    電機子コイル。